Виды диодов и их обозначения. Виды диодов: классификация, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают виды диодов. Как классифицируются диоды по типам, назначению и конструкции. Какие характеристики имеют разные типы диодов. Где применяются различные виды диодов.

Содержание

Классификация диодов по типам и назначению

Диоды представляют собой полупроводниковые приборы с двумя электродами — анодом и катодом. Они обладают свойством односторонней проводимости, пропуская ток только в одном направлении. Диоды классифицируются по разным признакам:

По материалу: кремниевые, германиевые, арсенид-галлиевые, фосфид-индиевые
По назначению: выпрямительные, импульсные, высокочастотные, стабилитроны и др.
По конструкции: плоскостные, точечные, микросплавные
По мощности: маломощные, средней мощности, мощные

Основные типы диодов и их характеристики

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный. Их основные характеристики:

Максимальный прямой ток
Максимальное обратное напряжение
Прямое падение напряжения

Обратный ток

Какие бывают виды выпрямительных диодов по мощности?

Маломощные — до 0,3 А
Средней мощности — 0,3-10 А
Мощные (силовые) — свыше 10 А

Стабилитроны

Стабилитроны (диоды Зенера) предназначены для стабилизации напряжения. Их главная характеристика — напряжение стабилизации. Стабилитроны работают в режиме обратного пробоя.

Светодиоды

Светодиоды преобразуют электрический ток в световое излучение. Характеризуются цветом свечения, яркостью, углом излучения. Где применяются светодиоды?

В индикаторах и подсветке
В современных системах освещения
В оптических линиях связи

Специальные виды диодов

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки основаны на контакте металл-полупроводник. Их особенности:

Малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 В)
Высокое быстродействие

Низкий обратный ток

Где применяются диоды Шоттки? В высокочастотных схемах, импульсных источниках питания.

Варикапы

Варикапы — это полупроводниковые диоды, емкость которых зависит от приложенного обратного напряжения. Их применяют для электронной перестройки частоты в радиоаппаратуре.

Туннельные диоды

Туннельные диоды имеют участок отрицательного сопротивления на вольт-амперной характеристике. Это позволяет использовать их в СВЧ-генераторах и усилителях.

Маркировка и обозначение диодов

Маркировка отечественных диодов состоит из буквенно-цифрового кода:

1-я буква — материал (К — кремний, Г — германий и т.д.)
2-я буква — тип диода
Цифры — порядковый номер разработки
Последняя буква — вариант исполнения

Какие обозначения используются на схемах для разных видов диодов?

Обычный диод — треугольник с чертой
Стабилитрон — треугольник с двумя чертами
Светодиод — треугольник со стрелками
Варикап — прямоугольник с диагональю

Области применения различных видов диодов

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды широко используются в следующих областях:

Источники питания электронных устройств
Зарядные устройства аккумуляторов
Сварочные аппараты
Электроприводы

Высокочастотные и импульсные диоды

Где применяются высокочастотные и импульсные диоды?

В радиоприемниках и передатчиках
В цифровых схемах
В импульсных источниках питания
В радиолокационной аппаратуре

Фотодиоды

Фотодиоды преобразуют световой сигнал в электрический. Их основные области применения:

Оптические линии связи
Системы автоматики и контроля
Фотоэлектрические датчики

Солнечные батареи

Современные тенденции в развитии диодов

Какие направления развития наблюдаются в области диодной техники?

Миниатюризация размеров
Повышение быстродействия
Снижение прямого падения напряжения
Увеличение рабочих частот
Улучшение тепловых характеристик

Одна из перспективных разработок — карбид-кремниевые диоды Шоттки. Они обладают высокой термостойкостью и могут работать при температурах до 600°C.

Выбор диодов для практического применения

При выборе диодов для конкретных схем следует учитывать следующие параметры:

Максимальный прямой ток
Максимальное обратное напряжение
Быстродействие
Прямое падение напряжения
Температурный диапазон
Корпус и способ монтажа

Важно правильно подобрать тип диода под конкретную задачу. Например, для высокочастотных схем нужны диоды с малой емкостью перехода и высоким быстродействием.

Виды и классификация диодов по типам, назначению, конструкции, материалам

Диод – электронный прибор с двумя (иногда тремя) электродами, обладающий односторонней проводимостью. Электрод, подключенный к положительному полюсу прибора, называют анодом, к отрицательному – катодом. Если к прибору приложено прямое напряжение, то он находится в открытом состоянии, при котором сопротивление мало, а ток протекает беспрепятственно. Если прикладывается обратное напряжение, прибор, благодаря высокому сопротивлению, является закрытым. Обратный ток присутствует, но он настолько мал, что условно принимается равным нулю.

Содержание статьи

Общая классификация

Диоды делятся на большие группы – неполупроводниковые и полупроводниковые.

Неполупроводниковые

Одной из наиболее давних разновидностей являются ламповые (электровакуумные) диоды. Они представляют собой радиолампы с двумя электродами, один из которых нагревается нитью накала. В открытом состоянии с поверхности нагреваемого катода заряды движутся к аноду. При противоположном направлении поля прибор переходит в закрытую позицию и ток практически не пропускает.

Еще одни вид неполупроводниковых приборов – газонаполненные, из которых сегодня используются только модели с дуговым разрядом. Газотроны (приборы с термокатодами) наполняются инертными газами, ртутными парами или парами других металлов. Специальные оксидные аноды, используемые в газонаполненных диодах, способны выдерживать высокие нагрузки по току.

Полупроводниковые

В основе полупроводниковых приборов лежит принцип p-n перехода. Существует два типа полупроводников – p-типа и n-типа. Для полупроводников p-типа характерен избыток положительных зарядов, n-типа – избыток отрицательных зарядов (электронов). Если полупроводники этих двух типов находятся рядом, то возле разделяющей их границы располагаются две узкие заряженные области, которые называются p-n переходом. Такой прибор с двумя типами полупроводников с разной примесной проводимостью (или полупроводника и металла) и p-n-переходом называется

полупроводниковым диодом. Именно полупроводниковые диодные устройства наиболее востребованы в современных аппаратах различного назначения. Для разных областей применения разработано множество модификаций таких приборов.

Полупроводниковые диоды

Виды диодов по размеру перехода

По размерам и характеру p-n перехода различают три вида приборов – плоскостные, точечные и микросплавные.

Плоскостные детали представляют одну полупроводниковую пластину, в которой имеются две области с различной примесной проводимостью. Наиболее популярны изделия из германия и кремния. Преимущества таких моделей – возможность эксплуатации при значительных прямых токах, в условиях высокой влажности. Из-за высокой барьерной емкости они могут работать только с низкими частотами. Их главные области применения – выпрямители переменного тока, устанавливаемые в блоках питания. Эти модели называются выпрямительными.

Точечные диоды имеют крайне малую площадь p-n перехода и приспособлены для работы с малыми токами. Называются высокочастотными, поскольку используются в основном для преобразования модулированных колебаний значительной частоты.

Микросплавные модели получают путем сплавления монокристаллов полупроводников p-типа и n-типа. По принципу действия такие приборы – плоскостные, но по характеристикам они аналогичны точечным.

Материалы для изготовления диодов

При производстве диодов используются кремний, германий, арсенид галлия, фосфид индия, селен. Наиболее распространенными являются первые три материала.

Очищенный кремний – относительно недорогой и простой в обработке материал, имеющий наиболее широкое распространение. Кремниевые диоды являются прекрасными моделями общего назначения. Их напряжение смещения – 0,7 В. В германиевых диодах эта величина составляет 0,3 В. Германий – более редкий и дорогой материал. Поэтому германиевые приборы используются в тех случаях, когда кремниевые устройства не могут эффективно справиться с технической задачей, например в маломощных и прецизионных электроцепях.

Виды диодов по частотному диапазону

По рабочей частоте диоды делятся на:

Низкочастотные – до 1 кГц.
Высокочастотные и сверхвысокочастотные – до 600 мГц. На таких частотах в основном используются устройства точечного исполнения. Емкость перехода должна быть невысокой – не более 1-2 пФ. Эффективны в широком диапазоне частот, в том числе низкочастотном, поэтому являются универсальными.
Импульсные диоды используются в цепях, в которых принципиальным фактором является высокое быстродействие. По технологии изготовления такие модели разделяют на точечные, сплавные, сварные, диффузные.

Области применения диодов

Современные производители предлагают широкий ассортимент диодов, адаптированных для конкретных областей применения.

Выпрямительные диоды

Эти устройства служат для выпрямления синусоиды переменного тока. Их принцип действия основывается на свойстве устройства переходить в закрытое состояние при обратном смещении. В результате работы диодного прибора происходит срезание отрицательных полуволн синусоиды тока. По мощности рассеивания, которая зависит от наибольшего разрешенного прямого тока, выпрямительные диоды делят на три типа – маломощные, средней мощности, мощные.

Слаботочные диоды могут использоваться в цепях, в которых величина тока не превышает 0,3 А. Изделия отличаются малой массой и компактными габаритами, поскольку их корпус изготавливается из полимерных материалов.

Диоды средней мощности могут работать в диапазоне токов 0,3-10,0 А. В большинстве случаев они имеют металлический корпус и жесткие выводы. Производят их в основном из очищенного кремния. Со стороны катода изготавливается резьба для фиксации на теплоотводящем радиаторе.
Мощные (силовые) диоды работают в цепях с током более 10 А. Их корпусы изготавливают из металлокерамики и металлостекла. Конструктивное исполнение – штыревое или таблеточное. Производители предлагают модели, рассчитанные на токи до 100 000 А и напряжение до 6 кВ. Изготавливаются в основном из кремния.

Диодные детекторы

Такие устройства получают комбинацией в схеме диодов с конденсаторами. Они предназначены для выделения низких частот из модулированных сигналов. Присутствуют в большинстве аппаратов бытового применения – радиоприемниках и телевизорах. В качестве детекторов излучения используются фотодиоды, преобразующие свет, попадающий на светочувствительную область, в электрический сигнал.

Ограничительные устройства

Защиту от перегруза обеспечивает цепочка из нескольких диодов, которые подключают к питающим шинам в обратном направлении. При соблюдении стандартного рабочего режима все диоды закрыты. Однако при выходе напряжения сверх допустимого назначения срабатывает один из защитных элементов.

Диодные переключатели

Переключатели, представляющие собой комбинацию диодов, которые применяются для мгновенного изменения высокочастотных сигналов. Такая система управляется постоянным электрическим током. Высокочастотный и управляющие сигналы разделяют с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Эффективную искрозащиту создают с помощью комбинирования шунт-диодного барьера, ограничивающего напряжение, с токоограничительными резисторами.

Параметрические диоды

Используются в параметрических усилителях, которые являются подвидом резонансных регенеративных усилителей. Принцип работы основан на физическом эффекте, который заключается в том, что при поступлении на нелинейную емкость разночастотных сигналов часть мощности одного сигнала можно направить на рост мощности другого сигнала. Элементом, предназначенным для содержания нелинейной емкости, и является параметрический диод.

Смесительные диоды

Смесительные устройства используются для трансформации сверхвысокочастотных сигналов в сигналы промежуточной частоты. Трансформация сигналов осуществляется, благодаря нелинейности параметров смесительного диода. В качестве смесительных СВЧ-диодов используются приборы с барьером Шоттки, варикапы, обращенные диоды, диоды Мотта.

Умножительные диоды

Эти СВЧ устройства используются в умножителях частоты. Они могут работать в дециметровом, сантиметровом, миллиметровом диапазонах длин волн. Как правило, в качестве умножительных приборов используются кремниевые и арсенид-галлиевые устройства, часто – с эффектом Шоттки.

Настроечные диоды

Принцип работы настроечных диодов основан на зависимости барьерной емкости p-n перехода от величины обратного напряжения. В качестве настроечных используются приборы кремниевые и арсенид-галлиевые. Эти детали применяют в устройствах перестройки частоты в сверхчастотном диапазоне.

Генераторные диоды

Для генерации сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне востребованы устройства двух основных типов – лавинно-пролетные и диоды Ганна. Некоторые генераторные диоды при условии включения в определенном режиме могут выполнять функции умножительных устройств.

Виды диодов по типу конструкции

Стабилитроны (диоды Зенера)

Эти устройства способны сохранять рабочие характеристики в режиме электрического пробоя. В низковольтных устройствах (напряжение до 5,7 В) используется туннельный пробой, в высоковольтных – лавинный. Стабилизацию невысоких напряжений обеспечивают стабисторы.

Стабисторы

Стабиистор, или нормистор, — это полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации (примерно 0,7-2 V).

Диоды Шоттки

Устройства, применяемые в качестве выпрямительных, умножительных, настроечных, работают на базе контакта металл-полупроводник. Конструктивно они представляют собой пластины из низкоомного кремния, на которые наносится высокоомная пленка с тем же типом проводимости. На пленку вакуумным способом напыляется металлический слой.

Варикапы

Варикапы выполняют функции емкости, величина которой меняется с изменением напряжения. Основная характеристика этого прибора – вольт-фарадная.

Туннельные диоды

Эти полупроводниковые диоды имеют падающий участок на вольтамперной характеристике, возникающий из-за туннельного эффекта. Модификация туннельного устройства – обращенный диод, в котором ветвь отрицательного сопротивления выражена мало или отсутствует. Обратная ветвь обращенного диода соответствует прямой ветви традиционного диодного устройства.

Тиристоры

В отличие от обычного диода, тиристор, кроме анода и катода, имеет третий управляющий электрод. Для этих моделей характерны два устойчивых состояния – открытое и закрытое. По устройству эти детали разделяют на динисторы, тринисторы, симисторы. При производстве этих изделий в основном используется кремний.

