Site Loader

Содержание

Все о светодиодах.

Что такое светодиод?

Светодиоды образуют неотъемлемую часть в современной электроники, простые показатели для оптических коммуникационных устройств. Светоизлучающие диоды используют свойства р-п перехода и испускают фотоны, когда ток в прямом направлении. Светодиоды специально излучают свет, когда потенциалы приложены к аноду и катоду.

История светодиодов начинается с 1907 года, когда капитан Генри Джозефа наблюдал особенности электро-люминесценции карбида кремния. Первый светодиод был разработан в 1962 году. Он был разработан Холоньяк, работал в General Electric (GE). Это был GaAsP устройства. Первая коммерческая версия светодиодов пришли на рынок в 1960-х годов.

Изготовление светодиодной технологии произвела бум в 1970-е годы с введением арсенида галлия алюминия (GaAlAs). Эти светодиоды высокой яркости и во много раз ярче, чем старая рассеянного типа. Синие и белые светодиоды были введены в 1990 году, в котором используется индия нитрида галлия (InGaN) в качестве полупроводника. Белый светодиод содержит неорганический фосфор. Когда голубой свет внутри светодиода попадает на люминофор, он излучает белый свет.

Что делает светодиод идеальным?

Светодиоды широко используются в электронных схемах из-за его преимущества по сравнению с лампами. Некоторые важные особенностями являются:

  • Светодиоды заключены в пластик, так что они могут выдерживать механические удары.
  • В отличие от ламп, светодиоды не выделяют тепло и потери мощности при нагреве практически отсутствует.
  • Светодиоды требуют очень низкий ток и напряжений обычно 20 мА при 1,8 вольта. Так что это идеально в схемах с батарейками.

Что находится внутри светодиода?

Внутри корпуса LED, есть две клеммы связаны маленький чип изготовлен из галлия соединения. Этот материал обладает свойством излучения фотонов при переходе P-N смещен в прямом. Различные цвета создаются выбиванием основного материала из другого веществама.

Внутри светодиода

Светодиодная технология

Яркость является важным аспектом LED. Глаз человека имеет максимальную чувствительность к свету около 550 нм в области желто — зеленой части видимого спектра. Именно поэтому зеленый светодиод излучается ярче, чем красный светодиод, хотя оба используют тот же ток. Важные параметры светодиодов являются:

  • Световой поток
    Указывает на энергии света, исходящего от светодиодов. Он измеряется в Люмен (лм) или Милли просвет (MLM)
  • Световая интенсивность
    светового потока, охватывающий большую площадь является силой света.Он определяется как Кандела (кд) или милли Кандела (MCD) Яркость светодиода напрямую связана с его силой света.
  • Светоотдача
    Это испускаемых относительной световой энергии к потребляемой мощности.Она измеряется в терминах люмен на ватт (лм Вт).

Прямой ток, прямое напряжение, угол обзора и скорость реагирования это факторы, влияющие на яркость и эффективность светодиодов. Прямой ток (I) является ток, протекающий через светодиод, когда он смещен в прямом направлении и он должен быть ограничен от 10 до 30 миллиампер, если выше то светодиоды будут уничтожены.

Угол обзора составляет от — угол оси, при котором световая интенсивность падения до половины осевого значения. Вот почему индикатор показывает больше яркости в полном объеме состоянии. Высокие яркие светодиоды имеют узкий угол обзора, так что свет фокусируется в пучок. Рабочее напряжение (V) является падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения в диапазоне от 1,8 В до 2,6 вольт для обычных светодиодов, но в голубой и белый он будет идти до 5 вольт. Скорость отклика представляет, как быстро светодиод включается и выключается. Это очень важный фактор, если светодиоды используются в системах связи.

Требуется ли балластный резистор?

Светодиоды всегда подключены к источнику питания через резистор. Этот резистор называют «балластный резистор», которая защищает диод от повреждений, вызванных избыточным током. Он регулирует прямой тока на светодиод для безопасного предела и защищает ее от жжения.

Номинал резистора определяет прямой тока и, следовательно, яркость светодиодов. Простое уравнение Vs — Vf — используется для выбора резистора. Vs представляет входное напряжения цепи, Vf прямое падение напряжения светодиода(ов) при допустимом токе через светодиод. Полученное значение будет в Омах. Лучше ограничить ток до безопасного предела 20 мА.

Приведенная ниже таблица показывает прямое падение напряжения на светодиоде.

Красный Оранжевый Желтый Зеленый Синий Белый
1,8 В 2 V 2,1 В 2,2 В 3,6 В 3,6 В

Через типичный светодиод может пройти 30 -40 мА безопасный ток через него .Номинальный ток, чтобы дать достаточную яркость, стандартный красный светодиод 20 мА. Но это может быть 40 мА для синего и белого светодиода. Ограничение тока балластным резистором защищает диод от избыточного тока, протекающего через него. Значение балластного резистора должны быть тщательно отобраны, чтобы предотвратить повреждение светодиодов, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Следующее уравнение объясняет, как выбирать балластный резистор.

R = V / I

Где R — является значение сопротивления в Ом, V — является входное напряжение в цепи, и I — это допустимый ток через светодиод в амперах. Для типичного красного светодиода, прямое падение напряжения составляет 1,8 вольта. Таким образом, если напряжение питания 12 В (Vs), падение напряжения на светодиод 1,8 В (V) и допустимый ток составляет 20 мА (Если), то значение балластного резистора будет

Vs — Vf / Если = 12 — 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 = 510 Ом.

Но если 510 Ом резистор не доступен то можно подобрать ближайший, например 470 Ом резистор может быть использован даже если ток через светодиод слегка увеличивается. Но рекомендуется использовать 1 K резистор для увеличения срока службы светодиодов, хотя там будет небольшое снижение яркости.

Ниже готова арифметические для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов при различных напряжениях.

 

С добавлением других цветов

Светодиод, который может дать разные цвета полезно в некоторых приложениях. Например, светодиоды могут указывать на все системы OK, когда он становится зеленой, и неисправный, когда он становится красной. Светодиоды, которые могут производить два цвета называются Bicolour (Биколор) светодиодов.

Двухцветный светодиодный охватывает два светодиода (обычно красный и зеленый) в общем пакете. Два кристалла установлены на двух клеммах. Двухцветный светодиодный дает красный цвет, если ток проходит в одном направлении и становится зеленым, когда направление тока меняется на противоположное.

Триколор и многоцветные светодиоды , также доступны, которые имеют два или более кристаллов, заключенных в общий корпус. Трехцветный светодиодный имеет два анода для красного и зеленого кристалла и общим катодом. Таким образом, он излучает красный и зеленый цвета в зависимости от анода, в котором имеется ток. Если оба анода подключены, то светодиоды испускают свет и получается желтый цвет. Общий анод и отдельные светодиоды типа катода, также имеются.

Двухцветный индикатор светится разными цветами , начиная от зеленого через желтый, оранжевый и красный основной на ток, протекающий через их аноды, выбрав подходящий резистор для ограничения тока анода. Многоцветные светодиоды содержат более двух чипов, обычно красного, зеленого и синего чипы-в одном корпусе. Мигание разными цветами светодиодов, теперь доступны с двумя выводами. Это дает радугу цвета, которые являются весьма привлекательным.

Инфракрасный диод — источник Невидимого света

ИК диоды широко используются в удаленном управлении (пульт ДУ). Инфракрасные диоды на самом деле испускают нормальный свет с определенным цветом, который не чувствителен к человеческим глазом, потому что его длина волны 950 нм, ниже видимого спектра. Многие источники, такие как солнце, лампы, даже человеческое тело испускает инфракрасные лучи. Поэтому необходимо, чтобы модулировать излучение от ИК-диода, чтобы использовать его в электронном приложении, чтобы предотвратить ложное срабатывание. Модуляции делает сигнал от ИК-светодиода значительно выше чем шум. Инфракрасные диоды есть в корпусе, которые являются непрозрачным для видимого света, но прозрачна для инфракрасного. ИК-светодиоды широко используются в системах управления.

Инфракрасные диоды

Фотодиод — Он может увидеть свет

Фотодиод генерирует ток, когда его р-п перехода получает фотоны видимого или инфракрасного света. Основная работа фотодиода зависит от поглощения фотонов в полупроводниковом материале. Фото-генерируемых носителей разделены электрическим полем, и в результате фототок пропорционален падающему свету. Скорость, с которой носители движутся в области обеднения связана с силой электрического поля по всему региону и подвижность носителей.

Фотон, который поглощается полупроводником в области обеднения приведет к образованию электронно-дырочной проводимости. Дырки и электроны будут транспортироваться под действием электрического поля к краям области обеднения. После носителей покидают область истощения они идут к клеммам фотодиода, чтобы сформировать фото-ток во внешней цепи. Время отклика фотодиода, как правило, 250 наносекунд .

Фотодиоды

Лазерные диоды

Лазерный диод похож на обычные прозрачные светодиодные, но производит Laserwith высокой интенсивности. В лазерном луче число атомов вибрируют в такой цикле, что всё испускаемое излучение одной длины волны в фазе друг с другом. Лазерный свет является монохроматическим и проходит в виде узкого пучка. Луч типичных лазерных диодов составляет 4 мм х 0,6 мм, которая расширяется только до 120 мм на расстоянии 15 метров.

Лазерный диод может включаться и выключаться на более высоких частотах даже выше, чем 1 ГГц. Так что это весьма полезно в телекоммуникационных системах.Поскольку лазер генерирует тепло на поражение тканей тела, он используется в хирургии, чтобы исцелить поражения в очень чувствительных частей, как сетчатки, головного мозга и т.д. лазерные диоды являются важными компонентами в проигрывателях компакт-дисков, чтобы получить данные, записанные в компакт-дисках.

Лазерные Диоды

Как работают диоды Шоттки

Все, что вам нужно знать о том, как работают диоды Шоттки


Подобно другим диодам, диод Шоттки в зависимости от направления течения тока в электрической цепи влияет на ток. В мире электроники эти устройства работают так же, как улицы с односторонним движением – они позволяют току течь только от анода к катоду. Тем не менее, в отличие от обычных полупроводниковых диодов, диод Шоттки известен благодаря низкому падению напряжения при его прямом включении и способностью к быстрому переключению. Это делает его идеальным выбором для использования в высокочастотных устройствах, а также в устройствах, где используются низкие напряжения. Диод Шоттки может применяться в самых разных устройствах, например:

  • Для выпрямления тока большой мощности. Диоды Шоттки могут использоваться в мощных устройствах благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Эти диоды затрачивают меньше энергии, что способствует уменьшению размеров радиатора;

  • В универсальных источниках питания. Диоды Шоттки также могут помогать разделять питание при использовании блоков двойного электропитания, использующих энергию электрической сети и аккумуляторов;

  • В элементах солнечных батарей. Диоды Шоттки могут помочь добиться максимальной эффективности элементов солнечной батареи благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Также они помогают защищать ячейки от обратного заряда;

  • В качестве защелки. Диоды Шоттки могут также использоваться в качестве защелки в транзисторных схемах, а также в цепях с логическими элементами 74LS или 74S.

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Одним из главных преимуществ использования диода Шоттки вместо обычного диода является низкое сопротивление его перехода металл-полупроводник, приводящее к тому, что напряжение падает при его прямом включении. Таким образом диод Шоттки потребляет меньшее напряжение, чем обычный диод. На его p-n-переходе падает лишь 0,3-0,4 В. На графике ниже вы можете видеть прямое падение напряжение, составляющее приблизительно 0,3 В. Ток через диод Шоттки значительно возрастает при увеличении напряжения сверх указанного. Через обычный диод ток не растет до напряжения приблизительно 0,6 В.

На рисунках ниже показаны две электрические цепи в качестве иллюстрации преимуществ низкого падения напряжения при прямом включении. В цепи слева обычный диод, а справа – диод Шоттки. У обеих цепей источник питания дает напряжение 2 В постоянного тока.

Обычный диод потребляет 0,7 В, отдавая нагрузке лишь 1,3 В. Благодаря низкому падению напряжения при прямом включении, диод Шоттки потребляет только 0,3 В, отдавая нагрузке 1,7 В. Если нагрузке необходимы 1,5 В, то для такой задачи подойдет только диод Шоттки.

Другие преимущества использования диода Шоттки вместо обычного диода:

  • Малое время обратного восстановления. Диод Шоттки накапливает небольшой заряд, что делает его идеальным для использования в схемах, требующих быстрого переключения — они широко используются при конструировании высокочастотных печатных плат;

  • Пониженный уровень помех. Диод Шоттки добавляет в схему меньшее количество нежелательного шума по сравнению с типичным диодом с p-n-переходом;

  • Более высокие характеристики. Диод Шоттки потребляет меньше энергии, поэтому подходит по техническим требованиям для использования в низковольтных устройствах.

Также следует помнить о нескольких недостатках диодов Шоттки. Диод Шоттки, на который подано обратное напряжение смещения, будет пропускать больший обратный ток, чем обычный диод. Это приводит к тому, что в цепи с обратным включением диода Шоттки ток утечки больше.

Максимальное обратное напряжение диода Шоттки также меньше, чем у обычных диодов, и обычно составляет не более 50 В. При превышении этого напряжения происходит пробой диода Шоттки, в результате чего он начинает пропускать большой ток в обратном направлении. До этой величины обратного напряжения существует лишь небольшой ток утечки через диод Шоттки, впрочем, как и у других диодов.

Как работает диод Шоттки

В обычном диоде полупроводники p-типа и n-типа образуют p-n-переход. В диоде Шоттки вместо полупроводника p-типа используется металл. Этот металл может быть разным – от платины до вольфрама, молибден, золото и т. д.

Металл и полупроводник n-типа образуют переход металл-полупроводник. Он называется барьером Шоттки. Свойства барьера Шоттки различны при отсутствии напряжения смещения, при прямом и при обратном смещении.

Напряжение смещения отсутствует

При отсутствии напряжения смещения свободные электроны будут перемещаться из полупроводника n-типа в металл, чтобы восстановить равновесие. Этот поток электронов создает барьер Шоттки, где встречаются отрицательные и положительные ионы. Чтобы свободные электроны смогли преодолеть этот барьер, требуется приложение внешнего напряжения большего, чем потенциал поля перехода металл-полупроводник.

Прямое смещение

Если положительную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а отрицательную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод прямое смещение. В этом состоянии, если напряжение больше 0,2 В, то электроны могут преодолеть переход металл-полупроводник и перейти из полупроводника n-типа в металл. Это приведет к возникновению тока через диод. Так работают все диоды.

Обратное смещение

Если отрицательную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а положительную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод обратное смещение. Так мы увеличим ширину барьера Шоттки, не давая току течь через диод. Тем не менее, если напряжение обратного смещения будет возрастать, то, в конце концов, барьер будет пробит. После чего ток потечет в обратном направлении и может повредить этот и другие электронные компоненты.

Изготовление и параметры диода Шоттки

Существуют различные способы изготовления диода Шоттки. Самый простой способ изготовить диод Шоттки – это присоединить к поверхности полупроводника металлический провод, сделав точечный контакт. Некоторые диоды Шоттки до сих пор производятся таким способом, но осуществить контроль качества готовых диодов сложно.

Самая популярная технология использует вакуумное нанесение металла на поверхность полупроводника. Этот метод обладает недостатком, заключающимся в пробое диода вследствие воздействия электрических полей по краям пластины проводника. Для устранения этой проблемы производители защищают полупроводниковую пластину оксидным охранным кольцом. Кроме того, это охранное кольцо защищает переход металл-полупроводник от разрушения вследствие физического воздействия. Такие диоды изготавливаются в том числе в форм-факторе, допускающем поверхностный монтаж компонентов.

Параметры диода Шоттки

Ниже приведен перечень характеристик, на основании которых следует подбирать диод Шоттки для использования в вашем следующем электронном проекте.

Примеры диодов Шоттки

Полезно увидеть, как эти характеристики обычно приводятся на сайте изготовителя или в спецификации. Ниже приведены два примера:

1N5711 – это ультрабыстрый диод Шоттки, обладающий высоким пробивным напряжением, низким падением напряжения при прямом включении и охранным кольцом для защиты перехода металл-полупроводник.

1N5828 – это диод Шоттки в корпусе штыревого типа, используемый для выпрямления тока.

Управление током

Вы планируете поработать над высокочастотным или мощным устройством, в котором требуется применение низкого напряжения? Ваш выбор – диоды Шоттки! Эти диоды широко известны благодаря их низкому падению напряжения при прямом включении и высокой скорости переключения. Используются ли они в ячейках солнечных батарей или для выпрямления тока, нет других подобных устройств, обладающих падением напряжения всего 0,3 В, дающее дополнительную эффективность. Современные ПО для разработки электронных устройств уже имеют множество готовых к использованию бесплатных библиотек, содержащих диоды Шоттки. Самому не нужно ничего делать. Попробуйте уже сегодня!

Технические характеристики светодиодов SMD 3528, 5050, 5630, 5730, параметры и типы

Рассмотрим технические характеристики светодиодов с потребительской точки зрения, не будем рассматривать ненужные параметры, которые особо не влияют не эксплуатацию. Посмотрим только на важные характеристики, ведь в основном нас интересует, какое напряжение на него подать, и что бы он светил ярче и дольше.

Среди множества типов диодов, наибольшую популярность получили SMD 3528, SMD 5050, SMD 5630, SMD 5730. По цифровому обозначению можно видеть, какой размер корпуса используется.  Например, SMD3528 это размеры 3,5 мм на 2,8мм.

