Что такое диод, его основные разновидности, как проверить диод

Диод – простейший полупроводниковый или вакуумный прибор, имеющий два контакта. Главное свойство этого элемента – так называемая односторонняя проводимость.

Это означает, что в зависимости от полярности, полупроводник имеет кардинально разную проводимость. Меняя направление тока, можно открывать или закрывать диод. Свойство широко применяется в самых разных областях схемопостроения.

Принцип действия следующий:
Радиоэлемент состоит из токового перехода с интегрированными рабочими контактами – анодом и катодом.
Прикладывая к электродам прямое напряжение (анод – положительный, катод – отрицательный), мы открываем переход, сопротивление диода становится ничтожно малым, и через него протекает электрический ток, именуемый прямым.

Если поменять местами полярность: то есть на анод подать отрицательный потенциал, а на катод – положительный, сопротивление перехода возрастает настолько, что принято считать его стремящимся к бесконечности. Электрический ток (обратный) фактически равен нулю.

Основные разновидности диодов – не полупроводниковые и полупроводниковые

Первый вид широко использовался в эпоху радиоламп, до начала масштабного применения полупроводников. В колбе, являющейся корпусом радиодетали, мог быть специальный газ или вакуум. Надежность и мощность газонаполненных (вакуумных) диодов не вызывает нареканий, однако крупные габариты и необходимость прогрева для выхода на рабочие характеристики, ограничивает применение.

Для работы требовалось предварительно разогреть один из электродов – катод. После чего внутри лампы возникала электронная эмиссия, и между рабочими электродами протекал ток (в одном направлении).

Это интересно! Несмотря на архаичность вакуумных ламп, ценители хорошей музыки предпочитают усилители, собранные на этих элементах. Считается, что звук будет естественнее и чище, чем в полупроводниковых системах.

Усилитель собран из вакуумных диодов

Полупроводниковые диоды. Рабочим элементом является полупроводниковый материал с интегрированными контактами-электродами.

Поскольку кристалл может работать в любых условиях (ток протекает непосредственно в его теле), необходимости помещения в вакуум или особую газовую среду нет. Требуется лишь механическая защита, ибо все полупроводниковые материалы хрупкие.

Такие детали компактны, для их изготовления требуется меньше материала, да и себестоимость ниже. Поэтому до 95% современной элементной базы – это именно полупроводниковые диоды.

Что такое диод, и для чего он нужен?

Прежде всего, рассмотрим классификацию радиоэлементов. Поскольку вакуумные и газонаполненные диоды являются скорее экзотикой, рассматривать будем лишь полупроводниковые приборы.

Классификация по назначению:

Выпрямительные.
Самый распространенный тип элемента. Применяется для получения постоянного тока из переменного. Для этого применяются специальные выпрямительные схемы – мосты.

Выпрямительные сборки настолько популярны, что они выпускаются сразу в готовом виде, диоды имеют общий корпус и четыре контакта с маркировкой.

Детекторные.
Используется способность детали детектировать сигнал. Применяется в основном в радиоприемниках. Многие радиолюбители знакомы с термином «детекторный приемник». Его работа построена на детекторном диоде.

Импульсные.
Исходя из названия, применяются в импульсных схемах.

Смесительные.
Используются в системах преобразования высокочастотных токов в сигналы промежуточной частоты.

Ограничительные.
На них строятся схемы защиты аппаратуры от скачков напряжения.

Умножительные. Их сфера применения – умножители напряжения.

Генераторные. Используются в генераторах частоты.

Настроечные и параметрические.
Используются в схемах с управляемыми характеристиками, для настройки и поддержания параметров.

В зависимости от назначения, диоды бывают:

• Низкочастотными;
• Высокочастотными;
• Для работы со сверхвысокими частотами (СВЧ).

Классификация конструктивного исполнения:

Диод Шоттки.

В качестве полупроводника используется металл, вместо классического p-n перехода. За счет этого, диод имеет мизерное падение напряжения при прямом токе. Широкое применение такой конструкции ограничено существенным недостатком – при значительном обратном токе диод быстро выходит из строя. Эта особенности учитывается при его проверке.

Как проверить диод Шоттки? Контроль мультиметром в режиме «проверка диода» может показать положительный результат, даже при пробитом полупроводнике. Необходимо замерять сопротивление между рабочими электродами в прямом и обратном подключении в режиме «прозвонка».

Тестер в одном случае показывает низкое сопротивление, а в другом – бесконечно большое. Такой диод исправен.

При подозрении на «пробой» проведите измерение в диапазоне «20 кОм». Сопротивление обратному току должно быть бесконечно большим. При значении 1-2 кОм – диод неисправен.

Посмотрите видео на тему: «Как проверить диод Шоттки мультиметром».

Стабилитрон.

Способность давать стабильные токи в режиме пробоя – особенность диода, которая применяется в стабилизаторах напряжения. В данном случае конструктивный недостаток применяется как основная характеристика. Как проверить диод-стабилитрон мультиметром? Также, как обычный диод. Напряжение тестера не способно организовать пробой с обратным током.

Стабистор.
Назначение такое же, как у стабилитрона, но зависимость напряжения от силы тока тут меньше. Поэтому стабисторы применяются для меньших напряжений.

Диод Ганна.
Эти детали вообще не имеют p-n перехода в полупроводниковом кристалле. Его работа основана на собственных эффектах монокристалла, в отличие от перехода в классическом диоде. Применяется в диапазонах СВЧ. Внимание! Проверка диода мультиметром невозможна. Для этого применяются стенды СВЧ.

Варикап.
Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры.

Фотодиод.

При попадании световой энергии на чувствительный элемент – в p-n переходе возникает разность потенциалов. Замкнув цепь, мы получаем электрический ток. Принцип фотодиодов применен в солнечных элементах электростанций. Широкое распространение эти элементы получили в датчиках освещенности и движения.

Как проверить фото-диод тестером? Подключиться к электродам в режиме измерения постоянного напряжения и направить не кристалл мощный свет. На шкале появится значение напряжения.

Светодиод.

На этом элементе остановимся подробнее. Элемент работает так же, как обычный полупроводниковый диод. Пропускает ток лишь в одном направлении. Однако его кристалл начинает излучать свет при определенной силе тока. Для усиления яркости, место p-n перехода покрывают люминофором. В результате сила света может достигать десятков люменов на одном кристалле.

Подбирая различные материалы, можно получить любой спектр – от инфракрасного до видимого (разных цветов), и ультрафиолетового.

Как проверить светодиод мультиметром?

Проверка проводимости не отличается от обычного диода. Ток протекает только в одном направлении. А вот светиться диод начинает лишь при превышении напряжения падения. Для однокристальных деталей это диапазон 2,5-3,6 вольта. Убедитесь в том, что ваш тестер имеет питание от 3 вольт и выше.

Подробно о проверке диода и светодиода мультиметром рассказано в этом видео.

Что такое диод для чего нужен?

Что такое диод для чего нужен?

Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, в однонаправленный пульсирующий; см. выпрямитель). … Если соединено последовательно и согласно (в одну сторону) несколько диодов, пороговое напряжение, необходимое для отпирания всех диодов, увеличивается.

Что такое диод простыми словами?

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Что такое диод и как он работает?

Диод (Diode -eng.) … – электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную.

Что такое диод для чайников?

Диод — простейший полупроводниковый прибор, который можно встретить сегодня на печатной плате любого электронного устройства. … Данное устройство диода обеспечивает ему уникальное свойство — он проводит ток лишь в одном (прямом) направлении, от анода — к катоду.

Что делает диод в схеме?

Диод – это полупроводниковый прибор с одним p-n переходом, имеющий два вывода (анод и катод), и предназначенный для выпрямления, детектирования, стабилизации, модуляции, ограничения и преобразования электрических сигналов.

Для чего нужны выпрямительные диоды?

Выпрями́тельные дио́ды — диоды, используемые для преобразования переменного тока в постоянный. На смену электровакуумным диодам и игнитронам пришли диоды из полупроводниковых материалов и диодные мосты (четыре диода в одном корпусе).

Как работает выпрямительный диод?

Как и любой другой диод, выпрямительные диоды работают с постоянным напряжением и током. Выпрямительный диод, как и его собраться пропускает ток лишь в одну сторону, при этом, он отсеивает одну полярность. Все эти свойства объясняются устройством этого полупроводникового радиокомпонента.

Какую функцию выполняет стабилитрон в источниках питания?

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. … Основное назначение стабилитронов — стабилизация напряжения. Серийные стабилитроны изготавливаются на напряжения от 1,8 В до 400 В.

Как выглядит стабилитрон на схеме?

п. Стабилитрон очень похож на диод, поскольку его полупроводниковый кристалл помещен в аналогичный корпус. Условное графическое обозначение стабилитрона на чертежах электрических схем также похоже на обозначение диода, только со стороны катода добавлена короткая горизонтальная черточка, направленная в сторону анода.

Какую функцию выполняет диодный мост в источниках питания?

Диодный мост – это одно из схемотехнических решений, на основе которого выполняется функция выпрямления переменного тока. Как известно, для работы большинства приборов требуется не переменный ток, а постоянный. … С его помощью производят двухполупериодное выпрямление переменного тока.

Какие бывают стабилитроны?

• Стабилитроны
• Типы варикапов
• Выпрямительные диоды
• универсальные диоды
• Транзисторы малой мощности
• Сверхвысокочастотные Транзисторы
• Выпрямительные столбы и блоки
• Транзисторы большой мощности

Как отличить стабилитрон от диода в стеклянном корпусе?

Например, современные маломощные импортные в стеклянном корпусе выглядят как диоды типа 1N4148. Отличить их можно по маркировке: на диодах есть надпись «4148», на стабилитронах же обычно указано напряжение стабилизации, например «5,6V», «9,1V» и т.

Как проверить стабилитрон мультиметром на плате?

Чтобы убедиться в исправности стабилитрона переключаем мультиметр на диапазон измерения сопротивления в килоомах и проводим измерение. При исправном приборе, показания должны лежать в пределах десятков и сотен тысяч Ом. То есть он пропускает ток, как обычный диод.

Как проверить мультиметром стабилитрон?

Проверка мультиметром Проверка производится аналогично диоду. Если включить мультиметр в режим измерения сопротивления, то при подключении к стабилитрону в прямом направлении (красный щуп к аноду) прибор покажет минимальное сопротивление, а в обратном — бесконечность. Это говорит об исправности полупроводника.

Как проверить диод Зенера?

Проверяем выпрямительный диод и стабилитрон При присоединении красного провода («+») к аноду, а черного («-») к катоду дисплей мультиметра (или омметра) отобразит значение порогового напряжения тестируемого диода. После того, как меняем полярность, прибор должен показать бесконечно большое сопротивление.

Как узнать на сколько вольт стабилитрон?

Оптимальное напряжение питания – 25В. Если стабилитрон подсоединён правильно – анодом к X1, катодом к X2, то вольтметр покажет его напряжение стабилизации, а если неправильно – какое-то очень малое напряжение около нуля.

Как проверить стабилитрон?

Проверка стабилитрона мультиметром производится по аналогии с проверкой диода. Проверяют стабилитрон фактически любым тестером в режиме проверки диода или в режиме омметра. Исправный стабилитрон всегда должен проводить ток только в одном направлении, собственно как и диод.

Как проверить работу диода?

Проверяем первый диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода. Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 милливольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп – это анод, а другой конец – катод.

Как отличить диод Шоттки от обычного?

Диоды Шоттки благодаря своему быстродействию зачастую используются в импульсных стабилизаторах , а также в выпрямителях блоках питания ПК. Проверка на исправность диода Шоттки ничем особо не отличается от проверки самого обычного диода , она проводиться по единому принципу.

Как проверить падение напряжения на диоде?

Падение напряжения можно измерить мультиметром, в режиме проверки диодов. Он показывает падение в вольтах. И это падение обязательно надо учитывать, особенно в слаботочных цепях. Например, развязываете вы диодом какой-нибудь вывод микроконтроллера, с уходящим от него сигналом.

Как проверить светодиодные лампы мультиметром?

Для проверки светодиода мультиметром необходимо перевести прибор в режим прозвона диодов, далее:

1. к аноду, то есть, положительному электроду подключается красный (положительный) щуп мультиметра;
2. к катоду – отрицательному электроду, подключается черный (отрицательный) щуп мультиметра;

Как проверить светодиодную лампу тестером на светодиодном прожекторе?

Методы проверки мультиметром ИК светодиода и обычного — одинаковы. Еще один способ как проверить инфракрасный светодиод на исправность – подпаять параллельно ему LED красного свечения. Он будет служить наглядным показателем работы ИК диода. Если он мерцает, значит сигналы на диод поступают и нужно менять ИК диод.

Для чего нужен диод в электрической цепи: обратный ток

Содержание

• Устройство
• Назначение
• Прямое включение диода
• Прямое и обратное напряжение
• Работа диода и его вольт-амперная характеристика
• Основные неисправности диодов
  • Пробой p-n-перехода
  • Электрический пробой
  • Тепловой пробой
• Диод
  • Что такое диод
  • Характеристики диода
  • Виды диодов
    • Стабилитроны
    • Светодиоды
    • Тиристоры
    • Диодный мост и диодные сборки

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом.

В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
3. Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

1. Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
2. Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

1. Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
2. Попадание электронов в проводимую зону.
3. Резкое повышение температуры.
4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Диод

В механике есть такие устройства, которые пропускают воздух или жидкость только в одном направлении. Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка – ниппель. Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.

Электроника – эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток. Если провести аналогию: бачок с водой – это заряженный конденсатор, шланг – это провод, катушка индуктивности – это колесо с лопастями

которое невозможно сразу разогнать, а потом невозможно резко остановить.

Тогда что такое ниппель в электронике? А ниппелем мы будем называть радиоэлемент – диод. И в этой статье мы познакомимся с ним поближе.

Что такое диод

Полупроводниковый диод представляет из себя элемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. Это своеобразный ниппель ;-).

Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:

А некоторые выглядят чуточку по другому:

Есть также и SMD исполнение диодов:

Диод имеет два вывода, как и резистор, но у этих выводов, в отличие от резистора, есть определенные названия – анод и катод ( а не плюс и минус, как говорят некоторые неграмотные электронщики). Но как же нам определить, что есть что? Есть два способа:

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Если подать на анод плюс, а на катод минус, то у нас диод “откроется” и электрический ток спокойно по нему потечет. А если же на анод подать минус, а на катод – плюс, то ток через диод не потечет. Своеобразный ниппель ;-). На схемах простой диод обозначают вот таким образом:

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести к полному тепловому разрушению диода. В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток Iпр – это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор – (Uу), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:

На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:

Существуют также разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки. Диодные мосты – одна из разновидностей диодных сборок.

На схемах диодный мост обозначается вот так:

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

This entry was posted in Ремонт. Bookmark the <a href=»https://kabel-house.ru/remont/poluprovodnikovye-diody/» title=»Permalink to Полупроводниковые диоды» rel=»bookmark»>permalink</a>.

Что такое диод

Диоды

бывают разных форм, размеров и функций, но одна функция, которая есть у всех диодов, заключается в их способности пропускать электричество только в одном направлении. Диод, с точки зрения сантехники, можно рассматривать как односторонний клапан, в котором вода может входить в значение на входе и выходить через выход, но вода, пытающаяся попасть на выход, блокируется. Диоды классифицируются как пассивные компоненты, поскольку они не могут управляться внешним электрическим сигналом. Другие примеры пассивных компонентов включают резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

История диодов — Что такое диод?

Первый диод был построен из кусочка кристалла сульфида свинца и небольшого кусочка проволоки, касающегося его поверхности. Использование тонкого провода дало ему название «кошачий ус» и стало важным компонентом в радиотехнологии. При передаче звуковых волн (таких как голос и музыка) высокочастотная несущая волна (сотни мегагерц) модулируется низкочастотной звуковой волной. Высокочастотная несущая волна создает радиоволны в передатчике, а изменение выходной мощности — это то, что содержит аудиоинформацию. Приемник должен принять эту радиоволну и удалить высокочастотную несущую, чтобы низкочастотная звуковая волна могла быть подана в динамик.

Современными методами для достижения этого было бы использование гетеродина и вычитателя, которые могут изолировать несущую волну, но такие методы не были доступны в первых радиоприемниках. Вместо этого будет использоваться кошачий ус, который вместо этого исправит входящую радиоволну. После выпрямления конденсатор используется для удаления высокочастотной волны (поскольку эти конденсаторы легко пропускают), в то время как низкочастотная звуковая волна игнорирует конденсатор. Затем этот сигнал будет усилен с помощью лампового усилителя, а результирующая усиленная волна будет отправлена ​​​​на динамик.

По мере развития технологий диоды становились стандартизированными по конструкции, разнообразными по применению и открывались лучшие материалы. Например, кремниевые диоды обычно используются в приложениях для обработки сигналов, а металлокремниевые диоды (например, диоды Шоттки) используются в приложениях для выпрямления мощности.

Конструкция диода — Из чего сделаны диоды?

Самым простым (и распространенным) диодом на сегодняшний день является кремниевый диод, состоящий из двух частей полупроводника; N и P-типа. Когда эти два куска материала соединены вместе, полученный материал приобретает диодные свойства, благодаря чему обычный ток может течь только из области P в область N (поток электронов противоположен этому, когда электроны перетекают из материала N в материал P).

Как мы уже видели, реальный мир далек от идеала, и то же самое относится и к диодам. Идеальный диод не имеет падения напряжения на нем и не потребляет энергии. Однако настоящие диоды на самом деле имеют падение напряжения на них и поэтому рассеивают тепло, проводя электричество. Это падение напряжения на диоде называется его прямым напряжением, и это число зависит от типа диода. Кремниевые диоды, например, имеют прямое напряжение 0,7 В, диоды Шоттки имеют прямое напряжение от 0,15 В до 0,46 В, а германиевые диоды имеют прямое падение напряжения 0,2 В. Прямое напряжение можно рассматривать как минимальное напряжение, необходимое для включения диода, чтобы он мог проводить электричество. Это еще один фактор, который необходимо учитывать; диоды не будут проводить электричество, пока приложенное к ним напряжение не превысит их прямое напряжение!

Интересно, что прямое напряжение на диоде практически не меняется, когда он становится проводящим. Это может быть полезно при создании опорных напряжений, которые не изменяются в зависимости от входного источника питания.

Диоды параллельно

Как и любой компонент, диоды имеют номинальную мощность, что означает, что они могут выдерживать только определенный ток. Теоретически несколько диодов можно использовать параллельно для создания более мощного диода, но в действительности это невозможно. Поскольку диоды могут различаться по прямому напряжению, несколько диодов, подключенных параллельно, могут обнаружить, что работает только один из дидоов, в то время как другие не могут достичь необходимого прямого напряжения. Это приводит к тому, что каждый диод один за другим перегревается и трещит.

Диоды

МОГУТ использоваться параллельно, но ТОЛЬКО при использовании последовательного резистора. Последовательный резистор позволяет каждому диоду достичь необходимого прямого падения напряжения, но недостатком этого метода является то, что через каждый резистор будет протекать ток, и, таким образом, будет рассеиваться мощность.

Диоды серии

Последовательные диоды

невероятно полезны для создания источников опорного напряжения. Если, например, используются кремниевые диоды, то каждый диод будет последовательно иметь 0,7 В. Следовательно, если последовательно использовать три диода, то падение напряжения на всех трех составит 0,7 В х 3 = 2,1 В. Пока входное напряжение больше 2,1 В, это значение напряжения на трех диодах всегда будет сохраняться.

Если не обрабатывается сама мощность, для диодов требуется последовательный резистор, чтобы они не проводили слишком большой ток. То же самое касается эталонов напряжения; подходящий резистор необходим последовательно, чтобы гарантировать, что источник опорного напряжения не проводит слишком большой ток. Вообще говоря, опорное напряжение может потреблять невероятно малое количество тока (менее 0,1 мА), поскольку опорное напряжение можно подавать в буфер, который будет воспроизводить опорное напряжение. Источники опорного напряжения являются важнейшим компонентом стабилизаторов постоянного напряжения, таких как 7805, которые выдают на своем выходе постоянное напряжение 5 В.

Пример диодной схемы

Чтобы лучше понять принцип работы диодов, рассмотрим несколько примеров схем

Что такое полупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель представляет собой простейшую диодную схему, состоящую из одного диода. Такую схему можно использовать как для малой, так и для высокой мощности, но ее часто можно увидеть в приложениях, требующих удаления отрицательной части сигнала переменного тока (например, в усилителе).

Что такое двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель представляет собой специальную конфигурацию из четырех диодов, которая выпрямляет сигнал переменного тока, но сохраняет форму волны целиком. Такая схема встречается почти исключительно в схемах преобразования мощности, которые преобразуют сеть переменного тока в постоянный.

Фиксатор напряжения

Цепи ограничителя напряжения ограничивают максимальное напряжение сигнала. Это исключительно полезно в схемах, которые могут быть повреждены внешними сигналами, если эти сигналы станут слишком большими.

Диоды Шоттки и Зенера

Как указывалось ранее, доступны диоды различных размеров, форм и функций. Все диоды бывают как со сквозным отверстием, так и со сквозным отверстием, причем варианты со сквозным отверстием часто используются в приложениях с большей мощностью. Но давайте взглянем на другие основные диоды, с которыми вы столкнетесь в мире электроники.

Что такое диоды Шоттки и для чего используются диоды Шоттки?

Диоды Шоттки

изготавливаются из цельного куска полупроводника и металлического проводника. Эти дидоны имеют большие токи утечки, но имеют низкое падение напряжения в прямом направлении. Эти типы диодов обычно используются в силовых выпрямителях, поскольку их низкое прямое падение напряжения позволяет свести к минимуму рассеивание мощности.

Что такое стабилитрон?

Стабилитроны

заслуживают отдельной статьи из-за их необычного обратного пробоя. Короче говоря, стабилитрон не позволит протекать обратному току, пока обратное напряжение не превысит определенного значения. Это значение можно отрегулировать для каждого диода, и что делает это действие полезным, так это то, что это напряжение может иметь широкий диапазон различных значений. Например, обратное напряжение пробоя стабилитронов можно сделать равным 5 В, что означает, что можно легко получить опорное напряжение 5 В. Это устраняет необходимость в последовательном подключении нескольких диодов.

Что такое диоды — описание диодов

Диоды

невероятно важны в цепях, и их способность пропускать электричество только в одном направлении делает их полезными в приложениях обработки сигналов. Но прямое падение напряжения на диодах также полезно для создания источников опорного напряжения, а также для фиксации сигналов для предотвращения повреждения чувствительных цепей, как аналоговых, так и цифровых.

Робин Митчелл — инженер-электронщик, который занимается электроникой с 13 лет. После получения степени бакалавра технических наук в Уорикском университете Робин перешел в область создания онлайн-контента, разрабатывая статьи, новости и проекты, предназначенные для профессионалов и производители одинаково. В настоящее время Робин управляет небольшим бизнесом по производству электроники MitchElectronics, который производит учебные комплекты и ресурсы.

Следовать

Оставить отзыв…

Предыдущий Далее

Статьи по теме

Что такое диод? — Учебники по электронике

Опубликовано 29 января 2020 г.

Мы используем множество различных компонентов в наших электронных устройствах, но диоды обычно являются первым нелинейным компонентом, который люди используют в цепи. Будь то из-за того, что они превращают сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока или из-за того, что они используют светодиод, чтобы что-то показать, диоды появляются довольно часто, и их нелинейные характеристики могут поначалу немного усложнить задачу. Мы подробно рассмотрим эти проблемы и способы их преодоления позже. А пока давайте просто рассмотрим диод, определим некоторые важные характеристики и получим хорошее интуитивное понимание того, как они работают.

Проще говоря, диод — это устройство, позволяющее току течь в одном направлении, а не в другом. В идеале, он позволяет току течь в одном направлении без какого-либо импеданса или какого-либо влияния, полностью останавливая течение всего тока в другом направлении, с четкой линией между двумя состояниями. При наличии обратного напряжения может протекать нулевой ток, независимо от того, насколько велико отрицательное падение напряжения. Если есть прямое напряжение, бесконечный ток может течь без какого-либо падения напряжения.

Рис. 1. Кривая ВАХ идеальных диодов

Очевидно, это не так, но мы иногда используем эту «Модель идеального диода», потому что она упрощает нашу жизнь, а кому не нравится, когда все просто? Реальность такова, что диоды не начинают проводить до тех пор, пока не будет достигнуто определенное прямое напряжение, обычно, но не всегда, 0,7 вольт. И тогда ток быстро нарастает, но не уходит сразу в бесконечность.

Рис. 2. Типичная кривая ВАХ диода

Это немного сложнее для проведения расчетов, поэтому иногда возникает компромисс между идеальной моделью и «совершенно» реалистичной моделью, которую мы называем моделью постоянного падения напряжения или моделью CVD. В этом случае, как я всегда себе это представляю, вы берете идеальную модель, но смещаете точку, где она начинает вести. Таким образом, в модели CVD, если прямое напряжение меньше 0,7 В, ничего не проводит, но что-то больше 0,7 В означает бесконечный ток через модель.

Рис. 3. Диаграмма постоянного падения напряжения IV

Несмотря на то, что работать с диодами с использованием модели идеального диода или даже модели CVD проще, чем в реальности, реальность такова, что она все еще нелинейна. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности имеют линейную ВАХ, что означает, что ток через них имеет прямолинейную зависимость от напряжения на них.

Рисунок 4. Линейная или омическая ВАХ

Очевидно, что это не относится к диоду и делает так, что когда вы решаете схему с диодом, вам нужно сделать некоторые предположения, выполнить расчеты и затем проверьте свои предположения. У нас есть учебник, в котором это подробно рассматривается — если вы действительно готовы приступить к решению некоторых схем, проверьте это сейчас.

Рисунок 5. Схематическое обозначение диода

Возможно, вы уже знакомы со схематическим обозначением стандартного диода, но это просто стрелка с плоской полосой на одной стороне. Сторона с перемычкой является катодом и на полупроводниковом уровне легирована n. Другая сторона является анодом и на полупроводниковом уровне легирована p-типом. У нас есть несколько учебных пособий, в которых рассказывается, как это работает и почему это важно, и хотя вам не обязательно знать, как использовать диод, в конечном итоге вам нужно будет понять это, если ваша конечная цель — стать инженером-электриком или электронщиком.

Есть несколько важных терминов, которые вам необходимо знать, если вы хотите говорить о диодах или разбираться в технических описаниях на них.

• Прямое смещение — когда напряжение на аноде выше, чем на катоде, и если напряжение больше, чем прямое напряжение, будет течь ток. В отличие от диодов Зенера, это типичный режим работы диода.
• Обратное смещение — когда напряжение на катоде выше, чем на аноде. Когда диод смещен в обратном направлении, в идеале ток не будет течь.
• Прямое напряжение (V _F ) — напряжение, при котором диод начинает работать. Это довольно мало для диодов Шоттки, но становится довольно большим для диодов большой мощности.
• Обратное напряжение (V _R ) — напряжение, при котором при обратном смещении диод начинает проводить ток. Обычно это нежелательно, поэтому обычно нежелательно превышать это напряжение.
• Пробой — что произойдет, если сместить обратное напряжение диода выше его обратного напряжения. Не проблема со стабилитронами, но может привести к необратимому повреждению других диодов.
• Прямой ток — количество прямого тока, которое ваш диод может безопасно проводить. Обычно существует зависимость между прямым напряжением и прямым током.
• Обратный ток или ток утечки — какой ток проводит ваш диод, когда он смещен в обратном направлении и предположительно не проводит ток. Вы хотите, чтобы это число было как можно меньше, но всегда есть компромиссы.

Есть еще несколько различных типов диодов, о которых вы услышите:

• Диоды Шоттки — имеют более низкое прямое напряжение и более чувствительны, но имеют более низкое обратное напряжение пробоя.
• Стабилитроны — предназначены для обратного смещения и имеют очень специфическое напряжение пробоя.
• Светоизлучающие диоды — создают свет при прямом токе.
• Фотодиоды — создают электрическую энергию при воздействии света.
• Сигнальные диоды — обычные диоды для слаботочных устройств (менее 1 А).
• Силовые диоды — обычные диоды для приложений с большим током (1 ампер или больше). Обычно они имеют немного более высокое прямое напряжение, чем сигнальные диоды. Граница между сигнальным и силовым диодами нечеткая и нечеткая.

---

Итак, мы закончили с основами работы с диодами, и я надеюсь, что это руководство поможет вам понять, как работают диоды. Если вы нашли этот урок интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже. До встречи в нашем следующем уроке!

Автор:

Джош Бишоп

Интересуясь встраиваемыми системами, туризмом, кулинарией и чтением, Джош получил степень бакалавра электротехники в Университете штата Бойсе. Проработав несколько лет офицером CEC (Seabee) в ВМС США, Джош уволился и в конце концов начал работать над CircuitBread с кучей замечательных людей. В настоящее время Джош живет на юге Айдахо с женой и четырьмя детьми.

Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.

Что такое диоды и как их использовать? — Электроника NightShade

перейти к содержанию

Создан 30 января 2021 г.

Последнее обновлено 30 января 2021

Byaaron Liebold

Печать

• Main
• Electronics Turnials
• COMPONS DOMIORS
• .

< Все темы

Проходной диод

Диод — это электрический компонент, который ведет себя как односторонний клапан. Он позволяет току течь в прямом направлении, но не позволяет току течь через него в обратном направлении. Символ диода представляет собой треугольник, который можно рассматривать как стрелку, обозначающую направление протекания тока. Уникальные качества диода делают его очень полезным во многих различных схемах, включая выпрямление переменного тока (диодный мост), зарядные насосы и регулирование напряжения.

Хотя идеальные диоды действуют как идеальные односторонние вентили, в реальности все немного иначе. При использовании диодов в реальных цепях необходимо учитывать два электрических состояния.

Входное напряжение выше выходного напряжения (прямой ток)

Когда напряжение на входе диода выше, чем на выходе диода, через диод будет течь ток. Когда ток течет вперед через диод, фиксированное напряжение вычитается. Это падение напряжения обычно составляет около 0,7 В. Это называется диодом прямое падение напряжения . Если напряжение на диоде ниже, чем его прямое падение напряжения, ток через диод течь не будет.

Выходное напряжение выше, чем входное напряжение (обратный ток)

Когда напряжение на выходе диода выше, чем на входе диода, ток не будет течь через диод до тех пор, пока перепад напряжения меньше обратного пробоя диода напряжение . Если обратное напряжение превышает обратное напряжение пробоя, ток через диод будет течь в обратном направлении. Однако напряжение упадет на величину, равную обратному напряжению пробоя. В некоторых случаях это свойство используется с пользой.

Даже когда обратное напряжение ниже напряжения пробоя, через него будет протекать небольшой ток. Это ток утечки диода .

Последнее свойство, которое нам нужно обсудить, — это время восстановления диода . Это количество времени, которое требуется диоду, чтобы «закрыться», когда напряжение на диоде меняется на противоположное. Это особенно важно для приложений с высокоскоростной коммутацией.

Какие существуют типы диодов?

Переключающие диоды	Малые значения тока Среднее прямое падение напряжения (~0,7 В) Быстрое время восстановления Малый ток утечки Используется для высокоскоростного переключения
Выпрямительные диоды	Сильноточные номиналы Среднее прямое падение напряжения (~0,7 В) Среднее время восстановления Средний ток утечки Используется в силовых приложениях
Диоды Шоттки	Сильноточные номиналы Низкое прямое падение напряжения (~0,15–0,6 В) Медленное время восстановления Высокий ток утечки Используется в силовых установках Низкие потери мощности
Стабилитрон	Контролируемое обратное напряжение пробоя Используется в обратном направлении, чтобы воспользоваться обратным напряжением пробоя
Светоизлучающие диоды (СИД)	Высокое падение прямого напряжения (1,8–5 В) Генерирует свет Используется для индикации и освещения

Как использовать диод?

Символ диода

Размер диода

Как и любой силовой компонент, размер диода должен соответствовать мощности, проходящей через него. Потери мощности в диоде пропорциональны падению напряжения (в прямом или обратном направлении) на диоде и току, протекающему через диод. Потери мощности в диоде рассчитываются, как показано в следующем уравнении:

\(\large P = V_{drop} \times I\)

Выбор резистора для светодиода

Поскольку диоды, такие как светодиоды, не имеют сопротивления, очень легко получить слишком большой ток через них и сжечь их. Вот почему резистор всегда следует использовать последовательно со светодиодом.

У нас есть светодиод с падением напряжения 0,7 В и номинальным током 20 мА. Светодиод будет подключен к выводу на микросхеме, которая может управлять светодиодом с 5 мА при 5 В. Чтобы рассчитать размер резистора, нам нужно сначала вычесть падение напряжения на светодиоде, а затем использовать закон Ома для расчета сопротивления.

\(\large R = \frac{V}{I} = \frac{5V – 0.7V}{0.005A} = 860\Omega\)

Поскольку мы должны использовать реальное значение резистора, мы выберем следующее более высокое сопротивление, чтобы гарантировать, что ток ниже спецификации. Это можно сделать с помощью нашего калькулятора резисторов. Следующим по величине значением в серии E24 является \(\large 910\Omega\).

Обратите внимание, что резистор может располагаться до или после светодиода и иметь тот же эффект.

Защита от обратной полярности входа постоянного тока

Диод можно использовать для защиты устройства от обратного питания. Это может быть особенно полезно при разработке продукта, к которому кто-то может подключить неправильный адаптер питания. Пример схемы с бочкообразным входом, использующим диод для защиты от обратной полярности, можно увидеть ниже.

Использование стабилитрона для опорного напряжения

Поскольку обратное напряжение пробоя стабилитрона регулируется, их можно использовать для создания полезного опорного напряжения. Приведенная ниже схема обеспечивает стабильное опорное напряжение на Vdd, равное обратному напряжению пробоя стабилитрона. Для работы входное напряжение должно быть выше, чем обратное напряжение пробоя.