Аватар Я и диод

Статистика министров

Уважаемые министры, поздравляем с завершением работы

1 Март

Большой ноль!

Поздравляем всех участников проекта с завершением сезона

1 Март

Статистика министров

Уважаемые министры, поздравляем с завершением работы

1 Февраль

Изображения созданные нейросетями

Все изображения сгенерированные нейросетями не должны иметь явных анатомических дефектов, должны быть в обязательном порядке отмечены тэгом #нейросеть, а так же быть выдающимися. В противном случае следует исключить их загрузку на сайт. 

7 Январь

Аватар Я и диод из альбома Прикольные

Аватар Я и диод, здесь можно скачать бесплатно, ведь это самая большая коллекция, лучших аватаров. Как известно, аватар — это маленькая картинка, изображение пользователя или картинка, отражающая его настроение, состояние или просто выгодно подчеркивающая характер поста в блоге, QIP, аське (так часто называют ICQ). Так же, аватар известен как аватарка, аватор, юзерпик, userpic, avatar, авка, авик. Наиболее часто используют аватары размером 100х100 или 64х64 реже 150х150 пикселей, картинки размером 128х128 или 90х90 — большая редкость, но к счастью у нас есть любые размеры аватар. Так же здесь вы можете посмотреть и скачать лучшие, новые аватары прикольные, аватары рисунки, аватары фразы, именно к этим категориям был отнесен «Я и диод» модераторами коллекции или самим пользователем. Этот аватар был опубликован автором Ego и появился в нашей коллекции 18.07.2009 19:20. Ego выбрал для него категорию которую назвал «Прикольные».

24,05 килобайт 150 x 150 © Ego [ЛС]

Размер: Исходный (150 x 150) скачать аватар 50х5050 х 50 скачать аватар 64х6464 х 64 скачать аватар 90х9090 х 90 скачать аватар 100х100100 х 100 скачать аватар 128х128128 х 128 скачать аватар 150х150150 х 150 Качество: Черновик Хорошее Скачать аватар Я и диод x HTML: аватар «Я и диод» с 99px. ru — аватары Код для вставки аватара на форум (BBCode): [url=https://avatars.99px.ru/avatars/31735/][img]https://99px.ru/sstorage/1/2009/07/image_11807091919407469195.jpg[/img][/url][url=https://avatars.99px.ru/avatars/31735/]Аватар «Я и диод»[/url] с 99px.ru — [url=http://99px.ru/]аватары[/url] Ссылка на аватар: https://99px.ru/sstorage/1/2009/07/image_11807091919407469195.jpg

Я и диод, или Новые приключения мышки

Как вы, возможно, помните, не так давно я напаял на свою мышь конденсатор и радостно отчитался об этом эпохальном событии. Но вскоре выяснилось, что радость моя была преждевременной. Итак, предлагаю вашему вниманию продолжение детективной истории.

Нет, кнопка не рассыпалась в прах, как пророчествовал один из комментаторов. И вообще никто из присутствующих не угадал судьбы многострадальной мышки, хотя, как я сейчас понимаю, она была чуть ли не очевидной.

По наводке уважаемого ploop я открыл для себя программу xev, которая в числе прочего показывает, какие кнопки нажаты. Нажимаю я правую кнопку и вижу:

О ужас

ButtonPress event, serial 56, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 3959640285, (43,112), root:(1109,578),
    state 0x10, button 1, same_screen YES
ButtonPress event, serial 56, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 3959640285, (43,112), root:(1109,578),
    state 0x110, button 3, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 56, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 3959640436, (43,112), root:(1109,578),
    state 0x510, button 3, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 56, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 3959640452, (43,112), root:(1109,578),
    state 0x110, button 1, same_screen YES

То есть всякий раз, когда я нажимаю правую кнопку (3), мышь думает, что нажата ещё и левая кнопка (1)! На этом месте я вспомнил, что после переделки этой мышью стало невозможно вызвать контекстное меню в заголовке окна Хрома.

Тогда я не придал этому значения, ибо приблизительно в тот же период времени отвалилось и перемещение по истории кнопками «вперёд-назад», причём только на Хабре/ГТ и только у второй мышки, с которой я (мамой клянусь) ничего не делал.

Выпаяв конденсатор, я убедился — действительно, в нажатии лишней кнопки виновен именно он. А это ставило крест на всей идее панацеи от дребезга из предыдущего поста. Поскольку выбирать между хабрасуицидом и сделкой с совестью не хотелось, пришлось думать, как побороть сей пренеприятнейший побочный эффект. Так что снова разбираем мышь, врубаем осциллограф и попытаемся достичь того самого понимания, которого нам так не хватило в прошлый раз.

Мышь оказалась основана на известном в народе микроконтроллере nRF24LE1.

Путём прозвонки было установлено, что все выводы выключателей идут прямиком к ногам процессора, причём каждая такая нога связана более чем с одним выключателем. Если точнее, то схема вырисовывается такая:

(Кнопка со звёздочкой означает кнопку смены dpi, которая на выход мыши не проходит. )

Это позволяет заподозрить авторов в применении приёма под названием «матричная клавиатура». На сканирующие ноги поочерёдно подаётся сигнал и смотрится, на каких считывающих ногах он появился. Это позволяет экономить ноги — ведь кнопок таким образом можно поставить пропорционально квадрату числа используемых ног. (В данном случае у нас 6 кнопок и 5 выводов — то есть экономится целая одна нога. Впрочем, колесо я прозвонить забыл, так что не исключено, что эта же схема обслуживает и колесо, тогда получается экономия ажно двух ног.)

Но пока что это лишь предположение, надо его проверить. Натравим крокодилов Подключим проводники P0 и A (в терминах предыдущей картинки) к осциллографу. При нажатии левой кнопки (1) видим:

На P0 подаётся импульс длительностью 20 микросекунд (отмечен стрелочкой), который по замкнутому выключателю приходит на ногу A. Здесь этого не видно, но промежуток между импульсами составляет около 10-15 миллисекунд. А значит, программная защита от дребезга всё же присутствует, и становится непонятно, как так получается, что она не помогает.

Но вернёмся к нашим баранам и отпустим кнопку:

Как мы и ожидали, сканирующий сигнал на считывающей ноге пропадает. А теперь нажмём левую и правую кнопки одновременно:

И снова в полном соответствии с ожиданиями у нас на выходе появляется два сигнала с двух ног, разделённые во времени. Если теперь нажать и среднюю кнопку, то будет три сигнала, которые сольются в одну большую чёрточку.

А как же получается, что при двух нажатых кнопках сканирующие ноги не закорачиваются друг с другом и не портят друг другу сигнал? В упомянутой статье для этого предлагается использовать диоды. Здесь же всё проще — когда нога неактивна, она переводится в режим Hi-Z (высокого сопротивления), то есть фактически отключается от цепи, и тока по ней не идёт. Как свидетельство в пользу этого — если при разомкнутых кнопках неосторожно коснуться сканирующего порта, то осциллограф покажет характерную «шерсть» (то есть помехи из радиоэфира, принятые нашим телом):

Чтобы окончательно подтвердить нашу догадку, поставим эксперимент.

Если нажатие кнопок регистрируется по повышению напряжения, то если замкнуть сканирующий порт на питание, мышь это должна воспринять как нажатие всех кнопок, находящихся на этом порту.

Замыкаем порт A

ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940208, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x10, button 6, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940208, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x10, button 6, same_screen YES
ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940208, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x10, button 1, same_screen YES
ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940208, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x110, button 3, same_screen YES
ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940208, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x510, button 2, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940253, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x710, button 2, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940268, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x510, button 1, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059940268, (547,509), root:(1297,734),
    state 0x410, button 3, same_screen YES

Замыкаем порт B

ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977818, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 7, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977818, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 7, same_screen YES
ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977818, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 8, same_screen YES
ButtonPress event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977818, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 9, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977950, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 8, same_screen YES
ButtonRelease event, serial 166, synthetic NO, window 0xb200001,
    root 0x274, subw 0x0, time 4059977950, (172,409), root:(922,634),
    state 0x10, button 9, same_screen YES

Снова всё так, как мы предполагали, плюс обнаружились «пасхальные» кнопки 6 и 7, которых физически на мыши нет (колесо соответствует кнопкам 4 и 5).

Итак, мы познали истину о мыши и её кнопках. Но как это нам поможет справиться с нашей изначальной напастью? Для этого нам надо понять ещё две вещи — почему конденсатор задерживает отпускание кнопки и почему он способствует её нажатию при нажатии другой кнопки.

Когда мы замыкаем кнопку 1, конденсатор мгновенно разряжается, и напряжение на нём становится равным нулю. Пока кнопка нажата, конденсатор закорочен, так что мышь воспринимает нажатие кнопки так, как если бы конденсатора не было.

Теперь отпустим кнопку. Поскольку конденсатор обладает ёмкостью, напряжение на нём всё ещё равно нулю. А значит, если подать на P0 сканирующее напряжение (2,5 В питания), то и на входе A также будет 2,5 вольта, что соответствует нажатой кнопке.

Однако с каждым таким импульсом конденсатор понемногу будет заряжаться (через сопротивление R1). И в один прекрасный момент он зарядится, скажем, до 2 вольт, и на входе A будет уже 0,5 вольт, что недостаточно для появления на этом входе единицы. Стало быть, некоторое время после отпускания кнопки мышь будет думать, что кнопка ещё нажата, а затем «поймёт», что её отпустили.

Можно даже приблизительно оценить это время. Наша RC-цепочка состоит из сопротивления в 13 кОм и конденсатора, например, 0,1 мкФ. Перемножаем эти две величины и находим характерное время 1,3 миллисекунды. Но поскольку ток течёт не всё время, а лишь 20 микросекунд каждые 10 миллисекунд, это время растягивается до 0,65 секунды — как мы и намеряли в прошлый раз.

Можно было бы обрадоваться такому точному совпадению расчёта с экспериментом, но надо внести ещё ложку дёгтя. Дело всё в том, что характерное время — это время, за которое напряжение падает в число e, то есть в 2,7 раз. Но даташит на nRF24LE1 говорит нам, что Input high voltage равен 0,7 VDD, а Input low voltage 0,3 VDD. То есть входы нашего процессора работают как триггер Шмитта, и чтобы они восприняли единицу, нам надо поднять напряжение до 0,7 напряжения питания. Почему мы взяли 0,7, а не 0,3, спросите вы? Очень просто — поскольку основную часть времени на входе A чистый ноль, то в момент импульса нам надо поднять напряжение до 0,7 питания, иначе триггер Шмитта не переключится на единицу. Так что расчёт даёт время

ln(0,7) / ln(1/e) * 0,65 = 0,23 секунды.

А фактически у нас 0,6 секунды! Если вычесть время, когда кнопка замкнута — это 0,5 секунды, что всё равно много. Чтобы это объяснить, можно предположить, что в режиме Hi-Z сопротивление ноги P0 всё же не бесконечно, и «втихаря» подразряжает конденсатор в промежутке между измерительными импульсами. Очень грубо из наших данных можно оценить его величину — поскольку оно за 10 мс разряжает конденсатор на величину, сопоставимую с той, на которую он заряжается за 20 мкс, это сопротивление более 6,5 мегаом.

И здесь надо вспомнить ещё один факт, которому я не придал значения. А именно, если напаять конденсатор меньший, чем 2 нФ, то мышь будет думать, что кнопка нажата всегда. И теперь сей факт получает объяснение — за 10 миллисекунд конденсатор успевает разрядиться (2 нФ * 6,5 МОм = 13 мс), так что при импульсе триггер Шмитта срабатывает, а пока этот импульс идёт, конденсатор заряжается (2 нФ * 13 кОм = 26 мкс), но не успевает зарядиться до такой степени, чтобы преодолеть порог в 0,3 напряжения питания.

Теперь посмотрим, что будет, когда мы пожмём не левую, а правую кнопку.

В состоянии покоя на конденсаторе у нас 2,5 вольта. Замкнём выключатель 3, и на проводник A пойдут 20-микросекундные импульсы с порта P2. Но если на A 2,5 вольта плюс на конденсаторе 2,5 вольта, то на ноге P0 должно быть уже 5 вольт! А контроллер рассчитан не более чем на 3,6 вольт. Специально для таких случаев в микросхемах предусматривают защитные диоды, чтобы напряжение на входах не превышало напряжения питания:

Стало быть, как только на P2 появится напряжение питания, конденсатор разрядится через этот диод, и на нём будет уже 0,7 вольта, а то и меньше. А затем он ещё дополнительно разрядится через 6,5 мегаом. А когда настанет пора измеряющего импульса на ноге P0, напряжение на конденсаторе будет настолько мало, что на входе A будет почти полное напряжение питания и как следствие чёткая единица. Вот мы и получили нажатие левой кнопки при нажатии правой.

Теперь, наконец, мы ответили на все вопросы из разряда «кто виноват», осталась только самая малость — что делать? Поскольку корень нашей неприятности в разрядке конденсатора, поставим на пути этого тока преграду в виде диода:

Я нашёл первый попавшийся диод, припаял — и действительно, несанкционированные нажатия кнопки более не происходят. Вот только и задержка после отпускания левой кнопки исчезла. Как же так? А очень просто — как мы уже знаем, для срабатывания на входе A должно быть не менее 0,7 напряжения питания, то есть на всей связке «конденсатор+диод» должно быть не более 0,75 вольта. А на диоде, как известно, падает около 0,7 вольта, плюс ещё конденсатор — вот и не хватает напряжения.

Нам поможет диод Шоттки, прямое падение напряжение на котором заметно меньше, чем на обычном диоде.

К сожалению, я не смог найти у себя диодов Шоттки, поэтому я нашёл диод с наименьшим падением напряжения (мультиметр показывал 0,44 В) и напаял его чисто чтобы убедиться, что предложенное решение работает. Можете его поискать на КДПВ (подсказка — он чёрно-розовый). Пришлось также поднять напряжение питания до 3,3 В, но всё же желаемый эффект был достигнут! Задержка отпускания кнопки — целых 0,4 секунды, при этом ни одна кнопка не нажимается «за компанию». Правда, по очевидным причинам сию конструкцию пришлось разобрать, но главный вывод был сделан — диоды Шоттки спасут отца русской демократии.

Вот, собственно, и сказке конец.

Автор: wormball

Источник

Разница между диодом и транзистором (со сравнительной таблицей)

Диод и Транзистор считаются основой электронных устройств и схем. Но на этом сходство между этими важнейшими устройствами в области электроники заканчивается. Основное различие между диодом и транзистором заключается в том, что диод представляет собой устройство с двумя выводами , которое пропускает ток только в одном направлении от анода к катоду.

Напротив, транзистор представляет собой трехконтактное устройство , которое пропускает ток из области с высоким сопротивлением в область с низким сопротивлением. Само слово «транзистор» выражает его функцию, слово «транзистор» образовано от двух слов: «Передача» и «Резистор» . Таким образом, это считается устройством, которое передает сопротивление из одной области в другую.

Существуют определенные факторы, которые отличают эти два устройства, такие как область истощения, приложения и т. д. Мы обсудим все эти факторы с помощью сравнительной таблицы.

Содержание: Диод и транзистор

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Параметры	Диод	Транзистор
Определение	Диод представляет собой устройство с двумя выводами, пропускающее ток только в одном направлении.	Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, позволяющее току течь из области с высоким сопротивлением в область с низким сопротивлением
Формирование	Он образуется путем соединения полупроводника P-типа с полупроводником N-типа.	Образуется путем прокладывания слоя материала P-типа или N-типа между двумя материалами N-типа или P-типа на каждом конце.
Символ цепи
Слой истощения	Образуется только одна область истощения.	Образуются две обедненные области.
Количество соединений	Только одно соединение между полупроводником P-типа и N-типа.	Два перехода формируются один между эмиттером и базой и другой между базой и коллектором.
Клеммы	В диоде есть 2 клеммы, т.е. анод и катод.	В транзисторе есть 3 вывода, то есть эмиттер, база и коллектор.
Рассматривается как	Может рассматриваться как переключатель.	Может рассматриваться как переключатель или усилитель.
Применения	Выпрямитель, удвоитель напряжения, ограничитель напряжения и т. д.	Усилитель, осциллятор и т. д.

Определение

Диод

Диод состоит из двух образцов полупроводника, один из которых представляет собой полупроводник P-типа , а другой — полупроводник N-типа. Соединение, образованное соединением этих двух полупроводников, называется PN-соединением. Обедненный слой формируется из-за разной концентрации носителей заряда в обеих областях.

В полупроводнике P-типа основными носителями являются дырки, а в полупроводнике N-типа основными носителями являются электроны. Теперь поведение PN-перехода будет отличаться в несмещенном режиме и в смещенном режиме.

Давайте сначала обсудим беспристрастный режим . В несмещенном режиме электроны из N-области и дырки из P-области будут двигаться к переходу из-за градиента концентрации. Наступит стадия, когда через переход перестанут диффундировать носители заряда. Этот этап называется стадия насыщения.

После этого электроны и дырки, достигшие перехода, рекомбинируют. В связи с этим будет ограничено движение дальнейших мажоритарных перевозчиков. Образовавшаяся таким образом область называется обедненным слоем. Это создаст внутреннее электрическое поле.

Теперь переходим к режиму со смещением , когда применяется смещение, т.е. соединение P-типа с положительной клеммой и N-типа с отрицательной клеммой. Прямой ток начнет течь от анода к катоду. Ширина области обеднения уменьшается с увеличением прямого смещения.

Аналогичным образом ширина обедненного слоя увеличивается при обратном смещении в режиме обратного смещения. Ток, который течет в диоде из-за неосновных носителей заряда. Это называется обратным током насыщения , потому что он насыщается после определенного обратного напряжения. Далее оно не увеличивается с увеличением обратного напряжения.

Обратный ток увеличивается только с повышением температуры.

Транзистор

Транзистор представляет собой трехвыводное устройство, состоящее из трех областей и двух переходов. Регионами являются эмиттер , база и коллектор . Два перехода представляют собой переход база-эмиттер , и переход база-коллектор .

Эти регионы имеют разные характеристики, и все они разного размера. Эмиттер сильно легирован, так что можно создать больше носителей заряда; база слабо легирована, так что рекомбинирует лишь несколько носителей заряда, а коллектор умеренно легирован.

Размер коллектора больше, чем размер эмиттера и коллектора, а размер базы наименьший среди всех трех областей. Ширина обедненного слоя между коллектором и базой больше ширины перехода база-эмиттер.

Эмиттер и база подключены к батарее таким образом, что они работают в режиме прямого смещения, в то время как коллектор и база подключены к батарее таким образом, что она становится смещенной в обратном направлении. Следовательно, большинство носителей заряда будут течь от эмиттера к базе, а затем от базы к коллектору. Чем больше размер коллектора, тем больше носителей заряда он соберет и отвод тепла также будет происходить легче.

Основные различия между диодом и транзистором

1. Принципиальное различие между диодом и транзистором заключается в том, что диод представляет собой устройство с двумя выводами , а транзистор — это устройство с тремя выводами .
2. PN-переходной диод состоит из одной области обеднения , т.е. между P-типом и N-типом, а транзистор состоит из двух слоев обеднения.
3. Диод считается переключателем , так как он может выполнять переключение, но транзистор может выполнять переключение так же, как усиление.
4. Для работы диода требуется только одна батарея, в то время как транзистору для работы требуются две батареи .

Вывод

Диод представляет собой двухвыводное однонаправленное устройство, а транзистор представляет собой трехвыводное устройство, которое пропускает ток из области высокого сопротивления в область низкого сопротивления через базу. Диод используется в различных приложениях электроники, таких как выпрямитель, ограничитель, ограничитель, умножитель напряжения, переключатели и т. д. Диод действует как переключатель. Он включен, когда смещен в прямом направлении, и выключен, когда смещен в обратном направлении.

Транзистор может работать как переключатель, а также как усилитель. Приложение создает основную разницу между диодом и транзистором. Диоды бывают различных типов, такие как стабилитрон , PIN диод, фотодиод , светоизлучающий диод и т. д., в то время как транзисторы в основном бывают двух типов биполярный транзистор и полевой транзистор.

Изучение основ диодов для начинающих (Краткое руководство, 2023 г.)

Привет, и добро пожаловать в курс «Основы работы с диодами» для начинающих.

Вы знаете, диод является важным компонентом, когда речь идет о цепях. Вы найдете этот компонент почти на каждой печатной плате (PCB). Причина в том, что он предлагает так много ценных приложений.

Мы используем диод для коммутации, изменения сигнала, выпрямления, фиксации и ограничения. Мало того, он также является основной частью всех цепей управления питанием.

Теперь,

В этой статье мы постараемся изучить все детали, которые должен знать новичок, чтобы начать работу с этим важным компонентом.

В конце этой статьи вы должны знать:

• Что такое диод
• Условное обозначение цепи диода
• Как выглядит диод в реальных схемах
• Как прочитать показания диода
• Кривая VI диода
• Прямое и обратное смещение
• Как проверить диод перед его использованием в цепях
• Основные функции диодов
• Как поместить диод в макетную плату для прототипирования схемы
• И многое другое

Звучит интересно? Тогда я уверен, что вам понравится и остальная часть этой статьи.

Начнем.

Содержание

Что такое диод?

Проще говоря, диод — это устройство с двумя выводами, способное пропускать ток только в одном направлении.

Может быть изготовлен из кремния (Si), а также из германия (Ge). Независимо от того, какой материал используется, вы можете думать о диоде как о переключателе, управляемом напряжением.

Переключатель разрешает ток только тогда, когда он включен. Точно так же диод пропускает ток только тогда, когда он включен (прямое смещение).

Двухполюсное полупроводниковое устройство, пропускающее ток только в одном направлении.

Определение диода

Почему переключатель, управляемый напряжением?

Поскольку напряжение на его клеммах определяет состояния включения/выключения. Если напряжение положительное, в случае идеального диода диод включается. В случае кремниевого диода он включается, если напряжение становится больше или равным 0,7 В. И для всех неположительных напряжений диод остается выключенным.

Эта коммутационная способность также делает диод основным строительным блоком линейного источника питания.

В линейном источнике питания интересно посмотреть, как диод пропускает положительную часть волны переменного тока и блокирует отрицательную часть.

Думаю, вы поняли базовое определение диода.

Электрическое обозначение диода

Электрические обозначения электронных устройств играют очень важную роль при создании принципиальных схем. Как и другие электронные устройства, диод имеет свой уникальный электрический символ.

Ниже приведен электрический символ диода.

Первым шагом в изучении основ диодов является определение символа диода и его запоминание. Есть много типов диодов. У каждого типа есть свой символ, но основной дизайн остается прежним. Вы разберетесь с ними по ходу лекции.

Вы видите, что две клеммы четко обозначены на приведенной выше схеме символов. Выводы называются анодом и катодом. Анод положительный, а катод отрицательный.

Здесь возникает вопрос, как мы можем идентифицировать выводы в физических диодах? Давайте найдем ответ в следующем разделе.

Физический диод

Мы узнали об основном определении диода. Теперь нам действительно нужно взглянуть на его реальный внешний вид. Чтобы мы могли идентифицировать его на различных электронных платах или просто использовать в наших собственных электронных проектах.

Ниже приведено изображение диода в сочетании с его электрическим символом.

Видишь ли, это как маленький черный цилиндр. Обратите внимание на серую линию. Серая линия всегда представляет катодный вывод. Это будет быстрый трюк для вас, чтобы идентифицировать клемму катода.

Вышеупомянутый диод сквозной. Он используется в двухсторонних печатных платах или макетных платах для прототипирования. Кроме того, существует диод для поверхностного монтажа. Чтобы идентифицировать его катод, здесь применима та же стратегия, т. е. ищите серую линию.

Двигаемся дальше. Думаю, было бы здорово, если бы вы сами смогли определить диод на следующем рисунке. Можете ли вы сказать мне, где находится его катодный вывод?

Надеюсь, вы ответили правильно.

Итак, мы узнали, как физически выглядит диод. Следующая интересная вещь, которую нужно узнать, это то, как мы можем использовать это в наших схемах.

Чтобы использовать его в цепи, мы должны узнать, как мы можем включить его. Каковы условия для его правильного включения и использования в наших схемах?

Ответ прямо здесь, в следующем разделе.

Прямое и обратное смещение диода

Говоря об основах диодов, вы все время будете слышать эти два термина.

Итак, давайте узнаем, что такое прямое и обратное смещение и как мы можем использовать его в нашей схеме. Эти два термина на самом деле означают, как мы подключаем наш источник питания к клеммам данного диода.

а. Forward Bias

При подаче положительного напряжения на анод и отрицательного напряжения на катод. Вы увидите, как через нее начнет течь ток. И эта конкретная операция называется прямым смещением диода.

Ток, протекающий в условиях прямого смещения, называется прямым током диода. Мы постоянно используем это предубеждение. В этом смещении диод действует как замыкающий (ВКЛ) переключатель.

б. Обратное смещение

Аналогично, если вы подаете отрицательное напряжение на анод и положительное на катод, вы смещаете диод в обратном направлении. А ток, следующий через диод при обратном смещении, является током утечки. Вы знаете, этот ток утечки слишком мал, но иногда мы его учитываем, а иногда пренебрегаем.

В области прямого смещения диод можно рассматривать как замкнутый переключатель. В условиях обратного смещения он действует как разомкнутый переключатель.

Поговорим немного заранее.

Диод находится в прямом смещении, если суммарное напряжение на клеммах положительное. то есть это прямое смещение, даже если на катоде -10, а на аноде -5В.

Таким образом, чтобы использовать диод в цепи, вы должны сделать его прямым смещением, чтобы передать сигнал на остальную часть схемы.

Мы добрались до этого места, изучая основы работы с диодами. Вы делаете очень хорошо. Теперь давайте посмотрим на важную связь между прямым напряжением смещения и прямым током диода в следующем разделе.

Кривая VI диода

График VI диода показывает зависимость между напряжением на диоде и прямым током через него. Это очень важная кривая для понимания.

По сути, это показывает нам, при каком значении напряжения мы должны ожидать, какой ток будет течь через диод. И какого значения напряжения мы должны избегать, чтобы спасти наш диод от повреждения.

Ниже приведен график VI диода. Посмотрите на это, и я объясню все об этом.

Кривая VI диода

В основном, она называется кривой VI, потому что по оси X у вас есть напряжение, а по оси Y у вас есть ток. Правая верхняя область представляет собой область прямого смещения. Вы можете видеть, что после VF (напряжение колена) прямой ток диода увеличился.

Это означает, что диод включен и работает нормально. Напряжение колена различается для кремниевых (0,7 В) и германиевых (0,3 В) диодов.

Левая нижняя область — это область обратного смещения. Вы можете видеть небольшой ток утечки в обратной области, но он слишком мал. В этом состоянии диод действует как разомкнутый переключатель, обеспечивающий разомкнутую цепь.

Будьте осторожны, находясь в обратной области. Не подавайте обратное напряжение больше, чем VBR (напряжение в области пробоя). Если вы сделаете это, вы сожжете свой диод.

Теперь вы узнали, как использовать диод в цепи. Другое дело, как подобрать диод по требованиям вашей схемы. Чтобы ответить на этот вопрос, вы должны выбрать диод, способный работать с номинальным напряжением, током и мощностью цепи.

Напряжение, ток и мощность диода

Для правильной работы любого устройства необходимо знать его ток, напряжение и мощность. Эти рейтинги говорят нам о минимальном и максимальном количестве указанных параметров, которые должны быть применены к определенному устройству.

Номинальный ток диода говорит нам о минимальном и максимальном токе, который он может поддерживать. И такое же определение распространяется на остальные параметры.

Таблица данных является единственным источником, где можно найти эти номиналы для любого диода. Спецификации составляются производителями, чтобы каждый мог использовать их для идеальной реализации своих проектов, не повреждая устройства.

Чтение таблицы данных очень важно, и иногда люди не понимают, как искать в ней конкретную информацию. Я собираюсь помочь вам с этой проблемой.

Я возьму пример 1N4001 и покажу вам, как прочитать эти параметры из его таблицы данных.

• Сначала вы загружаете техническое описание вашего диода.
• Перейти к разделу: «Максимальные номинальные и электрические характеристики». Совсем не обязательно быть точно таким же. Но я думаю, вы поняли идею.

Техническое описание диода

Ниже приводится техническое описание 1N4001. Вы можете увидеть номиналы напряжения и тока в нем?

Спецификация диода

В первой строке указано пиковое обратное напряжение. Это напряжение на диоде, когда он выключен (обратное смещение). Не подавайте напряжение больше этого, вы можете сжечь его.

Вторая строка содержит ту же информацию, но в терминологии RMS. Среднеквадратичное значение обратного напряжения такое же, как напряжение блокировки постоянного тока. Пятая строка содержит информацию о максимальном прямом токе, с которым может безопасно работать диод. Чтобы ограничить этот прямой ток, перед диодом помещается последовательный резистор.

Вы можете задаться вопросом о номинальной мощности, верно? Мы можем просто умножить ток и напряжение, чтобы получить требуемую номинальную мощность. В настоящее время номинальная мощность 1N4001 составляет 50 Вт (50 В x 1 А).

В шестой строке можно увидеть пиковый обратный ток. Здесь вы сами видите, что это слишком низко, как я уже говорил вам ранее. Всегда обращайтесь к техническому описанию вашего устройства. Не подавайте напряжение без надлежащей информации, есть вероятность, что вы можете повредить свое устройство.

Работа с диодами

Цель изучения основ электроники и диодов — научиться использовать диод для создания собственных проектов.

Верно?

Итак, я считаю, что на данный момент у нас есть вся основная информация о диоде, которой достаточно для новичка.

Мы знаем, что такое символ диода, как он выглядит физически, мы также знаем о номиналах, чтобы мы могли правильно его использовать, не повреждая.

Прежде чем мы перейдем к тому, как использовать его в базовой схеме, сначала нам нужно знать, хороший или плохой диод, который мы используем. Мы определяем это, сначала проверяя диод.

а. Проверка диодов мультиметром

Проверка диода означает проверку его исправности. Проще всего это сделать с помощью мультиметра.

Ниже приведен простой пошаговый подход к проверке диода с помощью мультиметра.

• Возьмите мультиметр и установите его на функцию диода.
• Затем возьмите диод и подключите его в режиме прямого смещения. Это означает подключение черного (-ive) щупа вашего мультиметра к катоду, а красного (+ive) щупа к аноду диода.

Передний корпус

• Если диод исправен, вы увидите падение прямого напряжения от 0,2 до 0,75 В в зависимости от диода. В противном случае ваш диод неисправен.

Перевернутый корпус

• Теперь переверните диод. Если это хороший диод, то на экране мультиметра должно быть «OL». В противном случае ваш диод неисправен.

б. Проверка диодов с помощью тестера компонентов

Помимо описанного выше метода, мы также можем использовать тестер компонентов, чтобы быстро определить, исправен диод или нет. А 9Тестер компонентов 0003 похож на мультиметр, за исключением того, что мы используем его для проверки различных электронных компонентов.

• Возьмите тестер компонентов и поместите диод в его гнездо
• Нажмите кнопку тестирования и посмотрите результаты на экране

Тестер компонентов

• Если диод исправен, вы увидите значение его прямого напряжения вместе с символом цепи
• Символ цепи полезен, когда у вас есть диод, у которого нет серой полосы, и трудно сказать, какой вывод является катодом.

Типы диодов

На рынке представлено множество различных типов диодов. Работа диодов почти такая же, но их свойства меняются. Некоторые диоды быстрее. Некоторые обладают большей мощностью.

Ниже приведен список всех различных диодов.

1. Стабилитрон: Позволяет току течь не только от анода к катоду, но и в обратном направлении. Он используется в регулировании напряжения.
2. Туннельный диод: Очень быстро работает, хорошо работает в микроволновом диапазоне частот.
3. Варакторный диод: Работает как переменный конденсатор при обратном смещении.
4. Диод Шоттки: Это диод с переходом металл-полупроводник, который потребляет меньше энергии и имеет высокую скорость переключения
5. Фотодиод: Преобразует свет в электрический ток
6. PIN-диод: Подходит для аттенюаторов, быстродействующих переключателей, фотодетекторов и силовой электроники высокого напряжения.
7. Лазерный диод: Производит когерентное излучение.
8. Светодиод: Это сокращение от Light Emitting Diode. При подаче напряжения прямого смещения эти диоды светятся и светятся.

Базовые схемы диодов

Запомните эти основы диодов для начинающих, поэтому просто пройдитесь по следующим схемам. Не пытайтесь сосредоточиться на том, как работает схема. Сосредоточьтесь на общем обучении. Просто изучите название схемы и то, что она делает.

Ниже приведены несколько основных схем диода.

• Цепи выпрямителя
• Умножители напряжения
• Защита многих других устройств
• Цепи клипера и фиксатора
• Смесительные контуры

а. Цепь выпрямителя

Для правильной работы каждой цепи требуется питание. И поверьте мне, почти каждая схема работает на постоянном токе. Но все мы знаем, что в наши дома приходит электроэнергия переменного тока, а не постоянного тока.

Нам нужен третий человек, чтобы преобразовать приближающийся переменный ток в постоянный. Этот третий человек представляет собой схему выпрямителя.

Схема однополупериодного выпрямителя

Схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный, чтобы мы могли питать устройства постоянного тока, такие как мобильные телефоны. Эта схема выпрямителя стала возможной благодаря изобретению диодов.

Прекрасное применение диодов. Без схемы выпрямителя мы не смогли бы преобразовать переменный ток в постоянный.

2. Умножители напряжения

Иногда нам нужны разные уровни напряжения в одной цепи. Вместо разработки отдельных источников питания используются схемы диодных умножителей напряжения.

Как следует из названия, умножители напряжения представляют собой комбинацию диодов и конденсаторов, которые создают высокие уровни напряжения относительно опорного уровня напряжения. Другими словами, умножители напряжения используются для получения высоких уровней постоянного напряжения из небольших уровней переменного напряжения.

3. Схема ограничителя

Схема ограничителя на диодах представляет собой простую схему, в которой используются диоды для ограничения или ограничения уровня напряжения сигнала. Существует два типа схем диодного ограничителя, положительные и отрицательные, которые ограничивают положительные или отрицательные пики входного сигнала.

Эти схемы могут использоваться для различных целей, таких как формирование сигналов, защита сигналов и изменение уровней напряжения. Они обычно используются в аудио и коммуникационных системах.

4. Цепь фиксатора

Эти схемы диодов используются для добавления части уровня постоянного тока к существующему сигналу. Вот почему они называются зажимными цепями.

Мы используем эти схемы для повышения или понижения уровня сигнала в зависимости от требований нашего приложения. Кроме того, мы используем эти схемы для регулировки смещения постоянного тока в усилителях, ограничения колебаний напряжения в аналоговых схемах и обеспечения регулирования напряжения.

Как видите, схема диодного ограничителя состоит из диода, резистора и конденсатора. Когда сигнал положительный, он проходит через цепь и заряжает конденсатор. Когда сигнал отрицательный, конденсатор разряжается через резистор. Это сдвигает выходной сигнал вверх или вниз на фиксированный уровень напряжения, удерживая его в пределах определенного диапазона.

5. Схема смесителя

Диодный смеситель представляет собой схему, объединяющую два или более сигналов разных частот с помощью диодов, которые позволяют току течь в одном направлении. Диоды включаются и выключаются в зависимости от полярности сигнала, создавая новые сигналы с частотами, которые являются суммой или разностью исходных сигналов.

Смеситель обычно используется в системах радиочастот и промежуточных частот из-за его простоты, низкой стоимости и широкого диапазона частот. Это важно в системах связи и других приложениях.

6. Защита

При работе с цепями, в которых происходит резкое изменение выходного тока, иногда это изменение выходного тока возвращается в основную цепь.

Противоток может повредить цепь. Для защиты цепи используем диод. Диод, используемый в этой конфигурации, называется обратным диодом, и в нормальных условиях большую часть времени он находится в режиме обратного смещения.

Тем более, когда в нашей схеме есть индукторная нагрузка или индукторы. Затем из-за внезапного изменения тока магнитное поле разрушается, вызывая всплеск напряжения, который может повредить другие компоненты цепи. В целях безопасности параллельно катушке индуктивности размещен диод свободного хода, чтобы обеспечить путь для безвредного рассеяния этого всплеска напряжения.

Как я уже сказал, обратный диод подключен в обратном смещении через катушку индуктивности. Когда ток катушки индуктивности прерывается, диод проводит и обеспечивает путь с низким импедансом для рассеивания энергии катушки индуктивности. Диод остается смещенным в обратном направлении во время нормальной работы, поэтому он не влияет на работу схемы.

Резюме

Лично мне очень интересно было изучить основы работы с диодами. Я помню свою первую схему блока питания, в которой диоды играли главную роль.

Хотя в то время у меня не было достаточно знаний об этом, со временем я многое узнал. И этот пост — все, что я узнал до сих пор.

В несколько строк,

• Диод представляет собой полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении
• Существуют два режима работы диода 1) Условие прямого смещения 2) Условие обратного смещения
• При использовании диода обязательно загрузите его техническое описание и проверьте номинальные значения тока, напряжения и мощности.
• Серая полоса на физическом диоде представляет катодную клемму.
• Проверить диод можно с помощью любого цифрового мультиметра или тестера компонентов.

Я считаю, что диоды являются основным компонентом электронных схем, которые играют решающую роль в управлении потоком тока и преобразовании переменного тока в постоянный. Понимание того, как работают диоды, является важным навыком для всех, кто интересуется электроникой.

Поскольку диоды имеют множество практических применений в электронике, включая выпрямление, регулирование напряжения и демодуляцию сигнала.