Симисторы

Симисторы (симметричные тиристоры) – это разновидность тиристора, используется для коммутации в цепях переменного тока. В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Динисторы

Динистором, или диодным тиристором, называется устройство, не содержащее управляющих электродов. Вместо этого они управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Их основное применение – управление мощной нагрузкой при помощи слабых сигналов. Также динисторы используют при изготовлении переключающих устройств.

Диодные мосты

Это 4, 6 или 12 диодов, которые соединяются между собой. Число диодных элементов определяется типом схемы, которая бывает – однофазной, трехфазной, полно- или полумостовой. Мосты выполняют функцию выпрямления тока. Часто используются в автомобильных генераторах.

Фотодиоды

Предназначены для преобразования световой энергии в электрический сигнал. По принципу работы аналогичны солнечным батареям.

Светодиоды

Эти устройства при подключении к электрическому току излучают свет. Светодиоды, имеющие широкую цветовую гамму свечения и мощность, применяются в качестве индикаторов в различных приборах, излучателей света в оптронах, используются в мобильных телефонах для подсветки клавиатуры. Приборы высокой мощности востребованы в качестве современных источников света в фонарях.

Инфракрасные диоды

Это разновидность светодиодов, излучающая свет в инфракрасном диапазоне. Применяется в бескабельных линиях связи, КИП, аппаратах дистанционного управления, в камерах видеонаблюдения для обзора территории в ночное время суток. Инфракрасные излучающие устройства генерируют свет в диапазоне, который не доступен человеческому взгляду. Обнаружить его можно с помощью фотокамеры мобильного телефона.

Диоды Ганна

Эта разновидность сверхчастотных диодов изготавливается из полупроводникового материала со сложной структурой зоны проводимости. Обычно при производстве этих устройств используется арсенид галлия электронной проводимости. В этом приборе нет p-n перехода, то есть характеристики устройства являются собственными, а не возникающими на границе соединения двух разных полупроводников.

Магнитодиоды

В таких приборах ВАХ изменяется под действием магнитного поля. Устройства используются в бесконтактных кнопках, предназначенных для ввода информации, датчиках движения, приборах контроля и измерения неэлектрических величин.

Лазерные диоды

Эти устройства, имеющие сложную структуру кристалла и сложный принцип действия, дают редкую возможность генерировать лазерный луч в бытовых условиях. Благодаря высокой оптической мощности и широким функциональным возможностям, приборы эффективны в высокоточных измерительных приборах бытового, медицинского, научного применения.

Лавинные и лавинно-пролетные диоды

Принцип действия устройств заключается в лавинном размножении носителей заряда при обратном смещении p-n перехода и их преодолении пролетного пространства за определенный временной промежуток. В качестве исходных материалов используются арсенид галлия или кремний. Приборы в основном предназначаются для получения сверхвысокочастотных колебаний.

PIN-диоды

PIN-устройства между p- и n-областями имеют собственный нелегированный полупроводник (i-область). Широкая нелегированная область не позволяет использовать этот прибор в качестве выпрямителя. Однако зато PIN-диоды широко применяются в качестве смесительных, детекторных, параметрических, переключательных, ограничительных, настроечных, генераторных.

Триоды

Триоды – это электронные лампы. Он имеет три электрода: термоэлектронный катод (прямого или косвенного накала), анод и управляющую сетку. Сегодня триоды практически полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. Исключение составляют области, где требуется преобразование сигналов с частотой порядка сотен МГц — ГГц высокой мощности при маленьком числе активных компонентов, а габариты и масса не имеют большого значения.

Маркировка диодов

Маркировка полупроводниковых диодных устройств включает цифры и буквы:

Первая буква характеризует исходный материал. Например, К – кремний, Г – германий, А – арсенид галлия, И – фосфид индия.
Вторая буква – класс или группа диода.
Третий элемент, обычно цифровой, обозначает применение и электрические свойства модели.
Четвертый элемент – буквенный (от А до Я), обозначающий вариант разработки.

Пример: КД202К – кремниевый выпрямительный диффузионный диод.

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Обозначение диодов. Виды, маркировка и назначение диодов :: SYL.ru

Обозначение диодов графическими элементами является условным показателем характеристик, которыми обладает устройство. На данный момент элементов довольно много, их база разнообразна. Поэтому между собой сокращения отличаются максимально.

Сложные графические обозначения имеют разные диоды, в том числе тоннельные, стабилитроны и другие. На данный момент имеются разновидности, которые могут напоминать газоразрядную лампочку. Более того, такие светодиоды горят, что помогает человеку запутаться еще больше в их применении.

Диоды полупроводниковые

Такие устройства являются максимально простыми, они известны большому количеству радиолюбителей. Имеется цилиндрическое основание, дисковая форма, на ножках нанесены обозначения диодов. Метки максимально понятны и заметны. То, каким цветом оформлен корпус, совершенно не играет никакой роли. На низкую мощность будет указывать небольшой размер.

Если говорить о довольно мощном диоде, то идет речь о наличии резьбы под гайку. Как правило, это нужно для крепления радиатора. Для осуществления работы системы охлаждения используются навесные элементы. На данный момент потребляемая мощность последовательно падает, соответственно, размеры корпусов любого прибора уменьшаются. Благодаря этому можно использовать стекло. Такой материал будет дешевле, прочнее и намного безопаснее при использовании.

Маркировка

Если говорить об обозначении диодов, то следует сказать, что на первом месте будет стоять буква или цифра, которая характеризует материал. В качестве такого может выступать галлий, кремний, германий и индий. Соответственно, на корпусе будут нанесены такие буквы (цифры): А (3), К (2), Г (1), И (4). На втором месте будет стоять характеристика диода. Нужно сказать, что, как правило, ее расшифровку следует смотреть в инструкции. Наиболее популярным является обозначение Д. Это означает, что устройство выпрямительное либо импульсивного типа. На третьем месте будет находиться цифра, которая охарактеризует сферу применения диода. Здесь используются числа от 1 до 9. Минимальной характеристикой является 1 – низкочастотные, которые имеют ток ниже 0,3. Девятка же означает импульсивность, при которой время жизни носителей будет намного ниже, чем показатель 1 нс. Номер разработки может либо быть указан, либо нет.

Нужно заметить, что номинал, который имеет однозначное число, всегда впереди дополняется нулем. К примеру, партия 7 будет записываться как 07. Номер группы производители, как правило, обозначают буквой. Благодаря ей можно узнать различные свойства и параметры устройства. Она также указывает на напряжение, подаваемый ток и так далее.

Нюансы

В дополнение к таким обозначениям диодов используются также некоторые графические показатели. Благодаря им, можно решить задачу и понять, насколько высокой является рабочая точка устройства. Иногда на диоды наносятся данные о том, какая техника производства выбрана, какой имеется материал корпуса, масса устройства. В принципе, такая информация будет полезна тому, кто создает аппаратуру, любителям такие данные не нужны.

Нужно заметить, что импортные производители работают по другой схеме. Маркировка диода такого типа будет довольно простой, ее значение можно посмотреть в специальной таблице. Именно поэтому аналоги будет отыскать очень легко.

Цветовая маркировка

Многие радиолюбители знают, что большинство диодов, к сожалению, на одно лицо. Однако нужно заметить, что на некоторые устройства все же наносится специальная цветовая маркировка, которая позволяет сразу опознать такие устройства. Если смотреть на таблицу маркировки диодов, то можно сказать, что делятся они на 2 основных типа. Речь идет об обозначении анода и катода, а также нередко производители цвет корпуса заменяют обычной цветной точкой.

С первого взгляда можно отличить любые цветные диоды, о которых пойдет речь ниже.

Например, диоды семейства КД410 отличаются тем, что имеют точку в районе расположения анода. Корпус прозрачный у диодов КД102. У устройства КД274 возле катода можно заметить два цветных кольца. Нужно заметить, что существуют еще и другие различимые метки, которые позволят с легкостью отличить устройства друг от друга.

Многие новички, рассматривая виды диодов, к сожалению, не могут определить, где находится анод, где катод. Нужно заметить, что новые устройства, которые создаются в современное время, работают таким образом, что анод имеет усик немного длиннее, чем катод. Также, если человек умеет использовать мультиметр, он сможет с легкостью отличить анод от катода. Катод можно также найти по темной полосе, если рассматривать боковину цилиндра. Это также является цветной маркировкой.

У иностранных производителей есть своя система обозначений. Если необходимо выбрать аналог, то следует использовать таблицы соответствий. В остальном характеристики устройств от отечественных не отличаются. Цветная маркировка, а также многие другие обозначения параметров диодов, как правило, соответствует либо стандартам США, либо европейской системе.

SMD-диоды

К сожалению, при создании SMD-устройств они получаются настолько маленькими, что маркировка нередко не наносится. Нужно заметить, что характеристики таких устройств от габаритов практически не зависят.

Единственное, что необходимо указать: габариты влияют на рассеиваемую мощность. Для того чтобы большой ток мог пройти по цепи, необходимо, чтобы диод имел большие размеры.

Нюансы маркировки SMD-диодов

Если все же рассматривать устройства, которые имеют цветовое обозначение, у диодов следует выделить следующие виды маркировки:

полная;
сокращенная.

В электронике, к сожалению, SMD-элементы занимают около 80 % всех приспособлений. Их можно поверхностно устанавливать. Особенно, если говорить об автоматизированных сборках, эти устройства максимально удобны.

Следует заметить, что нередко маркировка не соответствует действительным наполнениям корпуса. Когда создается огромный объем партии, производитель иногда начинает хитрить: характеристики указываются одни, а диод работает совершенно по-другому. Из-за таких несоответствий может быть путаница, если говорить об использовании устройства в микросхемах.

Корпус

Что касается корпуса, то здесь обозначение полупроводниковых диодов, точно так же, как и других, является уникальным. Указывается четыре цифры, которые обозначают типоразмер. В целом они никак не соответствуют габаритам. Если хочется об этом узнать более подробно, то необходимо обратиться к ГОСТам. Люди, которые не имеют возможности работать с нормативными актами в следствии каких-либо нюансов, могут использовать обычные справочные таблицы.

Следует заметить, что корпуса SMD-устройств от производителя к производителю могут между собой отличаться по мелочам. Дело в том, что любой производитель создает базу под свою технику, соответственно, некоторые детали приходится менять.

Соответственно, также габариты корпусов вышеописанных приборов SMD нужны разные, они также должны выполнять другие требования для корректной работы, такие как условие отвода тепла и так далее. Поэтому перед покупкой следует не только руководствоваться цифрами справочника, но и сделать замеры. Особенно если речь идет о ремонте какой-либо техники. Иначе такие диоды могут попросту не установиться в те места, где они необходимы.

Дополнительная информация

Устройство SMD довольно сложное в монтаже, поэтому многие новички не рискуют с ними работать. Однако мастера должны отлично уметь руководить такой электроникой, так как на данный момент подобные устройства является одними из самых популярных среди других видов диодов. Также следует принять во внимание то, что при выборе приборов необходимо смотреть на их характеристики и внешние отличия. Иногда корпуса по сути одни и те же, а маркировка другая. В некоторых обозначениях могут отсутствовать буквы или цифры. Соответственно, необходимо иметь под рукой таблицы, которые позволяют максимально ориентироваться в подобном вопросе. Обозначение выпрямительного диода также можно найти в аналогичной справочной таблице.

Виды диодов, характеристики, применение

Официальное определение диода гласит, что это элемент, который имеет различную проводимость, в зависимости от того, в каком направлении течёт электрический ток. Его использование необходимо в цепях, нуждающихся в ограничении пути его следования. Данная статья более подробно расскажет об устройстве диода, а также о том, какие существуют виды и как их различать.

История появления

Работы, связанные с диодами, начали вести параллельно сразу два учёных — британец Фредерик Гутри и немец Карл Браун. Открытия первого были основаны на ламповых диодах, второго — на твердотельных. Однако развитие науки того времени не позволило совершить большой рывок в этом направлении, но дали новую пищу для ума.

Затем через несколько лет открытие диодов заново произвёл Томас Эдисон и в дальнейшем запатентовал изобретение. Однако по каким-то причинам, в своих работах применения ему на нашлось. Поэтому развитие диодной технологии продолжали другие учёные в разные годы.

Кстати, до начала 20 века диоды назывались выпрямителями. Затем учёный Вильям Генри Иклс применил два корня слов — di и odos. Первое с греческого переводится как «два», второе — «путь». Таким образом, слово «диод» означает «два пути».

Принцип работы и основные сведения о диодах

Диод имеет два электрода — анод и катод. Если анод обладает положительным потенциалом по отношению к катоду, то диод становится открытым. То есть, ток проходит и имеет малое сопротивление диода.

Если же на катоде находится положительный потенциал, то значит диод не раскрыт, обладает большим сопротивлением и не пропускает электрический ток.

Как устроен диод?

В основном, корпус элемента изготовлен из стекла, металла или керамических соединений. Под покрытием расположены два электрода. Самый простой диод содержит в себе нить малого диаметра.

Внутри катода может находится особая проволока. Она обладает свойством нагреваться под воздействием электрического тока и называется «подогреватель».

Вещества, используемые при изготовлении, чаще всего кремний или германий. Одна сторона элемента обладает нехваткой электронов, вторая — наоборот их переизбытком. Между ними существует граница, которая и обеспечивает p-n переход. Именно он позволяет проводить ток в нужном направлении.