Содержание

  • 1. Реальная мощность китайских ЛЕД
  • 2. Таблица характеристик фирменных
  • 3. Сравним размеры и яркость
  • 4. Сравнение энергоэффективности LED диодов
  • 5. Графики характеристик светодиода SMD 5730

Реальная мощность китайских ЛЕД

Размер кристалла у маломощных китайских, на примере SMD5630 SMD5730

90% китайской продукции, например на базаре Aliexpress, изготовлена на маломощных диодах, которые гораздо слабей фирменных. Фирменные, это производства Samsung, LG, Philips и другие. Китайцы этим активно пользуются, указывая параметры, как будто там установлены Самсунги. После покупки оказывается, что яркость и мощность ниже в 3-4 раза, чем обещал продавец.

Чтобы отличить плохой LED от хорошего, ознакомитесь со статьей «Характеристики светодиодов«. Подробно описал, как зависит мощность от размера кристалла, массы и других свойств.

Китайские 5630, 5730
тип №1
Китайские 5630, 5730
тип №2
Китайский 5050
Мощность 0,09W 0,15W 0,1W
Яркость 7 лм 12 лм 8 люмен

Получается, что китайский 5630 (5730) на 0,15W слабее фирменного 5050 на 0,2W. Будьте бдительны при выборе товара.

Таблица характеристик фирменных

Параметр 3528 5050 5630 5730-05 5730-1
Световой поток, Лм 5 15 40 40 100
Мощность 0,06 Вт 0,2 Вт 0,5 Вт 0,5 Вт 1 Вт
Температура до + 65 до + 65 до + 80 до + 80 до + 80
Ток, ампер 0,02 0,06 0,15 0,15 0,300
Напряжение, Вольт 3,3 3,3 3,3 3,4 3,4
Габариты, мм 3,5 x 2,8 5 x 5 5,3 x 3 4,8 x 3 4,8 x 3

В таблице указаны усредненные характеристики светодиодов белого света с самыми популярными параметрами. Лампы теплого белого и холодного белого света обычно имеют меньший световой поток. Так же при одинаковой яркости света, диод белого света дает лучшее освещение, чем другие.

В основном характеристики зависят от производителя с колебанием плюс-минус 15%. Лучшие параметры обеспечивают конечно именитые европейские, японские, китайские бренды. LED диоды неизвестных производителей конечно похуже, но еще у них никто не гарантирует заявленный срок службы. Самый плохой вариант, когда вам по низкой цене предлагают светодиоды промаркированные как фирменные, хотя неизвестно кем они сделаны. Главным образом подделку от бренда можно отличить только при помощи  измерения всех параметров и сравнением с заявленными.

Бюджетные светодиоды неизвестного производителя обычно очень слабые, вместо положенных 0,5W будет всего 0,15W или 0,09W. Так делают китайцы, чтобы дешевку выдать за фирменный. Но это они компенсируют втрое большим количеством диодов. Такие диоды работают максимум 20.000 часов. Чаще всего встречаются на кукурузах и светодиодной ленте SMD 5630.

Сравним размеры и яркость

Сравнение диодов на светодиодной ленте 5050, 3528, 5630. В большой импровизированной коробке сделаем замеры освещенности каждого диода. Наглядно видно разницу в освещенности и направленность угла освещения.

Сравнение энергоэффективности LED диодов

..

Световой поток Люмен на Ватт:

  • SMD 3528 – 70 Лм/Вт;
  • SMD 5050 – 80 Лм/Вт;
  • SMD 5630 – 80 Лм/Вт;
  • SMD 5730-05 – 80 Лм/Вт;
  • SMD 5730-1 – 100 Лм/Вт;

Развитие светодиодных технологий идет в направлении увеличения количества Люмен на единицу площади. Соответствие светового на единицу мощности с изменением поколения ЛЕД диодов меняется не очень сильно. Если сравнить светодиод SMD 3528 и 5730-1, то почти при одинаковой площади светоизлучающего элемента мощность светового потока увеличилась в 22 раза, а энергопотребление в 15 раз.

Графики характеристик светодиода SMD 5730

COB или дискретные диоды? Плюсы и минусы технологий.

COB (chip-on-board) — одна из самых распространенных технологий создания светодиодов, применяемых в системах направленного света. В последние годы светильники на COB-матрицах начали стремительно вытеснять светотехническое оборудование на основе дискретных диодов. Однако, у каждой технологии есть свои плюсы и минусы. О них стоит помнить, принимая решение, в каких случаях применять COB разумно, а в каких — нет.

СОВ vs Суперъяркий диод: case study

Чтобы наглядно увидеть плюсы и минусы технологии COB, давайте проверим ее в деле по сравнению с аналогичным решением для создания направленного света — суперъярким диодом. И ту, и другую технологию возьмем в составе изделия — светильника. Оценивать будем по следующим параметрам:

1.  Дизайн;
2.  Качество светового пучка;
3.  Энергоэффективность;
4.  Долговечность;
5.  Применимость.

Ита-а-ак, леди и джентельмены, поприветствуем! В левом углу ринга — даунлайт на сверхъярком светодиоде; в правом углу ринга — даунлайт с COB-матрицей! Fight!

1. Дизайн

Первое, что хочется отметить, — это внешний вид соперников. Зачастую именно он является определяющим при выборе заказчиком LED-источника света.

На фото ниже представлены два “бойца” из нашего каталога — встраиваемый светильник на сверхъярких светодиодах 7W TD20 IP44 Round (слева) и встраиваемый точечный светильник на основе LED-матрицы от Edison Opto 7W G2 TD20 IP44 (справа).

Разница очевидна и состоит в количестве светящих точек (источников светового излучения) в даунлайте: для светильника из сверхъярких диодов 7W TD20 IP44 Round — 7 точек; для светильника на базе COB-матрицы от Edison Opto 7W G2 TD20 IP44 — одна точка (как в привычных галогенных лампах).

На вкус и цвет, как говорится, товарищей нет, но, по нашему опыту, более консервативные во взглядах покупатели отдают предпочтение светильникам на COB-матрице (вероятно, из-за более привычного вида источника света).

2. Качество светового пучка

Теперь обратим внимание на то, как соперники держатся на ринге — на техничность и стиль работы, а именно на формируемый каждым из них световой пучок.

Из-за большого количества одиночных источников света (в случае с даунлайтом на сверхъярких диодах) проявляет себя эффект мультитеней, который отчетливо виден на фото слева.

В свою очередь, COB-матрицы до последнего времени имели свой недостаток, а именно неравномерное распределение интенсивности светового пучка (с максимумом в центре). К счастью, осенью 2014 года было найдено решение: применение двойной системы, рефлектор + единая оптика на всю COB-матрицу. До этого момента сверхъяркие диоды демонстрировали более равномерный и симметричный световой пучок, что давало им некоторое преимущество в глазах потребителей.

Справедливо будет отметить, что новая оптическая система светильников на базе COB-матриц вносит дополнительные потери мощности из-за применения акрила и силикона в линзе. Однако получаемое качество светового пучка высоко ценится нашими заказчиками: ритейлерами и теми, кто занимается рекламно-выставочной деятельностью.

3. Энергоэффективность

Тему энергоэффективности мы невольно уже затронули, когда говорили о качестве светового пучка.  Давайте продолжим разговор и столкнем две испытываемые нами технологии. Чтобы сравнение получилось честным, биться на ринг пригласим спортсменов в одной и той же весовой категории. Для светодиодной техники это означает, что ключевые базовые параметры обоих светильников одинаковы:

  1. Светоотдача и COB-матрицы, и сверхъяркого диода: 100 лм/Вт;
  2. Коэффициент мощности используемого источника питания светильника: >0,95.

Наш практический опыт показывает, что противостояние двух технологий на сегодняшний день дает приблизительно один результат — достойные 75-80 лм/Вт. В случае с COB-матрицей потери вызваны рефлектором, в случае с супер-ярким диодом — линзами. Излишне говорить, что по мере совершенствования светодиодных технологий постепенно от года к году растет и светоотдача самих диодов, и светоотдача приборов на их основе.

Еще раз отметим, что применение новой оптики в светильниках на базе COB может несколько снижать их энергоэффективность, которое компенсируется качеством светового пучка.

4. Долговечность

В целом, соперники бьются на равных, но надолго ли им хватит силы и выносливости? Ведь зачастую побеждает не тот, кто сильнее, а тот, кто способен дольше устоять на ринге. Поговорим о долговечности.

В любом  светодиодном изделии долговечность определяется многими факторами, не в последнюю очередь — драйвером (источником питания). Если взять одинаково надежные драйверы в наших двух случаях, то светильник на базе COB будет менее «поворотлив» и «устанет» быстрее. Из-за компактных габаритов с матрицы труднее отводить тепло, поэтому полезный срок службы по стандарту L70 у матриц, как правило, ниже — 30-40 тысяч часов против 50 у сверхъярких дискретных диодов.

Однако вышеприведенные цифры справедливы только для качественных светодиодов среднего и выше среднего ценовых сегментов, которые используются в грамотно спроектированном светильнике. Сомнительная родословная источников света, драйвера или же конструктивно-технологического исполнения прибора способны свести долговечность на «нет». Нокаут в первом же раунде — увы, не столь уж редко случающееся событие: как в боксе, так и в применении светодиодного оборудования.

Подведем итоги

В aledo-pro мы придаем первостепенное значение качеству света и хотели бы отметить, что особенности технологий, которые сегодня применяются при производстве светодиодов, важно учитывать заказчикам при принятии решений о выборе в пользу одной из них.

Сегодня рынок светодиодных решений в России находится на стадии становления (российские стандарты в этой области еще только формируются), поэтому риск приобрести некачественное светотехническое оборудование весьма высок.

Из всех правил бывают исключения, кроме, пожалуй, одного: выбор в пользу той или иной конкретной технологии лишь тогда по-настоящему безопасен и эффективен, если он делается исходя из решаемой задачи и при поддержке профессионалов, обладающих хорошей репутацией. 

Что такое светодиоды и где они могу применяться?

В зависимости от эффекта, ставят несколько кристаллов одного или разных цветов. Одного – для повышения мощности, в таком случае они подключаются параллельно и в итоге фокусируются как единый светодиод. Разных – для многоцветного эффекта, например, для индикации (обычно синий-красный, встречается во многих аккумуляторных устройствах как индикатор работы/зарядки) или для отображения большого спектра
цветов (как например RGB-светодиод, способный отобразить все возможные цвета – состоит из 3 кристаллов, красного (R), зелёного (G), синего (B)).

Светодиоды отличаются по длине волны – они способны точно испускать свет определённого спектра, в частности, ультрафиолетовыми светодиодами можно засвечивать фоторезист, а фидосветодиоды ускоряют рост растений.

Граничное напряжение светодиода меняется от 1.9 В (инфракрасный) до 3.7 В (белый). Часто светодиоды собирают в последовательные сборки (например, в дешёвых светодиодных лентах), чтобы запитать, например, 5 2.2-вольтовых светодиодов от 12В, потеряв всего 1В на резисторе.

Если Вы используете светодиоды на большой ток, то, скорее всего, придётся ставить мощные резисторы, на которых всё равно будет теряться большое количество тепла. В таком случае можно использовать импульсные стабилизаторы тока (на основе DC-DC преобразователей или самодельные) – при большом КПД они обеспечивают большой ток и практически не греются! Светодиоды от 100 мА желательно подключать уже именно так.

Понятно, что все светодиоды имеют различные характеристики, но как же найти нужный номинал резистора для правильного подключения светодиода? В этом деле нам поможет давно забытый школьный курс физики, а именно закон Ома.

Для примера, возьмём светодиод с падением напряжения 2В, который нам нужно запитать от 3.3 В. Ток возьмём по среднему для всех «мелких» светодиодов значению – 20 мА, а чтобы не убить его раньше времени – 15 мА. Разница в напряжении между напряжением питания и напряжением, нужным для светодиода, составляет 3.3 – 2 = 1.3 В. Вспоминаем закон Ома для замкнутой цепи – I = U/R.

Преобразуем её относительно сопротивления . Поделим 1.3 на 0.015 (15мА в А), получим 86.7 Ом. Значение крайне нестандартное, поэтому возьмём ближайшее удобное (в большую сторону) – например, 100 Ом. Светодиоду по режиму будет только лучше, а ток изменится незначительно (13 мА) – невооружённым взглядом вы вряд ли заметите это изменение.

Светильник, LED, диоды, алграф, все для мебели, столешница, мдф, кухня

КатегорияВсе Акции и спецпредложения Барные стулья Все для Кухни» Вытяжки кухонные»» Комплектующие к кухонным вытяжкам» Корзины, посудосушители, колонны»» Корзины, посудосушители в верхний шкаф»» Корзины, посудосушители в нижний шкаф»» Корзины, посудосушители в угловой шкаф»» Выдвижные колонны» Лотки, вкладыши» Мебельные щиты»» Дизайн-панели Albico»» Мебельные щиты Альбико»» Мебельные щиты Скиф»» Мебельные щиты Союз»» Мебельные щиты Слотекс»» Мебельные щиты Кедр»» Комплектующие к мебельным щитам» Мойки кухонные»» Мойки GranFest»» Мойки GranFest QUARZ»» Мойки Ewigstein»» Мойки ЕМАР»» Мойки МаксСтоун»» Мойки универсального монтажа»» Распродажа»» Комплектующие к мойкам» Мусоросборники/Гигиенические покрытия» Подставки под горячее» Подстолья» Плинтус кухонный»» Плинтус кухонный KORNER LB37 (Польша)»»» Комплектующие к плинтусу LB-37»» Плинтус кухонный KORNER LB40 (Польша)»» Плинтус кухонный REHAU — 118 (Германия)»»» Комплектующие к плинтусу Рехай 118»» Плинтус кухонный REHAU PERFETTO LINE (Германия)»»» Комплектующие к плинтусу Перфетто-Лайн»» Плинтус кухонный ТЕРМОПЛАСТ АР-120 (Польша)»»» Комплектующие к плинтусу АР120»» Плинтус кухонный ТЕРМОПЛАСТ АР-740/850 (Польша)»»» Комплектующие к плинтусу АР740»» Гибкий плинтус ТЕРМОПЛАСТ АР-632 (Польша)»» Плинтус кухонный ПЛАТО (Россия)»»» Комплектующие к плинтусу Плато»» Плинтус кухонный под вставку» Рейлинги и декоративные элементы»» хром»» бронза»» Рейлинги и декоративные элементы STEELWOOD»» Рейлинговая система B-Planum» Столы» Стулья, табуреты и каркасы» Смесители кухонные»» Смесители GranFest»» Смесители Ewigstein»» Смесители Paulmark»» Распродажа» Система барных стоек» Столешницы»» Столешницы СКИФ»»» Действующая коллекция пластиков СКИФ»»» Комплектующие к столешницам Скиф»» Столешницы СОЮЗ»»» Комплектующие к столешницам Союз»» Столешницы СЛОТЕКС»»» Комплектующие к столешницам Слотекс»» Столешницы ALBICO»»» Комплектующие к столешницам Альбико»» Столешницы КЕДР»»» Комплектующие к столешницам Кедр»» Герметик для столешниц» Термозащитный профиль» Цоколь кухонный Готовая офисная мебель» Столы, шкафы, тумбы, стеллажи» Офисные диваны и кресла для зон ожидания» Кресла, стулья»» Кресла для руководителя»» Кресла для персонала»» Детские кресла»» Стулья для посетителей»» Комплектующие Готовые изделия Дополнительные услуги» Заточка дисковых пил» Изготовление дверей для шкафов купе» Раскрой прямолинейный» Раскрой сложный (закругленная форма, диагональный рез)» Нанесение клея» Облицовка простая» Облицовка кромкой сложная (закругленная форма)» Покраска металла» Прочие услуги» Раскрой зеркала, стекла» Сращивание» Услуги по сборке фасада» Упаковка» УФ печать Зеркала и стекла» Стекла и зеркала простые»» Варианты минимальных размеров простых стекол и зеркал» Стекло крашеное» Стекла с рисунком» Зеркала с рисунком» Зеркала с подсветкой» Плитка зеркальная» Стекло с УФ-Печатью Изделия из камня Инструменты, Упаковочные материалы» Расходные материалы» Упаковочные материалы» Инструмент»» Пилы»» Подшипники»» Сверла»» Фрезы»» Мебельный инструмент Картины Альбико Каркасно-модульная система «Лофт комплект» Карнизы для штор Кухонные модули» Готовые кухонные модули в верхнюю базу» Готовые кухонные модули в нижнюю базу» Готовый кухонный колонный шкаф Клей-расплав Кровати Кромка» ПВХ кромка» Меламиновая кромка» Кромка ПВХ глянец» Кант накладной П-образный» Распродажа Маски медицинские Матрасы» Чехлы водонепроницаемые Мебель для дачи Ортопедические основания для кровати Освещение» Светильники» Комплектующие к светильникам» Светодиодные ленты Перфорированные Панели ХДФ Плитные материалы» ЛДСП Lamarty»» Классификация ДСП к кромке»» Рекомендуемые сочетания декоров Lamarty»» Артикулы кромок ПВХ к ЛДСП Lamarty»» Таблица соответствия Воск/Штрих/Маркер к ЛДСП Ламарти»» Сертификаты» ДСП шлифованная» ЛХДФ/ХДФ» ДВП» МДФ» Фанера берёзовая Панели и профили МДФ» Панели МДФ» Профили МДФ» Сопутствующие товары Система алюминиевых, деревянных и пластиковых профилей» Ручки-купе» Торцевой профиль» Профиль «Secret» (Фасад без ручек)» Профиль для торгового оборудования» Профили для изготовления столешниц» Полка-светильник» Рамы и опоры корпусной мебели» Подвесная система для межкомнатных дверей» Распашная система» Система для складных дверей» Система для деревянных дверей» Система для раздвижных дверей»» Декоративная система для раздвижных дверей»» Декорированный профиль Alvid»» Система Cruiser для раздвижных дверей»» Система FAST 50кг для раздвижных дверей»» Шкафы-купе «Росла»»» Шкафы-купе LK «Росла (облегченный)»»» Шкаф-купе «Росла Sprint» (ДСП 16 мм)»» Шкафы-купе «STERN»»» Шкаф-купе «Алвид»»» Шкаф купе «Гратис»»» Профиль KD однополозный»» Шкаф-купе в минималистском стиле»» Шкаф купе «Безрамный»» Система для зонирования офисного пространства»» Комплектующие Система перил Joker Средства для реставрации мебели и ЛДСП Фасады» Фасады крашенные мдф» Фасады из алюминиевого профиля» Фасады из панелей AGT» Фасады фабрики «Кедр»» Фасады фабрики «Fabriche» Фурнитура для корпусной мебели» Вешалки напольные для одежды» Заглушки для профильных труб» Заглушки для проводов в столешницу» Замки» Защелки мебельные, магниты, амортизаторы» Зеркалодержатели, стеклодержатели» Комплектующие для шкафов купе и гардеробных комнат»» Лифт-пантограф для хранения одежды»» Сетчатые корзины и полки для белья» Крючки мебельные» Навесы для кухонных шкафов»» Подвеска полок на саморезах под крышечку Camar»» Подвеска для навешивания шкафа, SCARPI-4»» Подвеска скрытая Camar 818»» Подвеска усиленная Camar»» Подвеска для нижних баз скрытый монтаж 821»» Подвеска для нижних баз 807»» Подвеска пластиковая универсальная»» Подвески БОЯРД» Направляющие, метабоксы, системы выдвижения»» Направляющие шариковые»» Направляющие роликовые»» Направляющие шариковые под клавиатуру»» Направляющие с доводчиком»» Направляющие push-to-open без амортизатора (выдвижение после нажатия)»» Направляющие push-to-open скрытый монтаж (выдвижение после нажатия)»» Направляющие PUSH+SOFT CLOSING (выдвижение после нажатия)»» Направляющие скрытого монтажа»» Метабоксы»» Система выдвижения ящиков B-Box (Боярд)»» Система выдвижения СТАРТ (Боярд)»»» Система выдвижения СТАРТ в разборе»»» Внутренний ящик»» Система выдвижных ящиков Freebox (Гратис)»» Система выдвижных ящиков Slim Box (Гратис)»» Система выдвижных ящиков Moovit (Hafele)»» Система выдвижных ящиков NOVA PRO DELUXE (Grass)»» Система выдвижных ящиков Tipmatic Plus (Grass)» Ограничители» Опоры мебельные, подпятники»» Колесные опоры»» Кухонные опоры»» Опоры для шкафов»» Опоры барные и ножки для столов»» Подпятники»» Стационарные опоры»» Опоры для мягкой мебели» Поворотные механизмы» Полкодержатели, уголки» Петли мебельные»» Петли для деревянных фасадов простые»» Петли для деревянных фасадов с доводчиком»» Петли для стеклянных фасадов»» Петли для алюминиевых фасадов»» Петли без пружины (Push)»» Карточные петли»» Рояльные петли»» Секретерные петли»» Система петель NEXIS»» Универсальные петли»» Распродажа» Подъемные механизмы/Газ-лифты»» Подъемный механизм FREE FOLD»» Подъемный механизм FREE FLAP»» Подъемный механизм AEROBUS»» Подъемный механизм GL»» Подъемный механизм VERSO»» Подъемный механизм STRATO»» Подъемный механизм L-80»» Подъемный механизм F-20»» Подъемный механизм Maxi C» Полки для ванной» Профиль соединительный для ДВП» Ручки мебельные»» Ручки мебельные Гратис»» Ручки мебельные Боярд»» Ручки мебельные Валмакс»» Ручки мебельные бронза»» Ручки рейлинговые»» Ручки керамика»» Ручки детские»» Ручки-стразы»» Ручки-кнопки»» Ручки врезные»» Ручки мебельные распродажа»» Ручки профильные накладные» Крепежная фурнитура, метизы» Система труб Joker» Скотч, клей для крепления и монтажа Чистящие средства Шторка-жалюзи» Инструкция по сборке Замки/защелки мебельные

Название

Артикул:

Текст

Размер опоры, мм:Все710*46*46710*60*60820*46*464мм1200х600х502800х1220х85,4х27 мм710 мм5,4х27 мм6м820*60*6050смх300м 17мкр2,6 м.2500х1200х12,5однорожковый2800х610х82,8*1,25*0,02 м.5,4м3м2800х610х18820 мм820100х30d-5052071047х5040х40х5012060х50100х38150х3070100х40100х40х40100х38х3840х40х15010080150х50520h-54 735100х3827х50150х30150х5060х40х40730 × 667100х25х2527х5040х40х100100х38100х60150х50100х4047х50100х38150х3070100х50150х50730х60х60100х25х2540х40х70150710 150х5060х4047х50110027х50100х30d-5050х60100х5080х5060х40х40520730х40х40100х25х2540х40х6060х50d-4027х501100 мм100х30145-165100х4060140453030х60/725х59540х40х755040х40/725х20072540х50120х50h-5494518201100х60х60710х60х60820х60х60710х50820х601100Х60710Х60710х46х461000х4001000х500950х59050х10050х120

ПроизводительВсеПолигранLILT(Китай)FUL (Италия)МФJokerСыктывкарский фанерный заводМакМартКомандорVPLКедрFamilyGP-Plast (Китай)Rehau (Германия)Dollken (Германия)МДМПАУЛ МАРКНайдиGRASS(Австрия)STERNDe Fran (Китай)МakmartАлвидEDSONКламетФМСМаксСтоунPaulmarkDollkenGRATIS (Россия)SAZАнтикТермопласт5638Экологическая Мебель на МеталлоКаркасеEltonsKastamonu1280489153 (126122)гл. 380-490, арт.32/72.N30/МТгл.380-490, арт.32/72.N40/BIгл.380-490, арт.32/72.N40/МТгл.380-490, арт.32/72.N45/МТгл.380-490, арт.32/72.N50/МТгл.380-490, арт.32/72.N60/BIгл.380-490, арт.32/72.N60/МТгл.380-490, арт.32/73.N35/GRгл.422-450, арт.ТЕ13.2668.05.013ЕмарVIBO (Италия)Пара-ПластUNIONPLASTAGOFORMKessebohmerGranFest-ECOMAKMARTElikorAlbicoФМС(Россия)ЮММEwigsteinGslightPolygranАГИДЕЛЬБоярдСлотексGTV «Меридиан»BesseyKleinSistemiOmasLeitzFreudEbirРослаGiustiВестаVOLPATOHafeleGRASSGRATISRauvarioАквастальMatteoUKINOXGranFestKornerСОЮЗСКИФARPA (Италия)ГратисPfleidererRehauEGGERСупер профильАГТ (Россия)AGTСпикаКроношпанВалмаксLAMARTY

НовинкаВседанет

СпецпредложениеВседанет

Результатов на странице5203550658095

Показать

Причины перегорания светодиодных ламп


Светодиодные лампы всем известны своими высокими техническими характеристиками и длительным сроком службы. Но нередко покупатели бывают обмануты при покупке и светодиоды мгновенно перегорают. Все это из-за того, что на рынке светотехники сейчас широко распространены некачественные светодиодные лампы. Главная причина широкого распространения ненадежных светодиодных ламп заключается в недобросовестности производителей, которые пытаются экономить на составляющих компонентах с целью наибольшей выгоды. Именно поэтому светодиод спустя небольшой промежуток времени выходит из строя. Итак, почему же перегорают светодиодные лампы?

Сила тока светодиодной лампы

Во-первых, светодиодные лампы перегорают из-за неправильной силы тока. В технических характеристиках светодиодов производители указывают достаточно долгий срок работы (до 100 тысяч часов) при оптимальном уровне тока, а именно – 20 мА. В китайских лампочках, изготовители монтируют в диод более дешевый чип, который используется в подсветке дисплеев мобильных гаджетов. Данный led-элемент рассчитан лишь на 5 мА, соответственно, готовое изделие продается по существенно малым ценам и в дальнейшем деградация светодиода происходит очень быстро. Результатом таких действий является незаслуженная победа на рынке среди конкурентоспособного сегмента производителей, а также быстрая деградация светодиода.

Тепловыделение в светодиодной лампе

Во-вторых, перегорают светодиодные лампы из-за чрезмерного выделения тепла при работе устройства. Данная проблема возникает из-за того, что корпус лампы был разработан довольно давно и старый тип светодиодов хорошо с ним совмещается. Но современные высокотехнологичные led-элементы абсолютно не рассчитаны на работу в данном корпусе. Объясняется это тем, что посадочное гнездо не должно быть более 12 мм, следовательно, устаревший корпус не может в полной мере отводить тепло, из-за этого и перегорают светодиоды.

Чипы светодиодной лампы

В-третьих, деградация светодиодов обеспечивается низким качеством и ненадежностью чипов. Среди всех компаний-производителей основная их часть использует кристаллы, изготавливаемые по однотипной устаревшей технологии с прозрачным p-контактом. Данная технология является самой экономичной и активно применяется в мобильных устройствах. Подобные светодиодные лампы перегорают в горячей среде, следовательно, использовать их в целях освещения нельзя. Используемые дешевые кристаллы – это прототипы качественных Nichia, но при сравнении характеристик ничего общего в них не наблюдается. А все потому, что выращиваются подделки без соблюдения всех технологических принципов и с применением плохого оборудования.

Сборка светодиодной лампы

В-четвертых, почему перегорают светодиодные лампы можно объяснить нарушением процесса сборки. В среде жесткой конкуренции производители находятся в состоянии гонки и боятся потерять каждую минуту в производственном процессе. Именно поэтому контроль сборки практически не осуществляется изготовителями, что стало еще одной причиной деградации светодиодов. То есть, ненадежные производители придерживаются принципа не в отношении качества, а в отношении количества. В итоге светодиодная лампа быстро перегорает.

Эксплуатация светодиодной лампы

В-пятых, неправильная эксплуатация также приводит к деградации светодиодов. Безусловно, за качество работы конечного продукта отвечает производитель, но не стоит забывать, что срок использования и функционирование того или иного изделия зависит также и от отношения потребителя. Нередко в деградации работы светодиодных ламп и светодиодных лент виноват сам потребитель. Например, перегрев корпуса может возникнуть не только от конструктивных особенностей, но и от того, что пользователь осознанно используя китайскую подделку не позаботился о качественном отводе тепла. Говоря о светодиодной ленте важно помнить, что ее монтаж осуществляется на алюминиевый профиль.

Данная причина не относится к одной из самых главных. Все же, быстро перегорают светодиоды по вине производителя, не заботившегося о качестве конструкции и используемых материалов.

Узнать конкретную причину быстрой деградации светодиодных ламп можно лишь опытным путем. Искоренить причину при этом достаточно просто. Например, в производстве применять материалы более высокого качества, модифицировать структуру светодиодного элемента и изменить процесс его образования.

Подводя итог, стоит напомнить, что скупой платит дважды. Не гонитесь за низкой ценой, обращайте внимание на надежность бренда, консультируйтесь при выборе со специалистами, и Вы избежите лишних финансовых затрат. 

Торговая сеть «Планета Электрика» отличается широким ассортиментом светодиодной продукции от таких известных торговых марок, как ASD, Ecola, Deko, IEK, JAZZWAY, MAYSUN, Navigator, OSRAM, VARTON. 

различных типов диодов | Символы схем и их применение

В этом уроке мы узнаем о различных типах диодов. К ним относятся малосигнальные диоды, стабилитроны, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, туннельные диоды, лавинные диоды и т. Д. Это будет краткое примечание о различных типах диодов с их основными функциями и соответствующими обозначениями схем.

Введение

Диоды — это электронные устройства / компоненты с двумя выводами, которые функционируют как односторонний переключатель i.е., они позволяют току течь только в одном направлении. Эти диоды производятся из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий и арсенид галлия.

Два вывода диода известны как анод и катод. Основываясь на разности потенциалов между этими двумя выводами, работу диода можно классифицировать двумя способами:

  • Если анод имеет более высокий потенциал, чем катод, то говорят, что диод находится в прямом смещении и пропускает ток.
  • Если катод имеет более высокий потенциал, чем анод, то говорят, что диод находится в режиме обратного смещения и не пропускает ток.

Различные типы диодов имеют разные требования к напряжению. Для кремниевых диодов прямое напряжение составляет 0,7 В, а для германиевых диодов — 0,3 В. Обычно в кремниевых диодах темная полоса на одном конце диода указывает на вывод катода, а другой вывод — на анод.

Одно из основных применений диодов — выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный. Поскольку диоды позволяют току течь только в одном направлении и блокируют ток в другом направлении, диоды используются в устройствах защиты от обратной полярности и переходных процессов.

Существует много различных типов диодов, и некоторые из них перечислены ниже.

Различные типы диодов

Давайте теперь кратко рассмотрим несколько распространенных типов диодов.

1. Малосигнальный диод

Это небольшое устройство с непропорциональными характеристиками, приложения которого в основном связаны с высокочастотными и низковольтными приложениями, такими как радиоприемники, телевизоры и т. Д. Для защиты диода от загрязнения он окружен стеклом. его также называют стеклянным пассивированным диодом.Один из популярных диодов этого типа — 1N4148.

По внешнему виду сигнальные диоды очень малы по сравнению с силовыми диодами. Для обозначения катодного вывода один край маркируется черным или красным цветом. Для приложений на высоких частотах очень эффективны характеристики малосигнального диода.

Что касается других функций, сигнальные диоды обычно имеют небольшую пропускную способность по току и рассеиваемую мощность. Обычно они находятся в диапазоне 150 мА и 500 мВт соответственно.

Малосигнальный диод может быть изготовлен из полупроводникового материала кремниевого или германиевого типа, но характеристики диода зависят от легирующего материала.

Малосигнальные диоды используются в диодных приложениях общего назначения, высокоскоростной коммутации, параметрических усилителях и многих других приложениях. Некоторые важные характеристики малосигнального диода:

  • Пиковое обратное напряжение (В PR ) — это максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено к диоду до его выхода из строя.
  • Обратный ток (I R ) — Ток (очень маленькое значение), протекающий при обратном смещении.
  • Максимальное прямое напряжение при пиковом прямом токе (В F при I F )
  • Время обратного восстановления — время, необходимое для снижения обратного тока с прямого тока до I R .

2. Большой сигнальный диод

Эти диоды имеют большой слой PN перехода. Таким образом, они обычно используются для выпрямления, то есть преобразования переменного тока в постоянный.Большой PN переход также увеличивает пропускную способность прямого тока и обратное запирающее напряжение диода. Большие сигнальные диоды не подходят для высокочастотных приложений.

Основное применение этих диодов — источники питания (выпрямители, преобразователи, инверторы, устройства для зарядки аккумуляторов и т. Д.). В этих диодах значение прямого сопротивления составляет несколько Ом, а значение сопротивления обратной блокировки — в мегаомах.

Поскольку он обладает высокими характеристиками по току и напряжению, он может использоваться в электрических устройствах, которые используются для подавления высоких пиковых напряжений.

3. Стабилитрон

Это пассивный элемент, работающий по принципу «пробоя стабилитрона». Впервые произведенный Кларенсом Зинером в 1934 году, он похож на обычный диод в состоянии прямого смещения, то есть пропускает ток.

Но в состоянии обратного смещения диод проводит только тогда, когда приложенное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как пробой Зенера. Он предназначен для защиты других полупроводниковых устройств от кратковременных импульсов напряжения. Он действует как регулятор напряжения.

4. Светоизлучающий диод (LED)

Эти диоды преобразуют электрическую энергию в энергию света. Первое производство началось в 1968 году. Он подвергается процессу электролюминесценции, в котором дырки и электроны рекомбинируются для получения энергии в виде света в состоянии прямого смещения.

Раньше светодиоды были очень дорогими и использовались только для специальных целей. Но с годами стоимость светодиодов значительно снизилась. Это и тот факт, что они чрезвычайно энергоэффективны, делают светодиоды основным источником освещения в домах, офисах, улицах (для уличного освещения, а также для светофоров), в автомобилях, мобильных телефонах.

5. Диоды постоянного тока

Он также известен как токорегулирующий диод или токоограничивающий диод или транзистор с диодным подключением. Функция диода — регулировать напряжение при определенном токе.

Он работает как двухконтактный ограничитель тока. В этом случае JFET действует как ограничитель тока для достижения высокого выходного сопротивления. Символ диода постоянного тока показан ниже.

6. Диод Шоттки

В диодах этого типа переход формируется путем контакта полупроводникового материала с металлом.Благодаря этому прямое падение напряжения снижается до минимума. Полупроводниковый материал представляет собой кремний N-типа, который действует как анод, а металлы, такие как хром, платина, вольфрам и т. Д., Действуют как катод.

Благодаря металлическому переходу эти диоды обладают большой токопроводящей способностью, и, следовательно, время переключения сокращается. Таким образом, диод Шоттки более широко используется в коммутационных приложениях. В основном из-за перехода металл-полупроводник падение напряжения невелико, что, в свою очередь, увеличивает характеристики диода и снижает потери мощности.Таким образом, они используются в высокочастотных выпрямителях. Символ диода Шоттки показан ниже.

7. Диод Шокли

Это было одно из первых изобретенных полупроводниковых устройств. Диод Шокли состоит из четырех слоев. Его также называют диодом PNPN. Он аналогичен тиристору без вывода затвора, что означает, что вывод затвора отключен. Поскольку триггерный вход отсутствует, диод может проводить ток только путем подачи прямого напряжения.

Он остается включенным при включении и остается выключенным после выключения. Диод имеет два рабочих состояния: проводящий и непроводящий. В непроводящем состоянии диод проводит с меньшим напряжением.

Символ диода Шокли следующий:

Применение диода Шокли

  • Триггерные переключатели для SCR.
  • Действует как релаксирующий осциллятор.

8. Пошаговые диоды восстановления

Его также называют отключающим диодом или диодом накопления заряда.Это особый тип диодов, которые накапливают заряд положительного импульса и используют в отрицательном импульсе синусоидальных сигналов. Время нарастания текущего импульса равно времени щелчка. Из-за этого явления у него есть импульсы восстановления скорости.

Эти диоды используются в умножителях более высокого порядка и в схемах формирователя импульсов. Частота среза этих диодов очень высока, что составляет порядка гигагерц.

В качестве умножителя этот диод имеет диапазон частот среза от 200 до 300 ГГц.Эти диоды играют жизненно важную роль при работе в диапазоне 10 ГГц. Эффективность высока для умножителей более низкого порядка. Символ этого диода показан ниже.

9. Туннельный диод

Используется как высокоскоростной переключатель со скоростью переключения порядка нескольких наносекунд. Благодаря туннельному эффекту он очень быстро работает в микроволновом диапазоне частот. Это двухконтактное устройство, в котором концентрация примесей слишком высока.

Переходная характеристика ограничивается емкостью перехода плюс паразитная емкость проводов.В основном используется в СВЧ-генераторах и усилителях. Он действует как устройство с самой отрицательной проводимостью. Туннельные диоды можно настраивать как механически, так и электрически. Символ туннельного диода показан ниже.

Применение туннельных диодов

  • Колебательные цепи.
  • Схемы СВЧ.
  • Стойкость к ядерному излучению.

10. Варакторный диод

Также известны как варикап-диоды. Он действует как переменный конденсатор.Операции выполняются в основном только при обратном смещении. Эти диоды очень известны благодаря своей способности изменять диапазоны емкости в цепи при наличии постоянного напряжения.

Они могут изменять емкость до высоких значений. В варакторном диоде мы можем уменьшать или увеличивать обедненный слой, изменяя напряжение обратного смещения. Эти диоды находят множество применений в качестве генераторов с регулируемым напряжением для сотовых телефонов, предварительных фильтров спутниковой связи и т. Д. Символ варакторного диода представлен ниже.

Применение варакторных диодов

  • Конденсаторы, управляемые напряжением
  • Генераторы, управляемые напряжением
  • Параметрические усилители
  • Умножители частоты
  • FM-передатчики и петли фазовой автоподстройки частоты в радио, телевизорах и сотовых телефонах

11 Лазерный диод

Аналогичен светодиоду, в котором активная область образована pn переходом. Электрически лазерный диод представляет собой диод P-I-N, в котором активная область находится во внутренней области.Используется в волоконно-оптической связи, считывателях штрих-кодов, лазерных указателях, считывании и записи CD / DVD / Blu-ray, лазерной печати.

Типы лазерных диодов:

  • Лазер с двойной гетероструктурой: Свободные электроны и дырки доступны одновременно в регионе.
  • Лазеры на квантовых ямах: лазеры, имеющие более одной квантовой ямы, называются лазерами с несколькими квантовыми ямами.
  • Квантово-каскадные лазеры: это лазеры на гетеропереходе, которые обеспечивают лазерное воздействие на относительно длинных волнах.
  • Лазеры на гетероструктурах с раздельным ограничением: Чтобы компенсировать проблему тонких слоев в квантовых лазерах, мы выбираем лазеры на гетероструктурах с раздельным ограничением.
  • Лазеры с распределенным брэгговским отражателем: это могут быть лазеры с торцевым излучением или VCSELS.

Символ лазерного диода выглядит следующим образом:

12. Диод подавления переходного напряжения

В полупроводниковых устройствах переходные процессы возникают из-за внезапного изменения напряжения в состоянии. Они повредят выходной отклик устройства.Чтобы решить эту проблему, используются подавляющие напряжение диоды. Принцип действия диода ограничения напряжения аналогичен работе стабилитрона.

Эти диоды работают нормально, как диоды с p-n переходом, но во время переходного напряжения их работа меняется. В нормальном состоянии сопротивление диода высокое. Когда в цепи возникает какое-либо переходное напряжение, диод входит в область лавинного пробоя, в которой обеспечивается низкий импеданс.

Это происходит очень спонтанно, потому что продолжительность лавинообразного разрушения составляет пикосекунды.Диод подавления переходных напряжений будет ограничивать напряжение до фиксированных уровней, в основном его ограничивающее напряжение находится в минимальном диапазоне.

Они используются в области телекоммуникаций, медицины, микропроцессоров и обработки сигналов. Он реагирует на перенапряжение быстрее, чем варисторы или газоразрядные трубки.

Символ диода подавления переходного напряжения показан ниже.

Характеристики диода:

  • Ток утечки
  • Максимальное обратное напряжение отключения
  • Напряжение пробоя
  • Напряжение зажима
  • Паразитная емкость
  • Паразитная индуктивность
  • Количество энергии, которое он может поглотить

13.Легированные золотом диоды

В этих диодах золото используется в качестве легирующей примеси. Эти диоды быстрее других диодов. В этих диодах ток утечки в условиях обратного смещения также меньше. Даже при более высоком падении напряжения это позволяет диоду работать на частотах сигнала. В этих диодах золото способствует более быстрой рекомбинации неосновных носителей.

14. Супербарьерные диоды

Это выпрямительный диод, имеющий низкое прямое падение напряжения, как диод Шоттки, с возможностью защиты от перенапряжения и низким обратным током утечки в качестве диода P-N перехода.Он был разработан для приложений с высокой мощностью, быстрым переключением и низкими потерями. Супербарьерные выпрямители — это выпрямители следующего поколения с более низким прямым напряжением, чем диоды Шоттки.

15. Диод Пельтье

В этом типе диодов он генерирует тепло на стыке двух материалов полупроводника, которое течет от одного вывода к другому. Этот поток осуществляется только в одном направлении, которое совпадает с направлением потока тока.

Это тепло производится за счет электрического заряда, возникающего в результате рекомбинации неосновных носителей заряда.В основном это используется в системах охлаждения и обогрева. Этот тип диодов используется как датчик и тепловой двигатель для термоэлектрического охлаждения.

16. Кристаллический диод

Это также известно как усы Кошки, то есть диод с точечным контактом. Его работа зависит от давления контакта полупроводникового кристалла с острием.

В нем присутствует металлическая проволока, которая прижимается к кристаллу полупроводника. При этом кристалл полупроводника действует как катод, а металлическая проволока действует как анод.Эти диоды являются устаревшими по своей природе. В основном используется в микроволновых приемниках и детекторах.

Применение кристаллического диода

  • Выпрямитель кристаллического диода
  • Детектор кристаллического диода
  • Кристаллический радиоприемник

17. Лавинный диод

Это пассивный элемент, работающий по принципу лавинного пробоя. Он работает в режиме обратного смещения. Это приводит к большому току из-за ионизации, создаваемой P-N переходом в условиях обратного смещения.

Эти диоды специально разработаны для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы предотвратить повреждение. Обозначение лавинного диода показано ниже:

Лавинный диод использует

  • Генерация ВЧ шума: он действует как источник ВЧ для мостов антенного анализатора, а также как генераторы белого шума.
  • Используется в радиооборудовании, а также в аппаратных генераторах случайных чисел.
  • Генерация СВЧ-частоты: в этом случае диод действует как устройство с отрицательным сопротивлением.
  • Однофотонный лавинный детектор: это детекторы фотонов с высоким коэффициентом усиления, используемые для измерения уровня освещенности.

18. Кремниевый управляемый выпрямитель

Он состоит из трех выводов: анода, катода и затвора. Он почти равен диоду Шокли. Как видно из названия, он в основном используется для целей управления, когда в цепи прикладываются небольшие напряжения. Обозначение кремниевого управляемого выпрямителя показано ниже:

Режимы работы:

  1. Режим блокировки в прямом направлении (выключенное состояние): в этом J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном.Он предлагает высокое сопротивление ниже напряжения отключения и, следовательно, считается выключенным.
  2. Режим прямой проводимости (включенное состояние): увеличивая напряжение на аноде и катоде или применяя положительный импульс на затворе, мы можем включить. Единственный способ выключить — уменьшить ток, протекающий через него.
  3. Режим обратной блокировки (выключенное состояние): SCR, блокирующий обратное напряжение, называется асимметричным SCR. В основном используется в инверторах источника тока.

19. Вакуумные диоды

Вакуумные диоды состоят из двух электродов, которые действуют как анод и катод.Катод состоит из вольфрама, который испускает электроны в направлении анода. Электронный поток всегда будет идти только от катода к аноду. Итак, он действует как переключатель.

Если катод покрыт оксидным материалом, то способность к эмиссии электронов высока. Анод немного длинноват, а в некоторых случаях его поверхность шероховатая, чтобы снизить температуру, возникающую в диоде. Диод будет проводить только в одном случае, когда анод положителен по отношению к клемме катода.Символ показан на рисунке:

20. PIN-диод

Улучшенная версия обычного P-N-переходного диода дает PIN-диод. В ПИН-диоде легирование не нужно. Собственный материал, то есть материал, не имеющий носителей заряда, вставляется между областями P и N, что увеличивает площадь обедненного слоя.

Когда мы прикладываем напряжение прямого смещения, дырки и электроны выталкиваются во внутренний слой. В какой-то момент из-за этого высокого уровня инжекции электрическое поле также будет проходить через внутренний материал.Это поле заставляет носители течь из двух регионов. Символ PIN-диода показан ниже:

Применение PIN-диода:

  • Радиочастотные переключатели: PIN-диод используется как для выбора сигнала, так и для выбора компонентов. Например, PIN-диоды действуют как индукторы с переключателем диапазона в генераторах с низким фазовым шумом.
  • Аттенюаторы: используется как мостовое и шунтирующее сопротивление в аттенюаторе типа «мост-Т».
  • Фотодетекторы: обнаруживают фотоны рентгеновского и гамма-излучения.

21. Устройства точечного контакта

Золотая или вольфрамовая проволока используется в качестве точечного контакта для создания области PN-перехода путем пропускания через нее сильного электрического тока. Небольшая область PN-перехода создается вокруг края провода, который соединяется с металлической пластиной, как показано на рисунке.

В прямом направлении его работа очень похожа, но в состоянии обратного смещения провод действует как изолятор. Поскольку этот изолятор находится между пластинами, диод действует как конденсатор.Как правило, конденсатор блокирует токи постоянного тока, но токи переменного тока могут протекать в цепи на высоких частотах. Таким образом, они используются для обнаружения высокочастотных сигналов.

22. Диод Ганна

Диод Ганна изготавливается только из полупроводникового материала n-типа. Область истощения двух материалов N-типа очень тонкая. Когда напряжение в цепи увеличивается, увеличивается и ток. После определенного уровня напряжения ток будет экспоненциально уменьшаться, таким образом проявляется отрицательное дифференциальное сопротивление.

Он имеет два электрода с арсенидом галлия и фосфидом индия. Благодаря этому он имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Его также называют переносным электронным устройством. Он генерирует СВЧ-сигналы, поэтому в основном используется в СВЧ-устройствах. Его также можно использовать как усилитель. Символ диода Ганна показан ниже:

Типы диодов и их применение

Различные типы диодов с их характеристиками и применением

Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухконтактный электрический обратный клапан, который позволяет току течь в одном направлении . В основном они состоят из кремния, но также используется германий. Обычно их используют для ректификации. Но есть разные свойства и характеристики диодов, которые можно использовать для разных целей. Эти характеристики изменены для формирования диодов разных типов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов с разными свойствами.

Некоторые из различных типов диодов с их свойствами и областями применения обсуждаются ниже:

Диод с P-N переходом

Диод с P-N переходом изготовлен из полупроводникового материала.Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа. Комбинация этих слоев P- и N-типа образует соединение, известное как переход P-N. Отсюда и название P-N диод .

Он позволяет току течь в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительные диоды, используемые для выпрямления.

Существуют различные типы диодов, которые используют P-N переход с изменением концентрации легирования.Они обсуждаются ниже.

Малосигнальный диод

Это тип диода с P-N переходом, который работает с сигналами низкого напряжения. Площадь стыка очень мала. Благодаря этому переход имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет малому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень коротким временем восстановления. Однако его ограничениями являются низкое напряжение и параметры тока .

Из-за высокой скорости переключения эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.

Выпрямительный диод

Выпрямительный диод — это тип диода с P-N переходом, у которого площадь P-N перехода очень велика. Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.

Это наиболее распространенный и наиболее часто используемый тип диодов. Эти типы диодов могут выдерживать большие токи и используются для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямление , ).

Диод Шоттки

Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтера Х.Schottky, — это тип диода, который состоит из небольшого перехода между полупроводником N-типа и металлом. Он имеет без P-N перехода.

Плюс диода Шоттки в том, что он имеет очень низкое падение напряжения в прямом направлении и быстрое переключение . Поскольку нет емкостного перехода (P-N переход), скорость переключения диода Шоттки очень высока.

Ограничение диода Шоттки заключается в том, что он имеет низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки.

Супербарьерные диоды

Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но имеют низкое прямое падение напряжения , как и диод Шоттки. Они имеют низкую обратную утечку тока , как и нормальный диод с P-N переходом.

SBR использует полевой МОП-транзистор путем короткого контакта между его затвором и истоком.

SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и возможность быстрого переключения.

Светоизлучающий диод (LED)

Светоизлучающий диод также относится к типу диода с P-N переходом, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.

Светодиод состоит из полупроводника с прямой полосой пропускания. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от запрещенной зоны полупроводника.

Светодиод преобразует электрическую энергию в световую.

Фотодиод

Фотодиод — это тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток. Его работа противоположна работе светодиода LED .

На каждый полупроводниковый диод влияют оптические носители заряда. Вот почему они упакованы в легкий блокирующий материал.

В фотодиоде есть специальное отверстие, через которое свет проникает в его чувствительную часть.

Когда свет (частицы фотона) попадает на PN-переход, он создает пару электрон-дырка.Эти электрон и дырка вытекают как электрический ток. Для повышения его эффективности используется диод PIN-переход .

Фотодиод используется в обратном смещении, и они могут использоваться в солнечных элементах.

Лазерный диод

Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в энергию света. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазерный диод состоит из PIN-перехода, , где электрон и дырки объединяются вместе во внутренней (I) области.когда они объединяются, он генерирует лазерный луч.

Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерной указке, приводах компакт-дисков, лазерном принтере и т. Д.

Туннельный диод

Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 году , за который он получил Нобелевскую премию в 1973 году, что является почему он также известен как диод Эсаки .

Туннельный диод — это сильно легированный диод с P-N переходом . Он работает по принципу туннельного эффекта .Из-за высокой концентрации легирования переходной барьер становится очень тонким. Это позволяет электрону легко уходить через барьер. Это явление известно как туннельный эффект .

Туннельный диод имеет область на кривой VI , где ток уменьшается по мере увеличения напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и СВЧ-усилитель .

Обозначение с VI характеристикой кривой туннельного диода приведено ниже:

Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении и является устройством быстрого переключения.

Стабилитрон

Стабилитрон назван в честь Кларенса Малвина Зенера , открывшего эффект Зенера .

Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении.когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение Зенера , напряжение Зенера позволяет току течь.

Стабилитрон имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом. Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.

При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).

При обратном смещении он блокируется, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он позволяет току течь с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой стабилитрона вызван двумя причинами: i.е. квантовое туннелирование электронов и Лавинный пробой .

Стабилитрон в основном используется в конфигурации с обратным смещением. Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.

Обратный диод

Обратный диод или задний диод представляет собой диод с P-N переходом, который работает аналогично туннельному диоду и стабилитрону . Но рабочие напряжения намного ниже.

Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.

В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно снижен по сравнению с туннельным диодом. В противном случае он работает как обычный диод с фазовым переходом.

В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжения пробоя намного ниже.

Широко не используется, но может использоваться для выпрямления сигналов слабого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ-смесителе и умножителе.

Лавинный диод

Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, который специально разработан для работы в области лавинного пробоя .

Лавинный пробой — это явление, при котором на переход P-N подается достаточное обратное напряжение. За счет этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.

Лавинный диод электрически аналогичен стабилитрону. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.

Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкие напряжения могут легко его сломать. Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжения по сравнению с простым стабилитроном.

Диод подавления переходного напряжения (TVS)

Диод подавления переходного напряжения или TVS-диод — это тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков напряжения.

TVS-диод способен выдерживать высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.

Однонаправленный TVS-диод работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и как устройство защиты от перенапряжения при обратном смещении.

Двунаправленный TVS-диод действует как два лавинных диода, последовательно противостоящих друг другу. Он изготавливается как однокомпонентный. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжения при использовании параллельно с цепью.

Диод, легированный золотом

В диоде такого типа в качестве легирующей примеси (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с P-N переходом.

Диод постоянного тока

Диод постоянного тока AKA токоограничивающий диод (CLD) представляет собой двухконтактный диод, сделанный из JFET. Он регулирует ток через него до фиксированного уровня.

CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.

Ступенчатый восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод или отключающийся диод — это диод с P-N переходом, который резко прекращает прохождение тока при изменении его направления.

SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) состоит из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирования вблизи перехода. Благодаря этому количество носителей заряда (электронов и дырок) вблизи перехода также уменьшается. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится незначительной.Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ВКЛ на ВЫКЛ.

В нормальном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальному диоду требуется некоторое время на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому может мгновенно прекратить прохождение тока.

Пельтье или термодиоды

Пельтье или термодиоды — это тип диодов, тепловое сопротивление которых в одном направлении отличается от другого.Таким образом, выделяемое тепло течет в одном направлении в одну сторону (терминал) и оставляет другую сторону более холодной.

Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессоре и в холодильниках для эффекта охлаждения.

Вакуумный диод

Это простейшая форма диода, состоящая из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).

Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод улавливает электроны, и поток продолжается.

Катод может нагреваться прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде выделяется в вакуум после нагрева. Анод собирает эти электроны, и ток течет.

При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.

Таким образом, ток течет только в одном направлении.

Варакторный диод

Варакторный диод, также известный как диод Верикапа, представляет собой конденсаторы с регулируемым напряжением.У них есть переход P-N с переменной емкостью перехода.

Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.

Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варакторный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.

Диоды Varactor применяются в качестве генератора , управляемого напряжением, в контуре фазовой синхронизации, в фильтрах настройки ВЧ , и умножителях частоты .

Сообщение по теме: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Диод Ганна

Диод Ганна AKA « Устройство с переносом электронов » (TED) — это тип диода, имеющего отрицательное сопротивление, как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , который открыл «эффект Ганна » в 1962 году.

Диод Ганна не имеет P-N перехода. Фактически, он состоит только из материала типа N , поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод.Это также причина того, что многие люди называют его «устройством с переносом электронов» (TED) вместо диода.

Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне вывода, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет меньшую концентрацию легирования.

Когда напряжение подается на диод Ганна, сначала его ток увеличивается с увеличением напряжения.

При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает увеличиваться с увеличением напряжения.Это приводит к падению тока. Это область отрицательного сопротивления . В этой области работает и диод Ганна.

Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .

PIN-диод

PIN-диод — это трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой « I » помещен между сильно легированным P и полупроводником N-типа.

Электрон и дырки из области N- и P-типа соответственно текут во внутреннюю область (I).Как только область «I» полностью заполняется электронными дырками, диод начинает проводить.

При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.

При более высокой частоте PIN-диод действует как линейный резистор. Это из-за того, что PIN-диод имеет плохое время обратного восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.

На низкой частоте действует как выпрямительный диод.Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и выключиться во время цикла.

Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает пару электрон-дырка. Эта электронно-дырочная пара течет как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотоэлектрических элементах .

PIN-диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в ВЧ приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

SCR — это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство типа P-N-P-N.Он имеет три терминала: анод, катод и затвор.

SCR — это, по сути, диод с входом внешнего управления, известным как вход затвора. Это позволяет току течь в одном направлении.

Когда SCR подключен в прямом смещении, он еще не позволяет протекать току. Это известно как режим прямой блокировки .

Для того, чтобы тиристор работал в прямом режиме, ему необходимо либо напряжение, необходимое для пересечения его предела отключения, либо подача положительного импульса на вход затвора.

Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удерживающего тока, либо выключите вход затвора и на мгновение закоротите анод-катод.

При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после подачи затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, тиристор начинает проводить из-за лавинного явления.

SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока большой мощности.

Диод Шокли

Диод Шокли представляет собой четырехслойный диод PNPN.Он похож на SCR, но у него нет входа управления или затвора.

Диод Шокли имеет тенденцию оставаться «ВКЛЮЧЕННЫМ», когда он включен «ВКЛЮЧЕННЫМ», и имеет тенденцию оставаться «ВЫКЛЮЧЕННЫМ», когда он «ВЫКЛЮЧЕН».

Как мы знаем, диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.

После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он пропускает ток.

В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение снизится от напряжения пробоя.Чтобы он выключился, напряжение должно быть достаточно ниже, чем его напряжение пробоя.

Диод с точечным контактом

Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .

Это тип диода, в котором небольшой точечный переход образован между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа.

« кошачий усик » представляет собой тонкую пружинящую проволоку из фосфорной бронзы или вольфрама. Он образует точечный переход с полупроводником N-типа, отсюда и название точечный диод .

Поскольку образующийся переход очень мал, емкость перехода точечного диода очень мала. Таким образом, емкость накопителя для заряда очень мала, что делает его устройством быстрого переключения.

Во время производства пропускание относительно большого тока через провод кошачьего уса приводит к образованию небольшой области P на полупроводнике N-типа . Этот небольшой переход действует как переход P-N.

Диоды с точечным контактом используются для сигналов низкого напряжения, а также в микроволновых смесителях и детекторах.

Это одни из наиболее распространенных типов диодов, используемых при проектировании и эксплуатации электронных схем. Если вы хотите добавить другие типы диодов, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.

Обзор, символы, работа и применение

Диод — это двухконтактное электрическое устройство, которое позволяет передавать ток только в одном направлении. Диод также известен своим свойством однонаправленного тока, когда электрический ток может течь в одном направлении.В основном, диод используется для выпрямления сигналов в радиодетекторах или в источниках питания. Они также могут использоваться в различных электрических и электронных схемах, где требуется «односторонний» результат диода. Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как Si (кремний), но в некоторых случаях также используется Ge (германий). Иногда полезно резюмировать существующие типы диодов. Некоторые из типов могут перекрываться, но различные определения могут оказаться полезными, чтобы сузить область и предложить обзор различных типов диодов.

Какие бывают типы диодов?

Существует несколько типов диодов, и они доступны для использования в электронике, а именно; обратный диод, диод БАРРИТТ, диод Ганна, лазерный диод, светоизлучающие диоды, золотые диоды , кристаллический диод , PN переход, диод Шокли , ступенчатый восстанавливающий диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон .


Типы диодов

Подробное описание диодов

Давайте подробно поговорим о принципе работы диода .

Обратный диод

Этот тип диода также называют обратным диодом, и он не очень широко используется. Обратный диод представляет собой диод с PN-переходом, который работает аналогично туннельному диоду. Сценарий квантового туннелирования несет важную ответственность за проведение тока в основном в обратном направлении. С помощью изображения энергетической зоны можно узнать точную работу диода.

Работа обратного диода

Полоса, которая лежит на самом верхнем уровне, называется зоной проводимости, тогда как полоса нижнего уровня называется зоной валентности.Когда к электронам прикладывается энергия, они стремятся набрать энергию и двигаться к зоне проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, их место в валентной зоне остается с дырками.

В состоянии нулевого смещения занятая валентная зона противоположна занятой зоне проводимости. Тогда как в состоянии обратного смещения P-область имеет движение вверх, соответствующее N-области. Теперь занятая полоса в P-секции контрастирует с пустой полосой в N-секции.Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в P-секции в свободную зону в N-секции.

Итак, это означает, что протекание тока происходит также и при обратном смещении. В состоянии прямого смещения N-область имеет движение вверх, соответствующее P-области. Теперь занятая полоса в N-секции контрастирует с вакантной полосой в P-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в N-секции в свободную зону в P-секции.

В этом типе диода формируется область отрицательного сопротивления, которая используется в основном для работы диода.

Обратный диод
Диод BARITT

Расширенный термин этого диода — это диод с временным переходом через барьер, который является диодом BARITT. Он применим в микроволновых приложениях и позволяет проводить много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Эта ссылка показывает четкое описание того, что такое диод BARRITT, его работа и реализации.

Диод Ганна

Диод Ганна — это диод с PN переходом, этот тип диодов представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для создания микроволновых сигналов.Пожалуйста, обратитесь к приведенной ниже ссылке, чтобы узнать о работе, характеристиках и применении диода Ганна.

Диоды Ганна
Лазерный диод

Лазерный диод не имеет аналогичного процесса, как у обычного светодиода (светоизлучающего диода), потому что он излучает когерентный свет. Эти диоды широко используются для различных целей, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже светодиодов.У них тоже неполная жизнь.

Laser Diode
Light Emitting Diode

Термин LED означает светоизлучающий диод, это один из самых стандартных типов диодов. Когда диод подключен с прямым смещением, ток течет через переход и генерирует свет. Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они представляют собой светодиоды и OLED. Одна из основных концепций светодиода — это его ВАХ. Разберемся подробнее с характеристиками светодиодов.

Характеристики светоизлучающих диодов

Прежде чем светодиод излучает свет, он требует прохождения тока через диод, потому что это диод, основанный на токе. Здесь интенсивность света прямо пропорциональна прямому направлению тока, протекающего через диод.

Когда диод проводит ток в прямом смещении, тогда должен быть установлен резистор, ограничивающий ток, чтобы защитить диод от дополнительного протекания тока. Следует отметить, что не должно быть прямого соединения между источником питания и светодиодом, где это вызывает мгновенное повреждение, потому что это соединение позволяет протекать чрезмерно сильному току и сжигать устройство.

Работа светодиода

Каждый тип светодиодного устройства имеет свои собственные потери прямого напряжения через PN переход, и это ограничение определяется типом используемого полупроводника. Это определяет величину падения напряжения для соответствующей величины передаваемого тока, как правило, для значения тока 20 мА.

В большинстве сценариев светодиоды работают от минимальных уровней напряжения при последовательном включении резистора, Rs используется для ограничения прямого тока до защищенного уровня, который обычно составляет от 5 мА до 30 мА, когда требуется повышенная яркость.

Различные светодиоды излучают свет в соответствующих областях УФ-спектра, поэтому они генерируют разные уровни интенсивности света. О конкретном выборе полупроводника можно узнать по всей длине волны излучения фотонов и, следовательно, по произведенному соответствующему свету. Цвета светодиода следующие:

Желтый Синий 9090

Тип полупроводника

Длина волны Расстояние Цвет

9089 9088 9088 908 908 908 9

6 в прямом направлении напряжение при 20 мА

9

6 -940 нм

Инфракрасный 1.2v
GaAsP 630-660нм Красный 1,8v
GaAsP 605-620нм Янтарь 9089 Nm
2,2v
AIGaP 550-570 нм Зеленый 3,5v
SiC 430-505nm Синий 3,6v Синий 3,6v 3,6v 4.0v

Таким образом, точный цвет светодиода определяется расстоянием излучаемой длины волны. А длина волны известна по конкретному составу полупроводника, который используется в PN-переходе во время его производственного процесса. Таким образом, стало ясно, что цвет свечения светодиода не зависит от используемого мутного пластика. Но также они увеличивают яркость света, когда они не освещены током. С помощью комбинации различных полупроводниковых, газообразных и металлических веществ можно получить следующие светодиоды:

  • Арсенид галлия (GaAs), который является инфракрасным
  • Фосфид арсенида галлия (GaAsP) варьируется от красного до инфракрасного. красный и оранжевый
  • Алюминий, арсенид фосфид галлия (AlGaAsP), который имеет ярко-красный, оранжевый тип красного, оранжевого и желтого цветов.
  • Фосфид галлия (GaP) существует в красном, желтом и зеленом цветах
  • Фосфид галлия алюминия (AlGaP) — в основном зеленого цвета
  • Нитрид галлия (GaN), который доступен в зеленом и изумрудно-зеленом цветах
  • Галлий Нитрид индия ( GaInN), близкий к ультрафиолетовому, смешанный цвет синего, зеленого и синего
  • Карбид кремния (SiC) доступен в виде синего цвета в качестве подложки
  • Селенид цинка (ZnSe) существует в синем цвете
  • Нитрид алюминия-галлия (AlGaN), который является ультрафиолетовым
Фотодиод

Фотодиод используется для обнаружения света.Обнаружено, что когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество тока, проистекающего из света, можно просто заметить. Эти диоды также можно использовать для выработки электроэнергии.

Фотодиод
PIN-диод

Этот тип диода отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования.Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади обедненной области, что может быть полезно для переключения приложений.

PIN-диод

Носители отрицательного и положительного заряда из областей N- и P-типа соответственно имеют движение к собственной области. Когда эта область полностью заполнена электронными дырками, диод начинает проводить. В состоянии обратного смещения широкий внутренний слой диода может предотвращать и выдерживать высокие уровни напряжения.

При повышенных уровнях частоты PIN-диод будет работать как линейный резистор. Он работает как линейный резистор, потому что у этого диода недостаточное время обратного восстановления . Это причина того, что сильно заряженная электрическим током область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов. А на минимальных частотах диод работает как выпрямительный диод, где у него достаточно времени для разрядки и выключения.

PN Junction Diode

Стандартный PN переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диодов, используемых сегодня.Это самый известный из различных типов диодов, используемых в электрической сфере. Но эти диоды могут применяться как малосигнальные для использования в ВЧ (радиочастоты) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть спроектированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами. В диоде с PN-переходом необходимо избегать условий смещения. В основном существует три условия смещения, и это зависит от приложенного уровня напряжения.

  • Прямое смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам P и N диода.
  • Обратное смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам N и P диода.
  • Нулевое смещение — это называется смещением «0», потому что на диод не подается внешнее напряжение.
Прямое смещение PN-переходного диода

В состоянии прямого смещения PN-переход возникает, когда положительный и отрицательный края батареи подключены к типам P и N.Когда диод работает в режиме прямого смещения, тогда внутренние и приложенные электрические поля на переходе имеют противоположные пути. Когда эти электрические поля суммируются, то уровень величины последующей выходной мощности меньше, чем у приложенного электрического поля.

Прямое смещение в PN-переходах диодов

Это соединение приводит к минимальному резистивному пути и меньшей площади обеднения. Сопротивление области истощения становится более незначительным, когда значение приложенного напряжения больше.Например, в кремниевом полупроводнике, когда значение приложенного напряжения составляет 0,6 В, значение сопротивления обедненного слоя становится совершенно незначительным, и ток через него будет беспрепятственно протекать.

Обратное смещение диода PN-перехода

Здесь соединение состоит в том, что положительный и отрицательный края батареи подключены к областям N-типа и P-типа. Это формирует PN-переход с обратным смещением. В этой ситуации приложенные и внутренние электрические поля имеют одинаковое направление.Когда оба электрических поля суммируются, тогда результирующая траектория электрического поля аналогична траектории внутреннего электрического поля. Это приводит к образованию более толстой и увеличенной резистивной области истощения. Область истощения становится более чувствительной и толстой, когда прикладываемый уровень напряжения становится все больше и больше.

Обратное смещение в диодах с PN-переходом
Характеристики V-I диода с PN-переходом

Кроме того, еще более важно знать характеристики V-I диода с PN-переходом.

Когда диод работает в состоянии смещения «0», что означает, что на диод не подается внешнее напряжение. Это означает, что потенциальный барьер ограничивает прохождение тока.

Тогда как, когда диод работает в условиях прямого смещения, будет более тонкий потенциальный барьер. В диодах силиконового типа, когда значение напряжения составляет 0,7 В, и в диодах германиевого типа, когда значение напряжения составляет 0,3 В, ширина потенциального барьера уменьшается, и это позволяет току течь через диод.

Характеристики VI в PN-диоде

При этом будет постепенное увеличение значения тока, и результирующая кривая будет нелинейной, поскольку уровень приложенного напряжения преодолевает потенциальный барьер. Когда диод преодолевает этот потенциальный барьер, диод функционирует в нормальном состоянии, и форма кривой постепенно становится резкой (приобретает линейную форму) с увеличением значения напряжения.

Там, где диод работает в режиме обратного смещения, будет повышенный потенциальный барьер.Поскольку в переходе будут присутствовать неосновные носители заряда, это позволяет протекать обратному току насыщения. Когда есть повышенный уровень приложенного напряжения, неосновные носители заряда обладают повышенной кинетической энергией, которая оказывает влияние на основные носители заряда. На этом этапе происходит пробой диода, что может привести к его повреждению.

Диод Шоттки

Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом.При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для диода a-Si. Для достижения этих характеристик они разработаны иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Эти диоды широко используются в выпрямителях, ограничивающих диодах, а также в ВЧ приложениях.

Диод Шоттки
Ступенчатый восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод — это тип микроволнового диода, который используется для генерации импульсов на очень высоких частотах.Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику выключения для их работы.

Ступенчатые восстанавливающие диоды
Туннельный диод

Туннельный диод используется в микроволновых приложениях, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.

Туннельный диод

В электрической области туннелирование означает прямое движение электронов через минимальную ширину обедненной области от зоны проводимости к валентной зоне. В диоде с PN-переходом обедненная область создается как электронами, так и дырками.Из-за этих положительных и отрицательных носителей заряда в обедненной области создается внутреннее электрическое поле. Это создает силу на пути, противоположном внешнему напряжению.

При туннельном эффекте, когда есть минимальное значение прямого напряжения, значение прямого тока будет больше. Он может работать как в прямом, так и в обратном режиме смещения. Из-за высокого уровня легирования он также может работать в режиме обратного смещения. С уменьшением барьерного потенциала напряжение пробоя в обратном направлении также уменьшается и приближается к нулю.При таком минимальном обратном напряжении диод может дойти до пробоя. Из-за этого образуется область отрицательного сопротивления.

Варакторный диод или варикап-диод

Варакторный диод — это один из видов полупроводниковых твердотельных СВЧ-устройств, и он используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды еще называют варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами с PN-переходом.Но этот диод выбран для получения предпочтительных изменений емкости, поскольку это разные типы диодов. Эти диоды сконструированы и усовершенствованы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

Варакторный диод
Стабилитрон

Стабилитрон используется для обеспечения стабильного опорного напряжения. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в условиях обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться.Этот тип диодов широко используется в качестве опорного напряжения в источниках питания.

Стабилитрон

В составе стабилитрона существуют различные методы. Некоторые из них используются для увеличения рассеиваемой мощности, тогда как другие используются для монтажа на краю. Обычно стабилитрон состоит из минимального стеклянного покрытия. У этого диода есть полоса на одном крае, которая обозначает его как катод.

Стабилитрон работает так же, как диод, когда он работает в режиме прямого смещения.В то время как при обратном смещении будет возникновение минимального тока утечки. Когда происходит увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя, это создает ток, протекающий через диод. Текущее значение будет достигнуто до максимума, и это будет зафиксировано последовательным резистором.

Области применения стабилитрона

Стабилитроны широко применяются, и лишь некоторые из них:

  • Он используется в качестве ограничителя напряжения для регулирования уровней напряжения при минимальном значении нагрузки.
  • Применяется в тех случаях, когда это необходимо. защита от перенапряжения
  • Используется в схемах ограничения

Ниже перечислены некоторые другие типы диодов, которые имеют решающее значение в различных приложениях:

  • Лазерный диод
  • Лавинный диод
  • Диод для подавления переходных процессов
  • Тип с золотым легированием диода
  • Тип диода постоянного тока
  • Диод Пельтье
  • Кремниевый выпрямительный диод

Каждый диод имеет свои преимущества и применение.Немногие из них широко используются в различных приложениях в нескольких областях, тогда как некоторые из них используются только в нескольких приложениях. Таким образом, речь идет о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какова функция диода?

Диоды — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 61

Введение

После того, как вы перейдете от простых пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, пора перейти в удивительный мир полупроводников.Одним из наиболее широко используемых полупроводниковых компонентов является диод.

В этом уроке мы рассмотрим:

  • Что такое диод !?
  • Теория работы диодов
  • Важные свойства диода
  • Различные типы диодов
  • Как выглядят диоды
  • Типовые применения диодов

Рекомендуемая литература

Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники. Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотр) эти:

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.

Хотите изучить различные диоды?

Идеальные диоды

Ключевая функция идеального диода — управление направлением тока . Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, заблокирован. Они похожи на односторонний клапан электроники.

Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь *, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь.В такой ситуации говорят, что диод выключен или смещен в обратном направлении .

Пока напряжение на диоде не отрицательное, он «включается» и проводит ток. В идеале * диод должен действовать как короткое замыкание (0 В на нем), если он проводит ток. Когда диод проводит ток, он смещен в прямом направлении (жаргон электроники означает «включено»).

Соотношение тока и напряжения идеального диода. Любое отрицательное напряжение дает нулевой ток — разрыв цепи.Пока напряжение неотрицательно, диод выглядит как короткое замыкание.

Характеристики идеального диода
Рабочий режим Вкл. (Смещение вперед) Выкл. В = 0 В
Диод выглядит как Короткое замыкание Обрыв цепи

Символ цепи

Каждый диод имеет две клеммы — соединения на каждом конце компонента — и эти клеммы поляризованы , что означает, что эти две клеммы совершенно разные.Важно не перепутать соединения на диоде. Положительный конец диода называется анодом , а отрицательный конец называется катодом . Ток может течь от конца анода к катоду, но не в другом направлении. Если вы забыли, в каком направлении протекает ток через диод, попробуйте вспомнить мнемонику ACID : «анодный ток в диоде» (также анодный катод — это диод ).

Обозначение цепи стандартного диода представляет собой треугольник, соприкасающийся с линией.Как мы расскажем позже в этом руководстве, существует множество типов диодов, но обычно их обозначение схемы будет выглядеть примерно так:

Вывод, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. Ток течет в направлении, указанном треугольником / стрелкой, но не может идти в обратном направлении.

Выше приведены несколько простых примеров схем диодов. Слева диод D1 смещен в прямом направлении и пропускает ток через цепь. По сути это похоже на короткое замыкание.Справа диод D2 имеет обратное смещение. Ток не может течь по цепи, и она выглядит как разомкнутая цепь.

* Внимание! Звездочка! Не совсем так … К сожалению, идеального диода не существует. Но не волнуйтесь! Диоды действительно настоящие, у них просто есть несколько характеристик, которые заставляют их работать немного хуже, чем наша идеальная модель …


Реальные характеристики диода

В идеале диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед.К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Взаимосвязь тока и напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение на нем измеряется.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, полностью не -линейна. Выглядит это примерно так:

Вольт-амперная зависимость диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:

  1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него.Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V F ), чтобы ток был значительным.
  2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, когда напряжение меньше V F , но больше -V BR . В этом режиме ток (в основном) заблокирован, а диод выключен. Очень небольшой ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
  3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

прямое напряжение

Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением F ).Его также можно было бы назвать либо напряжение включения , либо напряжение включения .

Как мы знаем из кривой i-v , ток через диод и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.

Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимума) прямого падения напряжения на диоде.

V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет напряжение V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Диод типа также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светодиоды могут иметь гораздо большее V F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально для того, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства нормальных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.

Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.

Таблицы данных диодов

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода. Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

Эта диаграмма указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится и т. Д.).

Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, например, малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут подходить только для тока около 200 мА.


Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.

Типы диодов

Нормальные диоды

Сигнальные диоды

Стандартные сигнальные диоды — одни из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный ток.Типичный пример сигнального диода — 1N4148.

Очень общего назначения, он имеет типичное прямое падение напряжения 0,72 В и максимальный номинальный прямой ток 300 мА.

Слабосигнальный диод, 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который отмечает, какой из выводов является катодом.

Силовые диоды

Выпрямитель или силовой диод — это стандартный диод с гораздо более высоким максимальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения.1N4001 — это пример силового диода.

1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1,1 В.

Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.

И, конечно же, большинство типов диодов также выпускаются для поверхностного монтажа. Вы заметите, что у каждого диода есть способ (независимо от того, насколько он крошечный или плохо различимый), чтобы указать, какой из двух контактов является катодом.

Светодиоды (светодиоды!)

Самым ярким членом семейства диодов должен быть светодиод (LED).Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.

Горстка сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.

Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. У них также есть номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для их включения. Рейтинг светодиода V F обычно выше, чем у обычного диода (1.2 ~ 3 В), и это зависит от цвета, излучаемого светодиодом. Например, номинальное прямое напряжение сверхяркого синего светодиода составляет около 3,3 В, а для сверхяркого красного светодиода такого же размера — всего 2,2 В.

Очевидно, вы чаще всего найдете светодиоды в осветительных приборах. Они веселые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например инфракрасные светодиоды, которые являются основой большинства пультов дистанционного управления.Другое распространенное использование светодиодов — оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи. Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание на то, как схематический символ диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, выходящих из символа.

Диоды Шоттки

Другой очень распространенный диод — диод Шоттки.

Диод Шоттки

В наличии COM-10926

Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением. Этот диод Шоттки 1 А 40 В составляет…

. 1

Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, и это приводит к значительному на меньшему прямому падению напряжения , которое обычно находится между 0.15 В и 0,45 В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.

Диоды Шоттки

особенно полезны для ограничения потерь, когда нужно сохранить каждый последний бит напряжения . Они достаточно уникальны, чтобы получить собственное обозначение схемы с парой изгибов на конце катодной линии.

Стабилитроны

Стабилитрон

— это странный изгой из семейства диодов. Обычно они используются, чтобы намеренно проводить обратный ток .

Стабилитрон — 5.1 В 1 Вт

Нет на складе COM-10301

Стабилитроны полезны для создания опорного напряжения или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений. Эти диоды…

Стабилитрон

разработан для обеспечения очень точного напряжения пробоя, называемого напряжением стабилитрона или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает достаточный ток в обратном направлении, падение напряжения на нем будет стабильным на уровне напряжения пробоя.

За счет своих пробивных свойств стабилитроны часто используются для создания известного опорного напряжения, точно равного их напряжению стабилитрона. Их можно использовать в качестве регуляторов напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, которые потребляют значительный ток.

Стабилитроны

достаточно особенные, чтобы иметь собственное обозначение схемы с волнистыми концами на катодной линии. Этот символ может даже обозначать, что такое напряжение стабилитрона диода.Вот стабилитрон 3,3 В, создающий надежное опорное напряжение 3,3 В:

Фотодиоды

Фотодиоды — это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квант) для генерации электрического тока. Вид работы как анти-светодиод.

Фотодиод BPW34 (не четверть, а еще мелочь). Поставьте его на солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии !.

Солнечные элементы — главный благодетель фотодиодной технологии.Но эти диоды также могут использоваться для обнаружения света или даже для оптической связи.


Применение диодов

Для такого простого компонента диоды имеют множество применений. Вы найдете диод того или иного типа практически в каждой цепи. Они могут быть представлены в чем угодно, от цифровой логики слабого сигнала до схемы преобразования энергии высокого напряжения. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.

Выпрямители

Выпрямитель — это схема, преобразующая переменный ток (AC) в постоянный (DC).Это преобразование критично для всякой бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из розеток вашего дома, но именно постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.

Ток в цепях переменного тока буквально чередуется — быстро переключается между положительным и отрицательным направлениями — но ток в сигнале постоянного тока течет только в одном направлении. Поэтому для преобразования переменного тока в постоянный вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Похоже на работу для ДИОДОВ!

Однополупериодный выпрямитель может быть выполнен только из одного диода.Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, передается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.

Формы сигналов входного (красный / левый) и выходного (синий / правый) напряжения после прохождения через схему полуволнового выпрямителя (в центре).

Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования этих отрицательных выступов в сигнале переменного тока в положительные.

Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходной волны, которую она создает (синий / правый).

Эти цепи являются критическим компонентом источников питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока сетевой розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. Д. Если вы разорвали стенную бородавку, вы, скорее всего, увидели бы там несколько диодов, исправляющих ее.

Можете ли вы заметить четыре диода, образующие мостовой выпрямитель в этой бородавке?

Защита от обратного тока

Когда-нибудь вставлял батарею неправильно? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, то диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива.Диод, расположенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает только положительное напряжение в вашу цепь.

Это применение диода полезно, когда разъем источника питания не поляризован, что позволяет легко испортить и случайно подключить отрицательный источник питания к положительному полюсу входной цепи.

Недостатком диода обратной защиты является то, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения.Это делает диоды Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.

Логические ворота

Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические вентили, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.

Например, диодный логический элемент ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также находится в этом узле. Когда один из входов (или оба) являются логической 1 (высокий / 5 В), выход также становится логической 1.Когда оба входа имеют логический 0 (низкий / 0 В), на выходе через резистор подается низкий уровень.

Логический элемент И построен аналогичным образом. Аноды обоих диодов соединены вместе, где находится выход схемы. Оба входа должны иметь логическую единицу, заставляющую ток течь по направлению к выходному выводу и также подтягивать его к высокому уровню. Если на каком-либо из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.

Для обоих логических вентилей можно добавить больше входов, добавив только один диод.

Обратные диоды и подавление скачков напряжения

Диоды

очень часто используются для ограничения потенциального повреждения из-за неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходных напряжений (TVS) — это специальные диоды, вроде стабилитронов с низким пробивным напряжением (часто около 20 В), но с очень большими номинальными мощностями (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.

Обратные диоды выполняют аналогичную работу по подавлению скачков напряжения, в частности, вызванных индуктивным компонентом, например двигателем.Когда ток через катушку индуктивности внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, помещенный на индуктивную нагрузку, даст этому отрицательному сигналу напряжения безопасный путь для разряда, фактически многократно проходя через индуктивность и диод, пока он в конечном итоге не погаснет.

Это всего лишь несколько вариантов применения этого удивительного маленького полупроводникового компонента.


Покупка диодов

Теперь, когда ваш текущий течет в правильном направлении, пришло время найти хорошее применение вашим новым знаниям.Независимо от того, ищете ли вы отправную точку или просто пополняете запасы, у нас есть набор изобретателя, а также отдельные диоды на выбор.

Наши рекомендации:

Диод Шоттки

В наличии COM-10926

Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением.Этот диод Шоттки 1 А 40 В составляет…

. 1

Комплект изобретателя SparkFun — версия 3.2

На пенсии КОМПЛЕКТ-12060

** Как вы, возможно, видели из [нашего сообщения в блоге] (https://www.sparkfun.com/news/2241), мы недавно перенесли нашу литьевую форму для SIK…

76 На пенсии

Ресурсы и движение вперед

Теперь, когда вы познакомились с диодами, возможно, вы захотите продолжить изучение других полупроводников:

Или откройте для себя другие распространенные электронные компоненты:

Основные сведения, типы, символы, характеристики, приложения и пакеты

В то время как резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы схемы, именно полупроводниковое устройство фактически хранит магию внутри.В каждой электронной схеме есть десятки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, регуляторы, операционные усилители, переключатели питания и т. Д. Внутри них. У каждого из них есть свои свойства и применение. В этой статье давайте рассмотрим самый простой полупроводниковый прибор — диоды .

Возможно, вы уже слышали болтовню о том, что «Диоды — это полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые проводят только в одном определенном направлении, позволяя току проходить через них…», но почему это так? И какое это имеет отношение к нам при разработке схемы? Какие существуют типы диодов и в каком приложении мы должны их использовать? Держитесь крепче, потому что вам ответят на все эти вопросы, когда вы прочитаете эту статью.

Что такое диод?

Начнем с ответа на самый простой вопрос. Что такое диод ?

A Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический компонент с двумя выводами. Существует множество типов диодов типа , но наиболее часто используемый из них показан ниже.

Эти две клеммы названы как Анод и Катод , мы рассмотрим символ и то, как идентифицировать клеммы позже, но пока просто помните, что любой диод будет иметь только две клеммы (по крайней мере, большинство из них) и они анод и катод.Еще одно золотое правило диодов заключается в том, что они позволяют току проходить через них только в одном направлении, а именно от анода к катоду. Это свойство диода делает его полезным во многих приложениях.

Чтобы понять, почему они действуют только в одном направлении, мы должны посмотреть, как они устроены. Диод изготавливается путем соединения двух одинаково легированных полупроводников P-типа и полупроводникового материала N-типа. Когда эти два материала соединяются вместе, происходит что-то интересное, они образуют еще один небольшой промежуточный слой, называемый обедненным слоем .Это связано с тем, что слой P-типа имеет избыточное отверстие, а слой N-типа имеет избыточные электроны, и они оба пытаются диффундировать друг в друга, образуя блокировку с высоким сопротивлением между обоими материалами, как на изображении, показанном ниже. Этот слой блокировки называется слоем истощения.

Этот слой истощения (блокировка) должен быть разрушен, если ток должен протекать через диод. Когда на анод подается положительное напряжение, а на катод подается отрицательное напряжение, диод находится в состоянии с прямым смещением .В этом состоянии положительное напряжение закачивает больше дырок в область P-типа, а отрицательное напряжение накачивает больше электронов в область N-типа, что вызывает пробой обедненного слоя, заставляя ток течь от анода к катоду. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы диод проводил в прямом направлении, называется напряжением прямого пробоя .

В качестве альтернативы, если отрицательное напряжение приложено к аноду, а положительное напряжение приложено к катоду, диод, как говорят, находится в состоянии с обратным смещением .Во время этого состояния отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в материал P-типа, а материал N-типа получит больше дырок от положительного напряжения, что сделает слой обеднения еще более прочным и, таким образом, не позволит току течь через него. Имейте в виду, что эти характеристики применимы только к идеальному диоду (теоретическому), практически, даже в режиме обратного смещения будет течь небольшой ток. Об этом мы поговорим позже.

Вышеупомянутая анимация иллюстрирует работу диода в цепи , есть две схемы, в каждой из которых мы пытаемся зажечь светодиод от батареи.В одной схеме диод смещен в прямом направлении, а в другой — в обратном. Когда симуляция выполняется, вы можете заметить, что только диод с прямым смещением позволяет току течь, хотя он, таким образом, светит светодиодом, диод с обратным смещением не позволяет току проходить через него.

Типы диодов, расположение выводов и символы

Теперь, когда мы разобрались с основами диодов, важно знать, что существуют разные типы диодов, каждый из которых имеет свои особые свойства и применение.В этой статье мы рассмотрим только три основных типа диодов: выпрямительный диод, стабилитрон и диод Шоттки. Изображение, клеммы и символы всех диодов приведены в таблице ниже

.

Тип диода

Распиновка

Символ

Выпрямительный диод

Стабилитрон

Диод Шоттки

Как показано в таблице, выпрямительный диод и диод Шоттки похожи по внешнему виду, но диод Шоттки обычно больше по размеру, чем обычные диоды.С другой стороны, стабилитрон можно легко идентифицировать по его характерному оранжевому цвету и серой линии на нем, как показано в таблице выше.

Выводы анода и катода можно идентифицировать по серой линии на диоде, контакт рядом с серой линией будет катодом. Точно так же с символами нижняя часть треугольника всегда будет анодом, а другая — катодом. Это очень важно помнить, поскольку при интерпретации схемы подключения диода всегда считалось самооценкой.

Терминология и характеристики диодов

Когда вы выбираете диод для своей схемы или пытаетесь понять работу диода в цепи, вы должны учитывать характеристики диода, которые можно найти в его техническом описании. Чтобы понять, что на самом деле означают значения, давайте рассмотрим несколько часто используемых терминов.

Падение напряжения в прямом направлении (Vf): Когда диод работает в режиме прямого смещения, он позволяет току проходить через них.В этом состоянии на диоде будет некоторое падение напряжения, это падение напряжения называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.

Максимальный ток в прямом направлении (если): Мы уже знаем, что диод позволяет току течь через него, когда он находится в прямом смещении, то какой максимальный ток может быть разрешен, отвечает Максимальный прямой ток. Обычно следует убедиться, что этот ток больше, чем ток нагрузки вашей цепи.

Обратный ток пробоя (Vr): Хорошо, вот уловка, о которой я вам говорил: диод не пропускает ток через себя, когда он смещен в обратном направлении. Это верно, но не для всех значений напряжения. Таким образом, максимальное напряжение, до которого диод может выдержать пробой, называется обратным напряжением пробоя. Обычно значения такого напряжения будут очень высокими, например, если обратное напряжение пробоя составляет 500 В, диод не позволит току проходить через него в обратном смещенном состоянии до тех пор, пока напряжение не превысит эти 500 В.

Обратный ток смещения (Ir): Хотя это правда, что диод не пропускает ток, хотя он и в режиме обратного смещения, значение тока не будет в идеале равным нулю. Через диод по-прежнему будет протекать очень небольшой и незначительный (в зависимости от схемы) ток. Этот ток называется током с обратным смещением. Значение этого тока будет в диапазоне мА или даже в мкА. Для идеального диода значение этого тока должно быть как можно меньше.Этот ток называется током обратной утечки .

Время обратного восстановления: Допустим, вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключаете его в режим обратного смещения, изменяя полярность напряжения. Теперь диод не будет внезапно останавливаться, ему потребуется некоторое время, чтобы перекрыть прохождение тока через него. Это время называется временем обратного восстановления.

Характеристики клемм (I-V) переходного диода: Есть еще другие параметры, такие как рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и т. Д.связанный с диодом. Эти значения также можно найти в паспорте диода. Чтобы узнать больше о диоде, давайте посмотрим на важный график диода, который представляет собой кривую зависимости тока от напряжения. Кривая I-V идеального диода будет выглядеть примерно так.

Здесь в первом квадранте вы можете увидеть диод, работающий в режиме прямого смещения, а в третьем квадранте диод работает в области обратного смещения и пробоя. Ось X графика показывает напряжение на диоде, а ось Y показывает ток через диод.В режиме прямого смещения вы можете заметить, что диод начинает проводить (пропускать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V D ) больше 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния. На диоде это прямое напряжение может быть до 0,7 В, как показано на графике выше.

Во время обратного смещения напряжение на диоде имеет отрицательный потенциал, поэтому ток также отображается в отрицательном направлении. Здесь, как вы можете видеть, диод не пропускает ток (за исключением небольшого значения), пока не будет достигнуто напряжение пробоя (V BD ).

Цепи приложений Диоды

имеют широкий спектр применения в зависимости от их свойств и типа. Давайте попробуем охватить наиболее важные применения выпрямителя, стабилитрона и диода Шоттки с их принципиальными схемами.

Выпрямительный диод

Выпрямительный диод или общий диод — это наиболее часто встречающийся диод в любой цепи питания, будь то простой линейный источник питания или цепь SMPS.Как следует из названия, эти диоды используются для выпрямления в таких схемах, как двухполупериодный и полуволновой выпрямитель. Кроме того, они также используются в качестве диодов свободного хода в коммутационных устройствах и схемах преобразователей.

Схема выпрямителя

Выпрямительные диоды используются как в полуволновых, так и в полнополупериодных выпрямительных диодах. Давайте посмотрим на схему полуволнового выпрямителя для простоты. Принципиальная схема и график для однополупериодного выпрямителя показаны ниже

.

Источник входного напряжения Vs представляет собой синусоидальную волну переменного тока со среднеквадратичным напряжением 220 В.Эта волна переменного тока может быть выпрямлена с помощью одного диода. Как показано на графике, во время положительного полупериода диод смещен в прямом направлении, и, следовательно, выходное напряжение присутствует на нагрузке, а ток течет в положительном направлении. Но во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении, и, следовательно, ток не достигает нагрузки, а выходное напряжение остается на уровне 0 В, как показано на графике выше. Таким образом, ток всегда может течь только в одном направлении и, таким образом, преобразовывать переменный ток в постоянный.

Конечно, у этой схемы много недостатков, например, выходное напряжение неравномерно и практически не используется. Но теперь, когда у вас есть идея, вы можете изучить полные мостовые выпрямители с четырьмя диодами, которые обычно используются в схемах линейных регуляторов. Также схема выпрямителя будет иметь конденсатор на конце для фильтрации пульсаций, если вы хотите узнать больше о конденсаторах, прочитайте введение в статью о конденсаторах.

Стабилитрон

Стабилитрон широко используется в двух схемах, одна — как грубый стабилизатор напряжения, а другая — как схема защиты от перенапряжения.У стабилитрона есть два важных параметра, на которые следует обратить внимание: напряжение стабилитрона и мощность. Обычно доступные значения диодов: 3,9 В, 4,7 В, 5,1 В, 6,8 В, 7,5 В и 15 В.

В приведенной ниже схеме входное напряжение может варьироваться от 0 В до 12 В, но выходное напряжение никогда не будет превышать 5,1 В, поскольку обратное напряжение пробоя (напряжение стабилитрона) стабилитрона составляет 5,1 В. Когда входное напряжение меньше 5,1 В, выходное напряжение будет равно входному напряжению, но когда оно превысит 5.1 В выходное напряжение будет стабилизировано до 5,1 В.

Это свойство схемы можно использовать для защиты выводов АЦП ( Схема защиты от перенапряжения ), которые имеют напряжение 5 В, поскольку вывод может считывать напряжение от 0 до 5 В, но если оно превышает 5 В, стабилитрон не допускает превышения напряжения. Точно так же ту же схему можно использовать для регулирования 5,1 В для нагрузки при высоком входном напряжении. Но ограничение по току для такой схемы намного меньше.

При разработке схемы с использованием стабилитрона следует учитывать одну важную вещь — стабилитрон .Этот резистор используется для ограничения тока через стабилитрон, защищая его от нагрева и повреждения. Номинал стабилитрона зависит от напряжения стабилитрона и номинальной мощности стабилитрона. Формула для расчета последовательного резистора Зенера Rs показана ниже

.

Для стабилитрона 1N4734A значение Vz составляет 5,9 В, а Pz — 500 мВт, теперь при напряжении питания (Vs) 12 В значение Rs будет

.

Rs = (12-5.9) / Iz

Iz = Pz / Vz = 500 мВт / 5.9 В = ~ 85 мА

Следовательно, Rs = (12-5,9) / 85 = 71 Ом

Rs = 71 Ом (приблизительно)

Диод Шоттки

Диод Шоттки также используется в схемах защиты, таких как схема защиты от обратной полярности, из-за низкого падения напряжения в прямом направлении. Давайте посмотрим на общую схему защиты от обратной полярности

Когда Vcc и земля подключены с правильной полярностью, диод проводит в прямом направлении, и НАГРУЗКА получает питание.Преимущество здесь состоит в том, что прямое падение напряжения на диоде очень меньше, скажем, около 0,04 В по сравнению с 0,7 В на выпрямительном диоде. Таким образом, на диоде не будет больших потерь мощности, также диод Шоттки может пропускать больший ток, чем обычный диод, и он также имеет более высокую скорость переключения, поэтому может использоваться в высокочастотной цепи. Теперь, когда я это сказал, у вас может возникнуть вопрос.

В чем разница между диодом Шоттки и общим диодом?

Ну да, диод Шоттки имеет более высокую скорость переключения, низкие потери проводимости и более высокий прямой ток, чем обычный диод.Звучит лучше, чем обычный диод, но у него есть один существенный недостаток. То есть он имеет низкое обратное напряжение пробоя, из-за этой особенности он не может использоваться в схемах выпрямителя, так как схемы выпрямителя всегда будут иметь высокое обратное напряжение, появляющееся на нем во время переключения.

Специальные диоды

Помимо обычно используемых типов выпрямителей, стабилитронов и диодов Шоттки типа , существуют другие специальные диоды, которые имеют специальное применение, позволяющее быстро пробегать их.

LED: Да, светодиод (LED), как следует из названия, является диодом. Вы должны быть уже знакомы с этими вещами, поскольку они обычно встречаются и используются. Опять же, существует много типов светодиодов, но круглый светодиод диаметром 5 мм является наиболее часто встречающимся.

Мостовой выпрямитель: Как мы знаем, выпрямительный диод используется в схеме выпрямителя, а для полной мостовой схемы выпрямителя нам потребуются четыре диода, подключенные упорядоченным образом.Сама эта установка доступна в корпусе, называемом выпрямительным диодом. RB156 — один из таких примеров.

Фотодиод: Фотодиод — это диод, который позволяет току проходить через него в зависимости от падающего на него света. Он используется в качестве датчика для обнаружения света, его обычно можно найти в следящих за линией, роботах, уклоняющихся от препятствий, и даже в качестве счетчика объектов или устройства датчика скорости. Вы можете узнать больше о фотодиоде по этой ссылке.

Лазерный диод: Лазерный свет также является разновидностью диода, аналогичного светодиоду.Они имеют те же свойства, что и диоды, но в режиме прямого смещения они излучают свет с падением напряжения на них, действуя как нагрузка. Лазерный диод 650 нм — это наиболее распространенный лазерный диод.

TVS-диод: Другой важный специальный тип диода — TVS-диод, который означает подавитель переходного напряжения. Это особый тип диода, который обычно используется в цепях питания для борьбы с скачками напряжения и защиты цепи.Эти диоды также называются переходными диодами или тиректорами.

Варакторные диоды: Варакторные диоды используются как переменные конденсаторы. Когда этот диод работает в режиме обратного смещения, шириной обедненной области можно управлять, что заставляет его действовать как конденсатор. Эти диоды также называются варикаповыми диодами и обычно используются в радиочастотных схемах.

Различные типы комплектов диодов

Теперь, когда мы изучили все основы работы с диодами, я считаю, что теперь вы можете выбрать диод, который требуется для вашей схемы.Но до сих пор мы видели один диод со сквозным отверстием, который обычно доступен и хорош для прототипов, но в большинстве продуктов вы не найдете их в корпусах с отверстиями. Сейчас мы обсудим множество различных типов диодных пакетов.

Комплект для сквозных отверстий

Это обычно используемые макетные и перфорированные платы. Эти пакеты называются DO-7, DO-35, DO-41, DO-204, и т. Д., Из которых DO-41 является наиболее распространенным.Эти пакеты также называются осевыми свинцовыми диодами .

Стили поверхностного монтажа

В большинстве готовых изделий, готовых к производству, используются компоненты SMD . Они дешевле, чем дырочные, и имеют небольшой форм-фактор. SOD-323, SOD-523, SOD-123 SOD-80C — одни из самых популярных диодных SMD-корпусов. В большинстве конструкторов силовых цепей по-прежнему используются сквозные отверстия, поскольку они обладают высокой допустимой нагрузкой по току и меньшими проблемами EMI, поэтому SMD обычно предпочтительнее в цифровых схемах.

Крепление с 3 выводами на болтах

Также существует несколько специальных диодов с тремя выводами, которые используются в продвинутых приложениях, таких как космическая промышленность. Они обладают высоким током и коммутационной способностью. Их можно найти в пакетах TO-64, TO-208, TO-254 . Между банками имеется паз, позволяющий прикрепить их болтами к корпусу раковины, они также называются диодами с болтовым креплением.

Типы диодов »Электроника

Существует много различных типов диодов, различающихся не только технологией, но и силовыми диодами, диодами для поверхностного монтажа и многим другим.


Diode Tutorial:
Типы диодов Характеристики и номиналы диодов PN переходный диод ВЕЛ PIN-диод Диод с барьером Шоттки Солнечный элемент / фотоэлектрический диод Варактор / варикап Стабилитрон


Полупроводниковый диод — это широко используемый компонент электроники, который сегодня можно найти во многих конструкциях электронных схем.

Хотя существует много разных типов диодов, которые используют одну и ту же базовую структуру области материала p-типа, встречающейся с областью материала n-типа, различные типы оптимизированы для обеспечения различных характеристик, которые могут использоваться различными способами. во многих конструкциях электронных схем.

Независимо от типа диода, основная идея диода важна сегодня в электронной промышленности, будь то использование для производства коммерческого или промышленного оборудования, для использования любителями или любым, кто изучает электронику.

Диоды используются в самых разных областях. Они могут быть для простого исправления сигнала; они могут использоваться в качестве силовых диодов для выпрямления мощности, обнаружения сигналов, различных форм радиочастотного проектирования, генерации света, генерации лазерного излучения, обнаружения света и многого другого.

Диоды также могут иметь множество различных корпусов: диоды для поверхностного монтажа, диоды с обычными выводами и некоторые силовые диоды могут даже быть прикреплены болтами к радиатору. Диоды бывают всех форм и размеров.

Диоды поверхностного монтажа на печатной плате

История создания полупроводниковых диодов

Первые диоды, которые будут использоваться, были обнаружены еще в начале 1900-х годов, когда технология беспроводной связи только зарождалась. The Cat’s Whisker был одним из первых диодов, которые начали использовать.Он состоял из очень тонкого куска проволоки (сам кошачий ус), который можно было поместить на кусок материала полупроводникового типа (обычно минеральный кристалл), чтобы получить диод точечного контакта. Это широко использовалось до середины и конца 1920-х годов, когда термоэлектронная или вентильная технология стала достаточно дешевой, чтобы ее можно было широко использовать в радиоприемниках.

Примерно во время Второй мировой войны для разрабатываемых радаров потребовались новые диоды. Полупроводниковые диоды предоставили один вариант, поскольку их размер означал, что они могли лучше работать на частотах, необходимых для радара.

Обозначение диодной цепи

Как и все электронные компоненты, диоды имеют обозначение цепи, которое используется в электронных схемах. Базовое обозначение диода представляет собой треугольник, острием которого соприкасается короткая линия, перпендикулярная проводу на принципиальной схеме.

Иногда треугольник и даже линия показаны просто очертаниями, а в других случаях они показаны как закрашенные черные фигуры.

Обозначение базовой диодной цепи

Иногда символ диодной цепи отображается только в виде контура и без закрашенных фигур.Форма контура также приемлема.

Альтернативный символ схемы диода

Существует много различных типов диодов, и некоторые из них используют символы схемы, которые немного изменены по сравнению с символом основного диода для обозначения их функции: диод Шоттки, варакторный диод и ряд других попадают в эту категорию.

Устройства для поверхностного монтажа или с выводами

Диоды бывают всех форм и размеров. Традиционно многие из этих электронных компонентов помещались в небольшую стеклянную трубку, в которой заключался сам полупроводниковый диод.Сейчас диоды содержатся в самых разных корпусах.

Все еще существуют свинцовые корпуса и стеклянные диоды, но есть также много пластиковых корпусов. Они могут различаться по размеру в зависимости от требуемой рассеиваемой мощности.

В наши дни, когда большая часть печатных плат собирается с использованием технологии поверхностного монтажа, существует целый ряд диодов, доступных в качестве компонентов для поверхностного монтажа, диодов SMD. Существует множество стандартных корпусов для SMD-диодов, включая корпус SOT-23, который используется для множества небольших дискретных диодов.Используются только два из трех имеющихся контактов, что позволяет правильно сориентировать диод.

Поскольку эти SMD-диоды имеют небольшие размеры, на диоде нет места для включения полного номера детали, и для их различения используется сокращенный номер.

Хотя в большинстве сборок печатных плат используется технология поверхностного монтажа, существуют и другие области производства электроники, которые нуждаются в диодах с гораздо более высокой токовой нагрузкой. Эти диоды могут содержаться в корпусах, которые крепятся болтами к радиаторам.

Типы диодов

Существует множество различных типов диодов, которые производятся и используются в различных конструкциях электронных схем, ВЧ-схемах, а также часто и в цифровых схемах. Каждый тип имеет разные свойства, что делает их подходящими для разных схем.

  • Обратный диод: Этот тип диода иногда также называют обратным диодом. Хотя этот диод не получил широкого распространения, он представляет собой разновидность диода с PN переходом, который очень похож на туннельный диод по своей работе.Он находит несколько специализированных приложений, где могут быть использованы его особые свойства, обычно на микроволновых частотах.

    Обратный диод — это, по сути, разновидность туннельного диода, в котором одна сторона перехода менее легирована, чем другая.


  • Диод BARITT: Этот вид диода получил свое название от слов «диод с временным переходом через барьер». Он используется в микроволновых приложениях и имеет много общего с более широко используемым диодом IMPATT.


  • Диод Ганна: Этот тип диода не является диодом в форме PN перехода, но представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для генерации микроволновых сигналов и использовался во многих радиотехнических схемах в качестве простой и эффективной формы микроволнового генератора.

    Диоды Ганна

    также известны как устройства с переносом электронов или TED. Хотя этот электронный компонент называется диодом, он не имеет PN перехода и технически не является диодом в том смысле, в котором он используется в полупроводниковой технологии.Вместо этого устройство использует эффект, известный как эффект Ганна (названный в честь первооткрывателя Дж. Б. Ганна).

    Хотя диод Ганна обычно используется для генерации микроволновых радиочастотных сигналов, этот электронный компонент также может использоваться для усилителя в том, что иногда называют усилителем с переносом электронов или TEA.


  • Кошачий ус: Как уже упоминалось, этот тип диодов был первым типом, получившим широкое распространение.Он состоял из небольшой проволоки, помещенной на кусок минерального кристалла. Это привело к созданию небольшого точечного контактного диода, который, хотя и ненадежен, был достаточно хорош, чтобы можно было слышать радиопередачи при использовании в «кристаллическом наборе».

    Типичный кристаллический детектор / детектор кошачьих усов

    Хотя детекторы Cat Whisker не были особенно надежными, они были первой формой полупроводниковых диодов и указали путь к более поздним диодам. . . и принцип светодиода был даже соблюден Х. Дж. Раундом в 1908 году на одном из них.

  • IMPATT-диод: IMPATT-диод или IMPact Avalanche ionisation Transit Time Transit Time используется в некоторых радиочастотных конструкциях, где требуется простой генератор для микроволновых сигналов.

    Технология диодов IMPATT не так широко используется в наши дни, но этот электронный компонент способен генерировать сигналы обычно от 3 до 100 ГГц или более. Одним из основных преимуществ этого микроволнового диода является относительно высокая мощность (часто десять ватт и более), которая намного выше, чем у многих других типов микроволновых диодов.Его выходная мощность намного выше, чем у диода Ганна.


  • Лазерный диод: Этот тип диода отличается от обычного светоизлучающего диода тем, что излучает лазерный (когерентный) свет. Эти электронные компоненты используются во многих приложениях, включая приводы для компакт-дисков и DVD-дисков. Хотя эти диоды намного дешевле, чем другие формы лазерных генераторов, они дороже обычных светодиодов.
  • Светодиоды: Светодиод или светодиод — это один из самых популярных типов диодов.При прямом смещении и токе, протекающем через переход, возникает свет. Первоначальный цвет этих диодов был красным, но сейчас доступно большинство цветов. Это достигается за счет использования различных смесей полупроводников по обе стороны от PN перехода.


  • Фотодиод: Когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки, вызывая протекание тока. В результате можно использовать полупроводники для обнаружения света.Эти типы диодов также могут использоваться для выработки электроэнергии. Для некоторых приложений PIN-диоды очень хорошо работают в качестве фотоприемников.


  • PIN-диод: Этот тип диода имеет области кремния P-типа и N-типа, но между ними есть область собственного полупроводника (т.е. без легирования). Это увеличивает размер так называемой области истощения. Этот тип диодов используется в ряде приложений, включая радиочастотные переключатели и фотодиоды.


  • Диод с точечным контактом: Этот тип диода работает так же, как и простой диод с PN переходом, но его конструкция намного проще. Они состоят из куска полупроводника n-типа, на который помещается острый конец металлической проволоки определенного типа (металл III группы для химиков). Часть металла мигрирует в полупроводник и образует PN-переход.

    Эти диоды имеют очень низкий уровень емкости и идеально подходят для многих радиочастотных (RF) приложений.У них также есть то преимущество, что они очень дешевы в производстве, хотя их характеристики не особенно воспроизводимы.

  • PN-переход: Стандартный PN-переход можно рассматривать как нормальный или стандартный тип используемых сегодня диодов. Этот электронный компонент встроен во многие конструкции электронных схем, а также используется во многих конструкциях радиочастотных схем. Эти диоды могут быть малосигнальными для использования в радиочастотах или других слаботочных приложениях, или другие типы могут быть сильноточными и высоковольтными, которые могут использоваться для силовых приложений.


  • Диоды Шоттки: Этот тип диодов имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом. При низких токах падение может быть где-то между 0,15 и 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для кремниевого диода.

    Для достижения этих характеристик они сконструированы иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Они широко используются в качестве ограничивающих диодов и в ВЧ конструкциях, часто как детекторы сигналов.Они также используются в качестве силовых диодов для выпрямления переменного тока в источниках питания и т.п. Меньшие потери, вызванные меньшим падением, имеют большое значение для повышения эффективности.


  • Солнечные элементы / фотоэлектрические диоды: Солнечные элементы используются все чаще, поскольку существует больше приложений для преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечные элементы основаны на диодах с PN-переходом и способны преобразовывать энергию света, падающего на диод, в электрическую энергию.Хотя уровни эффективности не особенно высоки, технология совершенствуется, а уровни эффективности повышаются.


  • Ступенчатый восстанавливающий диод: Форма микроволнового диода, используемого для генерации и формирования импульсов на очень высоких частотах. Для работы этих диодов требуется очень быстрое выключение диода.


  • TRAPATT-диод: Этот тип диода имеет много общего с IMPATT и фактически принадлежит к тому же семейству.Он предлагает более низкий уровень шума, но не достигает таких высоких частот.


  • Туннельный диод: Хотя сегодня он широко не используется, он использовался в микроволновых приложениях, где его характеристики превосходили характеристики других устройств того времени.
  • Варикапные или варакторные диоды: Этот тип диодов используется в радиочастотных (RF) приложениях. На диод помещено обратное смещение, поэтому ток через переход не протекает.Однако ширина обедненного слоя варьируется в зависимости от величины смещения, приложенного к нему.

    Диод можно представить как две обкладки конденсатора с обедненным слоем между ними. Поскольку емкость изменяется в соответствии с шириной обедненного слоя, и это можно изменять, изменяя обратное смещение на диоде, можно управлять емкостью диода.


  • Стабилитрон / диод опорного напряжения: Стабилитрон — очень полезный тип диодов.Он работает под обратным смещением и при достижении определенного напряжения выходит из строя. Если ток ограничен резистором, это позволяет получить стабильное напряжение. Поэтому этот тип диодов широко используется для обеспечения опорного напряжения в регулируемых источниках питания.


Существует очень много разных типов диодов, каждый из которых подходит для своего применения. Мало того, что технология различается для разных типов диодов, они также могут содержаться в разных корпусах: некоторые могут быть свинцовыми, а другие могут крепиться болтами на радиаторах, а в зависимости от количества сборки печатной платы, в которой используются автоматизированные методы производства, диоды для поверхностного монтажа сейчас используется в огромных количествах.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .

Введение в диоды

  • Раздел 2.0 Введение в диоды.
  • • Обозначения диодных цепей.
  • • Ток через диоды.
  • • Конструкция диода.
  • • PN-переход.
  • • Прямое и обратное смещение.
  • • Характеристики диода.
  • Раздел 2.1 Кремниевые выпрямители.
  • • Маркировка полярности.
  • • Параметры выпрямителя.
  • Раздел 2.2 Диоды Шоттки.
  • • Конструкция диода Шоттки.
  • • Потенциал соединения Шоттки.
  • • Высокоскоростное переключение.
  • • Выпрямители мощности Шоттки.
  • • Ограничения по току Шоттки.
  • • Защита от перенапряжения.
  • Раздел 2.3 Малосигнальные диоды.
  • • Конструкция малосигнального диода.
  • • Формирование волны.
  • • Обрезка.
  • • Зажим / восстановление постоянного тока.
  • • ВЧ приложения.
  • • Защитные диоды.
  • Раздел 2.4 Стабилитроны.
  • • Конструкция стабилитрона.
  • • Обозначения схем стабилитрона.
  • • Эффект Зенера.
  • • Эффект лавины.
  • • Практичные стабилитроны.
  • Раздел 2.5. Светодиоды.
  • • Работа светодиода.
  • • Светоизлучение.
  • • Цвета светодиодов.
  • • Расчеты цепей светодиодов.
  • • Светодиодные матрицы.
  • • Тестирование светодиодов.
  • Раздел 2.6 Лазерные диоды.
  • • Лазерный свет.
  • • Основы атома.
  • • Конструкция лазерного диода.
  • • Лазерная накачка.
  • • Управление лазерным диодом.
  • • Лазерные модули.
  • • Лазерная оптика.
  • • Классы лазерных диодов.
  • Раздел 2.7 Фотодиоды.
  • • Основы фотодиодов.
  • • Приложения.
  • • Конструкция лазерного диода.
  • • Лазерная накачка.
  • • Управление лазерным диодом.
  • • Лазерные модули.
  • • Лазерная оптика.
  • • Классы лазерных диодов.
  • Раздел 2.8 Проверка диодов.
  • • Неисправности диодов.
  • • Проверка диодов с помощью омметра.
  • • Определение соединений диодов.
  • • Выявление неисправных диодов.
  • Раздел 2.9 Тест диодов.
  • • Проверьте свои знания о диодах.

Рисунок 2.0.1. Диоды

Введение

Диоды — одни из самых простых, но наиболее полезных из всех полупроводниковых устройств. Многие типы диодов используются в широком спектре приложений.Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования сетевого напряжения переменного тока в постоянное. Стабилитроны используются для стабилизации напряжения, предотвращения нежелательных изменений в подаче постоянного тока в цепи и для подачи точных опорных напряжений для многих схем. Диоды также можно использовать для предотвращения катастрофического повреждения оборудования с батарейным питанием, когда батареи подключены с неправильной полярностью.

Сигнальные диоды также широко используются при обработке сигналов в электронном оборудовании; они используются для получения аудио- и видеосигналов из передаваемых радиочастотных сигналов (демодуляция), а также могут использоваться для формирования и изменения форм сигналов переменного тока (ограничение, ограничение и восстановление постоянного тока).Диоды также встроены во многие цифровые интегральные схемы, чтобы защитить их от опасных скачков напряжения.

Рис. 2.0.2 Обозначения диодных цепей

Светодиоды

излучают многоцветный свет в очень широком спектре оборудования от простых индикаторных ламп до огромных и сложных видеодисплеев. Фотодиоды также производят электрический ток из света.

Диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном кремния, с добавлением различных соединений (комбинаций более чем одного элемента) и металлов в зависимости от функции диода.Ранние типы полупроводниковых диодов были сделаны из селена и германия, но эти типы диодов были почти полностью заменены более современными конструкциями кремния.

На рис. 2.0.1 показаны следующие диоды с общим проводом на концах:

1. Три силовых выпрямителя (мостовой выпрямитель для работы с сетевым (линейным) напряжением и два выпрямительных диода сетевого напряжения).

2. Точечный диод (в стеклянной капсуле) и диод Шоттки.

3. Кремниевый малосигнальный диод.

4. Стабилитроны в корпусе из стекла или черной смолы.

5. Подборка светодиодов. Против часовой стрелки от красного: желтый и зеленый светодиоды, инфракрасный фотодиод, теплый белый светодиод 5 мм и синий светодиод высокой яркости 10 мм.

Обозначения диодных цепей

Диод — это односторонний провод. Он имеет два вывода: анод или положительный вывод и катод или отрицательный вывод. В идеале диод будет пропускать ток, когда его анод сделан более положительным, чем его катод, но предотвращать протекание тока, когда его анод более отрицательный, чем его катод.В условных обозначениях схем, показанных на рис. 2.0.2, катод показан в виде стержня, а анод — в виде треугольника. На некоторых принципиальных схемах анод диода может также обозначаться буквой «а», а катод — буквой «к».

В какую сторону протекает диодный ток?

Обратите внимание на рис. 2.0.2, что обычный ток течет от положительной (анодной) клеммы к отрицательной (катодной) клемме, хотя движение электронов (электронный поток) происходит в противоположном направлении, от катода к аноду.

Конструкция кремниевого диода

Рис. 2.0.3 Кремниевый планарный диод

Современные кремниевые диоды обычно производятся с использованием одной из различных версий планарного процесса, который также используется для изготовления транзисторов и интегральных схем. Многослойная конструкция, используемая в методах Silicon Planar, дает ряд преимуществ, таких как предсказуемые характеристики и надежность, а также является преимуществом для массового производства.

Упрощенный планарный кремниевый диод показан на рис.2.0.3. Использование этого процесса для кремниевых диодов позволяет получить два слоя кремния с различным легированием, которые образуют «PN переход». Нелегированный или «собственный» кремний имеет решеточную структуру из атомов, каждый из которых имеет четыре валентных электрона, но кремний P-типа и кремний N-типа легируют путем добавления относительно очень небольшого количества материала, имеющего атомную структуру с тремя валентными электронами (например, бор или алюминий), чтобы получить P-тип, или пять валентных электронов (например, мышьяк или фосфор), чтобы получить кремний N-типа.Эти легированные версии кремния известны как «примесный» кремний. Кремний P-типа теперь имеет нехватку валентных электронов в своей структуре, что также можно рассматривать как избыток «дырок» или носителей положительного заряда, тогда как слой N-типа легирован атомами, имеющими пять электронов в его валентной оболочке и поэтому имеет избыток электронов, которые являются носителями отрицательного заряда.

Диод PN Junction

Рис. 2.0.4 Слой истощения диода

Когда кремний P- и N-типа объединяются во время производства, создается переход, где встречаются материалы P-типа и N-типа, и отверстия, расположенные рядом с переходом в кремнии P-типа, притягиваются к отрицательно заряженному материалу N-типа на другой стороне. перехода.Кроме того, электроны, расположенные рядом с переходом в кремнии N-типа, притягиваются к положительно заряженному кремнию P-типа. Следовательно, вдоль перехода между кремнием P- и N-типа создается небольшой естественный потенциал между полупроводниковым материалом P и N с отрицательно заряженными электронами, которые теперь находятся на стороне P-типа перехода, и положительно заряженными дырками на стороне N. соединение. Этот слой носителей заряда противоположной полярности накапливается до тех пор, пока его не станет достаточно, чтобы предотвратить свободное движение любых дальнейших дырок или электронов.Из-за этого естественного электрического потенциала в переходе между слоями P и N в PN-переходе образовался очень тонкий слой, который теперь обеднен носителями заряда и поэтому называется обедненным слоем. Поэтому, когда диод подключен к цепи, ток не может течь между анодом и катодом, пока анод не станет более положительным, чем катод, с помощью прямого потенциала или напряжения (V F ), по крайней мере, достаточного для преодоления естественного обратного потенциала соединение.Это значение зависит в основном от материалов, из которых сделаны слои P и N диода, и от количества используемого легирования. Различные типы диодов имеют естественный обратный потенциал в диапазоне примерно от 0,1 В до 2 или 3 В. Кремниевые диоды с PN-переходом имеют потенциал перехода от 0,6 до 0,7 В.

Диод прямой проводимости

Рис. 2.0.5 Диод вперед


Проводимость

Когда напряжение, приложенное к аноду, становится более положительным, чем на катоде, на величину, превышающую потенциал обедненного слоя, начинается прямая проводимость от анода к обычному катоду, как показано на рис.2.0.5.

Когда напряжение, приложенное между анодом и катодом, увеличивается, прямой ток сначала увеличивается медленно, поскольку носители заряда начинают пересекать обедненный слой, а затем быстро возрастает примерно по экспоненте. Следовательно, сопротивление диода, когда он «включен» или проводит в режиме «прямого смещения», не равно нулю, а очень мало. Поскольку прямая проводимость увеличивается после преодоления потенциала истощения по примерно следующей экспоненциальной кривой, прямое сопротивление (V / I) незначительно изменяется в зависимости от приложенного напряжения.

Диод с обратным смещением

Рис. 2.0.6 Обратный диод


Смещенный

Когда диод смещен в обратном направлении (анод подключен к отрицательному напряжению, а катод — к положительному), как показано на рис. 2.0.6, положительные отверстия притягиваются к отрицательному напряжению на аноде и от перехода. Точно так же отрицательные электроны притягиваются от перехода к положительному напряжению, приложенному к катоду. Это действие оставляет большую площадь на стыке без каких-либо носителей заряда (положительных дырок или отрицательных электронов) по мере расширения обедненного слоя.Поскольку область перехода теперь обеднена носителями заряда, она действует как изолятор, и по мере того, как более высокие напряжения применяются с обратной полярностью, обедненный слой становится еще шире, чем больше носителей заряда удаляется от перехода. Диод не будет проводить при приложенном обратном напряжении (обратном смещении), за исключением очень небольшого «обратного тока утечки» (I R ), который в кремниевых диодах обычно меньше 25 нА. Однако, если приложенное напряжение достигает значения, называемого «обратным напряжением пробоя» (V RRM ), ток в обратном направлении резко возрастает до точки, где, если ток не ограничен каким-либо образом, диод будет разрушен.

Вольт-амперные характеристики диода

Рис 2.0.7. Типичный диодный ввод / вывод


Характеристика

Работа диодов, описанная выше, также может быть описана специальным графиком, называемым «характеристической кривой». Эти графики показывают взаимосвязь между фактическими токами и напряжениями, связанными с различными клеммами устройства. Понимание этих графиков помогает понять, как работает устройство.

Для диодов характеристическая кривая называется ВАХ, потому что она показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным между анодом и катодом, и результирующим током, протекающим через диод.Типичная ВАХ показана на рис. 2.0.7.

Оси графика показывают как положительные, так и отрицательные значения и поэтому пересекаются в центре. Пересечение имеет нулевое значение как для тока (ось Y), так и для напряжения (ось X). Оси + I и + V (верхняя правая область графика) показывают круто возрастающий ток после области начального нулевого тока. Это прямая проводимость диода, когда анод положительный, а катод отрицательный. Первоначально ток не течет, пока приложенное напряжение не превысит потенциал прямого перехода.После этого ток резко возрастает примерно по экспоненте.

Оси -V и -I показывают состояние обратного смещения (нижняя левая область графика). Здесь можно увидеть, что очень небольшой ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. Однако, как только достигается обратное напряжение пробоя, обратный ток (-I) резко возрастает.

Начало страницы

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *