| Принцип работы диода | Fiziku5

Движение электронов вдоль проводника (рис. 18) от плюса к минусу возникает благодаря принудительному перемещению проводника со скоростью в магнитном поле постоянного магнита в левую сторону. В зоне D магнитные силовые линии постоянного магнита и магнитные силовые линии проводника с током направлены в одну сторону и будут отталкиваться друг от друга, препятствуя перемещению провода в левую сторону. В зоне А указанные силовые линии будут направлены навстречу друг другу и будут сближаться и также препятствовать перемещению провода в левую сторону (рис. 18). Из этого следует, что перемещение электронов вдоль провода от плюса к минусу возможно только при принудительном перемещении провода в левую сторону [2].

Рис. 18. Схема генерирования тока в проводнике, движущемся в магнитном поле

Таким образом, работа электромоторов и электрогенераторов базируется на взаимодействии только магнитных полей, но не магнитных и электрических, как считалось ранее.

Из изложенного следует, что переменное магнитное поле вокруг проводника формируют электроны, движущиеся в нём. Зная детали процессов этих движений, можно управлять формированием магнитных полей вокруг проводников и таким образом заставлять ротор электрогенератора вращаться без постороннего привода. Первый такой генератор был изготовлен и испытан нами в 2010г (рис. 19).

Рис. 19. Первый в мире электромотор-генератор МГ-1

Роль мотора у МГ-1 выполняет ротор, а роль генератора статор. Это первый в мире потребитель электрических импульсов и одновременно генератор электрических импульсов – основа будущей импульсной энергетики. Дальше мы детально опишем итоги его испытаний.

8. Принцип работы диода

Ортодоксальная физика не имеет приемлемого варианта объяснения принципа работы диода. Он проясняется лишь при наличии модели электрона и знания законов его поведения в проводах с постоянным и переменным напряжением, которые мы уже описали.

Существующая интерпретация работы полупроводников и диодов базируется на понятии дырочной проводимости. Приводим текст определения понятия «дырка» из Физического энциклопедического словаря. М. «Советская энциклопедия» 1984г. 186с. «…..Дырка – положительный заряд , имеющий энергию, равную энергии отсутствующего электрона с обратным знаком».

Странное определение. Но надо учитывать, что это были первые представления о сути работы полупроводников. Теперь у нас есть возможность глубже проникнуть в эту суть. Для этого надо воспользоваться принципом последовательности анализа этого сложного явления.

Поскольку диод пропускает одни электроны и задерживает другие, то он делает это, учитывая два различных свойства электрона, а в заряде электрона заложено только одно свойство – отрицательный заряд. Поэтому надо включить в анализ поведения электрона в диоде и другие его характеристики. Так как электрон имеет отрицательный заряд и два магнитных полюса: северный и южный, то именно они и позволяют диоду выполнить функцию пропуска одних электронов и задержки других (рис. 20) [2].

В этом случае сохраняются представления о дырочной проводимости, если дырки, пропускающие и задерживающие электроны, наделить одноимённой магнитной полярностью (рис. 20).

Теперь нам известно, что электроны не имеют орбитальных движений в атомах. Они связаны с протонами ядер линейно. Поскольку протон тоже имеет северный и южный магнитные полюса, то возможна такая совокупность компоновки магнитных полюсов нейтронов, протонов и электронов, при которой на поверхности атома окажутся электроны, на внешней поверхности которых будут, например, южные магнитные полюса. Далее, возможно формирование таких молекул из этих атомов, которые создавали бы дырку, периметр которой и формировал бы дискретные магнитные поля одной полярности, например, южной (рис. 20, a).

Мы уже показали, что положительное напряжение соответствует ориентации электронов в проводе, показанной на рис. 20, a (слева). В этом случае к дырке диода с магнитным барьером, сформированным южными магнитными полюсами S атомов материала диода, подходят электроны с северными магнитными полюсами N, совпадающими с направлением движения этих электронов. Вполне естественно, что дырка диода с южным магнитным барьером пропустит электроны, пришедшие к ней со своими северными полюсами.

Так электроны, формирующие напряжение с положительной амплитудой, пройдут через диод.

Рис. 20. а) схема пропуска диодом электронов, имитирующих положительное напряжение;

b) схема задержки электронов, имитирующих отрицательное напряжение

Во второй половине периода изменения направления векторов магнитных моментов и спинов электронов у диодной дырки окажутся электроны с южными магнитными полюсами, направленными в сторону их движения (рис. 20, b). Вполне естественно, что диодный барьер, сформированный из южных магнитных полюсов электронов атомов, не пропустит такие электроны. Неудачливым электронам придётся ждать ещё пол периода и они окажутся повернутыми к диодной дырке северными магнитными полюсами и она пропустит их, как своих, а величина напряжения в момент, когда электроны в проводе были повернуты к диоду южными магнитными полюсами, будет равна нулю (рис. 20, b, 11) [2].

Описанная закономерность работы диода следует из эксперимента, схема которого представлена на рис. 21. Обратим внимание на простоту электрической схемы рассматриваемого эксперимента. В ней нет ни ёмкости, ни индуктивности.

Рис. 21. Схема формирования диодом выпрямленного напряжения

Рис. 22. Напряжение

Рис. 23. Ток

Осциллограммы напряжения и тока, выпрямленные диодом, показаны на рис. 22 и 23. Как видно, диод пропускает положительные значения переменного напряжения (рис. 10) и переменного тока (рис. 11), когда электроны, подошедшие к дырке, оказываются повернутыми к ней северными магнитными полюсами (рис. 20, а) и не пропускает отрицательные составляющие напряжения и тока, когда электроны оказываются повернутыми к дыркам южными магнитными полюсами (рис. 20, b).

9. Зарядка диэлектрического конденсатора

Ошибочность существующей интерпретации работы конденсатора особенно очевидна. Она базируется на присутствии в электрической цепи положительных и отрицательных зарядов. Носители этих зарядов известны: протон и электрон. Однако, также известно, что они чувствуют присутствие друг друга на расстоянии в тысячу раз большем размера электрона и в миллион раз большем размера протона [2]. Даже такое их далёкое соседство заканчивается процессом формирования атомов водорода, которые существуют лишь в плазменном состоянии при температуре до 5000 С. Это происходит, например, в процессах удаления электронов и протонов от Солнца и последующего объединения их в атомы водорода. Так что совместное присутствие протонов и электронов в свободном состоянии в проводниках полностью исключается, поэтому положительный и отрицательный потенциалы на пластинах диэлектрического конденсатора – ошибка физиков. Исправим её.

Сейчас мы увидим, что пластины диэлектрического конденсатора заряжаются не разноимённой электрической полярностью, а разноимённой магнитной полярностью. При этом функции плюса принадлежат южному магнитному полюсу электрона, а функции минуса – северному (рис.

1). Эти полюса и формируют полярность, но не электрическую, а магнитную. Проследим процесс зарядки диэлектрического конденсатора, чтобы увидеть, как магнитные полюса электрона формируют магнитную полярность его пластин. Известно, что между платинами диэлектрического конденсатора находится диэлектрик D (рис. 24).

Схема эксперимента по зарядке диэлектрического конденсатора показана на рис. 24, а. Самое главное требование к схеме – ориентация её с юга (S) на север (N). Чтобы обеспечить полную изоляцию конденсатора от сети после его зарядки, желательно использовать электрическую вилку, включаемую в розетку сети с напряжением 220 V.

Диод. Принцип работы

Виктор 04.07.2015

Принцип работы диода

Всем привет!

В этой статье мы разберём принцип работы такого полупроводникового прибора, как ДИОД.

Начнём по порядку.

Итак,

диод – это полупроводниковый прибор, который, говоря по простому, одной стороной (в прямом направлении) пропускает ток хорошо, а другой (т. е. в обратном направлении) плохо. Диод имеет два вывода: положительный – анод и отрицательный – катод.

 

Скажу сразу, что в конструкции практически каждого (99,99%) электронного прибора присутствует диод или диоды.

Используется этот полупроводниковый прибор в качестве выпрямителя. Например, при помощи диодного моста, который состоит из четырёх диодов, можно выпрямить переменный ток и он станет постоянным. Если использовать шесть диодов, то можно трёхфазовое напряжение превратить в однофазовое. Применяются диоды в блоках питания, в различных аудио и видео устройствах, телефонов и ещё много где.

Если подключить диод к источнику питания, то напряжение на выходе буде отличаться от первоначального в меньшую сторону на 0,5…0,7 В. Для меньшего спада напряжения используют диоды Шоттки, в этом случае спад напряжения будет примерно на 0,1 В.

Устройство диода показана на рисунке ниже:

 

1 – кристалл, 2 – токопроводы (выводы), 3 – электроды, 4 – плоскость p-n перехода.

Кристаллы диодов делают, в основном, из кремния или германия. Одна область кристалла имеет электропроводимость p-типа (дырочная, имеет искусственно созданный недостаток электронов), другая содержит избыток электронов и имеет электропроводимость n-типа. Граница между областями называется p-n переходом. В латинском языке на букву p начинается слово «позитив», а на букву n – слово «негатив». Прямым включением диода, называется подключение к аноду положительного напряжения, а к катоду – отрицательное. В таком подключении диод открыт. Если подключить наоборот, то тогда диод будет закрыт и пропускать ток не будет. Такое подключение называется «обратным». Обратное сопротивление у диода очень велико, в схемах его применяют как изолятор (или диэлектрик).

Понаблюдать за

работой диода можно так.

Нужно взять источник питания, лампу накаливания и, собственно, диод. Собираем простую схему:

«плюс» источника питания подключаем к аноду диода, «минус» к одному выводу лампы.

Катод диода подключаем ко второму выводу лампы.  В таком «прямом» подключении лампа будет светиться. Теперь перевернём диод, т.е. сделаем «обратное» подключение. В таком подключении лампа светиться не будет, так как переход закрыт.

Ну вот, пожалуй, и всё!

Что-то хотите сказать или добавить по этой теме, пишите комментарии.

И не забудьте поделиться этим материалом в соц.сетях, пожалуйста!

Если хотите узнавать о новых публикациях, рекомендую подписаться на обновления, заполнив форму справа.

Успехов вам!

Как работают диоды? | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

Эта страница частично использует JavaScript. Эта страница может работать неправильно, если эти функции не поддерживаются вашим браузером или настройка отключена.​
Пожалуйста, ищите необходимую информацию на следующих страницах:

Диоды имеют два вывода: анод и катод. Протекает ток или нет, зависит от направления напряжения, подаваемого на эти клеммы. Эта операция называется выпрямлением и является основной операцией диодов.

Диод имеет две клеммы: анод (положительная сторона) и катод (отрицательная сторона).
Диод проводит ток, когда напряжение на аноде выше напряжения на катоде более чем на значение, указанное в техническом описании (примерно 0,7 В в случае кремниевых диодов с p-n-переходом). Он не проводит ток, когда разность потенциалов анода и катода меньше этого значения. Такое действие называется исправлением. Эта характеристика диода может использоваться для схем выпрямителей, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток (преобразование переменного тока в постоянный), защиты от обратного тока батареи (защита от обратного тока) и обнаружения радиоволн.
Состояние смещения, в котором вывод анода выше, чем вывод катода, называется прямым смещением, а состояние, в котором оно ниже, называется обратным смещением.
Когда к диоду прикладывается обратное смещение и это напряжение увеличивается, ток внезапно начинает течь с напряжением, называемым напряжением пробоя. Напряжение пробоя практически не зависит от тока. Используя эту характеристику, диоды также используются в цепях постоянного напряжения и в настоящее время для защиты от электростатического разряда и перенапряжения. Однако обычные диоды подвержены деградации и необратимому повреждению, когда они работают в области пробоя. Поэтому для этих применений необходимо использовать специальные диоды, такие как диоды Зенера или диоды для защиты от электростатического разряда.

Рис. 1 Символ диода и название клеммыРис. 2 ВАХ диода с pn-переходом Рис. 3 Диодное выпрямление (полуволновое выпрямление)Рис. 4 Схема детектора на диодной основе

Для получения информации о продуктах перейдите по следующим ссылкам.

• Диоды TVS (диоды защиты от электростатических разрядов)
• Диоды с барьером Шоттки
• Выпрямительные диоды

• Каталог

• Переключение диодов
• Стабилитроны
• Диоды переменной емкости

Продукты

электронное обучение

• Базовые знания о дискретных полупроводниковых устройствах

электронное обучение

• Основы диодов TVS (диоды защиты от электростатического разряда)

электронное обучение

Откроется новое окно

Лазерный диод — Как работает лазерный диод

Электроника приборы и схемы >> Полупроводники диоды >> Лазерный диод

Лазер диоды играют важную роль в нашей повседневной жизни. Они есть очень дешево и мало. Лазерные диоды самые маленькие из всех известные лазеры. Их размер составляет доли миллиметра.
Лазерные диоды также известный как полупроводниковые лазеры, переходные лазеры, переходные диодные лазеры или инжекционные лазеры. Прежде чем идти на лазер диоды, давайте сначала посмотрим на сам диод.

Что это диод с p-n переходом?

А р-н переходной диод — это полупроводниковый прибор, который позволяет течение тока только в одном направлении.

Диод p-n перехода выполнен из двух типов полупроводников материалы, а именно полупроводники p-типа и n-типа. р-тип полупроводник соединен с n-типом полупроводник для формирования p-n узел. Устройство, полученное в результате соединения Полупроводник p-типа и n-типа называется p-n переходом. диод.

Диод с p-n переходом пропускает электрический ток при прямом смещении состояние, в то время как он блокирует электрический ток в обратном смещении состояние.

Если плюсовая клемма аккумулятора подключается к полупроводник p-типа и отрицательный полюс батареи подключен к полупроводнику n-типа, говорят, что диод быть смещенным вперед.

Когда а напряжение прямого смещения прикладывается к диоду, свободные электроны начинают двигаться от отрицательной клеммы аккумулятора к положительной клемме аккумулятора аналогичным образом дырки начинают двигаться от положительный полюс аккумулятора к отрицательному полюсу батарея.

Потому что этих потоков носителей заряда (свободных электроны и дырки) в диоде с p-n переходом возникает электрический ток.

В обычные диоды с p-n переходом, электроны движутся от n-типа к p-типу будет рекомбинировать с отверстиями в p-типе полупроводник или переход. Точно так же дырки, движущиеся от p-типа в n-тип будет рекомбинировать с электронами в полупроводник или переход n-типа.

Мы известно, что энергетический уровень свободных электронов в проводимости зона высока по сравнению с дырками в валентной зоне. Поэтому свободные электроны будут высвобождать свою дополнительную энергию (безызлучательную энергии) при рекомбинации с дырками.

В в светоизлучающие диоды (LED) или лазерные диоды, рекомбинация происходит аналогичным образом. Однако свободные электроны в светодиодах или лазерных диодах выделяют энергию в форму света при рекомбинации с отверстиями.

Что это лазерный диод?

А лазерный диод — оптоэлектронный прибор, преобразующий электрическая энергия в световую энергию для получения высокой интенсивности когерентный свет. В лазерном диоде p-n переход полупроводниковый диод действует как лазерная среда или активная среда.

работа лазерного диода почти аналогична свету излучающий диод (LED). Основное отличие светодиода от лазерный диод заключается в том, что светодиод излучает некогерентный свет, тогда как лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазер диодная конструкция

лазерный диод выполнен из двух слоев легированного арсенида галлия. Один слой легированного арсенида галлия будет давать n-тип полупроводник, тогда как другой слой легированного арсенида галлия будет производить полупроводник р-типа. В лазерных диодах селен, алюминий и кремний используются в качестве легирующих присадок.

P-N развязка

Когда слой p-типа соединяется со слоем n-типа, p-n-переход сформирован. Точка, в которой слои p-типа и n-типа соединение называется p-n переходом. p-n переход разделяет Полупроводники p-типа и n-типа.

Для в конструкции лазерных диодов выбран арсенид галлия над кремнием. В кремниевых диодах энергия выделяется при рекомбинация. Однако это высвобождение энергии не в форма света.

В арсенид-галлиевые диоды, выделение энергии происходит в виде света или фотонов. Поэтому арсенид галлия используется для конструкция лазерных диодов.

N-тип полупроводник

Добавление небольшой процент посторонних атомов в собственном полупроводник производит полупроводник n-типа или p-типа.

Если пятивалентный примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику, получается полупроводник n-типа. В полупроводниках n-типа свободные электроны являются основными носителями заряда, тогда как дырки являются миноритарными носителями заряда. Поэтому свободные электроны проводят большую часть электрического тока в полупроводниках n-типа.

Р-тип полупроводник

Если в чистый полупроводник добавляют трехвалентные примеси, получают полупроводник р-типа. В полупроводниках p-типа дырки являются основными носителями заряда, тогда как свободные электроны являются миноритарными носителями заряда. Таким образом, отверстия несут большую часть электрического тока в полупроводниках р-типа.

Основной шаги требуется для создания когерентного пучка света в лазере диоды

Основные этапы, необходимые для получения когерентного пучка света в лазеры диоды: поглощение света, спонтанное излучение и вынужденное излучение.

Поглощение энергия

Поглощение из Энергия – это процесс поглощения энергии извне источники энергии.

В лазерные диоды, электрическая энергия или напряжение постоянного тока используются в качестве внешний источник энергии. Когда напряжение постоянного тока или электрические энергия поставляет достаточно энергии валентности электроны или электроны валентной зоны, они разрывают связь с родительским атомом и переходит на более высокий энергетический уровень (зона проводимости). Электроны в зоне проводимости называемые свободными электронами.

Когда валентный электрон покидает валентную оболочку, пустое пространство создается в точке, из которой ушел электрон. Этот пустой пространство в валентной оболочке называется дыркой.

Таким образом, и свободные электроны, и дырки рождаются парами, потому что поглощения энергии от внешнего источника постоянного тока.

Спонтанное эмиссия

Спонтанная эмиссия это процесс естественного излучения света или фотонов, в то время как электроны переходят в более низкое энергетическое состояние.

В лазерные диоды, электроны валентной зоны или валентные электроны находятся в более низком энергетическом состоянии. Таким образом, образовавшиеся дыры после оставшихся валентных электронов также находятся в более низкой энергии состояние.

Вкл. с другой стороны, электроны зоны проводимости или свободные электроны находятся в более высоком энергетическом состоянии. Простыми словами, свободные электроны обладают большей энергией, чем дырки.

свободные электроны в зоне проводимости должны потерять свои дополнительные энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в валентности группа.

свободные электроны в зоне проводимости долго не задерживаются период. Через некоторое время свободные электроны рекомбинируют с нижними энергетическими дырами, высвобождая энергию в виде фотоны.

Стимулированный эмиссия

стимулированная эмиссия процесс, при котором возбужденные электроны или свободные электроны стимулируются к переходу в более низкое энергетическое состояние высвобождение энергии в виде света. Вынужденное излучение это искусственный процесс.

В стимулированный излучение, возбужденные электроны или свободные электроны не обязательно ждать завершения своей жизни. Перед завершение их жизни, падающие или внешние фотоны заставит свободные электроны рекомбинировать с дырками. В вынужденного излучения, каждый падающий фотон будет генерировать два фотоны.

Все фотоны, генерируемые вынужденным излучением, будут путешествовать в том же направлении. В результате узкий луч производится высокоинтенсивный лазерный свет.

Как лазерный диод работает?

Когда На лазерный диод подается постоянное напряжение, свободное электроны перемещаются через область перехода из n-типа материал к материалу р-типа. В этом процессе некоторые электроны будут напрямую взаимодействовать с валентными электронами и возбуждает их на более высокий энергетический уровень, тогда как некоторые другие электроны будут рекомбинировать с дырками в p-типе полупроводник и выделяет энергию в виде света. Этот процесс излучения называется спонтанным излучением.

фотоны, генерируемые в результате спонтанного излучения, будут перемещаться через область соединения и стимулировать возбужденный электроны (свободные электроны). В результате больше фотонов выпущенный. Этот процесс испускания света или фотонов называется вынужденное излучение. свет, генерируемый вынужденным излучением, будет двигаться параллельно до развязки.

два конца структуры лазерного диода оптически отражающий. Один конец полностью отражающий, тогда как другой конец частично отражающий. Полностью отражающий конец будет отражать свет полностью, тогда как частично отражающий конец будет отражают большую часть света, но допускают небольшое количество свет.

свет, генерируемый в p-n переходе, будет отражаться назад и вперед (сотни раз) между двумя отражающими поверхностями. Как В результате достигается огромное оптическое усиление.

свет, генерируемый вынужденным излучением, ускользает через частично отражающий конец лазерного диода к производят узкий луч лазерного излучения.
Все фотоны генерируемое за счет вынужденного излучения, будет перемещаться в в том же направлении. Следовательно, этот свет будет путешествовать на большие расстояния. расстояния без растекания в пространстве.

Преимущества лазерных диодов

1. Простой строительство
2. Легкий
3. Очень дешево
4. Малый размер
5. Высоко надежный по сравнению с другими типами лазеров.
6. длиннее срок службы
7. Высокий эффективность
8. Зеркала есть не требуется в полупроводниковых лазерах.
9. Низкая мощность расход

Недостатки из лазерные диоды

1. Не подходит для приложений, где требуется высокая мощность.
2. Полупроводник лазеры сильно зависят от температуры.

Применение лазерных диодов

1. Лазер диоды используются в лазерных указках.
2. Лазер диоды используются в оптоволоконной связи.
3. Лазер диоды используются в считывателях штрих-кодов.
4. Лазер диоды используются в лазерной печати.