Характеристики диодов

При выборе элемента в основном ориентируются на два показателя — предельное обратное напряжение и максимальная сила тока.

Использование диодов в быту

Один из ярких примеров использования диодов — автомобильный генератор. В нем размещён комплекс из нескольких таких элементов, который называется «диодный мост».

Также элементы активно применяются в телевизорах или радиоприёмниках. В соединении с конденсаторами диоды могут выделять частоты из разнообразных модулированных сигналов.

Очень часто комплекс из диодов используется в схемах для защиты потребителей от поражения электрическим током.

Также стоит сказать о том, что любой блок питания многих электронных устройств обязательно содержит диоды.

Виды диодов

В основном, элементы можно разделить на две группы. Первая — вид полупроводниковых диодов, вторая — не полупроводниковые.

Широкое распространение получила именно первая группа. Название происходит от материалов, из которых изготовлен диод: два полупроводника либо полупроводник с металлом.

Также имеется целый ряд специальных видов диодов, которые применяются в особых схемах и приборах.

Диод Зенера или стабилитрон

Данный вид характерен тем, что при возникновении пробоя происходит резкое увеличение тока с высокой точностью. Эту особенность применяют в стабилизации напряжения.

Туннельный

Если говорить простыми словами, то данный вид диодов образует отрицательное сопротивление на вольт-амперной характеристике. Применяется в основном в усилителях и генераторах.

Обращённый диод

Обладает свойством значительно понижать напряжение в открытом режиме. Это также основано на туннельном эффекте, подобному предыдущему диоду.

Варикап

Относится к виду диодов полупроводниковых, которые обладают повышенной ёмкостью, управляемой электрически в случае изменения обратного напряжения. Используется в настройке и калибровке колебательных контуров.

Светодиод

Особенность данного типа диодов заключается в том, что он излучает свет при течении тока в прямом направлении. В современном мире применяется практически везде, где требуется освещение с экономичным источником света.

Фотодиод

Имеет обратные предыдущему экземпляру свойства. То есть, начинает вырабатывать электрический заряд при попадании на него света.

Маркировка

Для того чтобы определить вид, узнать характеристику полупроводникового диода, производители наносят специальные обозначения на корпус элемента. Она состоит из четырёх частей.

На первом месте — буква или цифра, означающая материал, из которого изготовлен диод. Может принимать следующие значения:

Г (1) — германий;
К (2) — кремний;
А (3) — арсенид галлия;
И (4) — индий.

На втором — типы диода. Они тоже могут иметь разное значение:

Д — выпрямительные;
В — варикап;
А — сверхвысокочастотные;
И — туннельные;
С — стабилитроны;
Ц — выпрямительные столбы и блоки.

На третьем месте располагается цифра, указывающая на область применения элемента.

Четвёртое место — числа от 01 до 99, означающее порядковый номер разработки.

Также на корпус могут быть нанесены и дополнительные обозначения. Но, как правило, они используются в специализированных приборах и схемах.

Для удобства восприятия диоды могут маркироваться также и разнообразными графическими символами, например, точками и полосками. Особой логики в таких рисунках нет. То есть, чтобы определить, что это за диод, придется заглянуть в специальную таблицу соответствия.

Триоды

Данный вид электронных элементов чем-то схож с диодом, однако выполняет другие функции и имеет свою конструкцию.

Основное различие между диодом и триодом в том, что последний имеет три вывода и в его отношении чаще используется название «транзистор». Принцип работы основан на управлении токами в выходных цепях с помощью небольшого сигнала.

Диоды и триоды (транзисторы) применяются практически в каждом электронном устройстве. В том числе и процессорах.

Плюсы и минусы

Перед заключением можно обобщить всю информацию о диодах и составить список их преимуществ и недостатков.

Плюсы:

Невысокая цена диодов.
Отличный КПД.
Высокий ресурс работы.
Маленькие размеры, что позволяет удобно их размещать на схемах.
Возможность использования диода в переменном токе.

Из минусов, пожалуй, можно выделить то, что не существует полупроводникового типа для высоких напряжений в несколько киловольт. Поэтому придется применять более старые ламповые аналоги. Также воздействие высоких температур неблагоприятно сказывается на работе и состоянии элемента.

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры выпускались с применением малой точности. Поэтому разброс получившихся характеристик диодов был очень большим, вследствие чего уже готовые приборы приходилось, что называется, «разбраковывать». То есть, некоторые диоды, казалось бы, одной серии могли получить совершенно разные свойства. После отсева, элементы маркировались в соответствии с фактическими характеристиками.

Диоды, изготовленные в стеклянном корпусе, имеют одну интересную особенность — чувствительность к свету. То есть если прибор, в составе которого имеется такой элемент, имеет открывающуюся крышку, то работать вся схема может по-разному в закрытом и открытом состоянии.

Заключение

В общем, чтобы полностью понять и разобраться, как правильно применять и где использовать диоды, нужны изучить больше литературы. Для определения типа элемента на глазок потребуется соответствующий опыт. Ну а новичкам в этом могут помочь таблицы и справочники по маркировкам.

Также необходимо иметь хотя бы базовые представления об электрическом токе, его свойствах. Конечно, это все проходилось в школе, но кто сейчас навскидку сможет вспомнить даже закон Ома?

Поэтому без базовых знаний нырять в мир электроники будет очень проблематично.

Маркировка диодов: типы, особенности, производители

Маркировка диодов – краткое графическое условное обозначение элемента. Элементная база в настоящее время настолько разнообразна, сокращения отличаются весьма ощутимо. Сложно идентифицировать диод: стабилитрон, туннельный, Ганна. Выпущены разновидности, напоминающие газоразрядную лампочку. Светодиоды горят, дополняя путаницу.

Диоды полупроводниковые

Быть может, раздел называется несколько тривиально, когда требуется просто типичные диоды отличить от морально устаревших электронных ламп, современнейших SMD модификаций. Рядовые полупроводниковые диоды – легко разрешимое горе радиолюбителя. Боковина цилиндрического корпуса с дисковым основанием, ножками содержит нанесенную краской легко различимую надпись.

Полупроводниковые резисторы. Отличите невооруженным глазом?

Цвет корпуса значения не играет, размер косвенно указывает рассеиваемую мощность. У мощных диодов зачастую в наличии резьба под гайку крепления радиатора. Итог расчета теплового режима показывает недостаток собственных возможностей корпуса, система охлаждения дополняется навесным элементом. Сегодня потребляемая мощность падает, снижая линейные размеры корпусов приборов. Указанное позволило использовать стекло. Новый материал корпуса дешевле, долговечнее, безопаснее.

Первое место занимает буква или цифра, кратко характеризующая материал элемента:

Г (1) – соединения германия.
К (2) – соединения кремния.
А (3) – арсенид галлия.
И (4) – соединения индия.

Вторая буква в нашем случае Д. Диод выпрямительный, либо импульсный.
Третье место облюбовала цифра, характеризующая применимость диода:

Низкочастотные, током ниже 0,3 А.
Низкочастотные, током 0,3 – 10 А.
Не используется.
Импульсные, время восстановления свыше 500 нс.
Импульсные, время восстановления 150 – 500 нс.
То же, время восстановления 30 – 150 нс.
То же, время восстановления 5 – 30 нс.
То же, время восстановления 1 – 5 нс.
Импульсные, время жизни неосновных носителей ниже 1 нс.

Номер разработки составлен двумя цифрами, может отсутствовать вовсе. Номинал ниже 10 дополняется слева нулем. К примеру, 07.
Номер группы обозначается буквой, определяет различия свойств, параметров. Буква часто становится ключевой, указывает рабочее напряжение, прямой ток, прочее.

В дополнение к маркировке справочники приводят графики, по которым решаются задачи выбора рабочей точки радиоэлемента. Указываются сведения о технологии производства, материале корпуса, массе. Помогает информация проектировщику аппаратуры, любителям практического смысла не несет.

Импортные системы обозначения отличаются от отечественных, хорошо стандартизированы. Поэтому при помощи специальных таблиц нетрудно отыскать подходящие аналоги.

Цветовая маркировка

Каждый радиолюбитель знает сложность идентификации диодов, окруженных стеклянным корпусом. На одно лицо. Временами производитель удосуживается нанести четкие метки, разноцветные кольца. Согласно системе обозначений, вводится три признака:

Метки областей катода, анода.
Цвет корпуса, заменяемый цветной точкой.

Согласно положению вещей, с первого взгляда отличим типы диодов:

Семейство Д9 маркируется одним-двумя цветными кольцами района анода.
Диоды КД102 в районе анода обозначаются цветной точкой. Корпус прозрачный.
КД103 имеют дополняющий точку цветной корпус, исключая 2Д103А, обозначаемый белой точкой области анода.
Семейства КД226, 243 маркируются кольцом области катода. Прочих меток не предусмотрено.
Два цветных кольца в районе катода можно увидеть у семейства КД247.
Диоды КД410 обозначаются точкой в районе анода.

Присутствуют прочие различимые метки. Более подробную классификацию найдете, проштудировав издание Кашкарова А.П. По маркировке радиоэлементов. Новичков тревожит вопрос определения расположения катода и анода.

Видите: одна боковина цилиндра снабжена темной полосой – найден катод. Цветная может являться частью обсуждаемой сегодня маркировки.
Умея эксплуатировать мультиметр, анод легко отыскать. Электрод, куда приложим красный щуп, чтобы открыть вентиль (услышим звонок).
Новый диод снабжен усиком анода более длинным, нежели катода.
Сквозь стеклянный корпус светодиода посмотрим через увеличительное стекло: металлический анод напоминает наконечник копья, размерами меньше катода.
Старые диоды содержали стрелочную маркировку. Острие – катод. Позволит определять направление включения визуально. Современным радиомонтажникам приходится тренировать сообразительность, остроту зрения, точность манипуляций.

Зарубежные изделия получили другую систему обозначений. Выбирая аналог, используйте специальные таблицы соответствия. Остальным импортная база мало отличается от отечественной. Маркировка проводится согласно стандартам JEDEC (США), европейской системе (PRO ELECTRON). Красочные таблицы расшифровки цветового кода массово представлены сетевыми источниками.

Цветовая маркировка

SMD диоды

В SMD исполнении корпус диода иногда настолько мал, маркировка отсутствует вовсе. Характеристики приборов мало зависят от габаритов. Последние сильно влияют на рассеиваемую мощность. Больший ток проходит по цепи, большие размеры должен иметь диод, отводящий возникающее (закон Джоуля-Ленца) тепло. Сообразно написанному маркировка SMD диода может быть:

Полная.
Сокращенная.
Отсутствие маркировки.

SMD элементы в общем объеме электроники занимают примерно 80% объема. Поверхностный монтаж. Изобретенный способ электрического соединения максимально удобен автоматизированным линиям сборки. Маркировка диода SMD может не совпадать с наполнением корпуса. При большом объеме производства изготовители начинают хитрить, ставить внутрь вовсе не то, что нанесено условным обозначением. От большого количества несогласованных между собою стандартов возникает путаница использования выводов микросхем (для диодов – микросборки).

Корпус

Маркировка может включать 4 цифры, указывающие типоразмер корпуса. Прямо не соответствуют габаритам, поинтересуйтесь подробнее вопросом в ГОСТ Р1-12-0.062, ГОСТ Р1-12-0.125. Любителям, которым не по карману достать нормативные акты, проще использовать справочные таблицы. Держим в уме факт: корпусы SMD от фирмы к фирме способны мелочами отличаться, ведь каждый производитель подгадывает элементную базу под собственную продукцию. У Samsung от материнской платы стиральной машины одно расстояние, LG – другое. Габариты SMD корпусов потребуются разные, условия отвода тепла, прочие требования выполняются.

Посему, приобретая, согласно цифрам справочника элемент, производите дополнительные замеры, если это важно.К примеру, при починке бытовой техники. В противном случае закупленные диоды могут не встать по месту назначения. Любители с SMD не связываются ввиду кажущейся сложности монтажа, но для мастеров это обычное дело, поскольку микроэлектроника невозможна без столь удачной технологии.

Выбирая диод, стоит держать в уме факт: многие корпусы одинаковые, но маркируются по-разному. Некоторые обозначения лишены цифр. Удобно пользоваться поисковиками. Приведенная перекрестная таблица соответствия типоразмеров взята с сайта selixgroup.spb.ru.

Таблица соответствия типоразмеров

SMD диоды часто выпускаются в корпусе SOD123. Если по одному торцы имеется полоса какого-либо цвета, либо тиснение, то это катод (то место, куда нужно подать отрицательную полярность, чтобы открыть p-n-переход). Если только на корпусе имеются надписи, то это обозначение корпуса. Если строчек свыше одной – характеризующая оболочку покрупнее.

Тип элемента и производитель

Понятно, тип корпуса для конструктора вещь второстепенная. Через поверхность элемента рассеивается некоторое тепло. С этой точки зрения и нужно рассматривать диод. В остальном важны характеристики:

Рабочее и обратное напряжение.
Максимально допустимый ток через p-n-переход.
Мощность рассеяния и пр.

Эти параметры для полупроводниковых диодов указаны справочниками. Маркировка помогает найти нужное среди горы макулатуры. В случае SMD элемента ситуация намного сложнее. Нет единой системы обозначений. Одновременно легче – параметры от одного диода к другому меняются не слишком сильно. Разнятся по большому счету рассеиваемая мощность, рабочее напряжение. Каждый SMD элемент маркируется последовательностью из 8 букв и цифр, причём часть из знакомест может не использоваться вовсе. Так бывает в случае с ветеранами отрасли, гигантами электронной промышленности:

Motorola (2).
Texas Instruments.
Ныне преобразованная и частично проданная Siemens (2).
Maxim Integrated Product.

Упомянутые производители маркируются временами двойками литер MO, TI, SI, MX. Помимо этого пара букв адресует:

AD – Analog Devices;
HP – Hewlett-Packard;
NS – National Semiconductors;
PC, PS – Philips Components, Semiconductors, соответственно;
SE – Seiko Instruments.

Разумеется, внешний вид корпуса не всегда дает определить производителя, тогда в поисковик нужно немедленно набрать цифро-буквенную последовательность. Замечены другие примеры: диодная сборка NXP в корпусе SOD123W не несет никакой информации, помимо указанной строкой выше. Производитель приведенные сведения считает достаточными. Потому что SOD само по себе расшифровывается, как small outline diode. Прочее найдем на официальном сайте компании (nxp.com/documents/outline_drawing/SOD123W.pdf).

Пространство для печати ограничено, чем и объясняются подобные упрощения. Производитель старается минимально затруднить себя выполнением маркировки. Часто применяется лазерная или трафаретная печать. Это позволит уместить 8 знаков на площади всего 4 квадратных миллиметра (Кашкаров А.П. «Маркировка радиоэлементов»). Помимо указанных для диодов используют следующие типы корпусов:

Цилиндрический стеклянный MELF (Mini MELF).
SMA, SMB, SMC.
MB-S.

В довершение одинаковый цифро-буквенный код порой соответствует разным элементам. В этом случае придется анализировать электрическую схему. В зависимости от назначения диода предполагаются рабочий ток, напряжение, некоторые другие параметры. Согласно каталогам рекомендуется попытаться определить производителя, поскольку параметры имеют разброс несущественный, затрудняя правильную идентификацию изделия.

Прочая информация

Помимо указанных, временами присутствуют иные сведения. Номер партии, дата выпуска. Такие меры предпринимаются, делая возможным отслеживания новых модификаций товара. Конструкторский отдел выпускает корректирующую документацию, снабженную номером, присутствует дата. И если сборочному цеху особенность нужно учесть, отрабатывая внесенные изменениями, мастерам следует читать маркировки.

Если собрать аппаратуру по новым чертежам (электрическим схемам), применяя старые детали, получится не то, что ожидалось. Проще говоря, изделие выйдет в отказ, отрадно, если окажется обратимый процесс. Ничего не сгорит. Но начальник цеха наверняка получит по шапке, товар придется переделать в части неучтенного фактора.

Кроме диодов

На основе p-n-переходов создан миллиард модификаций диодов. Сюда относятся варикапы, стабилитроны и даже тиристоры. Каждому семейству присущи особенности, с диодами много сходства. Видим три глобальных вида:

устаревшая сегодня элементная база сравнительно большого размера, явно различимая маркировка, сформированная стандартными буквами, цифрами;
стеклянные корпусы, снабженные цветовой символикой;
SMD элементы.

Аналоги подбираются исходя из условий, указанных выше: мощность рассеяния, предельные напряжение, пропускаемый ток.

Диоды. Устройство и работа. Характеристики и особенности

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству.

Особенности устройства

Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида.

Диод состоит из следующих основных элементов:

Корпус. Выполняется в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и другие прочные материалы.
Катод. Он расположен внутри баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее простым устройством катода является тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оснащены косвенно накаляющимися электродами, которые выполнены в виде металлических цилиндров со свойством активного слоя, имеющего возможность испускать электроны.
Подогреватель. Это особый элемент в виде нити, раскаляющейся от электрического тока. Подогреватель расположен внутри косвенно накаляющегося катода.
Анод. Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет положительный потенциал, по сравнению с катодом. Форма анода чаще всего так же, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода аналогичны эмиттеру и базе полупроводников.
Кристалл. Его материалом изготовления является германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с недостатком электронов. Другая часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположенная между этими двумя частями кристалла, называется р-n переходом.

Эти особенности конструкции диода позволяют ему проводить ток в одном направлении.

Принцип действия

Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.

Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки. В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения. При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия. Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».

Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально. Для диода же, большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.

Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.

При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы ограничить температуру работы полупроводников, их корпус монтируют на теплоотводящие радиаторы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.

Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.

При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит. В результате мы выяснили, что диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм. В этом можно убедиться путем измерения мультиметром.

Сопротивление полупроводникового кристалла может изменяться в зависимости от напряжения. При увеличении этого значения сопротивление снижается, и наоборот.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

ДИОДЫ

ДИОДЫ

Диоды — это двухэлектродные элементы, обладающие односторонней проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя, один из которых обладает дырочной (p), а другой – электронной (n) электропроводностью.

Полупроводниковый диод представляет собой прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным переходом.

Как возникает выпрямляющий запирающий слой? Образование слоя начинается с того, что в p-половине больше дырок, а в n-половине больше электронов. Разность плотности носителей зарядов начинается уравновешиваться через переход: дырки проникают в n-половину, электроны в p-половину.

С помощью внешнего источника тока можно повысить или понизить внешний потенциальный барьер. Если к диоду приложить прямое напряжение, т.е положительный полюс соединить с p-половиной, то внешняя электрическая сила начнёт действовать против двойного слоя, и диод пропускает ток, который быстро растёт с увеличением напряжения. Если же изменить полярность проводников, то напряжение падает почти до нулевой отметки. Если диод подключить в цепь переменного напряжения, то он будет служить как выпрямитель, т.е на выходе будет постоянное пульсирующее напряжение, по направлению в одну сторону.

Виды диодов

— Выпрямительные — диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери выпрямителя.

— Высокочастотные — эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет доли пикофарад.

— Варикапы — диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.

— Стабилитроны – диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.

— Туннельные — диоды, где при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.

Диоды различают по следующим признакам. По конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды. По мощности: маломощные; средней мощности; мощные. По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ. По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны; варикапы; светодиоды; тоннельные диоды.

Условное обозначение диодов

а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки.

принцип действия диода основан на том, что в полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны, и их концентрация превышает концентрацию дырок (n_n >> n_p). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (n_p >> n_n). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается диффузия: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу. Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости, достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,3 В для германиевых n–p-переходов и 0,65 В для кремниевых.

Основой плоскостных и точечных диодов является кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой транзистора. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержателем.

Вольтамперная характеристика реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехода, так как сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда.

Справочники радиодеталей

Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)

Светодиод (led) – это полупроводниковый элемент, в котором при прохождении электрического тока создается видимое глазу оптическое излучение. В настоящее время такие устройства используются практически в любом приборе: телефоны, бытовая техника, автомобили, светильники и многие другие. Led-элементы потребляют гораздо меньше энергии, что важно для энергосбережения.

Разные типы светодиодов.

История создания светодиода.

Она насчитывает всего чуть больше ста лет. Первое упоминание о свечении диода относится к 1907 году. Английский физик Генри Раунд заметил разноцветное излучение при течении электричества через соединения карбид кремния-металл. Такое явление получило название электролюминесценция.

Спустя почти двадцать лет в 1923 году российский ученый Олег Лосев проводил подобные эксперименты в Нижнем Новгороде. Физик обнаружил свечение на месте контакта карбида кремния и стальной проволоки. Лосев опубликовал результаты своих исследований, и обосновал, что электролюминесценция наблюдается именно на границе соприкосновения разнородных материалов. Теоретическую базу под открытие подвести не смогли, и дальнейшего развития оно не получило. Хотя Лосев предсказал использование электролюминесценции для создания маломощных и миниатюрных источников света. Физик даже придумал конструкцию светового реле, но дальше исследования не продолжились.

В 1961 году, еще через сорок лет, американские изобретатели Д. Р. Байард и Г. Питтман придумали технологию выпуска светодиодов из арсенида галлия. В 1962 году они получили патент, и начался промышленный выпуск. Однако, их led-элемент испускал инфракрасное излучение, то есть был не видим человеческому глазу.

Но в том же 1962 году американский физик Ник Холоньяк изобрел красный светодиод. В 1971 году его соотечественник Жак Панков придумал синий. А в 1972 Джордж Крафорд открыл желтый led.

Впрочем, до семидесятых годов XX века светоизлучающие диоды оставались очень дорогими. Фирма «Монсанто» первой в мире удалось организовать массовое производство led в качестве индикатора.

В семидесятых годах группе советских ученых под начальством Ж. Алферова удалось синтезировать неизвестные до этого полупроводниковые вещества. Их начали получать на предприятиях и в лабораториях. А на основе этих соединений запустили серийное изготовление светодиодов.

В 1983 году Citizen Electronics придумала и внедрила на своих предприятиях светодиоды плоской конструкции (SMD).

В девяностые годы японские ученые И. Акасаки, Х. Амано и С. Накамура придумали, как значительно удешевить производство синих led. Технологию успешно опробовала фирма Nichia с 1993 года. А с 1996 года они начали изготовление белых led-элементов, чей свет получается из сочетания красного, синего и зеленого. В дальнейшем на базе открытия японских ученых стали стремительно развиваться новые методы производства световой техники: лампочек, дисплеев с подсветкой и других приборов.

В 2003 Citizen Electronics придумали новейшую технологию производства СОВ (Chip-On-Board). Она заключается в монтаже полупроводникового элемента на подложку при помощи специального непроводящего клея.

Очевидно, что история светоизлучающих диодов только набирает обороты, а технологии становятся все более совершенными.

Для создания разных цветов потребовалось много времени.

Принцип работы.

Кристалл состоит из полупроводниковых материалов, которые расположены слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) – ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только от p -слоя к n -слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения.

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона – между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческому глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Самые удачные материалы получаются из соединений типа A^IIIB^V и A^IIB^VI где II, III, V и VI – валентности элементов. Например, уже упоминавшийся арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка и теллурид кадмия. Подобные соединения называют прямозонными. Возможно получение разнообразных по свечению светодиодов: от ультрафиолетовых до инфракрасных.

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них свет светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Виды и характеристики светодиодов.

Светоизлучающие диоды различают по конструкции корпуса:

DIP – маломощные индикаторные цилиндрические элементы. Востребованы для подсветок экранов, индикации, световых гирлянд.
«Пиранья» – четырехконтактный DIP. Они крепче держатся на своем месте и меньше греются. Востребованы в автомобильной промышленности для подсветок.
SMD – внешне выглядит, как параллелепипед. За счет своей надежности и универсальности востребованы во многих отраслях светотехнической промышленности.
PCB Star светодиоды. Разновидность SMD.
СОВ – плоский SMD. Новейший тип.

Независимо от исполнения корпуса выделяют светодиоды:

Двухцветные. Они излучают одновременно два цвета. Обладают тремя контактами, один из которых общий.
Полноцветные RGB (красный-зеленый-синий). Изготавливаются из трех полупроводниковых кристаллов под общей линзой, обладают четырьмя электродами. По одному выводу для каждого полупроводникового элемента и один общий вывод. В SMD у прибора будет шесть выводов.

Пропорциональное смешение цветов дает всевозможные оттенки света. Например, при включении на 100% красного и зеленого получится желтый.

Адресные светодиоды − разновидность полноцветных. Отличаются от обычных RGB тем, что включаются по собственному индивидуальному коду. Востребован в лентах, где на адресном светодиоде можно задать неповторяющийся цветовой оттенок. При этом led-диод обладает собственным адресом, на который поступают команды от специального управляющего драйвера. Управление цветами происходит через микрочипы, которые встраиваются рядом с адресными светодиодами.
Сверхмощные (сверхяркие) светодиоды – элементы мощностью выше 1 Вт с силой тока от 300 мА. (Мощность обычных светодиодов измеряется чаще всего в милливаттах). Такие устройства светят очень ярким светом. Используются в фонариках, фарах, прожекторах и т.п.

Также led-элементы подразделяются на:

Индикаторные – маломощные.
Осветительные – приборы большой мощности.
Инфракрасные – излучают невидимый человеческому глазу инфракрасный спектр.

Инфракрасные диоды. Благодаря специально подобранным материалам проводников они испускают невидимые глазу инфракрасные лучи. Они безвредны для живых существ, но заметны для электронных систем регистрации. Востребованы во многих технических устройствах и станках во всевозможных отраслях промышленности.

Индикаторные led-диоды. Выступают в роли индикаторов для техники, подсветок дисплеев и т.п. Их делят по типу используемых полупроводников на:

двойные – светят зеленым и оранжевым;
тройные – светят желтым и оранжевым;
тройные – светят красным и желто-зеленым.

Независимо от вида светодиоды характеризуются некоторыми параметрами.

Цвет излучения. Обусловлен химическим составом полупроводников. Некоторые вещества и соответствующие им цвета обозначены в таблице.

Яркость. Она пропорциональна силе тока, текущей сквозь элемент. Среди led-диоды, которые светят белым светом, выделяют яркие (20-25 милликандел) и сверхяркие (свыше 20 тысяч милликандел).

Сила тока. Светодиоды весьма чувствительны к силе тока. При превышении ее значения выше номинального led может перегореть. Поэтому не рекомендуется превышать максимальный прямой ток элемента. Точные значения для конкретного светодиода приводятся в техническом описании.

Падение напряжения. Характеризует допустимую разницу между величинами входного и выходящего напряжения. У значения напряжения для светодиодов есть максимальное значение, превышение которого приведет к поломке led. Значения указываются в техническом описании.

Полярность. Поскольку ток в светодиоде течет только от p -слоя к n -слою, для предотвращения поломок стоит полярность. Обычно ее определяют по внешнему виду, маркировке или особым пометкам на корпусе. (Подробнее смотрите в статье «определение полярности»). Также узнать полярность можно из технической документации.

Угол рассеивания света. Определяется формой линзы, конструкцией кристалла и от используемых для изготовления кристалла веществ. Может меняться от 15 до 180 градусов.

Устройство светодиода.

Led-диод состоит из полупроводникового кристалла, который закреплен на подложке, корпуса с контактами и оптической системы.

Устройства индикаторных (DIP), плоских (SMD) и СОВ элементов различаются снаружи.

Конструктивное устройство DIP.

DIР-светодиод в разрезе.

В основании прибора монтируются контакты. Кристалл (один или несколько) закреплен на катоде. К кристаллу присоединяется проволока. Она соединяет полупроводники с анодом. Это необходимо для группировки двух проводников с различными типами проводимости. Сверху led-элемент герметично покрывается линзой. Корпус устройства изготавливается в виде цилиндра из эпоксидной смолы, край которого обрезан со стороны катода. Монтаж led-элемента происходит путем пайки длинных выводов.

Конструктивное устройство SMD.

SMD-светодиод в разрезе.

Корпус изготавливается параллелепипедом. Его основа – теплоотвод от кристалла. На нее монтируется полупроводниковый элемент. Контактный провод соединяет его с анодом. Контакты выполняются плоскими. Сверху элемент герметично накрывается линзой.

Конструктивное устройство СОВ.

COB-технология – новейшее направление в производстве.

Такие светоизлучающие диоды имеют в основании теплопроводящую подложку (обычно алюминиевую). На нее непроводящим клеем закрепляют полупроводниковые кристаллы, которые объединены по последовательно-параллельной схеме. Сверху все покрывается люминофором.

Такой тип led легко монтируется, выдает хороший световой поток и не искажает цвета. Востребованы в производстве небольших, ярких прожекторов и декоративной подсветки. В отличие от DIP и SMD способны работать при повышенных температурах. Но из-за своего устройства имеют меньший срок эксплуатации по сравнению.

Если на одной подложке смонтировано множество кристаллов, то такой led-элемент называется светодиодной матрицей.

Конструктивное устройство PCB Star.

Состоит из одного большого кристалла, который монтируется на алюминиевую подложку в форме звезды. За счет увеличенной площади кристалла повышается мощность светодиода. Упрощается его фокусировка. Поэтому РCB Star востребованы в производстве ярких источников света: от фонариков до прожекторов.

Вольт-амперная характеристика светодиода.

Она имеет нелинейный характер. Led начинает пропускать ток с определенного значения напряжения. Оно называется пороговым. Пороговый вольтаж определяется химическими соединениями полупроводников.

Вольт-амперная зависимость.

Синяя кривая описывает протекание электричества при прямом включении. Красная кривая – при обратном включении.

U_MAX и U_MAXОБР – предельно допустимые значения напряжений. При их превышении элемент сгорает.

U_MIN – минимальное величина напряжения. Начинается свечение.

Интервал между минимальным и максимальным – рабочая зона. Именно в ней диод светоизлучается.

I_MAX – предельное допустимое значение тока. При превышении светодиод перегорает.

Подключение светодиода.

Самым простым случаем подключения светодиода является подключение с резистором. Последний необходим для токоограничения, чтобы исключить перегорание led при скачках напряжения.

При подключении led-элементов по любой схеме не забывайте придерживаться полярности! Иначе полупроводниковый прибор не будет светить и перегорит.

Электрическая схема соединения светодиода (LED) и резистора (R).

При соединении нескольких светоизлучающих диодов возможны разные варианты их соединения.

Последовательное подключение.

Схема последовательного соединения.

Элементы соединяются последовательно с учетом полярности. В цепи значение тока постоянно, а напряжение на led-элементах суммируется.

Параллельное соединение.

Схема параллельного соединения светодиодов через один резистор.

В этом случае постоянным в цепи сохраняется напряжение, а силы тока на элементах складываются. У данного типа соединения есть недостаток. На разных светодиодах может быть неодинаковое падение напряжения. Поэтому ток на каком-нибудь элементе может превысить допустимый, что приведет к поломке.

Во избежание этого следует подключать к каждой параллельной цепи свой резистор.

Схема параллельного подключения.

Параллельно-последовательное соединение.

При подключении большого количества светодиодов стоит использовать параллельно-последовательную электрическую схему. При этом в параллельных ветках напряжение одинаковое.

Электрическая схема параллельно-последовательного соединения.

Производители светодиодов

Монтаж светодиодов.

В рейтинге производителей лидируют несколько фирм с мировым именем. Именно они выпускают самые качественные изделия на рынке.

Philips. Пожалуй, производитель, с самым известным именем. Под этой маркой выпускается множество изделий от лампочек, до телефонов. Фирма имеет заводы более чем в шестидесяти странах. Активно вкладывается в новейшие разработки. Покупает другие, более мелкие заводы и производства, которые изготавливают светодиоды.
Cree. Американская фирма, которая начинала свой путь с производства чипов для телефонов. Специализируется на производстве led-изделий разного назначения. РРаРазработали и выпускают светодиоды из карбида кремния, которые ярко светят.
Nichia. Японская компания. Одна из старейших в области изготовления светодиодной техники. Именно она разработала и внедрила выпуск синих и белых цветов led. Специализируется на производстве кристаллов. Лидер на рынке по доходам от продаж.
Osram. Немецкий изготовитель. Работает более ста лет в паре с Siemens. Выпускает светоизлучающие диоды, которые соответствуют мировым стандартам качества.

Из российских производителей можно отметить «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника». Обе фирмы располагаются в Санкт-Петербурге и производят светотехнические изделия. Впрочем, кристаллы для выпуска продукции закупаются за рубежом.

Цветовая маркировка.

Маркировка led в мире не стандартизирована. Изготовитель сам решает, что он будет обозначать на корпусе.

Светодиоды российского производства маркируются цветовым кодом. Он состоит из цветных кружочков или черточек. Примеры маркировки приведены ниже на рисунке.

Цветовая маркировка российских индикаторных светодиодов.

Рассмотрим маркировку известных мировых производителей.

Philips.

В качестве примера возьмем модель Luxeon Rebel. Она маркируется LXML-ABCD-EFGH. В этой аббревиатуре зашифровано следущее:

LXML – серия;
ABC – информация о свете: как распределяется, цветовая температура;
D – величина тока;
E – запасная буква на будущие модели;
FGH – яркость (в люменах).

Cree.

Фирма предлагает обозначение SSSCCC-BD-0000-NNNNN, где:

SSS – серия;
CCC – описание цвета:
BD – индекс цветопередачи:
0000 – код производителя;
NNNNN – индивидуальный номер по цветовой температуре и яркости. Стоит уточнить в техническом описании.

Достоинства и недостатки светодиодов

Плюсы

Высокая механическая и вибрационная стойкость.
Небольшой разогрев.
Маленькие габаритные размеры, легкий
Долговечность.
Низкое энергопотребление и мощность.
Возможность регулирования интенсивности свечения.
Высокие декоративные качества: разнообразие цветов и оттенков свечения.
Безынерционность: включаются сразу на полную мощность.
Возможность работы при низких температурах.
Низкая цена индикаторных светодиодов.
Безопасность: низкие рабочие значения напряжения и тока.

Минусы

Высокая цена SMD.
Ухудшения со временем качества кристалла: чем дольше светодиод работает, тем он тусклее.
Повышенные требования к источнику питания.
Недопустимы даже небольшие превышения минимальных и максимальных значений электрических параметров.

Интересные факты.

Светодиодная лента.
Получение белого цвета. Есть три варианта. Первый – по технологии RGB. Включение всех трех цветов на 100% дает белый цвет. Во втором случае на линзу наносят три люминофора: голубой, красный и зеленый. Третий вариант заключается в нанесении красного и зеленого люминофора на оптическую систему голубого светодиода.
Работа при повышенных температурах. С ростом температуры в области p-n-перехода уменьшается яркость свечения. Причем у красных и желтых падение яркости больше, чем у синих и зеленых. Поэтому важно использовать хороший теплоотвод и не допускать эксплуатации led при повышенных температурах.
Как готовят полупроводники? В основном по технологии металлоорганической эпитаксии в атмосфере особо чистых газов. Выращиваются пленки толщиной от ангстремов до микрон. Разные слои легируются примесями, которые дадут слою высокую концентрацию электронов или дырок, то есть сформируют n или p структуру полупроводника. Зачем пленки травят, создают контакты к n и p слоям и разделяют на чипы нужных размеров.
Чем хороша СОВ-технология? Тем, что кристаллы монтируются на металлическую подложку, которая одновременно выполняет функции радиатора. Таким образом получают отличный теплоотвод непосредственно от полупроводникового кристалла. Дополнительно можно получить разную форму светодиода, разную гибкость и и.п.
типов диодов и их применение
Различные типы диодов с их характеристиками и использованием
Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухконтактный электрический обратный клапан, который пропускает ток в одном направлении . Они в основном состоят из кремния, но также используется германий. Обычно они используются для выпрямления. Но существуют различные свойства и характеристики диодов, которые могут быть использованы для различного применения.Эти характеристики модифицированы для формирования различных типов диодов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов, имеющих различные свойства.

Ниже обсуждаются некоторые из различных типов диодов с их свойствами и областями применения:
P-N-диод перехода
P-N-диод состоит из полупроводникового материала. Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа.Комбинация этих слоев P и N-типа образует соединение, известное как соединение P-N. Отсюда и название P-N переходного диода .

Позволяет протекать току в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительный диод, используемый для выпрямления.
Существуют различные типы диодов, которые используют переход P-N с изменением концентрации легирования. Они обсуждаются ниже.
Малый сигнальный диод
Это тип переходного диода P-N, который работает на сигналах низкого напряжения.Его площадь соединения очень мала. Благодаря этому, соединение имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет малому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень быстрым временем восстановления. Однако его ограничениями являются низкого напряжения и параметры тока .
Благодаря высокой скорости переключения, эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.
Выпрямительный диод
Выпрямительный диод — это тип P-N-переходного диода, чья площадь P-N-контакта очень велика.Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.

Это наиболее распространенный и наиболее используемый тип диода. Эти типы диодов могут выдерживать сильный ток и используются при преобразовании переменного тока в постоянный ( Выпрямитель ).
Диод Шоттки
Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтер Шоттки, , представляет собой тип диода, который состоит из небольшого перехода между полупроводником N-типа и металлом.Он не имеет P-N соединения.
Плюсом диода Шоттки является то, что он имеет очень низкое прямое напряжение , падение напряжения и быстрое переключение . Поскольку емкостный переход отсутствует (переход P-N), скорость переключения диода Шоттки очень высокая.

Ограничение диода Шоттки состоит в том, что он имеет низкое напряжение обратного пробоя и высокий ток обратной утечки.
Супербарьерные диоды
Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но они имеют низкое прямое напряжение , как и диод Шоттки.Они имеют с низким обратным током утечки , как и обычный диод P-N.
SBR использует MOSFET путем короткого контакта между его затвором и источником.
SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший ток обратной утечки и возможность быстрого переключения.
Светоизлучающий диод (LED)
Светоизлучающий диод также представляет собой тип переходного диода P-N, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.
Светодиод состоит из полупроводника прямой полосы. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырами на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). При этом цвет света зависит от энергетической щели полупроводника.

Светодиод преобразует электрическую энергию в энергию света.
Фотодиод
Фотодиод представляет собой тип переходного P-N-диода, который преобразует энергию света в электрический ток.Его работа противоположна работе LED .

На каждый полупроводниковый диод воздействуют оптические носители заряда. Именно поэтому они упакованы в легкий блокирующий материал.
В фотодиоде есть специальное отверстие, которое позволяет свету проникать в его чувствительную часть.
Когда свет (частицы фотона) попадает на PN-переход, он создает пару электрон-дырка. Эти электроны и дырки вытекают как электрический ток. Для повышения его эффективности используется диод с PIN-переходом .
Фотодиод используется в обратном смещении и может использоваться в солнечных элементах.
Лазерный диод
Лазерный диод похож на светодиод, потому что он преобразует электрическую энергию в энергию света. Но в отличие от светодиодов, лазерный диод производит когерентный свет.

Лазерный диод состоит из PIN-перехода, , где электрон и дырки соединяются вместе во внутренней области (I). когда они объединяются, он генерирует лазерный луч.
Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерной указке, приводах компакт-дисков и лазерных принтерах и т. Д.
Туннельный диод
Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 году , за что он получил Нобелевскую премию в 1973 году, поэтому он также известен как Эсаки диод .
Туннельный диод — это сильно легированный P-N-переходный диод . Работает по принципу туннелирования с эффектом . Из-за высокой концентрации легирования соединительный барьер становится очень тонким. Это позволяет электрону легко выйти через барьер.Это явление известно как туннельный эффект .
Туннельный диод имеет область на своей кривой VI , где ток уменьшается с ростом напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и микроволновый усилитель .
Символ с характеристикой VI кривой туннельного диода приведен ниже:

Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении, и это устройство с быстрым переключением.
Стабилитрон
Стабилитрон назван в честь Кларенса Малвина Зинера , который открыл стабилитрон .
Это тип диода, который позволяет не только протекать ток в прямом направлении, но и в обратном направлении. когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение стабилитрона , оно пропускает ток.
Стабилитрон имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N-переходом.Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.
При прямом смещении он работает как простой диод с P-N-переходом (выпрямитель).
При обратном смещении блокируется, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он пропускает ток с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой стабилитрона вызван двумя причинами: квантовым туннелированием электронов и пробой Лавин .
Стабилитрон используется в основном в конфигурации с обратным смещением.Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.
обратный диод
обратный диод или задний диод представляет собой P-N-переход, который работает аналогично туннельному диоду и стабилитрону . Но рабочее напряжение намного ниже.
Обратный диод — это, по существу, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.

В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно меньше по сравнению с туннельным диодом.В противном случае он работает как обычный диод P-N.
В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжение пробоя намного ниже.
Широко используется, но может использоваться для выпрямления сигнала низкого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения он может использоваться как переключатель в радиочастотном микшере и умножителе.
Лавинный диод
Лавинный диод представляет собой P-N-переход, специально предназначенный для работы в области лавинного пробоя .
Лавинный пробой — это явление, при котором на P-N-переход подается достаточное обратное напряжение. Из-за этого меньший носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.
Лавинный диод работает электрически аналогично стабилитрону. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше, чем у лавинного диода.
Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, а низкие напряжения могут легко его сломать.Тем не менее, лавинный диод имеет широкий переход из-за легкого концентрации легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Такое широкое соединение делает его лучшим сетевым фильтром по сравнению с простым стабилитроном.
Диод подавления переходного напряжения (TVS)
Диод подавления переходного напряжения или диод TVS — это тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков напряжения.
TVS диод обладает способностью выдерживать высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.
Однонаправленный диод TVS работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель в прямом смещении и сетевой фильтр в обратном смещении.

Двунаправленный диод TVS действует как два лавинных диода, последовательно противостоящих друг другу. Он изготовлен как единый компонент. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжения при использовании параллельно с цепью.
Золотой легированный диод
В таком типе диода в качестве легирующей добавки (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного P-N переходного диода.
Диод постоянного тока
Диод постоянного тока AKA ограничивающий ток диод (CLD) представляет собой двухполюсный диод, изготовленный из JFET. Он регулирует протекающий через него ток до фиксированного уровня.

CLD производится путем короткого контакта между затвором и источником JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.
Ступенчатый восстановительный диод
Ступенчатый восстановительный диод или защелкивающийся диод — это переходный P-N-диод, который внезапно прекращает протекание тока при изменении направления.

SRD (ступенчатый диод восстановления) сделан из P-N-перехода с очень низкой концентрацией легирования вблизи перехода. За счет этого количество носителей заряда (электронов и дырок) вблизи перехода также уменьшается.Следовательно, емкость накопления заряда вблизи соединения становится незначительной. Это позволяет SRD очень быстро переключаться из ON в OFF.
В обычном диоде, когда он переключается с прямой проводки на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. За счет чего обычный диод занимает некоторое время при переключении. SRD не хранит заряд, поэтому он может мгновенно прекратить протекание тока.
Пельтье или тепловой диод
Пельтье или тепловой диод — это тип диода, тепловое сопротивление которого в одном направлении отличается от другого.Таким образом, генерируемое тепло течет в одном направлении к одной стороне (клемме) и покидает другую сторону более холодной.
Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессоре и в холодильниках для эффекта охлаждения.
Вакуумный диод
Это самая простая форма диода, изготовленная из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).
Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод улавливает электроны, и поток продолжается.
Катод может быть нагрет прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде выпускается в вакуум после нагревания. Анод собирает эти электроны и ток течет.
При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он соединен с отрицательным выводом, поэтому ток не течет.
Таким образом, ток течет только в одном направлении.
Варакторный диод
Варакторный диод, также известный как диод Vericap, является управляемым напряжением конденсатором.Они имеют соединение P-N с переменной емкостью соединения.

Варатный диод работает в условиях обратного смещения. Слой истощения между материалами типа P и N варьируется путем изменения обратного напряжения.
Емкость всех переходных диодов изменяется в зависимости от обратного напряжения, но диод Варактор может использовать этот эффект с большим диапазоном емкостного сопротивления.
Применение Varactor диодов в качестве генератора , управляемого напряжением в контуре фазовой синхронизации, в РЧ-фильтрах настройки и умножителей частоты .
Похожие сообщения: Типы микросхем. Классификация интегральных микросхем и их ограничение
Диод Ганна
Диод Ганна АКА «Устройство с перенесенным электроном » (TED) представляет собой тип диода с отрицательным сопротивлением, как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , который открыл «эффект Ганна » в 1962 году.
Диод Ганна не имеет P-N-перехода. Фактически он состоит из материала только N-типа , поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод.Это также причина, по которой многие люди называют это «переданным электронным устройством» (TED) вместо диода.

Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне терминала, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет более легкую концентрацию легирования.
Когда напряжение подается на диод Ганна, первоначально его ток увеличивается с увеличением напряжения.
При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает расти с ростом напряжения.Это приводит к падению тока. Это область с отрицательным сопротивлением , и диод Ганна работает в этой области.
Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .
PIN-диод
PIN-диод представляет собой трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Внутренний полупроводниковый слой ‘ I is расположен между сильно легированным P и полупроводником N-типа.

Электрон и дырки из области N и P-типа соответственно попадают во внутреннюю область (I).Как только область «I» полностью заполняется электронными дырками, диод начинает проводимость.
При обратном смещении широкий внутренний слой в диоде может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.
При более высокой частоте PIN-диод будет действовать как линейный резистор. Это из-за того, что у PIN-диода плохое время обратного восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не получает достаточно времени для разрядки во время быстрых циклов.
На низких частотах работает как выпрямительный диод.Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и выключиться во время цикла.
Если фотон входит в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он генерирует электронно-дырочную пару. Эта электронно-дырочная пара вытекает как ток. Поэтому он также используется в фотоприемниках и фотоэлементах .
PIN-диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в радиочастотном применении в качестве аттенюатора и переключающего элемента.
Кремниевый выпрямитель (SCR)
SCR — это четырехслойное полупроводниковое коммутационное устройство P-N-P-N.У этого есть три терминала Анод, Катод и Ворота.

SCR — это по сути диод с внешним управляющим входом, известным как вход затвора. Это позволяет току течь в одном направлении.
Когда SCR подключен в прямом смещении, он еще не пропустит ток. Это называется режимом прямой блокировки .
Чтобы заставить SCR проводить в прямом режиме, ему нужно либо необходимое напряжение для пересечения своего предела переключения, либо путем подачи положительного импульса на его вход затвора.
Чтобы отключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удержания тока, либо отключите вход затвора и на короткое время замкните анод-катод.
При обратном смещении SCR не пропускает ток даже после применения входа затвора. Но если обратное напряжение достигает напряжения обратного пробоя, SCR начинает проводимость из-за лавинных явлений.
SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления большой мощности переменного тока.
Shockley Diode
Shockley — это четырехслойный диод PNPN.Это похоже на SCR, но у него нет контроля или входа затвора.
Диод Шокли имеет тенденцию оставаться «ВКЛ», как только он включен «ВКЛ», и имеет тенденцию оставаться «ВЫКЛ», когда он выключен «ВЫКЛ».

Как мы знаем, диод Шокли не имеет входного затвора, поэтому единственный способ включить его «ВКЛ» — это подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.
После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он пропустит ток.
В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение снизится по сравнению с напряжением пробоя.Чтобы выключить его, напряжение должно быть достаточно ниже его напряжения пробоя.
Точечный контактный диод
Он также известен как Cat Whisker диод или кристаллический диод .
Это тип диода, в котором между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа образуется небольшое точечное соединение.

« cat whisker » — это тонкая пружинящая проволока, изготовленная из фосфористой бронзы или вольфрама.Это делает соединение точечного контакта с полупроводником N-типа, отсюда и название диод с точечным контактом .
Поскольку образованный переход очень мал, емкость перехода точечного контактного диода очень мала. Таким образом, емкость накопителя заряда очень мала, что делает его быстрым переключающим устройством.
Во время производства пропускание относительно большого тока через провод типа для кошачьих усов приводит к образованию небольшой P-области на полупроводнике N-типа .Это небольшое соединение действует как соединение P-N.
Точечные контактные диоды используются для низковольтного сигнала и в микроволновых микшерах и детекторах.
Это некоторые из наиболее распространенных типов диодов, используемых при проектировании и эксплуатации электронных схем. Если вы хотите добавить больше видов диодов, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.
.Обзор
различных типов диодов и их применения течь в одном направлении. В основном, диод используется для выпрямления сигналов, в радиодетекторах или в источниках питания. Они также могут использоваться в различных электрических и электронных цепях, где требуется «односторонний» результат диода.Большинство диодов сделаны из полупроводников, таких как Si (кремний), но иногда также используется Ge (германий). Иногда полезно обобщить, что существуют различные типы диодов. Некоторые из типов могут перекрываться, но могут быть полезны различные определения, чтобы сузить поле и предложить обзор различных типов диодов.
Различные типы диодов
Существует несколько типов диодов, доступных для использования в дизайне электроники, а именно; диод обратного направления, диод BARITT, диод Ганна, лазерный диод, светодиоды, фотодиод, PIN-диод, PN-переход, диоды Шоттки, шаговый восстановительный диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон.

Различные типы диодов
Обратный диод
Этот тип диодов также называется задним диодом и широко не используется. Обратный диод — это диод с PN-переходом, аналогичный туннельному диоду. Он находит несколько специальных приложений, в которых могут использоваться его специфические свойства.
Обратный диод
BARITT Diode
Краткосрочный срок использования этого диода Барьерный диод времени перехода — это диод BARITT.Это применимо в микроволновых приложениях и позволяет много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже для BARRITT Diode
Диод Ганна
Диод Ганна представляет собой PN-диод, этот вид диодов представляет собой полупроводниковое устройство с двумя клеммами. Как правило, он используется для получения микроволновых сигналов. Ниже приведена ссылка на работу, характеристики и применение диода Ганна.
Gunn Diode
Laser Diode
Лазерный диод не похож на обычный светодиод (светодиод), поскольку он генерирует когерентный свет.Эти диоды широко используются во многих приложениях, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже, чем светодиоды. Они также имеют частичный срок службы. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже: Как сделать лазерную указку

Лазерный диод
Светоизлучающий диод
Термин «светодиод» обозначает светодиод, является одним из самых стандартных типов диода.Когда диод подключен в прямом смещении, то ток проходит через переход и генерирует свет. Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они являются светодиодами и OLED. См. Ссылку ниже: Источники света на светодиодах
Светоизлучающий диод
Фотодиод
Фотодиод используется для обнаружения света. Обнаружено, что когда свет падает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество протекающего из-за света потока может быть просто замечено.Эти диоды также могут быть использованы для производства электроэнергии. Ниже приведена ссылка на принцип работы фотодиода и его характеристики.
Фотодиод
PIN-диод
Этот тип диода отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования. Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади области обеднения, что может быть полезным для приложений переключения.Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже для получения информации об основах работы с PIN-диодами и их применении.
PIN-диод
PN-диод перехода
Стандартный PN-переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диода, который используется сегодня. Эти диоды могут быть сигналами небольшого типа для использования в РЧ (радиочастоте) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть запланированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами.Ниже приведена ссылка на теорию PN-переходных диодов и характеристики VI
PN-переходник
Диод Шоттки
Диод Шоттки имеет более низкое прямое падение напряжения, чем обычные диоды Si-PN-переходов. При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 В, в отличие от 0,6 В для Si-диода. Для достижения этих характеристик они разработаны по-другому по сравнению с обычными диодами, имеющими контакт металла с полупроводником. Эти диоды широко используются в выпрямительных, зажимных диодах, а также в радиочастотных устройствах.См. Ссылку ниже для работы и применения диодов Шоттки
Диод Шоттки
Диод со ступенчатым восстановлением
Диод со ступенчатым восстановлением — это тип микроволнового диода, используемого для генерации импульсов на очень высоких частотах (высоких частотах). Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику отключения для своей работы.
Шаговый диод восстановления
Туннельный диод
Туннельный диод используется для микроволновых применений, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.Пожалуйста, обратитесь по ссылке ниже для туннельной диодной цепи с эксплуатацией и ее применениями.
Туннельный диод
Varactor Diode или Varicap Diode
Варакторный диод является одним из видов полупроводниковых микроволновых полупроводниковых устройств, и он используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды также называются варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами PN-перехода.Но этот диод выбран для того, чтобы дать предпочтительные изменения емкости, так как это разные типы диодов. Эти диоды точно разработаны и улучшены таким образом, что они допускают большой диапазон изменений емкости. Пожалуйста, обратитесь по ссылке ниже для работы Varactor Diode и его приложений.

Varactor диод стабилитрон
Стабилитрон используется, чтобы обеспечить стабильное опорное напряжение. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в режиме обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя.Если поток тока ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться. Этот тип диода широко используется для предоставления опорного напряжения в источниках питания. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже для работы схемы диода Зенера и ее приложений.
Zener Diode
Таким образом, это все о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что у вас есть лучшее понимание этой концепции или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте ваши ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, Какова функция диода?
.
Основы, типы, символы, характеристики, приложения и пакеты
Хотя резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы цепи, это полупроводниковое устройство, которое фактически удерживает магию внутри. Каждая электронная схема имеет десятки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, регуляторы, операционные усилители, выключатели питания и т. Д. Внутри. У каждого из них есть свои свойства и применение. В этой статье мы рассмотрим самое основное полупроводниковое устройство — диода .
Возможно, вы уже слышали, что «Диоды — это полупроводниковые устройства с двумя клеммами, которые проводят только в одном конкретном направлении, позволяя току проходить через них…», но почему это так? И какое это имеет отношение к нам при разработке схемы? Каковы различных типов диодов и в каком приложении мы должны их использовать? Держитесь за вас, и вы получите ответы на все эти вопросы, когда будете читать эту статью.
Что такое диод?
Давайте начнем с ответа на самый основной вопрос. Что такое диод ?
Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический компонент с двумя выводами. Существует много типов диодов , но наиболее часто используемый показан ниже.

Два терминала названы как Анод и Катод , мы перейдем к символу и узнаем, как идентифицировать клеммы позже, но сейчас просто помните, что любой диод будет иметь только две клеммы (по крайней мере, большинство из них) и это анод и катод.Другое золотое правило с диодами заключается в том, что они позволяют току проходить через них только в одном направлении — от анода к катоду. Это свойство диода делает его полезным во многих приложениях.
Чтобы узнать, почему они ведут себя только в одном направлении, нам нужно посмотреть, как они построены. Диод изготавливается путем соединения двух одинаково легированных полупроводниковых материалов P-типа и полупроводниковых материалов N-типа. Когда эти два материала соединяются вместе, происходит что-то интересное, они образуют еще один небольшой слой между ними, называемый слоем истощения.Это происходит потому, что слой P-типа имеет избыточное отверстие, а слой N-типа имеет избыточные электроны, и они оба пытаются диффундировать друг в друга, образуя блокировку с высоким сопротивлением между обоими материалами, как на изображении, показанном ниже. Этот слой блокировки называется слоем истощения.

Этот слой обеднения (блокировка) должен быть разрушен, если ток должен протекать через диод. Когда положительное напряжение подается на анод, а отрицательное напряжение подается на катод, говорят, что диод находится в прямом смещенном состоянии.Во время этого состояния положительное напряжение будет накачивать больше дырок в область P-типа, а отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в область N-типа, что приводит к разрушению обедненного слоя, в результате чего ток протекает от анода к катоду. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы диод проводил в прямом направлении, называется прямым напряжением пробоя.
В качестве альтернативы, если отрицательное напряжение приложено к аноду и положительное напряжение приложено к катоду, говорят, что диод находится в состоянии обратного смещения.Во время этого состояния отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в P-тип, а материал N-типа будет получать больше дырок от положительного напряжения, что делает обедненный слой еще сильнее и, таким образом, не пропускает ток через него. Имейте в виду, что эти характеристики применимы только к идеальному (теоретическому) диоду, практически будет протекать небольшой ток даже в режиме с обратным смещением. Мы обсудим это позже.
Приведенная выше анимация иллюстрирует работу диода в цепи , в которой есть две цепи, в которых мы пытаемся зажечь светодиод с батареей.В одном контуре диод смещен в прямом направлении, а в другом диод смещен в обратном направлении. Когда симуляция запущена, вы можете заметить, что только смещенный вперед диод пропускает ток, хотя при этом светящийся светодиод, а смещенный диод не пропускает ток через него.
Типы диодов, распиновка и символы
Теперь, когда мы поняли основы диодов, важно знать, что существуют различные типы диодов, каждый из которых имеет особое свойство и применение.В этой статье мы рассмотрим только три основных типа диодов: выпрямительный диод, стабилитрон и диод Шоттки. Изображение, клемма и символ всех диодов приведены в таблице ниже
Диод Тип
Распиновка
Символ
Выпрямительный Диод

стабилитрон

Диод Шоттки

Как показано в таблице, выпрямительный диод и диод Шоттки выглядят одинаково по внешнему виду, но диод Шоттки обычно больше по размеру, чем обычные диоды.С другой стороны, стабилитрон можно легко идентифицировать по его своеобразному оранжевому цвету и серой линии на нем, как показано в таблице выше.
Анодные и катодные выводы могут быть идентифицированы серой линией на диоде, контакт рядом с серой линией будет катодным. Аналогично с символами нижняя часть треугольника всегда будет анодом, а другая — катодом. Очень важно помнить об этом, так как он всегда считал себя понятным при интерпретации схемы подключения диода.
Диодная терминология и характеристики
Когда вы выбираете диод для своей схемы или пытаетесь понять работу диода в цепи, вы должны рассмотреть технические характеристики диода, которые можно найти в его спецификации. Чтобы понять, что на самом деле означают значения, давайте рассмотрим несколько часто используемых терминов.
Падение прямого напряжения (Vf): Когда диод работает в прямом смещенном состоянии, он пропускает ток через них.Во время этого состояния на диоде будет некоторое падение напряжения, которое называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.
Максимальный прямой ток (если): мы уже знаем, что диод будет позволять току течь через него, когда он смещен в прямом направлении, на какой максимальный ток, который может быть разрешен, отвечает Максимальный прямой ток. Обычно следует убедиться, что этот ток больше, чем ток нагрузки вашей цепи.
Ток обратного пробоя (Vr): Хорошо, вот уловка. Я сказал вам, что диод не позволит току течь через него, когда он смещен в обратном направлении. Это верно, но не для всех значений напряжения. Таким образом, максимальное напряжение, до которого диод может выдержать пробой, называется обратным пробивным напряжением. Обычно значения такого напряжения будут очень высокими, например, если напряжение обратного пробоя составляет 500 В, диод не позволит току проходить через него в обратном смещенном состоянии, пока напряжение не превысит эти 500 В.
Обратный смещенный ток (Ir): Хотя это правда, что диод не позволит току течь, хотя в режиме с обратным смещением значение тока в идеале не будет равно нулю. Там будет очень маленький и незначительный (зависит от цепи) ток, который все еще течет через диод. Этот ток называется обратным смещенным током. Значение этого тока будет в диапазоне мА или даже в мкА. Для идеального диода значение этого тока должно быть как можно ниже.Ток называется током обратной утечки.
Время обратного восстановления: допустим, вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключите его в режим обратного смещения, изменив полярность напряжения. Теперь диод не остановится внезапно, потребуется некоторое время, чтобы заблокировать протекание тока через него. Это время называется временем обратного восстановления.
Характеристики клеммной колодки (I-V)
диода перехода: Есть и другие параметры, такие как рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и т. Д.связано с диодом. Эти значения также можно найти в техническом описании диода. Чтобы узнать больше о диоде, давайте посмотрим на важный график диода, который представляет собой кривую зависимости тока от напряжения I-V. Кривая I-V идеального диода будет выглядеть примерно так.

Здесь в первом квадранте вы видите диод, работающий в режиме прямого смещения, а в третьем квадранте диод работает в области обратного смещения и области пробоя. Ось X графика показывает напряжение на диоде, а ось Y показывает ток через диод.В режиме прямого смещения вы можете заметить, что диод начинает проводить (разрешать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V _D) больше 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния диод это прямое напряжение может быть до 0,7 В, как показано на графике выше.
Во время обратного смещения напряжение на диоде находится в отрицательном потенциале, поэтому ток также отображается в отрицательном направлении. Здесь, как вы можете видеть, диод не позволяет току (кроме небольшого значения) течь через него, пока не будет достигнуто напряжение пробоя (V _BD).
Схемы применения
Диоды
имеют широкий спектр применения в зависимости от их свойств и типа. Давайте попробуем охватить наиболее важные области применения выпрямителя, стабилитрона и диода Шоттки с помощью их принципиальных схем.
Выпрямительный Диод
Выпрямительный диод a.k.a Common Diode — это наиболее часто встречающийся диод в любой цепи питания, будь то простой линейный источник питания или цепь SMPS. Как следует из названия, эти диоды используются для выпрямления в таких цепях, как двухполупериодный и полуволновой выпрямитель.Кроме того, они также используются в качестве диодов свободного хода в коммутационных системах и в цепях преобразователя.
Выпрямительная схема
Выпрямительные диоды используются как в полуволновых, так и в двухполупериодных выпрямительных диодах. Давайте посмотрим на схему выпрямителя полуволны для простоты. Принципиальная электрическая схема и график для полуволнового выпрямителя показаны ниже

Источник входного напряжения Vs является синусоидальной волной переменного тока со среднеквадратичным напряжением 220 В.Эта волна переменного тока может быть исправлена с помощью одного диода. Как показано на графике во время положительного полупериода, диод смещен в прямом направлении, и, следовательно, выходное напряжение присутствует на нагрузке, а ток течет в положительном направлении. Но во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении, и, следовательно, ток не достигает нагрузки, а выходное напряжение остается равным 0 В, как показано на графике выше. Таким образом, ток всегда может течь только в одном направлении и, следовательно, преобразовывать переменный ток в постоянный.
Конечно, эта схема имеет много недостатков, таких как выходное напряжение не является равномерным и практически не используется. Но теперь, когда у вас есть идея, вы можете рассмотреть полные мостовые выпрямители, которые имеют четыре диода и обычно используются в цепях линейного регулятора. Кроме того, цепь выпрямителя будет иметь конденсатор на конце, чтобы фильтровать пульсации, если вы хотите узнать больше о конденсаторе, прочитайте введение в статью о конденсаторе.
стабилитрон
Стабилитрон широко используется в двух цепях, одна из которых является стабилизатором напряжения, а другая — схемой защиты от перенапряжения.Стабилитрон имеет две важные оценки, которые нужно искать, это напряжение Зенера и Мощность. Общие доступные значения диодов: 3,9 В, 4,7 В, 5,1 В, 6,8 В, 7,5 В и 15 В

В приведенной ниже схеме входное напряжение может варьироваться от 0 до 12 В, но выходное напряжение никогда не будет превышать 5,1 В, поскольку обратное напряжение пробоя (напряжение Зенера) стабилитрона составляет 5,1 В. Когда входное напряжение меньше 5,1 В, выходное напряжение будет равно входному напряжению, но когда оно превысит 5.1 В выходное напряжение будет регулироваться до 5,1 В.

Это свойство схемы может быть использовано для защиты выводов АЦП (схема защиты от перенапряжения), которые имеют напряжение 5 В, поскольку на контакте может считываться напряжение от 0 до 5 В, но если оно превышает 5 В, стабилитрон не допустит превышения напряжения. Точно так же ту же схему можно использовать для регулирования 5,1 В для нагрузки, когда входное напряжение высокое. Но ограничение тока очень меньше для такой схемы.
При проектировании схемы с стабилитроном важно учитывать резистор стабилитрона.Этот резистор используется для ограничения тока через стабилитрон, защищая его от нагревания и повреждения. Значение резистора Зенера зависит от напряжения Зенера и номинальной мощности стабилитрона. Формула для расчета резистора стабилитрона серии Rs показана ниже
Для стабилитрона 1N4734A значение Vz составляет 5,9 В, а Pz — 500 мВт, теперь при напряжении питания (Vs) 12 В значение Rs будет
рупий = (12-5,9) / из
Из = Pz / Vz = 500 мВт / 5.9 В = ~ 85 мА
Следовательно, Rs = (12-5,9) / 85 = 71 Ом
рупий = 71 Ом (приблизительно)
Диод Шоттки
Диод Шоттки
также используется в схемах защиты, таких как схема защиты от обратной полярности, из-за низкого падения прямого напряжения. Давайте посмотрим на общую схему защиты от обратной полярности

Когда Vcc и Земля подключены в правильной полярности, диод проводит в прямом направлении, и НАГРУЗКА получает питание.Преимущество здесь заключается в том, что прямое падение напряжения на диоде, например, около 0,04 В меньше, чем на 0,7 В диода выпрямителя. Таким образом, на диоде не будет большой потери мощности, также диод Шоттки может пропускать больший ток, чем обычный диод, и он также имеет более высокую скорость переключения, следовательно, может использоваться в высокочастотной цепи. Теперь, когда я сказал это, у вас может возникнуть вопрос.
В чем разница между диодом Шоттки и обычным диодом?
Да, диод Шоттки имеет более высокую скорость переключения, низкие потери проводимости и более высокий прямой ток, чем обычный диод.Может показаться, что он превосходит обычный диод, но у него есть один существенный недостаток. То есть оно имеет низкое обратное напряжение пробоя, из-за этой функции его нельзя использовать в цепях выпрямителя, поскольку в цепях выпрямителя всегда будет высокое обратное напряжение, возникающее на нем во время переключения.
Специальные диоды
Помимо широко используемых диодов типов Rectifier, Zener и Schottky , существуют и другие специальные диоды, которые имеют специальное применение и позволяют быстро проходить через них.
LED: Да, светодиод, как следует из названия, является диодом. Вы должны быть уже знакомы с этими вещами, поскольку они обычно обнаруживаются и используются. Опять же, есть много типов светодиодов, но 5-миллиметровый круглый светодиод является наиболее заметным.
Мостовой выпрямитель
: Как мы знаем, выпрямительный диод используется в цепи выпрямителя, а для полной мостовой выпрямительной схемы нам понадобится четыре диода, соединенных упорядоченным образом. Сама эта установка доступна в комплекте с выпрямительным диодом.RB156 является одним из таких примеров.
Фотодиод
: Фотодиод — это диод, который пропускает ток, хотя и зависит от падающего на него света. Он используется в качестве датчика для обнаружения света, его обычно можно найти в линейном повторителе, роботах, избегающих препятствий, и даже в качестве счетчика объектов или датчика скорости. Вы можете узнать больше о фотодиодах по этой ссылке.
Лазерный диод: Лазерный луч также является типом диода, похожего на светодиод. Они имеют аналогичное свойство диода, но в режиме прямого смещения они излучают свет с падением напряжения на них, действуя как нагрузка.Лазерный диод 650 нм является наиболее распространенным лазерным диодом.
TVS-диод. Другим важным специальным типом диодов является TVS-диод, который обозначает ограничитель переходного напряжения. Это специальный тип диода, который обычно используется в цепях электропитания, чтобы справиться с пиками напряжения, чтобы защитить цепь. Эти диоды также называются диодами или тиристорами.
Варакторные диоды. В качестве переменных конденсаторов используются диоды.Когда этот диод работает в режиме обратного смещения, можно управлять шириной области обеднения, что делает его конденсатором. Эти диоды также называются диодами Varicap и обычно используются в радиочастотных цепях.
различных типов диодных пакетов
Теперь, когда мы изучили все основы диодов, я считаю, что теперь вы можете выбрать диод, необходимый для вашей схемы. Но пока что мы видели один диод сквозного отверстия, который обычно доступен и хорош для прототипов, но в большинстве продуктов вы не найдете этих пакетов с отверстиями.Существует много различных типов диодных пакетов, которые мы сейчас обсудим.
Сквозное отверстие
Это наиболее часто используемые, которые подходят для макетов и перфорированных досок. Эти пакеты называются DO-7, DO-35, DO-41, DO-204 и т. Д., Из которых DO-41 является наиболее распространенным. Эти пакеты также называются осевыми свинцовыми диодами .
Стили для поверхностного монтажа
В большинстве готовых к производству конечных продуктов используются SMD компонентов.Они дешевле, чем дыра, и имеют небольшой форм-фактор. SOD-323, SOD-523, SOD-123 SOD-80C являются одними из популярных диодных SMD-пакетов. В большинстве проектировщиков силовых цепей все еще используются сквозные отверстия, поскольку они имеют высокую токовую емкость и меньше проблем с электромагнитными помехами, поэтому SMD обычно предпочитают в цифровых цепях.

3-контактное крепление для болтов
Существует также три специальных клеммных диода, которые используются в передовых приложениях, таких как космическая промышленность.Они имеют высокий ток и возможность переключения. Их можно найти в упаковках TO-64, TO-208, TO-254. Промежуточная щель между ними позволяет прикрепить их к корпусу мойки, они также называются крепежными диодами.

.
Типы диодов »Электроника Примечания
Существует много различных типов диодов — они отличаются не только технологией, но и силовыми диодами, диодами поверхностного монтажа и многими другими.
Диод Учебное пособие включает в себя:
типов диодов Диодные характеристики и рейтинги PN-диод СВЕТОДИОД PIN-диод Диод шоттки Варактор / варикап Стабилитрон
Полупроводниковый диод является широко используемым электронным компонентом, встречающимся сегодня во многих конструкциях электронных схем.
Хотя существует много различных типов диодов, в которых используется одна и та же базовая структура области материала p-типа, соответствующей области материала n-типа, различные типы оптимизированы для обеспечения различных характеристик, которые можно использовать различными способами. во многих электронных схемах.
Каким бы ни был тип диода, его основная идея сегодня важна в электронной промышленности, будь то для производства коммерческого или промышленного оборудования, для любителей или для тех, кто изучает электронику.
Диоды
используются в различных областях. Они могут быть для простого исправления сигнала; они могут использоваться в качестве силовых диодов для выпрямления мощности, обнаружения сигналов, различных форм РЧ-схем, генерации света, генерации лазерного излучения, обнаружения света и многого другого.
Диоды могут также иметь множество различных комплектов: диоды для поверхностного монтажа, диоды с обычными проволочными выводами, а некоторые силовые диоды могут даже иметь возможность закрепления на радиаторе. Диоды бывают разных форм и размеров.
Диоды для поверхностного монтажа на печатной плате
История полупроводникового диода
Первые используемые диоды были открыты еще в начале 1900-х годов, когда технология беспроводной связи находилась в зачаточном состоянии. Cat’s Whisker был одним из первых типов диодов. Он состоял из очень тонкого куска проволоки (самой кошачьей усы), которую можно было поместить на кусок материала полупроводникового типа (как правило, минеральный кристалл), чтобы сделать диод точечного контакта.Это широко использовалось вплоть до середины и конца 1920-х годов, когда термоэлектронная или вентильная технология стала достаточно дешевой, чтобы широко использоваться для радиоприемников.
Во время Второй мировой войны для разработки радиолокационных установок требовались новые диоды. Полупроводниковые диоды предоставили одну опцию, поскольку их размер означал, что они могли работать лучше на частотах, необходимых для радара.
Символ схемы диода
Как и все электронные компоненты, диоды имеют символ цепи, который используется в электронных схемах.Основной символ цепи для диода состоит из треугольника, точка которого касается короткой линии, перпендикулярной проводу на электрической схеме.
Иногда треугольник и даже линия просто показаны в общих чертах, в то время как в других случаях они показаны как заполненные черные формы.
Основной символ диодной цепи
Иногда символ диодной схемы отображается только в виде контура и без закрашенных фигур. Форма контура одинаково приемлема.
Альтернативный символ диодной цепи
Существует много различных типов диодов, и некоторые используют условные обозначения, которые немного изменены по сравнению с основным символом диода, чтобы указать их функцию: диод Шоттки, диод Варактора и ряд других попадают в эту категорию.
Устройства для поверхностного монтажа или этилированный
Диоды бывают всех форм и размеров. Традиционно многие из этих электронных компонентов содержались в маленькой стеклянной трубке для герметизации самого полупроводникового диода. Теперь диоды содержатся в самых разных упаковках.
Все еще существуют этилированные пакеты, и диоды со стеклянной оболочкой все еще существуют, но есть также много пластиковых пакетов. Они могут различаться по размеру в зависимости от требуемой рассеиваемой мощности.
В наши дни с большим количеством сборок печатных плат с использованием технологии поверхностного монтажа, существует целый ряд диодов, доступных в качестве компонентов для поверхностного монтажа, SMD-диоды. Существует много стандартных пакетов для SMD-диодов, включая пакет SOT-23, который используется для многих маленьких дискретных диодов. Используются только два из трех доступных контактов, что позволяет правильно ориентировать диод.
Поскольку эти SMD-диоды малы, недостаточно места для полного номера детали, который должен быть включен в диод, и используется короткий номер, чтобы их можно было различить.
Несмотря на то, что во многих сборках печатных плат используется технология поверхностного монтажа, существуют другие области электронной промышленности, где требуются диоды с гораздо более высоким током. Эти диоды могут содержаться в упаковках, которые крепятся к радиаторам.
Типы диодов
Существует множество различных типов диодов, которые изготавливаются и используются в различных схемах электронных схем, РЧ-схемах и, зачастую, цифровых конструкциях. Каждый тип имеет разные свойства, и это делает их подходящими для разных цепей.
Обратный диод: Этот тип диода иногда также называют задним диодом. Хотя это широко не используется, это форма PN диодного перехода, который очень похож на туннельный диод в своей работе. Он находит несколько специализированных применений, где могут использоваться его особые свойства, обычно на микроволновых частотах.
Обратный диод — это, по сути, форма туннельного диода, в котором одна сторона перехода менее легирована, чем другая.

Диод BARITT: Этот вид диодов получил свое название от слов «Диод барьерного времени впрыска». Он используется в микроволновых приложениях и имеет много общего с более широко используемым диодом IMPATT.

Gunn Diode: Хотя этот тип диода не является диодом в виде PN-перехода, он представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами.Обычно он используется для генерации микроволновых сигналов и используется во многих РЧ конструкциях в качестве простой и эффективной формы микроволнового генератора.
Диоды Ганна
также известны как устройства с переносимым электроном, или TED. Хотя этот электронный компонент называется диодом, он не обладает PN-переходом и технически не является диодом в обычном смысле, как он используется в полупроводниковой технологии. Вместо этого устройство использует эффект, известный как эффект Ганна (названный в честь первооткрывателя Дж. Б. Ганна).
Хотя диод Ганна обычно используется для генерации микроволновых радиочастотных сигналов, этот электронный компонент может также использоваться для усилителя в том, что иногда называют усилителем с переносимым электроном или TEA.

Кошачий усы: Как уже упоминалось, этот тип диодов был самым ранним типом, получившим широкое признание. Он состоял из небольшой проволоки, помещенной на кусочек минерального кристалла. Это создало небольшой точечный контактный диод, который, хотя и был ненадежным, был достаточно хорош, чтобы позволить слышать радиопередачи при использовании в «кристаллическом наборе».»
Типичный детектор кристаллов / детектор кошачьих усов
Хотя детекторы Cat Whisker не были особенно надежными, они были первой формой полупроводниковых диодов и указали путь к более поздним диодам. , , и принцип светодиода был даже соблюден H J Round в 1908 году на одном из них.
диод IMPATT: Микроволновый диод IMPATT или IMPact Avalanche Transit Time используется в некоторых РЧ конструкциях, где для СВЧ-сигналов требуется простой генератор.
Технология диодов IMPATT не так широко используется в наши дни, но этот электронный компонент способен генерировать сигналы, как правило, с частотами от 3 до 100 ГГц или более. Одним из основных преимуществ этого микроволнового диода является относительно высокая мощность (часто десять ватт и более), которая намного выше, чем у многих других форм микроволнового диода. Он имеет гораздо большую мощность, чем диод Ганна.

Лазерный диод: Этот тип диода отличается от обычного светодиода тем, что он генерирует лазерный (когерентный) свет.Эти электронные компоненты используются во многих приложениях, включая приводы CD и DVD. Хотя эти диоды намного дешевле, чем другие виды лазерных генераторов, они стоят дороже, чем обычные светодиоды.
Светоизлучающие диоды: Светодиод или светодиод является одним из самых популярных типов диодов. Когда прямое смещение с током, текущим через соединение, производится свет. Оригинальный цвет для этих диодов был красным, но в наши дни большинство цветов доступно.Это достигается путем использования различных смесей полупроводников по обе стороны от PN перехода.

Фотодиод: Когда свет падает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки, вызывая протекание тока. В результате можно использовать полупроводники для обнаружения света. Эти типы диодов также могут быть использованы для выработки электроэнергии. Для некоторых приложений PIN-диоды очень хорошо работают в качестве фотоприемников.

PIN-диод: Этот тип диода имеет области кремния P-типа и N-типа, но между ними есть область внутреннего полупроводника (т.е.е. без допинга). Это увеличивает размер того, что называется областью истощения. Этот тип диода используется в ряде приложений, включая радиочастотные переключатели и в качестве фотодиодов.

Точечный контактный диод: Этот тип диода работает так же, как простой диод с PN-переходом, но его конструкция намного проще. Они состоят из куска полупроводника n-типа, на котором расположена острая точка металлического провода определенного типа (металл III группы для химиков).Часть металла мигрирует в полупроводник и создает PN-переход.
Эти диоды имеют очень низкий уровень емкости и идеально подходят для многих радиочастотных (РЧ) применений. У них также есть преимущество в том, что они очень дешевы в изготовлении, хотя их производительность не особенно воспроизводима.
PN-переход: Стандартный PN-переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диода, который используется сегодня.Этот электронный компонент включен во многие конструкции электронных схем и также используется во многих схемах радиочастотных схем. Эти диоды могут быть сигналами небольшого типа для использования на радиочастоте или в других слаботочных приложениях, или другие типы могут быть сильноточными и высоковольтными, которые могут использоваться для силовых применений.

Диоды Шоттки: Этот тип диодов имеет более низкое прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые PN-диоды.При малых токах падение может составлять где-то между 0,15 и 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для кремниевого диода.
Для достижения этих характеристик они сконструированы иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металла с полупроводником. Они широко используются в качестве зажимных диодов и в радиочастотных конструкциях, часто в качестве детекторов сигналов. Они также используются в качестве силовых диодов для выпрямления переменного тока в источниках питания и т.п. Меньшие потери, вызванные меньшим падением, значительны для повышения эффективности.

Шаг восстановления диода: Форма микроволнового диода, используемого для генерации и формирования импульсов на очень высоких частотах. Эти диоды полагаются на очень быстрое отключение характеристики диода для их работы.

Диод TRAPATT: Этот тип диодов очень похож на IMPATT и фактически принадлежит к одному семейству. Он предлагает низкий уровень шума, но не достигает таких высоких частот.

Туннельный диод: Хотя туннельный диод сегодня не получил широкого распространения, он использовался для микроволновых применений, где его характеристики превосходили характеристики других устройств того времени.
Варикап или варакторные диоды: Этот тип диодов используется в радиочастотных (РЧ) приложениях. Диод имеет обратное смещение, и таким образом ток не протекает через переход.Однако ширина обедненного слоя изменяется в зависимости от величины смещения, размещенного на нем.
Диод можно рассматривать как две пластины конденсатора с обедненным слоем между ними. Поскольку емкость изменяется в зависимости от ширины обедненного слоя, и это можно варьировать путем изменения обратного смещения на диоде, можно управлять емкостью диода.

Стабилитрон / эталон напряжения: Стабилитрон является очень полезным типом диода.Он работает с обратным смещением, и при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен через резистор, он обеспечивает стабильное напряжение. Этот тип диода поэтому широко используется для обеспечения опорного напряжения в регулируемых источниках питания.

Существует очень много различных типов диодов, каждый из которых подходит для своего применения. Технология отличается не только между различными типами диодов, но они также могут содержаться в разных упаковках: некоторые из них могут быть свинцовыми, а другие могут быть привинчены к радиаторам, а с количеством сборок печатных плат, в которых используются автоматизированные технологии изготовления, диоды для поверхностного монтажа сейчас используется в огромных количествах.
Больше электронных компонентов:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды транзистор Фототранзистор FET Типы памяти тиристор Соединители РЧ разъемы Клапаны / Трубы батареи Выключатели Реле
Вернуться в меню компонентов. , ,
.