Полярность диода на схеме: мультиметром, по внешнему виды или подачей питания

Защита устройств от неправильной подачи полярности питания / Хабр

При проектировании промышленных приборов, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, я не раз сталкивался с проблемой защиты устройства от неправильной полярности подключения питания. Даже опытные монтажники порой умудряются перепутать плюс с минусом. Наверно ещё более остро подобные проблемы стоят в ходе экспериментов начинающих электронщиков. В данной статье рассмотрим простейшие решения проблемы — как традиционные так и редко применяемые на практике методы защиты.

Простейшее решение, которое напрашивается с ходу — включение последовательно с прибором обычного полупроводникового диода.

Просто, дёшево и сердито, казалось бы чего ещё нужно для счастья? Однако, у такого способа есть очень серьёзный недостаток — большое напряжение падения на открытом диоде.

Вот типичная ВАХ для прямого включения диода. При токе в 2 Ампера напряжение падения составит примерно 0. 85 вольт. В случае низковольтных цепей

5 вольт и ниже это очень существенная потеря. Для более высоковольтных такое падение играет меньшую роль, но есть ещё один неприятный фактор. В цепях с высоким током потребления на диоде будет рассеиваться весьма значительная мощность. Так для случая, изображённого на верхней картинке, получим:
0.85В х 2А = 1.7Вт.
Рассеиваемая на диоде мощность уже многовата для такого корпуса и он будет ощутимо греться!
Впрочем, если вы готовы расстаться с несколько большими деньгами, то можно применить диод Шоттки, который имеет меньшее напряжение падения.

Вот типичная ВАХ для диода Шоттки. Подсчитаем рассеиваемую мощность для этого случая.
0.55В х 2А = 1.1Вт
Уже несколько лучше. Но что же делать если ваше устройство потребляет ещё более серьёзный ток?
Иногда параллельно устройству ставят диоды в обратном включении, которые должны сгореть если перепутать напряжение питания и привести к короткому замыканию.
Ваше устройство при этом скорее всего потерпит минимум повреждений, но может выйти из строя источник питания, не говоря уже о том, что сам защитный диод придётся заменить, а вместе с ним могут и дорожки на плате повредиться. Словом этот способ для экстрималов.
Однако, есть ещё один несколько более затратный, но весьма простой и лишённый перечисленных выше недостатков способ защиты — с помощью полевого транзистора. За последние 10 лет параметры этих полупроводниковых приборов резко улучшились, а цена наоборот сильно упала. Пожалуй то, что их крайне редко используют для защиты ответственных цепей от неправильной полярности подачи питания можно объяснить во многом инерцией мышления. Рассмотрим следующую схему:

При подаче питания напряжение на нагрузку проходит через защитный диод. Падение на нём достаточно велико — в нашем случае около вольта. Однако в результате между затвором и истоком транзистора образуется напряжение превышающее напряжение отсечки и транзистор открывается.
Сопротивление исток-сток резко уменьшается и ток начинает течь уже не через диод, а через открытый транзистор.

Перейдём к конкретике. Например для транзистора FQP47З06 типичное сопротивление канала будет составлять 0.026 Ом! Нетрудно рассчитать что рассеиваемая при этом на транзисторе мощность для нашего случая будет всего 25 милливатт, а падение напряжение близко к нулю!
При смене полярности источника питания ток в цепи течь не будет. Из недостатков схемы можно пожалуй отметить разве то, что подобные транзисторы имеют не слишком большое пробивное напряжение между затвором и истоком, но слегка усложнив схему можно применить её для защиты более высоковольтных цепей.

Думаю читателям не составит труда самим разобраться как работает эта схема.

Уже после публикации статьи уважаемый пользователь Keroro в комментариях привел схему защиты на основе полевого транзистора, которая применяется в iPhone 4. Надеюсь он не будет возражать если я дополню свой пост его находкой.

