Что такое диод и как его проверить

Приветствую друзья!

Мы настолько привыкли к компьютерам, что не представляем своей жизни без них. Эти жужжащие ящики на наших столах собраны из множества различных «железок». Интересно отметить, что ни один из этих составных «кирпичиков» сам по себе не может похвастаться теми свойствами, которыми обладает компьютер.

А собранные вместе, они являют собой нечто совершенно уникальное!

Какой кирпич не возьми – это только кусок обожженной глины; не сразу и понятно, к какому делу его – самого по себе — можно приспособить.

Это как дом, построенный из кирпичей.

Но несколько тысяч собранных определенным образом таких кусков глины — это жилище, которое защищает от непогоды и предоставляет крышу над головой.

Разумеется, можно пользоваться компьютером (и жить в доме) и не представлять себе, как эти штуки устроены.

Но если вы хотите научиться «лечить» ваши компьютеры, то придется разбираться, как устроены их составные части.

Поэтому сегодня мы поговорим об одном из компьютерных «кирпичиков» чуть более подробно. Мы попытаемся кратко познакомиться с тем, что такое полупроводниковые диоды и зачем они нужны.

Что такое диод?

Диоды применяются в компьютерных блоках питания для выпрямления переменного тока.

Выпрямительный диод – это деталь, имеющая в своем составе соединенные вместе полупроводники двух типов – p-типа (positive – положительный) и n–типа (negative – отрицательный).

При их соединении (сплавлении) образуется так называемый p-n переход. Этот переход обладает разным сопротивлением при различной полярности приложенного напряжения.

Если напряжение приложено в прямом направлении (положительная клемма источника напряжения подключена к p-полупроводнику — аноду, а отрицательная – к n-полупроводнику — катоду), то сопротивление диода невелико.

В этом случае говорят, что диод открыт. Если полярность подключения изменить на противоположную, то сопротивление диода будет очень большим. В таком случае говорят, что диод закрыт (заперт).

Когда диод открыт, то на нем падает какое-то напряжение.

Это падение напряжения создается протекающим через диод так называемым прямым током и зависит от величины этого тока.

Причем зависимость эта нелинейная.

Конкретное значение падения напряжения в зависимости от протекающего тока можно определить по вольт-амперной характеристике.

Эта характеристика обязательно приводится в полном техническом описании (data sheets, справочных листах).

Например, на распространенном диоде 1N5408, применяемом в компьютерном блоке питания, при изменении тока от 0,2 до 3 А падение напряжения изменяется от 0,6 до 0,9 В. Чем больше протекающий через диод ток, тем больше падение напряжения на нем и, соответственно, рассеиваемая на нем мощность (P = U * I). Чем большая мощность рассеивается на диоде, тем сильнее он греется.

Мостовая схема выпрямления

В компьютерном блоке питания при выпрямлении сетевого напряжения применяется обычно мостовая схема выпрямления – 4 диода, включенные определенным образом.

Если клемма 1 имеет положительный относительно клеммы 2 потенциал, то ток пойдет через диод VD1, нагрузку и диод VD3.

Если клемма 1 имеет отрицательный клеммы 2 потенциал, то ток потечет через диод VD2, нагрузку и диод VD4. Таким образом, ток через нагрузку хоть и меняется по величине (при переменном напряжении), но протекает всегда в одном направлении – от клеммы 3 к клемме 4.

В этом и заключается эффект выпрямления. Если бы не было диодного моста – ток по нагрузке протекал бы в разных направлениях. С мостом же он протекает в одном. Такой ток называется пульсирующим.

В курсе высшей математики доказывается, что пульсирующее напряжение содержит в себе постоянную составляющую и сумму гармоник (частот, кратных основной частоте переменного напряжения 50 Герц). Постоянная составляющая выделяется фильтром (конденсатором большой емкости), который не пропускает гармоники.

Схема выпрямления из двух диодов

Выпрямительные диоды присутствуют и в низковольтной части блока питания. Только схема включения состоит там не из 4-х диодов, а из двух.

Внимательный читатель может спросить: «А почему это используются разные схемы включения? Нельзя ли применить диодный мост и в низковольтной части?»

Можно, но это будет не лучшее решение. В случае диодного моста ток проходит через нагрузку и два последовательно включенных диода.

В случае использования диодов 1N5408 общее падение напряжения на них может составить величину 1,8 В. Это очень немного по сравнению с сетевым напряжением 220 В.

А вот если такая схема будет применена в низковольтной части, то это падение будет весьма заметным по сравнению с напряжениями +3,3, +5 и +12 В. Применение схемы из двух диодов уменьшает потери вдвое, так как последовательно с нагрузкой включен один диод, а не два.

К тому же, ток во вторичных цепях блока питания гораздо больше (в разы), чем в первичной.

Следует отметить, для этой схемы трансформатор должен иметь две одинаковые обмотки, а не одну. Схема выпрямления из двух диодов использует оба полупериода переменного напряжения, также как и мостовая.

Если потенциал верхнего конца вторичной обмотки трансформатора (см схему) положителен по отношению к нижнему, то ток протекает через клемму 1, диод VD1, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD2 в это время заперт.

Если потенциал нижнего конца вторичной обмотки положителен по отношению к верхнему, то ток протекает через клемму 2, диод VD2, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD1 в это время заперт. Получается тот же пульсирующий ток, что и при мостовой схеме.

Теперь давайте покончим со скучной теорией и перейдем к самому интересному – к практике.

Проверка диодов

Для начала скажем, что перед началом проверки диодов, хорошо бы ознакомиться с тем, как работать с цифровым тестером.

Об этом рассказывается в соответствующих статьях здесь, здесь и здесь.

Диод на электрических схемах изображается символически в виде треугольника (стрелочки) и палочки.

Палочка – это катод, стрелочка (она указывает направление тока, т.е. движения положительных зарядов) – анод.

Проверить диодный мост можно цифровым тестером, установив переключатель работы в положении проверки диодов (указатель переключателя диапазонов тестера должен стоять напротив символического изображения диода).

Если присоединить красный щуп тестера к аноду, а черный — к катоду отдельного диода, то диод будет открыт напряжением с тестера.

Дисплей покажет величину 0,5 – 0,6 В.

Если изменить полярность щупов, диод будет заперт.

Дисплей при этом покажет единицу в крайнем левом разряде.

Диодный мост часто имеет символическое обозначение вида напряжения на корпусе (~ переменное напряжение, +, — постоянное напряжение).

Диодный мост можно проверить, установив один щуп на одну из клемм «~», а второй – поочередно на выводы «+» и «-».

При этом один диод будет открыт, а другой закрыт.

Если поменять полярность щупов – то тот диод, который был закрыт, теперь откроется, а другой закроется.

Следует обратить внимание на то, что катод – это плюсовой вывод моста.

Если какой-то из диодов закорочен, тестер покажет нулевое (или очень небольшое напряжение).

Такой мост, естественно, непригоден для работы.

В закоротке диода можно убедиться, если тестировать диоды в режиме измерения сопротивления.

При закороченном диоде тестер покажет небольшое сопротивление в обоих направлениях.

Как уже говорилось, во вторичных цепях используется схема выпрямления из двух диодов.

Но даже на одном диоде падает достаточно большое напряжение по сравнению с выходными напряжениями +12 В, +5 В, +3,3 В.

Токи потребления могут достигать 20 А и более, и на диодах будет рассеиваться большая мощность.

Вследствие этого они будут сильно греться.

Мощность рассеяния уменьшится, если будет меньшим прямое напряжение на диоде.

Поэтому в таких случаях применяют так называемые диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения меньше.

Диоды Шоттки

Диод Шоттки состоит не из двух различных полупроводников, а из металла и полупроводника.

Получающийся при этом так называемый потенциальный барьер будет меньше.

В компьютерных блоках питания применяют сдвоенные диоды Шоттки в трехвыводном корпусе.

Типичным представителем такой сборки является SBL2040. Падение напряжения на каждом из ее диодов при максимальном токе не превысит (по даташиту) 0,55 В. Если проверить ее тестером (в режиме проверки диодов), то он покажет величину около 0,17 В.

Меньшая величина напряжения обусловлена тем, что через диод протекает очень небольшой ток, далекий от максимального.

В заключение скажем, что у диода есть такой параметр, как предельно допустимое обратное напряжение. Если диод заперт – к нему приложено обратное напряжение. При замене диодов надо учитывать эту величину.

Если в реальной схеме обратное напряжение превысит предельно допустимое – диод выйдет из строя!

Диод – важная «железка» в электронике. Чем бы еще мы выпрямляли напряжение?

Купить диоды для экспериментов можно здесь:

До встречи на блоге!

определение, особенности, схема и применение :: SYL.ru

Что такое диод? Это элемент, получивший различную проводимость. Она зависит от того, как именно течет электрический ток. Применение устройства зависит от цепи, которой нужно ограничение следования данного элемента. В этой статье мы расскажем об устройстве диода, а также о том, какие виды существуют. Рассмотрим схему и то, где применяются эти элементы.

История появления

Так вышло, что работать над созданием диодов стало сразу два ученых: британец и немец. Следует заметить, что их открытия немного отличались. Первый основал изобретение на ламповых триодах, а второй — на твердотельных.

К сожалению, в то время наука не смогла сделать прорыв в этой сфере, однако для размышлений было дано очень много поводов.

Через несколько лет снова были открыты диоды (формально). Томас Эдисон запатентовал это изобретение. К сожалению, во всех своих работах при жизни это ему не пригодилось. Поэтому подобную технологию развивали другие ученые в разные годы. До начала XX века эти изобретения были названы выпрямителями. И только спустя время Вильям Иклз использовал два слова: di и odos. Первое слово переводится как два, а второе – путь. Язык, на котором было дано название, является греческим. И если переводить выражение полностью, то «диод» означает «два пути».

Принцип работы и основные сведения о диодах

Диод в своем строении имеет электроды. Речь идет об аноде и катоде. Если первый имеет положительный потенциал, то диод называется открытым. Таким образом, сопротивление становится маленьким, а ток проходит. Если же потенциал положительный имеется у катода, то диод не раскрыт. Он не пропускает электрический ток и имеет большой показатель сопротивления.

Как устроен диод

В принципе, что такое диод, мы разобрались. Теперь нужно понять, как он устроен.

Корпус зачастую изготавливается из стекла, металла или же керамики. Чаще всего вместо последней используются определенные соединения. Под корпусом можно заметить два электрода. Наиболее простой будет иметь нить небольшого диаметра.

Внутри катода располагается проволока. Она считается подогревателем, так как имеет в своих функциях подогрев, который совершается по законам физики. Нагревается диод за счет работы электрического тока.

При изготовлении также используется кремний или германий. Одна сторона прибора имеет нехватку электродов, вторая — их переизбыток. За счет этого создаются специальные границы, которые обеспечивает переход типа p-n. Благодаря ему ток проводится в том направлении, в котором это необходимо.

Характеристики диодов

Диод на схеме уже показан, теперь следует узнать, на что нужно обращать внимание при покупке устройства.

Как правило, покупатели ориентируются только по двум нюансам. Речь идет о максимальной силе тока, а также обратном напряжении на максимальных показателях.

Использование диодов в быту

Довольно часто диоды используют в автомобильных генераторах. То, какой диод выбрать, следует решать самому. Нужно заметить, что в машинах используются комплексы из нескольких приборов, которые признаны называться диодным мостом. Нередко подобные устройства встраиваются в телевизоры и в приемники. Если использовать их вместе с конденсаторами, то можно добиться выделения частот и сигналов.

Для того чтобы защитить потребителя от электрического тока, нередко в устройства встраивается комплекс из диодов. Такая система защиты считается довольно действенной. Также нужно сказать, что блок питания чаще всего у любых приборов использует такое устройство. Таким образом, светодиодные диоды сейчас довольно распространены.

Виды диодов

Рассмотрев, что такое диод, необходимо подчеркнуть, какие виды существуют. Как правило, приборы делятся на две группы. Первой считается полупроводниковая, а вторая не полупроводниковой.

На данный момент популярной является первая группа. Название связано с материалами, из которых такое устройство изготовлено: либо из двух полупроводников, либо из обычного металла с полупроводником.

На данный момент разработан ряд особых видов диодов, которые используются в уникальных схемах и приборах.

Диод Зенера, или стабилитрон

Этот вид используется в стабилизации напряжения. Дело в том, что такой диод при возникновении пробоя резко увеличивает ток, при этом точность максимально большая. Соответственно, характеристики диода такого типа довольно удивительны.

Туннельный

Если простыми словами объяснить, что это за диод, то следует сказать, что этот вид создает отрицательный тип сопротивления на вольт-амперных характеристиках. Зачастую такое приспособление используется в генераторах и усилителях.

Обращенный диод

Если говорить о данном типе диодов, то это устройство может изменять напряжение в минимальную сторону, работая в открытом режиме. Это устройство является аналогом диода тоннельного типа. Хоть и работает оно немного по другому признаку, но основано оно именно на вышеописанном эффекте.

Варикап

Данное устройство является полупроводниковым. Оно характеризуется тем, что имеет повышенную емкость, которой можно управлять. Зависит это от показателей обратного напряжения. Нередко такой диод применяется при настройке и калибровке контуров колебательного типа.

Светодиод

Данный тип диода излучает свет, но только в том случае, если ток течет в прямом направлении. Чаще всего именно это устройство используется везде, где следует создать освещение при минимальных затратах электроэнергии.

Фотодиод

Данное устройство имеет полностью обратные характеристики, если говорить о предыдущем описанном варианте. Таким образом, он вырабатывает заряды, только если на него попадает свет.

Маркировка

Нужно заметить, что особенностью всех устройств является то, что на каждом из элементов имеется специальное обозначение. Благодаря им, можно узнать характеристику диода, если он относится к полупроводниковому типу. Корпус состоит из четырех составных частей. Теперь следует рассмотреть маркировку.

На первом месте всегда будет стоять буква или цифра, которая говорит о материале, из которого изготовлен диод. Таким образом, параметры диода будет узнать несложно. Если указана буква Г, К, А или И, то это означает германий, кремний, арсенид галлия и индий. Иногда вместо них могут указываться цифры от 1 до 4 соответственно.

На втором месте будет указываться тип. Он также имеет разные значения и свои характеристики. Могут быть выпрямительные блоки (Ц), варикапы (В), туннельные (И) и стабилитроны (С), выпрямители (Д), сверхвысокочастотные (А).

Предпоследнее место занимает цифра, которая будет указывать на область, в которой применяется диод.

На четвертом месте будет установлено число от 01 до 99. Оно будет указывать на номер разработки. Помимо этого, на корпус производитель может наносить различные обозначения. Однако, как правило, их используют только на устройствах, создаваемых для определенных схем.

Для удобства диоды могут маркироваться графическими изображениями. Речь идет о точках, полосках. Логики в данных рисунках нет никакой. Поэтому для того, чтобы понять, что имел в виду производитель, придется ознакомиться с инструкцией.

Триоды

Этот вид электродов является аналогом диода. Что такое триод? Он немного по комплексу своему похож на описываемые выше устройства, однако имеет другие функции и конструкцию. Основное различие между диодом и триодом будет заключаться в том, что у него есть три вывода, и чаще всего его самого называют транзистором.

Принцип работы рассчитана на то, что, используя небольшой сигнал, будет выводиться ток в цепь. Диоды и транзисторы используются практически в каждом устройстве, которое имеет электронный тип. Речь идет также и о процессорах.

Плюсы и минусы

Лазерный диод, как и любой другой, имеет преимущества и недостатки. Для того чтобы подчеркнуть достоинства данных устройств, необходимо их конкретизировать. Помимо этого, составим и небольшой список минусов.

Из плюсов следует отметить небольшую стоимость диодов, отличный ресурс работы, высокий показатель службы эксплуатации, еще можно использовать данные устройства при работе с переменным током. Также нужно отметить небольшие размеры, которые позволяют размещать устройства на любой схеме.

Что касается минусов, то нужно выделить, что не существует на данный момент устройств полупроводникового типа, которые можно использовать в приборах с высоким напряжением. Именно поэтому придется встраивать старые аналоги. Также нужно заметить, что на диоды очень пагубно сказываются высокая температура. Она сокращает срок эксплуатации.

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры имели совершенно небольшую точность. Именно поэтому характеристики устройств были довольно плохими. Лампы-диоды приходилось распаковывать. Что же это означает? Некоторые устройства могли получать совершенно разные свойства, даже изготовленные в одной партии. После отсева негодных приспособлений элементы проходили маркировку, в которой описывались их реальные характеристики.

Все диоды, которые изготовлены из стекла, получили особенность: они чувствительны к свету. Таким образом, если прибор может открываться, то есть имеет крышку, то вся схема будет работать совершенно по-разному, в зависимости от того, открыто пространство для света или закрыто.

Диод – Уикипедия

Диод е електронен елемент с два електрода, който има различна проводимост в зависимост от посоката на електрическия ток, т.е. позволява протичане на ток само в едната посока. Диодът може да се разглежда като вентил за електрически ток, като действието му се дължи на физическите процеси, протичащи при прилагането на напрежение върху него. Някои разновидности на полупроводниковите диоди служат и за други цели.

Двата електрода (двата извода) на диода се наричат анод и катод. За да пропуска диодът ток, трябва анодът да се свърже с положителния полюс на напрежение на източник на ток, а катодът – с отрицателния полюс.

Ранните диоди включват „детекторни кристали“ и електровакуумни лампи (лампови диоди, термоемисионни диоди). Днес диодите обикновено са направени от свръхчисти полупроводникови материали, като силиций и германий, в които е създаден P-N преход.

Ламповите и полупроводниковите диоди се развиват успоредно. Принципът на действие на термоемисионните диоди е открит от Фредерик Гътри през 1873 г.^[1] Той установява, че положително зареден електроскоп може да бъде изпразнен чрез приближаването до него на заземено парче горещ метал. Явлението не се наблюдава при отрицателно зареден електроскоп, което показва, че токът може да протича само в едната посока.

Същият принцип е преоткрит от Томас Едисън на 13 февруари 1880 г. По това време той изследва лампите с нажежаема жичка и установява, че въглеродните жички винаги изгарят в края, свързан към положителния полюс. Той открива, че в специално конструирана за целта лампа между жичката и отдалечена от нея метална пластина протича ток, но само когато жичката е свързана към положителния полюс на източника. Едисън разработва схема, при която модифицираната лампа замества резистора в постояннотоков волтметър, за което получава патент през 1883 г.^[2] Тъй като по това време това устройство няма очевидно практическо приложение, искането за патент е само предпазна мярка за случай, в който някой друг би открил такова приложение.

Двадесет години по-късно Джон Амброуз Флеминг, бивш сътрудник на Едисън, а по това време научен съветник в компанията на Гулиелмо Маркони, разбира, че ефектът на Едисън може да бъде използван като прецизен радиодетектор. Той патентова първия същински термоемисионен диод във Великобритания^[3] на 16 ноември 1904 г. и в Съединените щати година по-късно.^[4]

Принципът на действие на кристалните диоди е открит през 1874 г. от немския учен Карл Фердинанд Браун. ^[5] Браун патентова кристалния изправител през 1899 г. ^[6]. Първият радиоприемник, използващ кристален детектор, е сглобен около 1900 г. от Грийнлийф Уитиър Пикард. Пикард получил патент за силициев кристален детектор на 20 ноември 1906 г. ^[7] (Щатски патент 836 531 )

По времето на изобретяването си тези устройства са наричани просто „изправители“. Терминът „диод“ (diode) е въведен през 1919 г. от Уилям Хенри Екълс. Той идва от старогръцкото δίοδος (díodos), което означава „преход“, „път“; думата е образувана от предлога διά (diá) – „през“ и съществителното ὁδός (hodós) – „път“.

Спирателен вентил в отворена позиция позволява движението на флуида, а в затворена блокира движението му

За илюстрация на принципа на действие на диода може да се използва механичен модел, представляващ регулиране на потока на флуид през спирателен клапан. На картинката е показан сферичен спирателен (възвратен) клапан или вентил. При него спиращият потока на флуида елемент е сачма, притискана от пружина, която подпомага затварянето на клапана. Работата на изправителния диод може да се обясни най-просто като аналогична на работата на спирателния вентил: В посока на пропускане флуидът оказва някакво налягане върху сачмата. Когато това налягане нарасне над предварително зададена стойност (при диода ролята на налягане играе електрическото напрежение), сачмата се притиска плътно и потокът на флуида (при диода това е електрическият ток) се блокира. Тоест, налягането трябва да стане достатъчно голямо, за да може да преодолее съпротивлението на пружината (в случая с диода, праговото напрежение на диода). При това диодът се „отпушва“ и протича ток. При обикновения силициев диод праговото напрежение е от порядъка на 0,6 до 0,7 V.

Лампови диоди[редактиране | редактиране на кода]

Принципна схема на лампов диод

Ламповите (или термоемисионни) диоди са електровакуумни устройства, които се състоят от електроди, монтирани в стъклен съд, от който е изтеглен въздухът. На външен вид наподобяват газоразрядни лампи.

По време на работа, през нагревателя на катода протича ток, катодът се нагрява до 800 – 1000 °С и започва да отделя електрони. Когато на анода се подаде положителен потенциал, то той привлича електроните и през външната верига на уреда протича ток. Когато му се подаде отрицателен потенциал, то той отблъсква електроните и ток през уреда не протича. Катодът се покрива обикновено с оксиди на алкалоземни метали като барий и стронций, които много по-лесно емитират електрони от повърхността на катода.

Електровакуумните диоди днес се използват главно във военната техника, заради по-високата си издръжливост и устойчивостта си на въздействието на радиация.

Живачни изправителни лампи[редактиране | редактиране на кода]

Живачните изправители са използвани до 1970-те години за получаването на постоянен ток при високо променливо напрежение, специално за осигуряване с енергия на трамваите и градските железници, както и за осигуряване на напрежение на крайните лампови стъпала на големи мощни предаватели. В зависимост от конструкцията си се означават като игнитрони или тиратрони.

Живачният изправител игнитрон (от на латински: ignis – огън и електрон) представлява едноаноден йонен прибор с живачен катод и управляем дъгов разряд. Използва се като електрически вентил в мощни изправителни устройства, със средна сила на тока от няколкостотин ампера и напрежение до 5 kV.

Обикновено игнитронът представлява голям стоманен контейнер с резервоар, пълен с живак на дъното, който служи за катод по време на работа. Голям графитен или изработен от високотемпературен метал цилиндър, стоящ над резервоара, служи за анод. На запалващ електрод, изработен от високотемпературен полупроводников материал, като силициев карбид ^[8] за кратко се подава импулс с голям ток, за да се създаде облак от живачна плазма. Плазмата веднага дава накъсо пространството между живачния резервоар и анода, създавайки проводимост между основните електроди. От повърхността на живака, нагрят от получената дъга, се освобождават голямо количество електрони, които подпомагат поддържането на дъгата. Повърхността на живака служи за катод и електрическият ток протича нормално само в една посока. Веднъж възбуден, игнитронът ще продължи да пропуска ток до момента, в който или токът се прекъсне отвън, или се обърне посоката на напрежението, приложено към катода и анода.^[9]

За игнитрона е характерно незначително падане на напрежението и висок КПД (98 – 99%).

Полупроводникови диоди[редактиране | редактиране на кода]

Различни полупроводникови диоди

Диоди с полупроводников р-n преход[редактиране | редактиране на кода]

Модерните полупроводникови диоди са направени предимно от силиций, към който са добавени примеси за създаване на полупроводников P-N преход. Като полупроводник се използва също германий, селен и галиев арсенид. За получаването на този преход се правят добавки от примеси, създаващи съответно електронна и дупчеста проводимост. Връзката между тези две области е наречена p-n преход. В един p-n диод, електрическият ток може да тече от p-частта (анода) към n-частта (катода), но не и в обратната посока.

Шотки диод[редактиране | редактиране на кода]

Друг вид полупроводников диод е Шотки диод, който се образува от преход метал-полупроводник (обикновено алуминий и силиций). При него полупроводникът се състои от два слоя: слой силно легиран силиций и тънък епитаксиален слой силиций. При него се намалява значително капацитета и по този начин увеличава значително скоростта на превключване. Наречен е на немския физик Валтер Шотки. Тези диоди намират широко приложение в бързодействащите интегрални схеми.

Шокли диод (динистор)[редактиране | редактиране на кода]

Символ на Шокли диодl

Шокли диодът (наречен на Уилям Шокли) или динисторът е първото полупроводниково устройство. Той има 4-слойна структура от два P и два N кристала (подредени последователно P1 N1 P2 N2) или представлява pnpn диод. Тези 4 кристала формират три P-N прехода. Анодът на динистора е оформен на кристала P1, а катодът е на N2.

Диодите могат да бъдат класифицирани и според техническите им характеристики: в зависимост от конструкцията, от използвания материал, работната честота и според разсейваната мощност.

Волт-амперна храктеристика на p-n прехода[редактиране | редактиране на кода]

Волт-амперна характеристика на диод с p-n преход

Волт-амперната характеристика на диода показва начина, по който диодът с p-n преход се държи в електрически схеми. Формата на кривата се определя от придвижването на носителите на електрически заряди между двете зони с различна проводимост: дупчеста и електронна. Когато се създава преходът, веднага започва взаимно проникване на дупки и електрони от едната зона в другата, дължащо се на дифузията. Дупките, проникнали в N-зоната, рекомбинират с намиращите се там свободни електрони, а електроните, проникнали в Р-зоната, рекомбинират с намиращите се там дупки. В резултат на това граничните области на прехода не са вече неутрални и представляват неподвижни обменни заряди с притивоположни знаци. Тези заряди създават вътрешно електрическо поле с интензитет Е₀, което, както всяко електрическо поле, има посока от положителните товари към отрицателните. Това поле спира по-нататъшното проникване на дупки от Р в N областта и на електрони от N в Р областта.

Поради рекомбинацията на проникналите през прехода електрони и дупки граничните области в двата кристала обедняват на подвижни токоносители и тяхната електрическа проводимост се влошава, като се приближава до тази на чистия силиций. Поради тази причина обеднената зона се нарича още спиращ слой.

При прилагане на външно напрежение върху това спиращо поле (+ на N-областта, − на Р-областта), електрическото поле на спиращата зона се усилва и се разширява зоната с обемните заряди. Електроните и дупките се изтеглят от спиращия слой. При това протича много малък ток. При прилагане на външно напрежение (+ на Р-областта, − на N-областта) се намалява потенциалът на спиращия слой и при едно определено напрежение напълно се неутрализира. От външното поле се създава едно ново електрическо поле, което позволява транспорт на електрически заряди през целия диод. При достатъчно голямо напрежение протича значителен електрически ток.

Волтамперната характеристика на диода може да бъде разделена на четири зони на работа. Най-важното свойство на PN прехода е неговата еднопосочна проводимост. Това означава, че в едната посока съпротивлението му е малко, а в другата посока е голямо.

• За обратно напрежение, което е по-малко от пробивното напрежение, токът който преминава през диода е много малък. За един нормален диод той е от порядъка на микроампери. Той е зависим от температурата и при достатъчно висока температура, може да се измери ток в обратна посока от порядъка на милиампери и по-висок.
• При много голямо обратно напрежение, което е над пробивното напрежение, се увеличава рязко количеството на електроните и дупките и те се отдалечават от PN прехода. Това обикновено води до необратима повреда на прехода. От физическа гледна точка пробивът се характеризира с рязко нарастване на неосновните токоносители в прехода. То може да се дължи както на увеличаване на напрегнатостта на електрическото поле (електрически пробив), така и на повишаване на температурата (топлинен пробив). Обикновено пробивът е нежелано явление. Има случаи, когато пробивът не поврежда прехода. Това са случаите на ценерови диоди, лавинни диоди и други.
• При малки стойности на напрежението в права посока, когато положителният полюс е свързан с P областта а отрицателният полюс с N областта, външното електрическо поле е противоположно на вътрешното електрическо поле и в прехода действа тяхната разлика. При това така нареченият спиращ слой намалява. В тази зона кривата на тока расте експоненциално спрямо нарастването на напрежението.
• При увеличаването на напрежението и увеличаването на тока в права посока волтамперната характеристика на диода се определя от омическото съпротивление на полупроводника. При това кривата не е експоненциална, а близка до линейната с наклон, определян от обемното съпротивление на полупроводника. При малките силициеви диоди, работещи при номиналния си ток, има падане на напрежението от порядъка на 0,6 до 0,7 волта върху диода. При различните типове диоди този пад е различен.

Уравнение за идеален диод[редактиране | редактиране на кода]

Уравнението на Шокли за идеален диод (наречено е в чест на един от изобретателите на транзистора Шокли) характеризира диод, притежаващ идеална волт-амперна характеристика за прав и обратен ток.

Уравнението на Шокли за идеален диод е:

I=IS(eVD/(nVT)−1),{\displaystyle I=I_{\mathrm {S} }\left(e^{V_{\mathrm {D} }/(nV_{\mathrm {T} })}-1\right),}

където:

I е токът, преминаващ през диода;

I_S – токът на насищане на диода;

V_D – напрежението на диода;

V_T – термичното напрежение на диода;

n – коефициент на идеализация, известен също и като коефициент на емисията.

Коефициентът на идеализацията n обикновено е в границите от 1 до 2 (макар и в някои случаи може да бъде и по-голям) в зависимост от процеса на производство на полупроводниковия материал. В много случаи се предполага, че n примерно е равен на 1 (по такъв начин коефициентът n отпада във формулата). Факторът за идеалност не е част от уравнението на диода на Шокли и е добавен за отчитане на реалните преходни процеси. Затова в предположението n = 1 уравнението се свежда до уравнението на Шокли за идеален диод.

Термичното напрежение V_T представлява приблизително 25,85 mV при 300 K (температура, близка до „стайната температура“). За конкретната температура то може да се намери по формулата:

VT=kTq{\displaystyle V_{\mathrm {T} }={\frac {kT}{q}}\,}

където:

Токът на насищане I_S не е постоянен за различните диоди, зависи от температурата много повече от напрежението V_T. Напрежението V_D обикновено се намалява при увеличаването на T.

Уравнението на Шокли за идеален диод (или т.нар. закон на диода) е получено с допускането, че единствените процеси, предизвикващи ток в диода, са дрейфът (под въздействие на електрическия ток), дифузията и термичната рекомбинация. Също така се предполага, че токът в p-n-областта, предизвикан от термичната рекомбинация, е незначителен.

Според техническите характеристики[редактиране | редактиране на кода]

В зависимост от конструкцията

• точкови диоди: могат да бъдат германиеви или силициеви. Това са първите диоди, които се произвеждат серийно. Заменени са в момента от силициевите импулсни диоди. Наименованието им идва от технологията на производството им. Те представляват тънко волфрамово острие, запоено към германиев или силициев кристал с N проводимост. Цялата система е затворена херметично в стъклен корпус. Главната особеност на точковите диоди е малката площ на PN прехода, малката мощност и малък ток, както и малък собствен капацитет на диода. Поради това може да работи при високи честоти.
• плоскостни

Според материала, от който са направени

В зависимост от работната честота

• Нискочестотни (НЧ)
• Средночестотни (СЧ)
• Високочестотни (ВЧ)
• Свръхвисокочестотни (СВЧ)

В зависимост от разсейваната мощност

• маломощни (максимален допустим ток в права посока до 0,3 А)
• средномощни (0,3÷3 А)
• мощни (над 3 A)

Тиристор – управляем електронен ключ

Според предназначението ^[10][редактиране | редактиране на кода]

В практиката диодите се класифицират основно според предназначението им:

• Изправителни диоди – служат за преобразуване на променлив ток в постоянен – пропускат ток само в едната посока (вентилен ефект). Работят при ниски честоти (най-често между 50 и 60 Hz), тъй като с нарастване на честотата се наблюдава увеличение на капацитивните токове и диодите губят изправителните си свойства. Най-често се изготвят от силиций, поради високите пробивни напрежения (1000 – 1600 V). Имат голям брой специфични приложения в електронните схеми и се използват като основни елементи в изправителите, чиято основна функция е преобразуване на променливото напрежение от мрежата в постоянно.

• Селеновите вентили са конструирани през 1932 г. Състоят се от алуминиева плоча, върху която се нанася чист аморфен селен. След това върху селеновия слой се нанася метален слой от сплав. При тази конструкция посоката на пропускане на тока е от алуминия към сплавта. Селеновите вентили имат предимството, че при пробив се самовъзстановяват и продължават да работят, защото на мястото на искрата се образува аморфен селен, който е изолатор.

• Меднооксидните вентили са разработени от Грондал през 1927 г. Дълго време се използват като токоизправителни елементи във волтметрите и амперметрите с магнитоелектрическа система на за измерване. Притежават праволинеен участък от волтамперната си характеристика и с това праволинейност на измерването. Меднооксидният вентил представлява медна пластина, върху която има пласт меден оксид. Върху медния оксид се поставя оловна или сребърна пластина, която е анодът на вентила.

• Тунелни диоди – разновидност на полупроводниковите диоди. Действието им се основава на явлението „тунелен ефект“. Използват се в някои схеми на електронни генератори. Най-важната особеност на тунелния дион и наличността на участък с отрицателно динамично съпротивление (падащ участък) във волтамперната му характеристика. Наличността на отрицателно съпротивление при променлив ток дава възможност тунелния диод да бъде използван за генериране и усилване на електрически трептения и в някои импулсни схеми.

• Варикапи: Променят капацитета си при различни напрежения при обратно свързване. Служат за променливи кондензатори, настройвани чрез променяне на подаваното напрежение към тях. Използват се например за електронна настройка на трептящи кръгове, в параметричните усилватели, в автоматиката и др.

• Обърнати диоди. Характерно за тях е това, че тяхното съпротивление в обратна посока е по-малко отколкото в права посока. Причина за това е са високолегираните Р и N области, в резултат на което се получава твърде тесен проход. Обърнатите диоди могат да се използват като детектори.

• Светодиоди: Излъчват светлина при право свързване. Използват се за светлинна индикация, LED дисплеи и други. За направа на светодиоди се използват галиев арсенид, силициев карбид, галиев фосфит и др.

• Фотодиоди: Запушеният преход се отпушва при облъчване със светлина. Използват се за преобразуване на светлинна енергия в електрическа. Виж Фотоклетка.

• Тиристори: използват се за електрически превключватели в схеми с високо напрежение.

• Лазерен диод е лазер, в който активната среда е полупроводник подобен на използвания при светодиодите, но притежаващ оптически резонатор. Излъчват кохерентна светлина.

• PIN диод e вид диод, в който между областите с p (дупчеста проводимост) и n (електронна проводимост) се намира нелегирана (intrinsic) област на полупроводника (на английски: intrinsinc – същински). Използват се за превключване на СВЧ сигнали.

• Диод на Гън е галиево-арсениден диод, който може да генерира СВЧ трептения. При него няма PN преход и действието му се основава на откритието на Гън от 1963 г. Диодите на Гън се използват за работа в СВЧ обхвата, както в импулсен така и в непрекъснат режим. Намират приложение в радиолокацията, телеметрията, навигацията и други като генератори и усилватели.

• диодите с лавинно прелитане са германиеви, силициеви и германиевоарсенидни диоди с PN преход, които работят в режим на лавинен преход. Тези диоди се използват като генератори на СВЧ трептения.

• Магнитодиоди са полупроводникови диоди, които под въздействие на външно магнитно поле изменят съпротивлението си при протичане на ток в права посока. Понякога се нарича магниторезистор. Тяхното въздействие се основава на ефекта на Гаус. Когато през полупроводников кристал протича електрически ток и перпендикулярно на посоката на тока се приложи външно магнитно поле, то въздейства върху токоносителите и изменя траекторията им. В резултат на това нараства съпротивлението на полупроводника.

• Ламбда диоди са полупроводникови диоди, чиято волт-амперна характеристика в права посока е подобна на тази на тунелните диоди и съдържа участък с отрицателно динамично съпротивление. Ламбда диодите са високочестотни прибори, намиращи приложение в генератори, усилватели и регулатори.

Нанодиод[редактиране | редактиране на кода]

Учени от Университета в Джорджия и Университета Бен Гурион в Негев разработват диод направен от ДНК молекула. Професор от университета в Джорджия със своя тим поставя единична ДНК молекула, направена от 11 базови двойки, и я свързва към електронна схема с размери от ангстрьоми. При поставяне на слой coralyne между слоевете на НДК отрицателниите стойности на тока показват превишаване 15 пъти спрямо тока в положителна посока, което е достатъчно за един нанодиод.^[11][12]

Това постижение показва възможността за развитие в бъдеще на наноелектрониката и молекулярна електроника в това направление.

Амплитудна демодулация[редактиране | редактиране на кода]

Опростена схема за амплитудна демодулация.

Най-ранната употреба на диодите е за демодулация на амплитудно модулиран радиосигнал (AM). Сигналът се състои от редуващи се положителни и отрицателни пикове на напрежението, чиято амплитуда е пропорционална на изходния аудиосигнал. Диодът изправя радиосигнала до аудиосигнал, който се филтрира за отстраняване на атмосферния шум и се подава на усилвател, който генерира звукови вълни.

Преобразуване на електричество[редактиране | редактиране на кода]

Схема за преобразуване на променлив в постоянен ток

От диодите могат да се конструират токоизправители, които преобразуват променлив ток в постоянен ток. Типичен пример са автомобилните алтернатори, при които диодите стават по-ефективна алтернатива на традиционното динамо (електротехника).

Защита от свръхнапрежение[редактиране | редактиране на кода]

Диодите често се използват за предпазване на чувствителни електронни устройства от опасни свръхнапрежения. Обикновено те са непроводими в нормални условия, а при свръхнапрежение стават проводими. В практиката се наричат също катодни отводители.

Логически елементи[редактиране | редактиране на кода]

„И“- логическа схема реализирана с диоди

Диодите, в съчетание с други компоненти, могат да образуват логически елементи като „И“ и „ИЛИ“

Измерване на температура[редактиране | редактиране на кода]

Диодите могат да се използват за измерване на температура, тъй като свойствата им зависят от нея.

Детектор на йонизиращо лъчение[редактиране | редактиране на кода]

Полупроводниковите диоди са чувствителни към определени енергийни въздействия. Това дава възможност те да се използват за измерване на различни видове лъчения като елементарни частици, космически лъчи и други. Тази чувствителност е и проблем при създаване на апаратура, нечувствителна към външни влияния. Това е например важно при създаване на апаратура за космически изследвания, военна апаратура и за други екстремни условия.

Индикация[редактиране | редактиране на кода]

Светодиодите масово се използват при различни устройства, за да индикират дадено състояние. Примерно в много автомобили има светодиоди на видно място, за да индикират наличието на аларми. В техниката се използват светодиоди, за да индикират, че има налично захранване към даден уред.

Общомедия разполага с мултимедийно съдържание за

Триод и Диод — это… Что такое Триод и Диод?

Триод и Диод — команда Высшей лиги КВН (с 2009 года), представляет город Смоленск.

Чемпион Премьер-лиги 2008 года. Финалисты Высшей лиги 2009 и 2010 годов, чемпион Высшей лиги 2012 года.

Состав команды

• Киселёв Максим (капитан команды)
• Кажанова Елизавета
• Скороход Андрей
• Масленников Михаил
• Алексеев Сергей
• Амбражевич Дмитрий
• Палагин Иван
• Марченков Александр
• Шишканов Максим
• Стрижов Максим

Достижения и титулы

Стиль команды

Команда известна своими «двумя бедами» Смоленска — Череп и Жигуль, искрометным юмором и простыми, запоминающимися номерами.

Ссылки

Премьер-лига КВН
Сезон 2008	25-ая (Воронеж) • 7 холмов (Москва) • Ботанический сад (Хабаровск) • Гураны (Чита) • Запал Малина Project (Красноярск) • ИНЖЭКОН (Санкт-Петерубрг) • КубГАУ (Краснодар) • Лучшие люди Мордовии (Саранск) • Мечты сбываются (Москва) • Набла (Львов) • НЗ (Нижний Новгород) • Обратная сторона Москвы (Мытищи) • Океан (Находка) • Опять 25 (Гомель) • Полиграф Полиграфыч (Омск) • Сборная Абакана (Абакан) • Сборная Астрахани (Астрахань) • Сборная Днепропетровска (Днепропетровск) • Сборная Ульяновской области (Ульяновск) • Сборная Чеченской республики (Грозный) • Соучастники (Армавир) • Территория игры4 (Красноярск — Норильск) • Триод и Диод (Смоленск) • Штормовое предупреждение (Москва) • Экстра (Лобня)
Примечания 1 — начали выступление со стадии 1/8 финала после вылета из Высшей лиги. 2 — участвовали только в фестивале-открытии. 3 — не участвовали в фестивале-открытия, но были приглашены в 1/8 финала. 4 — начали выступление со стадии 1/4 финала после вылета из Высшей лиги.

Триод и Диод — это… Что такое Триод и Диод?

Триод и Диод — команда Высшей лиги КВН (с 2009 года), представляет город Смоленск.

Чемпион Премьер-лиги 2008 года. Финалисты Высшей лиги 2009 и 2010 годов, чемпион Высшей лиги 2012 года.

Состав команды

• Киселёв Максим (капитан команды)
• Кажанова Елизавета
• Скороход Андрей
• Масленников Михаил
• Алексеев Сергей
• Амбражевич Дмитрий
• Палагин Иван
• Марченков Александр
• Шишканов Максим
• Стрижов Максим

Достижения и титулы

Стиль команды

Команда известна своими «двумя бедами» Смоленска — Череп и Жигуль, искрометным юмором и простыми, запоминающимися номерами.

Ссылки

Премьер-лига КВН
Сезон 2008	25-ая (Воронеж) • 7 холмов (Москва) • Ботанический сад (Хабаровск) • Гураны (Чита) • Запал Малина Project (Красноярск) • ИНЖЭКОН (Санкт-Петерубрг) • КубГАУ (Краснодар) • Лучшие люди Мордовии (Саранск) • Мечты сбываются (Москва) • Набла (Львов) • НЗ (Нижний Новгород) • Обратная сторона Москвы (Мытищи) • Океан (Находка) • Опять 25 (Гомель) • Полиграф Полиграфыч (Омск) • Сборная Абакана (Абакан) • Сборная Астрахани (Астрахань) • Сборная Днепропетровска (Днепропетровск) • Сборная Ульяновской области (Ульяновск) • Сборная Чеченской республики (Грозный) • Соучастники (Армавир) • Территория игры4 (Красноярск — Норильск) • Триод и Диод (Смоленск) • Штормовое предупреждение (Москва) • Экстра (Лобня)
Примечания 1 — начали выступление со стадии 1/8 финала после вылета из Высшей лиги. 2 — участвовали только в фестивале-открытии. 3 — не участвовали в фестивале-открытия, но были приглашены в 1/8 финала. 4 — начали выступление со стадии 1/4 финала после вылета из Высшей лиги.

Триод и Диод — это… Что такое Триод и Диод?

Триод и Диод — команда Высшей лиги КВН (с 2009 года), представляет город Смоленск.

Чемпион Премьер-лиги 2008 года. Финалисты Высшей лиги 2009 и 2010 годов, чемпион Высшей лиги 2012 года.

Состав команды

• Киселёв Максим (капитан команды)
• Кажанова Елизавета
• Скороход Андрей
• Масленников Михаил
• Алексеев Сергей
• Амбражевич Дмитрий
• Палагин Иван
• Марченков Александр
• Шишканов Максим
• Стрижов Максим

Достижения и титулы

Стиль команды

Команда известна своими «двумя бедами» Смоленска — Череп и Жигуль, искрометным юмором и простыми, запоминающимися номерами.

Ссылки

Премьер-лига КВН
Сезон 2008	25-ая (Воронеж) • 7 холмов (Москва) • Ботанический сад (Хабаровск) • Гураны (Чита) • Запал Малина Project (Красноярск) • ИНЖЭКОН (Санкт-Петерубрг) • КубГАУ (Краснодар) • Лучшие люди Мордовии (Саранск) • Мечты сбываются (Москва) • Набла (Львов) • НЗ (Нижний Новгород) • Обратная сторона Москвы (Мытищи) • Океан (Находка) • Опять 25 (Гомель) • Полиграф Полиграфыч (Омск) • Сборная Абакана (Абакан) • Сборная Астрахани (Астрахань) • Сборная Днепропетровска (Днепропетровск) • Сборная Ульяновской области (Ульяновск) • Сборная Чеченской республики (Грозный) • Соучастники (Армавир) • Территория игры4 (Красноярск — Норильск) • Триод и Диод (Смоленск) • Штормовое предупреждение (Москва) • Экстра (Лобня)
Примечания 1 — начали выступление со стадии 1/8 финала после вылета из Высшей лиги. 2 — участвовали только в фестивале-открытии. 3 — не участвовали в фестивале-открытия, но были приглашены в 1/8 финала. 4 — начали выступление со стадии 1/4 финала после вылета из Высшей лиги.

Триод и Диод — это… Что такое Триод и Диод?

Триод и Диод — команда Высшей лиги КВН (с 2009 года), представляет город Смоленск.

Чемпион Премьер-лиги 2008 года. Финалисты Высшей лиги 2009 и 2010 годов, чемпион Высшей лиги 2012 года.

Состав команды

• Киселёв Максим (капитан команды)
• Кажанова Елизавета
• Скороход Андрей
• Масленников Михаил
• Алексеев Сергей
• Амбражевич Дмитрий
• Палагин Иван
• Марченков Александр
• Шишканов Максим
• Стрижов Максим

Достижения и титулы

Стиль команды

Команда известна своими «двумя бедами» Смоленска — Череп и Жигуль, искрометным юмором и простыми, запоминающимися номерами.

Ссылки

Премьер-лига КВН
Сезон 2008	25-ая (Воронеж) • 7 холмов (Москва) • Ботанический сад (Хабаровск) • Гураны (Чита) • Запал Малина Project (Красноярск) • ИНЖЭКОН (Санкт-Петерубрг) • КубГАУ (Краснодар) • Лучшие люди Мордовии (Саранск) • Мечты сбываются (Москва) • Набла (Львов) • НЗ (Нижний Новгород) • Обратная сторона Москвы (Мытищи) • Океан (Находка) • Опять 25 (Гомель) • Полиграф Полиграфыч (Омск) • Сборная Абакана (Абакан) • Сборная Астрахани (Астрахань) • Сборная Днепропетровска (Днепропетровск) • Сборная Ульяновской области (Ульяновск) • Сборная Чеченской республики (Грозный) • Соучастники (Армавир) • Территория игры4 (Красноярск — Норильск) • Триод и Диод (Смоленск) • Штормовое предупреждение (Москва) • Экстра (Лобня)
Примечания 1 — начали выступление со стадии 1/8 финала после вылета из Высшей лиги. 2 — участвовали только в фестивале-открытии. 3 — не участвовали в фестивале-открытия, но были приглашены в 1/8 финала. 4 — начали выступление со стадии 1/4 финала после вылета из Высшей лиги.