Полупроводниковый диод схема. Идентификация и применение дискретных полупроводниковых приборов: диоды, транзисторы, тиристоры

Как распознать различные типы дискретных полупроводников по внешнему виду и маркировке. Какие основные характеристики и области применения имеют диоды, транзисторы и тиристоры. Почему дискретные компоненты по-прежнему широко используются наряду с интегральными схемами.

Основные типы дискретных полупроводниковых приборов

Дискретные полупроводниковые приборы — это отдельные электронные компоненты, выполняющие определенные функции в электрических схемах. К ним относятся:

• Диоды — пропускают ток только в одном направлении
• Транзисторы — усиливают и переключают электрические сигналы
• Тиристоры — работают как управляемые переключатели

В отличие от интегральных микросхем, дискретные компоненты представляют собой отдельные элементы, что дает ряд преимуществ:

• Возможность точного подбора характеристик для конкретной схемы
• Высокая надежность и стойкость к перегрузкам
• Простота замены при выходе из строя
• Низкая стоимость при мелкосерийном производстве

Как визуально отличить основные типы полупроводников?

Внешний вид позволяет быстро идентифицировать тип дискретного полупроводникового прибора:

Диоды

Имеют цилиндрический корпус с двумя выводами. На корпусе обычно нанесена полоска, обозначающая катод. Размеры варьируются от нескольких миллиметров до сантиметра.

Транзисторы

Чаще всего имеют корпус TO-92 с тремя выводами или корпус TO-220 для мощных устройств. Корпус может быть пластиковым или металлическим.

Тиристоры

Внешне похожи на транзисторы, но обычно крупнее. Имеют три вывода, часто в металлическом корпусе для лучшего теплоотвода.

Маркировка и обозначения на корпусах

На корпусах дискретных полупроводников, как правило, наносится буквенно-цифровая маркировка, позволяющая определить тип и характеристики устройства:

• Первые буквы обозначают тип прибора (D — диод, T — транзистор и т.д.)
• Цифры указывают на конкретную модель
• Буквы в конце могут обозначать особенности (A — первый вариант, B — улучшенный и т.п.)

Например, маркировка 2N2222A означает:

• 2N — биполярный транзистор
• 2222 — конкретная модель
• A — улучшенный вариант

Основные характеристики и применение диодов

Диоды пропускают электрический ток только в одном направлении. Их основные характеристики:

• Максимальный прямой ток
• Максимальное обратное напряжение
• Прямое падение напряжения
• Время восстановления

Области применения диодов включают:

• Выпрямление переменного тока
• Защита от обратного тока
• Стабилизация напряжения (стабилитроны)
• Детектирование сигналов
• Генерация света (светодиоды)

Транзисторы: принцип работы и применение

Транзисторы могут усиливать электрические сигналы и работать как электронные переключатели. Основные типы:

• Биполярные (NPN и PNP)
• Полевые (JFET, MOSFET)

Ключевые характеристики транзисторов:

• Коэффициент усиления по току
• Максимальный ток коллектора
• Максимальное напряжение коллектор-эмиттер
• Частота единичного усиления

Транзисторы широко применяются в:

• Усилителях аудио и радиосигналов
• Импульсных источниках питания
• Цифровых логических схемах
• Силовой электронике

Тиристоры: особенности и сферы использования

Тиристоры работают как управляемые переключатели, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях. Основные виды:

• Динисторы (два вывода)
• Тринисторы (три вывода)
• Симисторы (для переменного тока)

Ключевые параметры тиристоров:

• Максимальный анодный ток
• Максимальное анодное напряжение
• Ток удержания
• Время включения и выключения

Тиристоры применяются в:

• Регуляторах мощности
• Устройствах плавного пуска двигателей
• Импульсных источниках питания
• Системах управления освещением

Почему дискретные компоненты все еще актуальны?

Несмотря на широкое распространение интегральных микросхем, дискретные полупроводниковые приборы по-прежнему широко используются. Причины этого:

• Возможность работы с большими токами и напряжениями
• Лучший теплоотвод в мощных устройствах
• Более высокая надежность в экстремальных условиях
• Простота замены при выходе из строя
• Возможность точной настройки параметров схемы

Таким образом, дискретные компоненты остаются незаменимыми во многих областях электроники, дополняя возможности интегральных микросхем.

Как правильно выбрать дискретный полупроводник для проекта?

При выборе дискретного полупроводникового прибора для конкретного применения следует учитывать несколько ключевых факторов:

• Требуемые электрические характеристики (ток, напряжение, мощность)
• Рабочую частоту схемы
• Температурный диапазон эксплуатации
• Габариты и тип корпуса
• Стоимость компонента

Рекомендуется также:

1. Внимательно изучить даташит на компонент
2. Проверить наличие аналогов от разных производителей
3. При возможности, протестировать компонент в реальной схеме
4. Учесть запас по основным параметрам (15-20%)

Правильный выбор дискретных полупроводников позволит создать надежное и эффективное электронное устройство.

Полупроводниковый диод — Википедия. Что такое Полупроводниковый диод

Материал из Википедии — свободной энциклопедии Схема полупроводникового кремниевого диода. Ниже приведено его символическое изображение на электрических принципиальных схемах.

Полупроводнико́вый диод — полупроводниковый прибор, в широком смысле — электронный прибор, изготовленный из полупроводникового материала, имеющий два электрических вывода (электрода). В более узком смысле — полупроводниковый прибор, во внутренней структуре которого сформирован один p-n-переход.

В отличие от других типов диодов, например, вакуумных, принцип действия полупроводниковых диодов основывается на различных физических явлениях переноса зарядов в твердотельном полупроводнике и взаимодействии их с электромагнитным полем в полупроводнике.

Основные характеристики и параметры диодов

Диод ДГ-Ц25. 1959 г.

• Вольт-амперная характеристика
• Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
• Максимально допустимое импульсное обратное напряжение
• Максимально допустимый постоянный прямой ток
• Максимально допустимый импульсный прямой ток
• Номинальный постоянный прямой ток
• Прямое постоянное напряжение на диоде при номинальном токе (т.  н. «падение напряжения»)
• Постоянный обратный ток, указывается при максимально допустимом обратном напряжении
• Диапазон рабочих частот
• Ёмкость
• Пробивное напряжение (для защитных диодов и стабилитронов)
• Тепловое сопротивление корпуса при различных вариантах монтажа
• Максимально допустимая мощность рассеивания

Классификация диодов

Типы диодов по назначению

• Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
• Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
• Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
• Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
• Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
• Параметрические
• Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
• Умножительные
• Настроечные
• Генераторные

Типы диодов по частотному диапазону

• Низкочастотные
• Высокочастотные
• СВЧ

Типы диодов по размеру перехода

• Плоскостные
• Точечные
• Микросплавные

Типы диодов по конструкции

Другие типы

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Бензарь В. К. Словарь-справочник по электротехнике, промышленной электронике и автоматике. — Минск: Вышэйшая школа, 1985.

Литература

• Бензарь В. К. Словарь-справочник по электротехнике, промышленной электронике и автоматике. — Минск: Вышэйшая школа, 1985. — 176 с.
• Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов.  — 4-е изд., перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — 479 с.

Ссылки

типы, классификация, принцип действия, характеристики, устройство и применение

Полупроводниковые диоды широко применяются в электронике и электронной промышленности. Они используются как самостоятельно, так и в качестве p-n-перехода транзисторов и многих других устройств. Как дискретный компонент диоды являются ключевой частью многих электронных схем. Они находят множество применений, начиная от маломощных приложений до выпрямителей тока.

Что такое диод?

В переводе с греческого название данного электронного элемента буквально обозначает «два вывода». Они называются анодом и катодом. В цепи ток проходит от анода к катоду. Полупроводниковый диод является односторонним элементом, и движение тока в противоположном направлении блокируется.

Принцип действия

Устройство полупроводниковых диодов очень разное. Это является причиной того, что существует много их типов, которые различаются как по номиналу, так и по исполняемым ими функциям. Тем не менее в большинстве случаев основной принцип работы полупроводниковых диодов одинаков. Они содержат р-n-переход, который и обеспечивает их базовую функциональность.

Этот термин обычно используется по отношению к стандартной форме диода. В действительности же он применим практически к любому их типу. Диоды составляют основу современной электронной промышленности. Все – от простых элементов и транзисторов до современных микропроцессоров – базируется на полупроводниках. Принцип действия полупроводникового диода основан на свойствах полупроводников. Технология опирается на группу материалов, внесение примесей в кристаллическую решетку которых позволяет получить участки, в которых носителями заряда являются дырки и электроны.

Р-n-переход

Диод р-n-типа получил свое название потому, что в нем используется р-n-переход, который позволяет току течь только в одном направлении. Элемент обладает и другими свойствами, которые также находят широкое применение. Полупроводниковые диоды, например, способны излучать и регистрировать свет, изменять емкость и регулировать напряжение.

P-n-переход является базовой полупроводниковой структурой. Как следует из названия, он представляет собой соединение между областями p- и n-типа. Переход позволяет носителям заряда двигаться только в одном направлении, что, например, дает возможность преобразовывать переменный ток в постоянный.

Стандартные диоды обычно производятся из кремния, хотя также используется германий и другие полупроводниковые материалы, в основном для специальных целей.

Вольт-амперная характеристика

Диод характеризуется вольт-амперной кривой, которую можно разделить на 2 ветви: прямую и обратную. В обратном направлении ток утечки близок к 0, но с ростом напряжения он медленно увеличивается и при достижении напряжения пробоя начинает резко возрастать. В прямом направлении ток быстро нарастает с увеличением приложенного напряжения выше порога проводимости, который составляет 0,7 В для диодов из кремния и 0,4 В из германия. Элементы, в которых используются другие материалы, имеют другие вольт-амперные характеристики и напряжения порога проводимости и пробоя.

Диод c р-n-переходом можно рассматривать как устройство базового уровня. Он широко используется во многих приложениях – от сигнальных цепей и детекторов до ограничителей или подавителей переходных процессов в индукционных или релейных катушках и выпрямителей высокой мощности.

Характеристики и параметры

Спецификации диодов предоставляют большой объем данных. При этом точные пояснения того, что они собой представляют, не всегда доступны. Ниже приведены подробные сведения о различных характеристиках и параметрах диода, которые приводятся в спецификациях.

Материал полупроводника

Материал, используемый в р-n-переходах, имеет первостепенное значение, поскольку он влияет на многие основные характеристики полупроводниковых диодов. Наиболее широко применяется кремний, поскольку он отличается высокой эффективностью и низкими производственными издержками. Еще одним часто используемым элементом является германий. Другие материалы, как правило, применяются в диодах специального назначения. Выбор полупроводникового материала важен, поскольку от него зависит порог проводимости – около 0,6 В для кремния и 0,3 В для германия.

Падение напряжения в режиме прямого тока (U пр.)

Любая электрическая цепь, через которую проходит ток, вызывает падение напряжения, и этот параметр полупроводникового диода имеет большое значение, особенно для выпрямления, когда потери мощности пропорциональны U пр. Кроме того, электронные элементы часто должны обеспечивать небольшое падение напряжения, поскольку сигналы могут быть слабыми, но им все же необходимо преодолеть его.

Это происходит по двум причинам. Первая заключается в самой природе р-n-перехода и является результатом напряжения порога проводимости, которое позволяет току преодолеть обедненный слой. Вторая составляющая – нормальные резистивные потери.

Показатель имеет большое значение для выпрямительных диодов, по которым могут проходить большие токи.

Пиковое обратное напряжение (U обр. max)

Это наибольшее обратное напряжение, которое полупроводниковый диод может выдержать. Его нельзя превышать, иначе элемент может выйти из строя. Это не просто среднеквадратичное напряжение входящего сигнала. Каждая цепь должна рассматриваться по существу, но для простого выпрямителя с одной полуволной со сглаживающим конденсатором следует помнить, что конденсатор будет удерживать напряжение, равное пику входного сигнала. Затем диод будет подвергаться действию пика входящего сигнала в обратном направлении, и поэтому в этих условиях будет иметь место максимальное обратное напряжение, равное пиковому значению волны.

Максимальный прямой ток (U пр. max)

При проектировании электрической цепи необходимо удостовериться в том, что не превышаются максимальные уровни тока диода. По мере увеличения силы тока выделяется дополнительное тепло, которое необходимо отводить.

Ток утечки (I обр.)

В идеальном диоде обратного тока не должно быть. Но в реальных р-n-переходах он есть из-за присутствия в полупроводнике неосновных носителей заряда. Сила тока утечки зависит от трех факторов. Очевидно, что наиболее значимым из них является обратное напряжение. Также ток утечки зависит от температуры – с ее ростом он значительно повышается. Кроме того, он сильно зависит от типа полупроводникового материала. В этом отношении кремний намного лучше германия.

Ток утечки определяется при определенном обратном напряжении и конкретной температуре. Обычно он указывается в микроамперах (μA) или пикоамперах (pA).

Емкость перехода

Все полупроводниковые диоды обладают емкостью перехода. Обедненная зона представляет собой диэлектрический барьер между двумя пластинами, которые формируются на краю обедненного участка и области с основными носителями заряда. Фактическое значение емкости зависит от обратного напряжения, которое приводит к изменению переходной зоны. Его увеличение расширяет обедненную зону и, следовательно, уменьшает емкость. Этот факт используется в варакторах или варикапах, но для других применений, особенно радиочастотных, этот эффект необходимо свести к минимуму. Параметр обычно указывается в pF при заданном напряжении. Для многих радиочастотных применений доступны специальные низкоомные диоды.

Тип корпуса

В зависимости от назначения полупроводниковые диоды производятся в корпусах разного типа и формы. В некоторых случаях, особенно при использовании в схемах обработки сигналов, корпус является ключевым элементом в определении общих характеристик этого электронного элемента. В силовых цепях, в которых важно рассеивание тепла, корпус может определять многие общие параметры диода. Устройствам большой мощности необходимо иметь возможность крепления к радиатору. Небольшие элементы могут производиться в свинцовых корпусах или в качестве устройств для поверхностного монтажа.

Типы диодов

Иногда бывает полезно ознакомиться с классификацией полупроводниковых диодов. При этом некоторые элементы могут относиться к нескольким категориям.

Обращенный диод. Хотя он и не так широко используется, представляет собой разновидность элемента р-n-типа, который по своему действию очень похож на туннельный. Отличается низким падением напряжения в открытом состоянии. Находит применение в детекторах, выпрямителях и высокочастотных переключателях.

Инжекционно-пролетный диод. Имеет много общего с более распространенным лавинно-пролетным. Используется в СВЧ-генераторах и системах сигнализации.

Диод Ганна. Не относится к р-n-типу, но представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Он обычно используется для генерации и преобразования сигналов СВЧ в диапазоне 1-100 ГГц.

Светоизлучающий или светодиод – один из наиболее популярных типов электронных элементов. При прямом смещении ток, протекающий через переход, вызывает излучение света. В них используются составные полупроводники (например, арсенид галлия, фосфид галлия, фосфид индия), и они могут светиться разными цветами, хотя первоначально ограничивались только красным. Существует множество новых разработок, которые меняют способ функционирования и производства дисплеев, примером которых являются OLED-светодиоды.

Фотодиод. Используется для обнаружения света. Когда фотон попадает на p-n-переход, он может создавать электроны и дырки. Фотодиоды обычно работают в условиях обратного смещения, при которых можно легко обнаружить даже небольшой ток, возникающий в результате действия света. Фотодиоды можно использовать для генерации электроэнергии. Иногда в качестве фотоприемников применяются элементы pin-типа.

Pin-диод. Название электронного элемента хорошо описывает устройство полупроводникового диода. У него стандартные области р- и n-типа, но между ними существует внутренняя область без примесей. Она оказывает эффект увеличения площади области истощения, которая может быть полезна для переключения, а также в фотодиодах и т. д.

Стандартный р-n-переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диода, который используется сегодня. Они могут применяться в радиочастотных или других низковольтных устройствах, а также в высоковольтных и высокомощных выпрямителях.

Диоды Шоттки. Имеют более низкое прямое падение напряжения, чем стандартные кремниевые полупроводники р-n-типа. При малых токах оно может составлять от 0,15 до 0,4 B, a не 0,6 В, как у кремниевых диодов. Для этого они изготавливаются не как обычно – в них используется контакт металл-полупроводник. Они широко применяются в качестве ограничителей, выпрямителей и в радиоаппаратуре.

Диод с накоплением заряда. Представляет собой разновидность СВЧ-диода, используемого для генерации и формирования импульсов на очень высоких частотах. Его работа основана на очень быстрой характеристике отключения.

Лазерный диод. Отличается от обычного светоизлучающего, поскольку производит когерентный свет. Лазерные диоды применяются во многих устройствах – от DVD и CD-приводов до лазерных указок. Они намного дешевле других форм лазеров, но значительно дороже светодиодов. Отличаются ограниченным сроком эксплуатации.

Туннельный диод. Хотя сегодня он широко не используется, ранее применялся в усилителях, генераторах и переключающих устройствах, схемах синхронизации осциллографов, когда он был эффективнее других элементов.

Варактор или варикап. Используется во многих радиочастотных устройствах. У данного диода обратное смещение меняет ширину слоя истощения в зависимости от приложенного напряжения. В этой конфигурации он действует как конденсатор с областью истощения, выполняющей роль изолирующего диэлектрика, и пластинами, образованными проводящими областями. Применяется в генераторах, управляемых напряжением, и радиочастотных фильтрах.

Стабилитрон. Является очень полезным типом диода, поскольку обеспечивает стабильное опорное напряжение. Благодаря этому стабилитрон используется в огромных количествах. Работает в условиях обратного смещения и пробивается при достижении определенной разницы потенциалов. Если ток ограничен резистором, то это обеспечивает стабильное напряжение. Широко используется для стабилизации источников питания. В стабилитронах имеют место 2 вида обратного пробоя: разложение Зинера и ударная ионизация.

Таким образом, различные типы полупроводниковых диодов включают элементы для маломощных и высокомощных применений, излучающие и обнаруживающие свет, с низким прямым падением напряжения и переменной емкостью. В дополнение к этому существует ряд разновидностей, которые используются в СВЧ-технике.

способ изготовления диода и применение

 

Контакт двух полупроводников n- и p- типов называют p-n-переходом или n-p –переходом. В результате контакта между полупроводниками начинается диффузия. Некоторая часть электронов переходит к дыркам, а некоторая часть дырок переходит на сторону электронов.

В результате чего полупроводники заряжаются: n- положительно, а p – отрицательно. После того, как электрическое поле, которое будет возникать в зоне перехода, начнет препятствовать перемещению электронов и дырок, диффузия прекратится.

При подключении pn-перехода в прямом направлении он будет пропускать через себя ток. Если же подключить pn-переход в обратном направлении, то он не будет практически пропускать ток.

На следующем графике показаны вольт-амперные характеристики прямого и обратного подключения pn-перехода.

рисунок

Изготовление полупроводникового диода

Сплошной линией нарисована вольт-амперная характеристика прямого подключения pn-перехода, а пунктирной – обратного подключения.
Из графика видно, что pn-переход по отношению к току несимметричен, так как в прямом направлении сопротивление перехода намного меньше, чем в обратном.

Свойства pn-перехода широко используются для выпрямления электрического тока. Для этого на основе pn-перехода изготавливают полупроводниковый диод.

Обычно для изготовления полупроводниковых диодов используют германий, кремний, селен и ряд других веществ. Рассмотрим подробнее процесс создания pn-перехода, используя германий с полупроводимостью n-типа.

Такой переход не удастся получить путем механического соединения двух полупроводников с разными типами проводимости. Это невозможно ,потому что при этом между полупроводниками получается слишком большой зазор.

А нам необходимо, чтобы толщина pn-перехода должна быть не больше межатомных расстояний. Во избежание этого, в одну из поверхностей образца вплавляют индий. 

Для создания полупроводникового диода полупроводник с примесью p-типа, в котором содержатся атомы индия, нагревают до высокой температуры. Пары примесей n-типа осаждаются на поверхности кристалла. Далее вследствие диффузии они внедряются в сам кристалл.

На поверхности кристалла, у которого проводимость p-типа, образуется область с проводимостью n-типа. На следующем рисунке схематично показано как это выглядит.

рисунок

Для того, чтобы исключить воздействие воздуха и света на кристалл, его помещают в герметичный металлический корпус. На принципиальных электрических схемах, диод обозначают с помощью следующего специального значка.

рисунок

Полупроводниковые выпрямители обладают очень высокой надежностью и долгим сроком службы. Основным их недостатком является то, что они могут работать лишь в небольшом интервале температур: от -70 до 125 градусов.

Диод Шоттки. Устройство, принцип работы и основные характеристики.

Приветствую всех на сайте MicroTechnics снова! Сегодня мы продолжим курс “Основы электроники“, и героем статьи станет еще один электронный компонент, а именно диод Шоттки. В недавних статьях мы рассматривали принцип работы и применение обычных диодов и стабилитронов:

И вот настало время диода Шоттки!

Основной отличительной особенностью этого элемента является малое падение напряжения при прямом включении (относительно обычного выпрямительного диода). Давайте разберемся, с чем же в данном случае связано это пониженное падение.

“Сердцем” диода Шоттки является не p-n переход, который образуется при соприкосновении

двух полупроводников с разными типами проводимости, а так называемый барьер Шоттки. И элемент, и барьер названы так в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, который занимался исследованием этих процессов и явлений в 1930-х годах.

Так вот барьер Шоттки – это переход между металлом и полупроводником. В обычном диоде у нас используется переход между полупроводниками p-типа и n-типа, а здесь уже совсем другая история – металл + полупроводник.

Для работы барьера Шоттки необходимо, чтобы работы выхода использующихся металла и полупроводника были различными. {-\phi / kT}

Здесь нам важно заметить, что поскольку \phi_{М} > \phi_{П}, то, напротив, j_{М} < j_{П}. В результате этого при контакте металла и полупроводника в пограничной области буду скапливаться заряды:

Иными словами, из-за того, что работа выхода из полупроводника меньше, то электронам проще перейти из него в металл, чем наоборот, в обратном направлении. Но как и для p-n перехода этот процесс не будет протекать бесконечно. Эти заряды создадут дополнительное электрическое поле в граничной области, и, в результате, под действием этого поля токи термоэлектронной эмиссии выравняются.

Как видите, в целом, процессы, протекающие в барьере Шоттки, по своей сути очень похожи на то, что происходит в p-n переходе при контакте двух полупроводников. При подключении внешнего напряжения возникает дополнительное поле, которое смещает баланс токов в пограничной области.

Несмотря на некую схожесть процессов ключевым отличием является то, что в диоде Шоттки протекание тока как при прямом смещении, так и при обратном, связано исключительно с перемещением основных носителей заряда. То есть по сравнению с p-n переходом отсутствует диффузионная составляющая тока, которая связана с инжекцией неосновных носителей. А это, в свою очередь, приводит ко второй важнейшей отличительной особенности диодов Шоттки – повышенному быстродействию (поскольку отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы).

Как вы помните, при прямом смещении в обычном диоде в полупроводниковых областях накапливаются неосновные носители заряда – дырки в n-области и электроны в p-области:

Так вот в момент перехода диода в закрытое состояние (при подаче обратного смещения) неосновные носители начинают перемещаться навстречу друг другу, что приводит к возникновению кратковременного импульса обратного тока. Для диодов Шоттки же этот негативный и нежелательный эффект фактически сводится на нет!

Итак, суммируем все, что мы рассмотрели, и построим вольт-амперную характеристику диода Шоттки и обычного выпрямительного диода:

А теперь резюмируем плюсы и минусы этих элементов:

• Первое преимущество – меньшее падение напряжения при прямом включении. Для диодов Шоттки оно может составлять 0.2-0.4 В, тогда как для обычных кремниевых диодов величина равна 0.6-0.7 В. А меньшее напряжение при одинаковом токе – это меньшая рассеиваемая мощность, то есть диод Шоттки будет нагреваться гораздо меньше.
• Быстродействие – бесспорный плюс, который позволяет использовать диоды Шоттки на более высоких частотах.
• Из сравнения вольт-амперных характеристик мы можем заметить, что обратный ток обычного диода имеет меньшую величину. Это уже относится к недостаткам диодов Шоттки. Причем с повышением температуры обратный ток будет увеличиваться еще больше.
• И еще один недостаток – при превышении максимально допустимого значения обратного напряжения диод Шоттки выходит из строй с вероятностью равной 100%. В то же время обычный диод может перейти в режим обратимого пробоя (лавинного или туннельного) в том случае, если для него не произошел тепловой пробой (также необратимый). И при этом максимально допустимые значения обратного напряжения для диодов Шоттки почти всегда значительно меньше, чем для обычных диодов!

А теперь давайте проведем несколько практических экспериментов. Протестируем две аналогичные схемы на работу с сигналами высокой частоты. Только в одной схеме задействуем диод Шоттки, а в другой обычный выпрямительный диод и сравним осциллограммы сигналов на выходе.

На принципиальных схемах диод Шоттки обозначается так:

Тесты будем проводить на простой схеме однополупериодного выпрямителя:

Для эксперимента я взял диод Шоттки 10BQ015 и выпрямительный диод 1N4001. Попробуем подать на вход синусоиду с частотой 1 КГц:

Первый канал (желтый) – сигнал на входе
Второй канал (красный) – сигнал на выходе цепи с диодом Шоттки
Третий канал (синий) – сигнал на выходе цепи с обычным диодом

Результат вполне ожидаем. Диоды пропускают ток только в одном направлении, поэтому нижний полупериод входного сигнала срезается. Пока разницы, честно говоря, никакой не наблюдается. Увеличиваем частоту входного сигнала до 100 КГц:

Первый канал (желтый) – сигнал на входе
Второй канал (красный) – сигнал на выходе цепи с диодом Шоттки
Третий канал (синий) – сигнал на выходе цепи с обычным диодом

И здесь уже видим, что обычный диод с таким сигналом попросту перестает справляться. При переключении диода (из открытого состояния в закрытое) возникает нежелательный импульс обратного тока (в точности так, как мы и обсудили чуть ранее).

Итак, мы рассмотрели устройство, основные характеристики и принцип работы диода Шоттки. Давайте на этом и завершим сегодняшнюю статью, всем большое спасибо за уделенное время и до встречи в новых статьях!

Руководство по идентификации набора дискретных полупроводников

Добавлено в избранное Любимый 13

Обзор

Начнем с пары определений.

Дискретный
1. Отдельный; отчетливый; индивидуальный; прерывистый.
2. Это может восприниматься индивидуально, а не как связанное с чем-то или как часть чего-то еще.
3. (Электротехника) Наличие отдельных электронных компонентов, таких как отдельные резисторы и индукторы — противоположность интегральной схемы. Сдержанный
1. Соблюдать конфиденциальность или секретность; тихий; дипломатический.
2. Не привлечение внимания, гнева или вызова; незаметный.

Примечания по использованию
Не путайте с дискретным.

Предоставлено Wiktionary.org

Фон

Если вы что-то делаете с электроникой, вы, вероятно, уже используете транзисторы, но вы, вероятно, используете их в больших высокоинтегрированных кластерах. Например, ATMega328P (основной чип RedBoard и ProMini) содержит их сотни тысяч.Они крошечные, заключены в пластик и уже настроены для использования в качестве микроконтроллера.

Но иногда вам нужен только один . .. и если у вас его нет под рукой, может быть неудобно идти и заказывать единственный транзистор.

Что входит в комплект Discretes?

Комплект дискретных полупроводников удовлетворяет ваши основные потребности в дискретных полупроводниках. У него есть PNP и NPN биполярных транзисторы, N-канальный МОП-транзисторы и р-канал, диоды, ссылки регулируемых напряжений и регуляторы напряжения регулируемых.

Это руководство проведет вас через определение каждого из этих компонентов.

Справочные материалы

• Наше учебное пособие по транзисторам охватывает основы транзисторов с биполярным переходом.
• Есть , по словам Пита, эпизодов, в которых он обсуждает:
• Все компоненты в этом наборе поляризованы.

Состав комплекта

Вылилось на верстак

Содержание

В комплекте вы найдете следующие детали.

4 NPT— MOSFET ХВ 1N4004 9006 TL431A 6

Комплект дискретных полупроводников Список материалов
Количество	Номер детали и ссылка на техническое описание	Тип	Маркировка
3	2N3904
25	2N3906	PNP-транзистор	2N3906
10	5LN01SP	N-канальный полевой МОП-транзистор	YB
5LP01	10	5LP01
20		1N4148 кремния Диод	4148
20		1N4004 Диод Мощность
	5 TL431A	Опорное напряжение
5	LM317L	Регулятор напряжения	LM317LZ

Многие из этих деталей выглядят очень похоже.Столбец «Маркировка» выше указывает обозначение, которое вы найдете напечатанным на самой детали. За исключением полевых МОП-транзисторов, маркировка обычно содержит версию номера детали. Некоторые детали могут также иметь дополнительные символы или печать с указанием таких вещей, как производитель и дата производства.

В BJTs, ссылки напряжения и регуляторы все общие TO-92 форм-фактор, с телом о размере резинки карандаша, и три выступающих ножек. Полевые МОП-транзисторы — это немного меньший корпус SC-72 (AKA «Single SPA»).

Сравнение пакетов ТО-92 и SC-72

Полярность этих устройств важна и обычно обозначается номером контакта.

Чтобы идентифицировать штифты, держите устройство так, чтобы маркировочная сторона касалась вас, а ножки были направлены вниз. Слева направо контакты пронумерованы 1, 2 и 3. Функция, назначенная каждому контакту, зависит от устройства, и мы рассмотрим это для каждой части в соответствующем разделе.

TO-92 Нумерация контактов

Технические характеристики

Поскольку дискретные полупроводники являются основным строительным блоком электронных схем, они имеют гораздо более подробные спецификации, чем другие компоненты.Критический параметр в одном приложении может оказаться бессмысленным в другом. Это затрудняет представление сокращенного синопсиса спецификаций деталей. Вместо того, чтобы перечислять некоторые параметры в строке, мы вместо этого решили упростить доступ к параметрической информации, связав номера деталей в таблице выше с соответствующими таблицами данных.

Диоды

Диоды — это простейшие полупроводники в комплекте, каждый с двумя выводами. Оба они представляют собой кремниевые диоды, в целом похожие, но с разными характеристиками максимального напряжения и тока.

Силовые диоды

Силовые диоды 1N4004 представляют собой черные цилиндры с серой маркировкой, они больше, чем малые сигнальные диоды. В комплекте их 20 штук. Маркировка «1N4004» нанесена на корпус.

1N4004

Поскольку это силовые диоды, они выдерживают высокое напряжение и ток. Они рассчитаны на максимальное обратное напряжение 400 В и средний выходной выпрямленный ток 1 А. Прямое напряжение, необходимое для их включения, очень высокое, максимум 1 вольт.Случайные испытания прямого падения на рабочем столе показали, что фактическое прямое напряжение несколько ниже, около 0,7 В.

Силовые диоды обычно используются в качестве мостовых выпрямителей в источниках питания.

Малосигнальные диоды

Есть еще 20 шт. Малосигнальных диодов 1N4148. Он меньше, чем силовые диоды, с оранжевым стеклянным корпусом, опять же с полосой на одном конце.

1N4148

«4148» напечатано на корпусе диода, но из-за того, что корпус прозрачный, число может быть трудно увидеть.

Эти диоды подходят для приложений, в которых не требуется высокое напряжение или ток. Они рассчитаны на максимальное обратное напряжение 100 В и средний прямой ток 200 мА. Как и для силовых диодов, заявленное максимальное прямое напряжение составляет 1 В, но обычно его значение приближается к 0,65 В. Типичные применения включают диодную логику или прецизионные выпрямители.

Полярность диода

Полярность обоих диодов обозначена полосой на одном конце корпуса. Полоса соответствует линии на схематическом обозначении катода.Другой конец (без полосы) — это анод, обозначенный треугольником на условном обозначении.

Полярность диода

При превышении прямого напряжения через диод протекает ток от анода к катоду. Это приводит нас к некоторым мнемоническим устройствам для запоминания с помощью терминала.

• Линия в схематическом обозначении, нанесенная на корпус, является катодом. Линия похожа на знак минус, потому что это будет более отрицательный конец диода.
• Треугольник в условном обозначении — это узел A , буква «A» образует треугольник.
• Треугольник в символе также соответствует стрелке, которую мы рисуем для представления текущего потока.

Вспоминая, как рисуют диод

Транзисторы

Транзисторы с двухслойным переходом

Обычный транзистор — это транзистор с биполярным переходом. Инженеры-электрики часто сокращают название до инициализма «BJT».«Этот набор содержит по 25 штук каждого из 2n3904 и 2n3906 BJT. Это повсеместно распространенные« желейные »части, которые можно использовать для многих транзисторных схем общего назначения.

Если вы заглянете в книгу основных транзисторных схем, есть большая вероятность, что вы наткнетесь на 2N3904 и его дополнение, 2N3906. Они производятся в течение длительного времени и представляют собой очень полезные транзисторы общего назначения.

2N3904 НПН

2N3904 имеет четкую маркировку.

Распиновка довольно проста:

1. Излучатель
2. База
3. Коллектор

2N3904s легко использовать на макетной плате, потому что основание находится посередине — схематический символ и сама деталь соответствуют.

2N3906 PNP

2N3906 является дополнением PNP к 2N3904.

Также четко обозначен.

Порядок вывода 2N3904 и 2N3906 легко запомнить, потому что они одинаковы. Просто запомните буквы «EBC».

Несмотря на то, что контакты расположены в одном порядке, имейте в виду, что эмиттер переключается между вариантами NPN и PNP! Вы можете рассматривать 2N3906 как зеркальное отображение 2N3904.

МОП-транзисторы

Полевые МОП-транзисторы в наборе меньше других транзисторов — корпус примерно вдвое меньше.Поскольку они меньше, на них меньше места для печати, поэтому номера деталей представляют собой сжатый код.

5LN01SP N-канальный полевой МОП-транзистор

YB не так уж и очевиден

Буквы «YB» на упаковке являются идентификатором. Другая маркировка на фотографии — это номер партии или код даты, что не имеет особого значения, если вы не знаете, как его расшифровать.

Распиновка

1. Источник
2. Слив
3. Ворота

5LP01SP МОП-транзистор с P-каналом

Из-за особенностей физики полупроводников, полевые МОП-транзисторы с P-каналом встречаются реже, чем N-канальные.Семейство 5Lx01SP в некоторой степени уникально тем, что оно включает вариант с P-каналом, который является разумным дополнением для своего брата с N-каналом.

«XB», но не XBee

Опять же, маркировка на детали несколько загадочная — «XB», напечатанная на корпусе, является идентификатором.

Распиновка соответствует его N-канальному родственнику (исток, затвор, сток). Как и биполярные транзисторы, эти полевые МОП-транзисторы имеют одинаковую распиновку, но с обратной полярностью.

Хотя 5LP01SP предназначен как дополнение к 5LN01SP, его характеристики не являются идеальным зеркальным отображением.Его крутизна ниже, емкость затвора выше, а время переключения меньше. Эти различия могут быть незначительными в типичных приложениях.

Устройства напряжения

Мы на самом деле немного обманываем определение дискретности следующими двумя компонентами. На самом деле это интегральные схемы!

Но они все еще в упаковке TO-92. Первый на самом деле является заменой стабилитронов общего назначения. Второй — стабилизатор напряжения — опять же, не дискретный, но очень удобный.

TL431A Опорное напряжение

Когда мы выбирали детали для этого комплекта, мы думали, что было бы неплохо иметь несколько стабилитронов, но не было согласия относительно напряжения стабилитрона. То, что мы действительно хотели, регулируемый стабилитрон Диод: введите ссылку TL431A напряжения. Он работает аналогично стабилитрону, но напряжение устанавливается с помощью внешних резисторов.

TL431A

Выходное напряжение может изменяться от 2,5 В до напряжения источника питания до 36 В.Как и стабилитрон, он требует резистора, включенного последовательно с катодом.

Шунтирующие цепи с стабилитроном

полезны, когда вы хотите генерировать стабильное и постоянное напряжение, но входное напряжение меняется. Например, RedBoard может принимать от 7 до 15 В постоянного тока на своем цилиндрическом разъеме. Если необходимо получить стабильное опорное напряжение от того, что наиболее очевидным подходом было бы использовать делитель напряжения, но мы обнаружили, что результирующее напряжение будет меняться в зависимости от входного напряжения. Стабилитрон шунт (или активное опорное напряжение) представляет собой способ получения входного независимые от опорного напряжения.

Полярность

TL431A имеет три терминала, опорное напряжение, анод, и катод. Терминология анода и катода заимствована у стабилитронов.

Просто напоминание — когда мы используем стабилитроны в качестве опорного напряжения, мы, пользуясь их обратного напряжения пробоя . Проще говоря, мы смещаем их назад, при этом на катод подается более положительное напряжение.

Это станет более понятным, если мы рассмотрим следующие примеры.

Образцы схем

Простейшая схема TL431A требует единственного резистора на катоде. Контрольный штифт привязан к катоду, а выходной сигнал снимается с катода. Результат — 2,5 В на катоде, независимо от входного напряжения.

Входной резистор, показанный на диаграмме выше, необходимо выбрать для смещения TL431A минимум на 1 мА. Вы можете найти максимальное значение по формуле Rin = (Vin-Vout) /0.001 . Типичные приложения используют значения от 150 Ом; и 10 кОм; Для использования в качестве ненагруженного опорного напряжения, входное сопротивление является относительно некритично, хотя, если значительный ток подается, меньший резистор будет рассеивать меньше энергии.

Для изменения выходного напряжения требуются еще два резистора.

Вы можете сделать ссылку на переменную напряжения при использовании потенциометра R1, как показано на рисунке 10 таблицы.

Вы заметите, что первая схема на самом деле является крайним случаем второй схемы. R1 равно 0, а R2 равно бесконечности, член R1 / R2 становится 0, а выход становится Vout = (2,5 В * 1) или просто 2,5 В .

Выход TL431A лучше всего подходит в качестве эталона для других схем (таких как компараторы или аналого-цифровые преобразователи) и не особенно подходит для питания внешних схем.Хотя он создает стабильное выходное напряжение, ему требуется катодный резистор, который будет рассеивать тепло, если нагрузка потребляет очень большой ток. Регулируемый регулятор напряжения представляет собой аналогичную интегральную схему, которая обходит это ограничение.

LM317L Регулятор напряжения

LM317L похож на TL431A, но предназначен для использования в качестве части источника питания.

LM317L

Вы заметите, что маркировка на детали на фотографии имеет дополнительный суффикс «Z», который указывает на корпус TO-92, упакованный отдельно (в отличие от ленты).

Конфигурация LM317L аналогична LT431A, с парой резисторов, устанавливающих выходное напряжение. Вы заметите, что для этого не требуется резистор на входе, как это было у TL431A.

В этой схеме стоит отметить конденсаторы от входа к земле и выхода к земле. В даташите указано

Входной конденсатор не требуется, но рекомендуется, особенно если регулятор не находится в непосредственной близости от конденсаторы фильтра блока питания.
…
Выходной конденсатор улучшает переходную характеристику, но не требуется для стабильности.

Далее рекомендуются значения 0,1 мкФ для входного конденсатора и 1 мкФ для выхода.

LM317L рассчитан на питание до 100 мА. Если вам нужно больше тока, подумайте об усилении старшего брата LM317L, LM317 в корпусе TO-220. Если вы добавите большой радиатор, вы сможете потреблять от него значительно больше тока.

Ресурсы и движение вперед

ресурсов

• Даташиты на каждое устройство:
• Вот парочка удобных онлайн-калькуляторов
• Эти забавные номера деталей 1Nxxxx и 2Nxxxx являются примерами системы нумерации JEDEC.

Дальше

• Если вы создаете схемы с дискретными полупроводниками, вам, вероятно, понадобятся некоторые другие компоненты, чтобы получить от них максимальную отдачу.
• Существует много видео Пита , в которых обсуждаются применения дискретных полупроводников.
Книги
• Форреста Мима полны простых схем, которые вы можете построить на макетной плате с горсткой компонентов. Особое значение для дискретных полупроводников имеют схемы в электронных формулах, символах и схемах.
• Для более продвинутого проекта гуру Hi-Fi аудио Нельсон Пасс написал отличную статью о создании дискретных операционных усилителей с использованием биполярных транзисторов, полевых МОП-транзисторов и электронных ламп.

PV Совместное моделирование производительности | Модели эквивалентных схем с одним диодом

Эквивалентные модели схем определяют всю кривую ВАХ ячейки, модуля или массива как непрерывную функцию для заданного набора рабочих условий. Одной из широко используемых базовых моделей эквивалентных схем является модель одного диода, которая основана на физических принципах (например,г., Gray, 2011) и представлена ​​следующей схемой для одиночного солнечного элемента:

Управляющее уравнение для этой эквивалентной схемы сформулировано с использованием закона Кирхгофа для тока:

Здесь представляет генерируемый светом ток в ячейке, представляет собой зависящий от напряжения ток, потерянный при рекомбинации, и представляет собой ток, потерянный из-за шунтирующих сопротивлений. В этой модели с одним диодом он моделируется с использованием уравнения Шокли для идеального диода:

, где — коэффициент идеальности диода (без единиц измерения, обычно от 1 до 2 для ячейки с одним переходом), — ток насыщения, а — тепловое напряжение, определяемое по формуле:

где — постоянная Больцмана, — элементарный заряд.

Запись шунтирующего тока и объединение этого и вышеприведенных уравнений приводит к полному управляющему уравнению для модели с одним диодом:

Пять параметров в этом уравнении являются первичными для всех моделей эквивалентной схемы с одним диодом:

для фотоэлектрического модуля или массива, состоящего из последовательно соединенных ячеек, и при условии, что все ячейки идентичны и находятся при одинаковой и одинаковой освещенности и температуре (т. Е. Генерируют одинаковые ток и напряжение), и
Уравнение для одного диода для модуля или массива принимает следующий вид (Tian , 2012):

где и — ток и напряжение, соответственно, модуля или массива.Следует соблюдать осторожность при реализации параметров модели, поскольку они применимы либо к ячейке, либо к модулю, либо к массиву. Параметры для модулей или массивов строго используются с уравнением для одного диода, которое является наиболее часто применяемой формой.

В некоторых реализациях (например, De Soto et al., 2006) тепловое напряжение, коэффициент идеальности диода и количество последовательно соединенных ячеек объединены в одну переменную, называемую коэффициентом модифицированной идеальности:

.

Контент для этой страницы предоставили Мэтью Бойд (NIST) и Клиффорд Хансен (Сандиа)

Описаны следующие модели модулей эквивалентных схем.Эти модели были предложены с различными наборами вспомогательных уравнений, которые описывают, как основные параметры уравнения для одного диода изменяются в зависимости от температуры ячейки и освещенности. Модульные модели или модели с параметрами, применимыми к используемому модулю, исследуются здесь вместо моделей ячеек или массивов, поскольку модульные модели являются основными моделями производительности, используемыми для моделирования массивов в программных пакетах для моделирования PV.

Схема диода — рабочий пример

Эта простая диодная схема показывает, как нагрузочный резистор управляет светоотдачей светодиода (светоизлучающего диода).Мы используем графический метод для решения сложного нелинейного уравнения.

Автор Вилли Макаллистер.

---

Содержание

---

Куда мы направляемся

• Диодную схему лучше всего решить графическим методом.
• Введем линию нагрузки , генерируемую резистором, подключенным к диоду.

---

Светодиодная схема

Построим схему с зеленым светодиодом (LED).

$ \ quad $

Мы начинаем с обычного аналитического подхода, но очень скоро это станет очень трудным.

Неизвестными являются $ \ blueD i $ и напряжение диода $ \ goldD {v_ \ text {D}} $. (Нас не волнует $ \ goldD {v _ {\ text R}} $, напряжение на резисторе.) Все имеют одинаковый ток, поэтому давайте напишем уравнения для тока.

Ток диода $ i $ в терминах $ v _ {\ text D} $ получается из уравнения диода

$ i = \ text I_ \ text S \ left (e ^ {\, v _ {\ text D} / 26 \ text {mV}} -1 \ right) $

Закон Ома для резистора:

$ i = \ dfrac {v_ \ text {R}} {120 \, \ Omega}

долларов США

Давайте немного изменим это, чтобы получить $ i $ в терминах $ v _ {\ text D} $ вместо $ v _ {\ text R} $.

Можете ли вы выразить $ v _ {\ text R} $ через $ v _ {\ text D} $?

показать ответ

Используя KVL вокруг контура, мы знаем, что $ v _ {\ text R} = 3.3 \, \ text V — v _ {\ text {D}} $, поэтому ток резистора становится равным

$ i = \ dfrac {3.3 \, \ text V — v _ {\ text {D}}} {120 \, \ Omega} $

Я изменю уравнение резистора, чтобы оно выглядело как линия в форме пересечения наклона,

$ i = — \ dfrac {1} {120 \, \ Omega} \, v _ {\ text D} + \ dfrac {3.3 \, \ text V} {120 \, \ Omega} $

$ i = — \ dfrac {1} {120 \, \ Omega} \, v _ {\ text D} + 27.{\, ​​v _ {\ text D} / 26 \ text {mV}} -1 \ right) $

$ i = — \ dfrac {1} {120 \, \ Omega} \, v _ {\ text D} + 27,5 \, \ text {mA}

$

Мы можем попытаться решить эти два уравнения аналитически, но это головная боль. Вместо этого можно проявить практичность и дать приблизительный ответ, используя графические методы.

Вам нужно нанести два уравнения на один график и найти, где они пересекаются. В точке пересечения ток в резисторе такой же, как в диоде.

Графическое решение схемы резистор-светодиод. Синяя линия — это диаграмма уравнения диода для светодиода. Зеленая линия — это график уравнения резистора. Красная точка, где пересекаются два графика, — это место, где ток в диоде и резисторе одинаков.

Мы получаем довольно точный ответ, считывая точку пересечения с графика,

$ v _ {\ text D} = 1.7 \, \ text V \ qquad i = 13 \, \ text {mA}

$

Чтение графика обычно дает необходимую точность.$ 13 \, \ text {mA} $ включит светодиод.

Жаргон: Всякий раз, когда у вас есть резистор с верхним выводом, подключенным к фиксированному напряжению, он дает линию с характерным отрицательным наклоном. Эта линия имеет псевдоним , линия нагрузки . Это зеленая линия в графическом решении. Другое место нагрузочных линий возникает, когда мы изучаем транзисторы.

Расскажите подробнее о светодиодной кривой.

Светодиоды состоят из элементов по обе стороны от Si в периодической таблице. Например, один из способов сделать красный светодиод — это использовать фосфид арсенида галлия (GaAsP).{-18} \ text A $ и $ \ text N = 1.85 $. Это приводит к прямому напряжению около 1,7 $ \, \ text V $.

$ \ text N $ имеет модное название , коэффициент выбросов . По сути, получение математических расчетов, соответствующих реальному миру, является обманом.

Проверка концепции

Изучите грузовую марку. Ответьте на эти вопросы, используя уравнение линии нагрузки и графическое решение .

проблема 1
Где линия нагрузки пересекает текущую ось?

$ i = $ ______ $ \, \ text {mA}

$ показать ответ

Пусть в уравнении линии нагрузки $ v_ \ text D = 0 $ и решит для $ i $.

$ i = — \ dfrac {1} {120 \, \ Omega} \, 0 + 27,5 \, \ text {mA} = 27,5 \, \ text {mA}

$

Или просто посмотрите на график и посмотрите, где линия нагрузки пересекает ось $ i $, $ 27.5 \, \ text {mA} $.

проблема 2
Где линия нагрузки пересекает ось напряжения?

$ v = $ ______ $ \ text V $

показать ответ

Ось $ v $ соответствует $ i = 0 $. Используйте уравнение для линии нагрузки и решите для $ v_ \ text D $,

$ 0 = — \ dfrac {1} {120 \, \ Omega} \, v _ {\ text D} + 27.5 \, \ text {mA}

долларов США

$ v _ {\ text D} = 27.5 \, \ text {mA} \ cdot 120 \, \ Omega = 3.3 \, \ text V $

Или посмотрите, где линия нагрузки пересекает ось напряжения, $ 3.3 \, \ text V $.

проблема 3
Зависит ли точка, в которой линия нагрузки пересекает текущую ось, от значения $ \ text R $?

да / нет

показать ответ

Общая форма грузовой марки:

$ i = — \ dfrac {1} {\ text R} \, v _ {\ text D} + \ dfrac {\ text V _ {\ text {BAT}}} {\ text R} $

Линия нагрузки касается оси $ i $ в точке $ v _ {\ text D} = 0 $,

$ i = — \ dfrac {1} {\ text R} \, 0 + \ dfrac {\ text V _ {\ text {BAT}}} {\ text R} = \ dfrac {\ text V _ {\ text {BAT }}} {\ text R}

долларов

Итак, да , значение $ \ text R $ изменяет точку, в которой линия нагрузки касается оси $ i $.Более высокое сопротивление перемещает точку пересечения вниз. Более низкое сопротивление перемещает его вверх.

проблема 4
Зависит ли точка, в которой линия нагрузки пересекает ось напряжения, от значения $ \ text R $?

да / нет

показать ответ

Общая форма грузовой марки:

$ i = — \ dfrac {1} {\ text R} \, v _ {\ text D} + \ dfrac {\ text V _ {\ text {BAT}}} {\ text R}

$

Линия нагрузки касается оси $ v _ {\ text D} $ в точке $ i = 0 $,

$ 0 = — \ dfrac {1} {\ text R} \, v _ {\ text D} + \ dfrac {\ text V _ {\ text {BAT}}} {\ text R}

$

$ 0 = -v _ {\ text D} + \ text V _ {\ text {BAT}}

$

$ v _ {\ text D} = \ text V _ {\ text {BAT}}

$

Итак, нет , $ \ text R $ не влияет на то, где линия нагрузки касается оси $ v $.Он пересекает ось $ v $ в точке $ \ text V _ {\ text {BAT}} $ для любого значения $ \ text R $.

Ярче

Предположим, вы построили эту схему, и светодиод недостаточно яркий. Яркость повышается, если увеличивать ток.

Как ты мог это сделать?
Попробуйте что-нибудь изменить в схеме, чтобы увеличить яркость.
Затем нарисуйте новое графическое решение.

более яркий светодиод

Один из способов увеличить ток диода — уменьшить последовательное сопротивление. Более низкое сопротивление заставляет грузовую линию наклоняться вверх, делая ее более крутой.Если мы уменьшим резистор с $ 200 \, \ Omega $ до $ 100 \, \ Omega $ и построим новую линию нагрузки, мы получим это решение:

Уменьшение резистора до $ 100 \, \ Omega $ поднимает линию нагрузки и увеличивает точку пересечения оси $ i $ до $ 3.3 \, \ text V / 100 \, \ Omega = 33 \, \ text {mA} $. В точке пересечения двух графиков ток светодиода увеличивается с $ 13 \, \ text {mA} $ до чуть более 15 $ \, \ text {mA} $, что делает его ярче. Напряжение на диоде тоже увеличивается, но ненамного.

Вы также можете увидеть, что произойдет, если вы увеличите напряжение питания. Линия резистора перемещается по-другому при регулировке напряжения. Давай, попробуй самостоятельно.

Зачем нужен резистор?

Предположим, нам нужна максимальная яркость и простейшая схема. Как насчет того, чтобы вообще не использовать резистор?

Подумайте: отсутствие резистора — хорошая или плохая идея?

Подсказка: представьте, что происходит с линией нагрузки, когда резистор переключается с $ 100 \, \ Omega $ на $ 0 \, \ Omega $.

показать ответ

Если мы делаем резистор все меньше и меньше, линия нагрузки становится все круче и круче. Нижняя часть линии нагрузки привязана к значению источника питания, $ 3.3 \, \ text V $. Линия нагрузки пересекает диодную кривую при все более высоких токах. Когда значение резистора становится равным $ 0 \, \ Omega $, линия нагрузки вертикальна.

Что такое диодная схема? (с рисунками)

Диодная цепь — это любая из множества электрических цепей, в которых используются отличительные характеристики диодов.Класс кристаллических полупроводников с двумя выводами, диоды демонстрируют сильное смещение в сторону переноса электрического заряда «вперед» в одном направлении и почти полного его подавления в другом. Диодные схемы обычно используются в источниках питания для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC) и для настройки теле- и радиоприемников. Они также используются в качестве аналоговых и цифровых логических переключателей, в качестве конденсаторов для временного хранения и увеличения электрического заряда, в устройствах защиты от перенапряжения, чтобы предотвратить скачки напряжения от повреждения оборудования, а также в качестве датчиков для обнаружения света и получения света.Помимо выпрямительных диодов, к другим распространенным типам относятся светоизлучающие диоды (светодиоды), варикап-диоды и стабилитроны.

Диоды.

Диоды были первыми изобретенными полупроводниковыми электронными устройствами.Они широко используются в электронной промышленности, обычно изготавливаются из кремния, хотя также используется и германий. Электрическое сопротивление диодной цепи минимально в прямом направлении, от анода к катоду, отсюда и термин «прямое смещение». Например, кремниевые диоды имеют падение напряжения 0,6–0,7 вольт, пороговую точку, при прохождении тока в прямом направлении. Для прохождения тока через диод в обратном направлении должно быть достигнуто относительно высокое минимальное напряжение.Именно эти свойства делают диодные схемы очень полезными в самых разных электронных устройствах.

Светодиоды действуют как полупроводники и источники света.

В диодной цепи диод может быть подключен к любому из множества других электрических или электронных устройств — конденсаторам, резисторам, трансформаторам, источникам питания и т. Д. — в зависимости от применения. Диоды в схемах могут быть расположены последовательно или параллельно.Первоначальным применением диодной схемы, которая все еще широко используется сегодня, является переключение аналоговых сигналов. На заре цифровых вычислений диодные схемы использовались для выполнения цифровых логических операций И ​​и ИЛИ.

Из множества различных типов диодов, используемых в схемах, светодиоды излучают свет видимых и невидимых частот, когда между электродами проходит ток.Варикапные, или варакторные, диоды используются для настройки радио- и ТВ-приемников. Другой тип, фотодиод, обнаруживает свет. Обычно они работают с обратным смещением и используются для выработки электроэнергии и в солнечных фотоэлектрических элементах. Стабилитроны также работать в обратном смещении и широко используются в источниках питания для регулирования напряжения, производя стабильную опорное напряжение.

.