Полярность — включение — диод

Cтраница 1


Двухполупе-риодный магнитный усилитель с самоподмагни-чиванием с нагрузкой на переменном токе.  [1]

Полярность включения диодов такова, что переменное напряжение питания оказывается приложенным к обмоткам wv поочередно в разные полупериоды, которые являются рабочими для каждого сердечника. Изменение индукции в сердечнике в рабочем полупериоде происходит практически только под действием напряжения питания, поскольку, как показано ниже, в усилителе с самоподмаг-ничиванием намагничивающая сила обмотки управления значительно меньше намагничивающей силы рабочей обмотки.  [2]

Полярность включения диодов Ду и Др такова, что в управляющем полупериоде напряжение сигнала мвх, обусловливает перемагничивание сердечника в направлении — Вг.  [3]

Транзисторный инвертор.  [4]

Полярность включения диодов схемы ИЛИ на рис. 11 — 22, а принята в соответствии с выбранным отрицательным уровнем напряжения единичного сигнала.  [5]

Если полярность включения диода изменить, то при положительном входном сопротивлении мвх Ек диод закрывается и выходное напряжение почти повторяет входное.  [6]

Схемы и графики напряжений последовательных.  [7]

Если изменить полярность включения диода ( рис. 129 6), схема превращается в последовательный ограничитель по максимуму с нулевым уровнем ограничения. При положительных входных импульсах диод тока не проводит и на нагрузке не создается напряжения.  [8]

Схема ( а и передаточная.  [9]

При изменении полярности включения диода и источника Еа получают характеристику, показанную на рис. 8.11, б пунктирной линией.  [10]

При изменении полярности включения диода и подключении нагрузки диод будет находиться под об-ратным смещением, что препятствует протеканию тока в цепи.  [11]

Варианты применения микросхемы К284УД2.  [12]

Различаются микросхемы полярностью включения диодов.  [13]

Схема УПЧ с Т — фидьтром.| Схема диодного детектора.| Схемы однокаскадных видеоусилителей.  [14]

При диодном детектировании путем изменения полярности включения диода Д можно менять полярность выходного телевизионного сигнала, что облегчает при конструировании телевизора выбор числа каскадов видеоусилителя, подбор режима их работы и согласование выхода видеоусилителя с кинескопом.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Описание диодов: полярность диода и схемы

Является ли диод выпрямителем?

Диоды — это полупроводниковые устройства, которые позволяют току течь только в одном направлении, что делает их полезными для различных приложений, таких как выпрямление, регулирование напряжения и модуляция сигнала. Термин «выпрямитель» относится к способности диода преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).

Это достигается за счет пропускания тока через диод в течение положительного полупериода сигнала переменного тока и блокировки отрицательного полупериода. В результате выходной сигнал постоянного тока эквивалентен среднему значению входного сигнала переменного тока. Диоды также используются в источниках питания для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока.

В этом приложении группа диодов используется для выпрямления входного сигнала переменного тока, создавая выходной сигнал постоянного тока с гораздо более высоким напряжением. Выпрямительные диоды также используются в электронных схемах для ограничения или фиксации уровня напряжения до желаемого значения. Здесь показаны различные диоды:

типов диодов — (через fluke.com)

. Пропуская через диод только положительные пики напряжения, нежелательные отрицательные напряжения могут повредить чувствительные электронные компоненты.

Для более глубокого понимания выпрямления и работы выпрямителей: Поиск и устранение неисправностей выпрямителей: введение в схемы и диоды

Объяснение видео

В приведенном ниже видео более подробно рассматривается принцип работы диодов и некоторые типы диодов, такие как: стабилитроны, диоды Шоттки, светоизлучающие. Диоды (светодиоды) и фотодиоды.

 

PDF-файлы / Технические характеристики

Полупроводниковые диоды — узнайте об электронике

ДИОДЫ и ДИОДНЫЕ ЦЕПИ

Диоды Урок №6

Рекомендуемые инструменты:

Мультиметр Fluke

 

Набор для электрических испытаний Klein 900 16

 

Набор инструментов для электрического стартера Klein

 

Полярность диодов

Пока полярность диода может показаться небольшой деталью, на самом деле она очень важна. Полярность диода определяет направление, в котором может течь ток.

Если диод подключен с неправильной полярностью, он блокирует ток, а не пропускает его. В результате важно обращать внимание на полярность при подключении диода.

Существует два способа определения полярности диода.

  • Первым делом ищем полоску на корпусе диода. Эта полоса указывает на катодную или отрицательную сторону диода.
  • Другим способом определения полярности является использование мультиметра.

При проверке диода с помощью мультиметра вам необходимо подключить провода к двум разным сторонам диода. Положительный вывод должен быть подключен к аноду или положительной стороне диода.

  • Если мультиметр показывает «0», диод подключен с соблюдением полярности.
  • Если отображается «1» или «OL», значит, диод подключен с обратной полярностью и его необходимо исправить.

Диодные цепи

диодная схема диодная схема идеальная диодная схема

Типы диодов

  1. Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный, пропуская только положительные пики напряжения и блокируя отрицательные напряжения, которые потенциально могут повредить чувствительные электронные компоненты или системы, которые питаются только от источников постоянного тока (а не от источников переменного тока).

Диоды работают, образуя мост между двумя клеммами по обе стороны электрической цепи; при прямом смещении, когда электричество поступает с одной стороны, а затем уходит с другой стороны после прохождения барьера перехода диода и выпрямления; это позволяет получать питание постоянного тока от источника переменного тока без каких-либо помех от нежелательных напряжений или частот, которые могут нарушить работу или повредить другие подключенные к нему компоненты.

Области применения:

Источники питания, используемые для многочисленных приложений, часто требуют преобразования мощности переменного тока в постоянный перед тем, как их можно будет использовать; именно здесь сияют выпрямительные диоды, поскольку они делают это возможным эффективно и надежно, предотвращая воздействие отрицательного напряжения на другие компоненты, присутствующие в системе, и в то же время позволяя желаемому положительному напряжению беспрепятственно проходить, тем самым обеспечивая чистую непрерывную выходную мощность постоянного тока при подаче адекватных входных сигналов переменного тока. через равные промежутки времени и циклы.

 

  1. Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый источник света, излучающий видимый свет при прохождении через него электрического тока. Светодиоды обычно изготавливаются из галлия, мышьяка и фосфора или их комбинации и могут излучать свет разных цветов в зависимости от используемых материалов. Они очень энергоэффективны и не требуют для правильной работы никаких дополнительных компонентов, таких как радиатор или охлаждающий вентилятор.

 

  1. Стабилитроны

Стабилитроны — это еще один тип диодов, которые работают при обратном смещении и могут обеспечивать стабильное опорное напряжение. Стабилитроны часто используются в устройствах регулирования напряжения, где их низкое прямое падение напряжения обеспечивает более эффективное рассеивание мощности, чем у других диодов. Кроме того, стабилитроны способны защищать от перенапряжения, ограничивая выходное напряжение до безопасного уровня.

 

  1. Диоды Шоттки

Диоды Шоттки имеют более низкое прямое напряжение, чем другие кремниевые диоды с PN-переходом, и обычно используются в выпрямительных устройствах, таких как преобразователи постоянного тока и схемы привода двигателей. Они имеют очень высокую скорость переключения благодаря низким значениям емкости, что также снижает потери мощности в высокочастотных схемах переключения.

 

  1. Фотодиоды

Фотодиоды представляют собой диоды с обратным смещением, которые обнаруживают даже небольшой ток, протекающий в результате воздействия света, и могут использоваться для обнаружения движения, определения уровней излучения или измерения условий окружающего освещения. Обычно они состоят из двух слоев полупроводникового материала, соединенных вместе, причем один слой сильно легирован, а другой слабо легирован, так что при воздействии света электроны инжектируются в слаболегированный слой, создавая электрический ток, который затем можно измерить или использовать в качестве частью другой схемы, например схемы усилителя.

 

Полезные ссылки

Цепь питания постоянного тока: объяснение постоянного тока

Что такое питание переменного тока: переменный ток

Практическая электроника для изобретателей

Fluke: что такое диод?

Часто задаваемые вопросы

Какова полярность диода?

Диод представляет собой электронный компонент с двумя выводами, который имеет полярность. Один конец диода называется анодом, а другой конец называется катодом.

Как узнать, куда идет диод?

Чтобы определить, куда идет диод, нужно посмотреть на его маркировку. Обычно катодная сторона маркируется полосой или полосой. Полоса или полоса на упаковке диода указывает на конец диода, который соответствует катоду.

Для чего используется диод?

Диод позволяет протекать току только в одном направлении и блокирует его в противоположном направлении. Он используется в различных приложениях, таких как выпрямление, регулирование напряжения, демодуляция сигнала и защита цепи.

Что диод делает с сигналом?

Диод может изменять сигнал, пропуская только его часть и блокируя остальные. Это свойство используется в схемах для удаления нежелательных частей сигнала, выпрямления сигнала или регулирования напряжения.

Является ли светодиод диодом?

Да, светодиод (светоизлучающий диод) — это тип диода, излучающего свет при протекании через него тока. Светодиоды широко используются в осветительных приборах, дисплеях и индикаторах.

3.1: Знакомство с диодами и выпрямителями

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    742
    • Тони Р. Купхальдт
    • Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits 9007 0

    Все о диоде

    Диод — это электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диода в современных схемах является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии. Полупроводниковые диоды обозначены на принципиальных схемах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно зарезервирован для малосигнальных устройств, I ≤ 1 А. Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I > 1 А.

    Схематическое обозначение полупроводникового диода: Стрелки указывают направление протекания электронного тока.

    При включении в простую цепь батарея-лампа диод пропускает или предотвращает ток через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения. (Рисунок ниже)

    Работа диода: (a) разрешено протекание тока; диод смещен в прямом направлении. (b) течение запрещено; диод имеет обратное смещение.

    Когда полярность батареи такова, что электроны могут проходить через диод, говорят, что диод смещен в прямом направлении . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод смещен в обратном направлении . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнутый» при прямом смещении и «открытый» при обратном смещении.

    Как ни странно, направление «стрелки» символа диода указывает против направления потока электронов. Это потому, что символ диода был изобретен инженерами, которые преимущественно используют обычные обозначения потока на их схемах, показывающие ток как поток заряда от положительной (+) стороны источника напряжения к отрицательной (-). Это соглашение справедливо для всех полупроводниковых символов, имеющих «наконечники стрелок»: стрелки указывают в разрешенном направлении обычного потока и против разрешенного направления потока электронов.

    Аналогия гидравлического обратного клапана

    Поведение диода аналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратный клапан . Обратный клапан пропускает через себя жидкость только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.

    Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) Разрешен поток электронов. (b) Течение запрещено.

    Обратные клапаны, по сути, являются устройствами, работающими под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия затвора (в показанной аналогии большее давление жидкости справа, чем слева) . Если давление имеет противоположную «полярность», перепад давления на обратном клапане закроет и удержит затвор, так что потока не будет.

    Как и обратные клапаны, диоды по существу являются устройствами, работающими под давлением (напряжением). Существенная разница между прямым смещением и обратным смещением заключается в полярности напряжения, падающего на диод. Давайте подробнее рассмотрим показанную ранее простую схему батарея-диод-лампа, на этот раз изучив падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.

    Измерение напряжения цепи диода: (a) Смещение в прямом направлении. (b) Обратное смещение.

    Диод с прямым смещением проводит ток и падает на нем небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампу. Если полярность батареи изменена на обратную, диод смещается в обратном направлении и сбрасывает все напряжения батареи, не оставляя ничего для лампы. Если мы рассматриваем диод как автоматический переключатель (замкнутый в режиме прямого смещения и открытый в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл. Наиболее существенная разница заключается в том, что диод падает намного больше напряжения при проведении, чем средний механический переключатель (0,7 вольт против десятков милливольт).

    Это падение напряжения прямого смещения, проявляемое диодом, обусловлено действием обедненной области, образованной PN-переходом под влиянием приложенного напряжения. Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области PN-перехода существует тонкая обедненная область, препятствующая протеканию тока. (Рисунок ниже (а)) Область обеднения практически лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:

    Представления диода: модель PN-перехода, условное обозначение, физическая часть.

    Схематическое обозначение диода показано на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a). Катодный стержень с незаостренным концом в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.

    Если на PN-переход подается обратное напряжение смещения, эта обедненная область расширяется, еще больше сопротивляясь протекающему через нее току. (Рисунок ниже)

    Область истощения расширяется с обратным смещением.

    И наоборот, если к P-N переходу приложено напряжение прямого смещения, обедненная область схлопывается и становится тоньше. Диод становится менее резистивным к току через него. Чтобы через диод шел постоянный ток; однако область обеднения должна быть полностью разрушена приложенным напряжением. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением . 0209, как показано на рисунке ниже.

    Увеличение прямого смещения от (а) до (б) уменьшает толщину обедненной области.

    Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное. Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химический состав PN-перехода, входящего в состав диода, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные значения прямого напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диода, а это означает, что падение напряжения на диоде не такое, как на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе. Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.

    Уравнение диода

    На самом деле прямое падение напряжения является более сложным. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Оно широко известно как уравнение диода :

    Термин kT/q описывает напряжение, возникающее в PN-переходе из-за воздействия температуры, и называется тепловым напряжением , или В t развязка. При комнатной температуре это около 26 милливольт. Зная это и предполагая, что коэффициент «неидеальности» равен 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его следующим образом:

    Вам не нужно знать «уравнение диода», чтобы анализировать простые диодные схемы. Просто поймите, что падение напряжения на токопроводящем диоде меняет диод в зависимости от протекающего через него тока, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов. Вот почему во многих учебниках просто говорится, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным и составляет 0,7 вольта для кремния и 0,3 вольта для германия. Однако в некоторых схемах намеренно используется присущая P-N переходу экспоненциальная зависимость ток/напряжение, и поэтому их можно понять только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, PN-переход с прямым смещением также можно использовать в качестве устройства для измерения температуры, и, таким образом, его можно понять, только если кто-то имеет концептуальное представление об этой математической зависимости.

    Диод с обратным смещением предотвращает прохождение тока через него из-за расширенной области истощения. На самом деле через диод с обратным смещением может проходить и проходит очень небольшое количество тока, называемое током утечки , но в большинстве случаев им можно пренебречь. Способность диода выдерживать напряжения обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное напряжение обратного смещения станет слишком большим, диод испытает состояние, известное как пробой .0209 (рисунок ниже), который обычно является разрушительным. Максимальное номинальное напряжение обратного смещения диода известно как пиковое обратное напряжение или PIV и может быть получено от производителя. Как и прямое напряжение, номинал PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивает с повышением температуры, а уменьшает по мере того, как диод становится холоднее, что прямо противоположно прямому напряжению.

    Диодная кривая: показано колено при прямом смещении 0,7 В для Si и обратный пробой.

    Как правило, номинальное значение PIV обычного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 вольт при комнатной температуре. Диоды с номиналом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромной цене.

    Обзор

    • Диод представляет собой электрический компонент, действующий как односторонний клапан для тока.
    • Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод смещен в прямом направлении .
    • Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод препятствует протеканию тока, говорят, что диод имеет обратное смещение .
    • Падение напряжения на проводящем диоде с прямым смещением называется прямым напряжением
      . Прямое напряжение для диода незначительно изменяется при изменении прямого тока и температуры и определяется химическим составом PN-перехода.
    • Кремниевые диоды
    • имеют прямое напряжение примерно 0,7 вольт.
    • Германиевые диоды
    • имеют прямое напряжение примерно 0,3 вольта.
    • Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «пробоя», называется пиковым обратным напряжением или рейтингом PIV .

    Эта страница под названием 3.1: Знакомство с диодами и выпрямителями распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.3 и была создана, изменена и/или курирована Тони Р. Купхалдтом (Все о цепях) посредством исходного содержимого, которое было отредактировано для стиль и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *