Супрессор. Защитный диод.
Обозначение, параметры и применение защитных диодов
Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.
Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.
В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.
Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.
TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.
Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.
По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.
Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.
Обозначение на схеме.
На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).
Принцип работы супрессора (защитного диода).
У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.
До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.
Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).
Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.
В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.
Основные электрические параметры супрессоров.
U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как
I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – IR (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как IRM.
U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре VRWM
U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как VCL или VC – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.
I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как IPP (Max. Peak Pulse Current). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!
P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (PPP).
Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (VCL) и I огр. мах. (IPP).
Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.
ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)
ВАХ двунаправленного супрессора
Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.
Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.
Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORBTM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A. Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.
Диоды выпускаются в корпусе DO-201.
Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.
На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.
Диоды TRANSILTM
Двунаправленные диоды TRANSILTM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Защитные диоды TRANSIL, TVS
Окружающая среда, в которой мы живем, загрязнена огромным количеством помех, значительную часть которых создают так называемые переходные процессы. Данные процессы возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки.
В особенности большие перенапряжения опасны для электронных компонентов. Для подавления таких перенапряжений были разработаны компоненты типа TRANSIL и TVS – защитные диоды, называемые «супрессорами».
Первое производство таких защитных диодов было организованно в 60е годы, на ирландском заводе GSI. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson под торговой маркой TRANSIL и TRISL.
Диоды изготавливаются в однонаправленном и в двунаправленном исполнениях. На рис.1 схематически изображены симметричные и несимметричные диоды TRANSIL.
Рис.1. Обозначение симметричных (VD1, VD2) и несимметричного(VD3) диодов.
Однонаправленное исполнение (несимметричные супрессоры) применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, таким образом диоды TRANSIL данного типа включаются в контур с учетом полярности.
Несимметричные супрессоры используются в сети питания постоянным током. Двунаправленные диоды TRANSIL (симметричные диоды) предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей и используются в сети питания переменного тока и всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию.
Такой супрессор может быть составлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречно-последовательного включения.
Если сравнивать с варисторами, используемыми также для подавления перенапряжений, данные диоды являются более быстродействующими. Время срабатывания супрессоров составляет несколько пикосекунд.
К недостаткам диодов данного типа следует отнести зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно защитные диоды супрессоры используются при таком режиме работы, когда на вход подаются импульсы с минимальным временем нарастания (около 10 мкс) и небольшой длительности.
Основные параметры диодов TRANSIL: Vrm — постоянное обратное напряжение (Peak Reverse Voltage) — максимальное рабочее напряжение, при котором диод открывается и отводит токовый импульс на «землю», не вызывая выхода защищаемого компонента из строя.
Vbr – напряжение пробоя (Break-down Voltage) — напряжение при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Величина напряжения обычно укказывается для температуры 25° C, температурный коэффициент положительный, допустимые отклонения в пределах 5% либо в интервале от — 5 до +10 %.
Vcl — напряжение фиксации (Clamping Voltage) — максимальное напряжение для так называемого «нормализованного» максимального импульса пикового тока Ipp.
Ipp — пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) -пиковый ток в рабочем режиме.
Vf — прямое напряжение ( Forward Voltage) — напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.
If — прямой ток ( Forward Current) — максимальный пиковый ток в прямом направлении.
Супрессоры имеют нелинейную вольтамперную характеристику. При превышении амплитуды электрического импульса максимального напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя.
При поступлении на вход электрического импульса, диод ограничивает данный импульс напряжения до допустимой величины, а “излишки” энергии отводятся через диод на «землю». Более наглядно процесс выглядит на рисунке 2.
Рис.2. Принцип работы защитного диода.
На практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя в работе минимально.
На случай, если ожидается появление больших перенапряжений в следствии малого импеданса, в цепь рекомендуется включить предохранитель.
Супрессоры характеризуются хорошим быстродействием, то есть время срабатывания данных диодов мало, что является одной из главных причин их широкого использования.
На рисунке 3 представлены схемы включения диодов TRANSIL с предохранителем.
а
б
Рис.3. Схемы включения защитных диодов с предохранителем (а — симметричного. б — несимметричного).
Применение:Супрессоры специально предназначены для защиты от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защиты мощных транзисторов и тиристоров и т д.
Широко применяются такие диоды в импульсных источниках питания. Диоды TRANSIL удобно использовать как для защиты биполярных так и МОП-транзисторов. Супрессоры можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и для защиты самого p-n перехода.
При этом стоит всегда учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или периодические.
<< Предыдущая Следующая >>| Метки: |
принцип работы, как проверить TVS-диод.
как проверить диод мультиметром (прозвонить тестером)
Как и большинство измерительных приборов, мультиметры (тестеры) делятся на аналоговые и цифровые. Основное их отличие состоит в том, что информация о результатах измерений первой разновидности передаются с помощью определенной шкалы и стрелок на ней, во втором же случае эти данные отображаются в цифровом виде, на жидкокристаллическом экране.
Аналоговые устройства появились ранее, их главным достоинством является невысокая цена, а недостатком — неточности измерений. Следовательно, если отметка должна быть максимально верна, рекомендуется приобрести цифровой мультиметр.
Все варианты тестеров обладают как минимум двумя выводами — красным и черным.
- Первый используется непосредственно для измерений, также иногда называется потенциальным,
- Второй является общим. В современных моделях обычно также есть переключатель, благодаря которому возможно установить максимальные предельные значения.
Как проверять диод мультиметром?
Диод является элементом, проводящим электричество в одном направлении. Если же развернуть это направление, диод будет закрыт. Только в случае выполнения этого условия элемент считается работоспособным. В большинстве моделей тестеров уже есть такая функция, как проверить диод тестером.
Перед началом проверки рекомендуется соединить между собой два щупа мультиметра, чтобы убедиться в его работоспособности, а затем выбрать “режим проверки диодов”. Если тестер аналоговый, данная операция производится с помощью режима омметра.
Проверка диодов мультиметром не требует дополнительных навыков. Чтобы убедиться в функционировании элемента, необходимо произвести прямое включение, следовательно, подключить анод к плюсовому значению (красный щуп), а катод — к минусовому (черный). На экране или шкале прибора должно появиться значение пробивного напряжения диода, эта цифра в среднем составляет от 100 до 800 мВ. Если же произвести обратное включение (поменять местами электроды), значение будет не больше единицы. Из этого можно сделать вывод, что сопротивление прибора огромно и электричество он не проводит. Если все происходит именно так, как описано выше, электронный элемент исправен и дееспособен.
Бывают ситуации, когда при подключении щупов диод пропускает ток в обоих направлениях, либо же не пропускает вообще (значения при прямом и обратном включениях равны единице). В первом случае это означает, что диод пробит, а во втором — он перегорел либо же находится в обрыве. Такие электронные элементы являются неисправными и это легко проверить тестером.
Как проверять светодиод?
Если речь идет о светодиоде, алгоритм проверок аналогичен, но дополнительно облегчит задачу тот факт, что при прямом включении этот вид диода будет светиться. Разумеется, это позволит окончательно убедиться в том, что он в порядке.
Но случается такое, что необходима проверка стабилитронов. Стабилитрон является одной из разновидностей диодов, его главное предназначение — сохранение стабильного выходного напряжения вне зависимости от изменений уровня тока.
К сожалению, выделенной функции для проверки данного вида электронных элементов пока не внедрили в мультиметры. Тем не менее часто прозвонить их можно с помощью такого же принципа, как с диодами. Но многие опытные радиолюбители заявляют, что произвести проверку стабилитрона с помощью цифрового тестера весьма проблематично. Причиной этого является тот факт, что напряжение стабилитрона должно быть ниже, чем напряжение на выходах мультиметра. Это связано с тем, что из-за низкого напряжения возможно посчитать рабочей неисправную модель, точность показаний падает.
Если при проверке диода необходимо обратить внимание на значение пробивного напряжения, в случае со стабилитронами показательным станет сопротивление. Эта цифра должна составлять от 300 до 500 Ом. И аналогично алгоритму действий с диодами:
- Если ток пропускается в обе стороны это называется пробивом,
- Если сопротивление слишком велико это обрыв.
Также немаловажно помнить, что цифровое значение при прозвоне стабилитрона будет выше значения обычных диодов. Если нужно отличить один элемент от другого, такая проверка окажет помощь.
Как проверить стабилитрон
Стабилитроны, проверка которых не принесла желаемых результатов, изобретатели часто тестируют с помощью дополнительных приборов, иногда конструируя их самостоятельно. Одним из наиболее простых способов является использование для проверки блока питания с возможностью переключения напряжения. Необходимо сначала подсоединить к аноду резистор, имеющий значение сопротивления, оптимальное для стабилитрона, а затем подключить блок питания. Затем замеряется напряжение на диоде, параллельно поднимается на блоке. По достижении уровня напряжения стабилизации, эта цифра должна перестать расти. В этом случае стабилитрон в норме, при любых отличиях от вышеприведенной схемы он неисправен.
elektro.guru
Как проверить светодиод мультиметром, не выпаивая из схемы
Тестирование этой радиодетали класса полупроводник особых трудностей не представляет. Разница лишь в том, что одним п/п приборам этой группы для свечения нужно питание 1,5 В (ряда красных, зеленых малой мощности), другим чуть больше – порядка 3,3±0,3. Сложность в том, что для проверки светодиода его придется выпаять, а это не всегда возможно (учитывая плотность компоновки схемы) или целесообразно (например, по причине дефицита времени). Что можно предпринять?
Решение простое – изготовить специальные приспособления, так как стандартные щупы, идущие в комплекте с мультиметром, для этих целей не подойдут. Они понадобятся (например, от старого прибора), но только после некоторой «модернизации».
Способ 1
Что приготовить:
- Небольшой фрагмент текстолита, буквально кусочек, но обязательно с двухсторонним фольгированием. На каждую необходимо наложить «пятно» припоя, чтобы в дальнейшем можно было легко зафиксировать провода и выводы приспособления для проверки светодиода.
- Щупы от мультиметра, с которых следует срезать (или отпаять, а потом все восстановить) штеккера. Свободные концы нужно зачистить и залудить, то есть подготовить к пайке.
- Скрепки – 2 штуки. Им придается форма, хорошо видимая на рисунке внизу. Это будут выводы приспособления (аналог штеккеров), которые присоединяются к мультиметру. Хотя это и не единственный вариант. Вместо скрепок можно использовать гибкую стальную проволоку, отрезав пару кусочков нужной длины. Главное – чтобы эти выводы слегка амортизировали, тогда их будет намного проще подключить к гнезду мультиметра.
- Паяльная кислота. Использовать традиционный сосновый флюс – дело бесперспективное. Скрепки изготовлены из стали, потому обычная методика для их надежной фиксации на текстолите малопригодна.
- Паяльник. Мощность – не менее 65 Вт. Пытаться закрепить на плате скрепку монтажным инструментом (на 24, 36 Вт) – пустая трата времени. Понадобится уложить расплав относительно толстым слоем, и маломощный (миниатюрный) паяльник в этом случае бесполезен.
- Мультиметр. Эти бытовые приборы выпускаются в нескольких модификациях. Их основное отличие – в функционале, то есть возможностях измерений тех или иных параметров цепи и деталей. Понадобится мультиметр, которым можно тестировать транзисторы.
В принципе все, что нужно для того, чтобы сделать простейшее приспособление для проверки светодиода мультиметром, под рукой всегда есть. В итоге должно получиться примерно так.
Чтобы не путаться с полярностью присоединения щупов к светодиоду, выводы приспособления стоит несколько сместить от осевой линии. Тогда несложно запомнить, где условные «+» и «–».
Проверка светодиода
Нужно воткнуть «контакты» приспособления в вилку для тестирования Тр (анодный вывод – на разъем Е, катодный – на С), поставить переключатель мультиметра в позицию «Измерение транзисторов» (hFE) и приложить щупы к плате, в точках, где впаяны ножки п/п прибора (с лицевой или обратной стороны, как удобнее). Если он исправен и полярность соблюдена (плюс – к аноду), то начнет светиться.
Способ 2
Он значительно проще, и если позволяет компоновка схемы, а до ножек можно дотянуться, то проверка светодиода производится с помощью щупов любого мультиметра так же, как и для тестирования сопротивления. Подробно об этом рассказывается здесь.
Вот и все, ничего сложного. Данная технология опробована многократно, причем ни один светодиод из строя в процессе такого тестирования не вышел.
electroadvice.ru
Как проверить диод? — Diodnik
Начиная проверку диода на работоспособность, необходимо понимать, что визуально неисправный диод иногда фактически невозможно отличить от рабочего. О том, как проверить диод мы детально расскажем в нашей статье.
Также, перед проверкой необходимо знать, что основные неисправности диодов бывают трех видов:
- пробой диода (наиболее распространенный дефект). В результате такого дефекта диод проводит ток в любом направлении, фактически не имея собственного сопротивления:
- обрыв диода (на практике встречается реже). В данном случае такой диод перестает полностью проводить ток, независимо от направления течения тока.
- утечка. В этом случае диод проводит незначительный обратный ток.
Как проверить диод мультиметром?
При любой проверки диодов лучше всего их выпаивать с основной схемы полностью.
Подопытный диод 1n5844 – это 5А диод Шоттки. Проверка производится мультиметром Unit 151B.Любой диод имеет два вывода: катод и анод. Катод помечен серебристой полоской.
Для того, чтобы ток протекал через диод, на анод должно поступать положительное напряжение, а к катоду отрицательное. Включив необходимый режим измерений на мультиметре, можно приступать к проверке диода.
Необходимо помнить, рабочий диод проводит ток лишь в одном направлении.
Подключив щупы, к аноду (красный +), а к катоду (черный -), мы видим значения на дисплее — это пороговое напряжение диода. Из этого можно сделать вывод, p-n переход открыт.
Подключив щупы, к катоду (красный -), а к аноду (черный +), значений на дисплее нет, кроме 1.
На этом процедура проверки диода закончена – диод исправен.
Если независимо от полярности подключения диода прибор показывает значение 0 или 001, (и иногда слышим характерный звуковой сигнал), это свидетельствует о том, что диод пробит. Такой диод проводит ток в любом направлении.Если независимо от полярности подключения диода прибор показывает значение 1, такой диод имеет обрыв. Он вообще не проводит ток.
Как проверить диод, в случае когда, под рукой нет мультиметра с функцией проверки диода? Можно использовать для этой цели обычный омметр. Установив значение предела измерений до 20кОм, проверку диода таким тестером производят по схеме, описанной выше.
Иногда можно столкнутся со сдвоенными диодами. Такие диоды имеют три вывода, в одном корпусе заключены сразу два диода. Они имеют общий анод или катод. Проверка такой сдвоенной сборки абсолютно ничем не отличается от проверки обычного диода, только проверять нужно каждый диод в сборке. Более детально о том, как проверить диод Шоттки читаем в этой статье.
Вконтакте
Одноклассники
Comments powered by HyperComments
diodnik.com
типы и особенности, инструкция по тестированию, определение работоспособности моста
Печально, но начинать нужно с теории. Придётся изучить виды диодов, область и цели применения. Не углубляясь в физические основы электроники, пробежимся по поисковым запросам. Важно понимать, что все диоды объединяет способность пропускать ток в одном направлении, блокируя движение частиц противоположном, образуя своеобразные вентили. Затем обсудим, как проверить мультиметром диод.
Разновидности диодов
Итак, диоды пропускают ток в прямом направлении и блокируют в обратном. На электрических схемах диоды обозначают черными стрелками, ограниченными поперечной чертой. Символ показывает направление тока в физическом смысле – направленное движение положительных частиц. Чтобы создать прямой ток, к концу стрелки прикладывают минусовой потенциал, к началу – плюсовой. В противном случае диод окажется в «запертом» состоянии.
При движении электронов за счёт неидеальности молекулярной решётки теряется тепло, что влечёт падение напряжения и в прямом направлении. У кремниевых диодов прямой потенциал выше, на германиевых ниже. Диоды Шоттки характеризует меньшее падение потенциала за счет замены одного полупроводникового слоя металлическим, т.е. в нем нет p-n перехода. Ток потерь увеличивается, а падение напряжения на открытом ключе в прямом направлении рекордно низкое.
Эффект характерен не в любых диапазонах напряжения. Максимально эффективны диоды Шоттки при напряжениях, равных десяткам вольт. Их применяют в выходных фильтрах импульсных блоков питания. Вспомните: номиналы напряжения системника составляют 5, 12, 3 В. Методика построения схем на диоде Шоттки типичная.
Популярная разновидность диодов – стабилитрон. Его рабочая зона – область пробоя. Там, где обычный диод выходит из строя, стабилитрон защищает оборудование. Процесс характеризуется ростом напряжения до номинала и резкой стабилизацией. Через стабилитроны запитывают от высоковольтных линий чувствительные и слабые микросхемы контроллеров импульсных блоков питания, чтобы они нарезали напряжение импульсами большой амплитуды. Без стабилитронов запитывание микросхем решается архисложными методами.
Оценивая диод-стабилитрон при помощи мультиметра, учитывают, что рабочая зона – обратная ветвь. Технически напряжение пробоя для проверки получают от батареек, включенных последовательно, затем проверяют наличие стабилизация. Прямое включение стабилитрона используется крайне редко, прозвон традиционным способом – плохая идея. К стабилитронам относят и лавинный диод, где для стабилизации тока применён эффект ударной ионизации.
Обозначение диода на схемах
Случается, что специфика устройства непонятна. Печатные платы маркированы – каждому элементу соответствует строго определённое обозначение, и мощные диоды выпрямительного моста не спутать с крошечным стеклянным стабилитроном. Худший вариант – клубок проводников с непонятными элементами: то ли диод, то ли резистор необычного вида, либо экзотический конденсатор.
Столкнувшись с подобной ситуацией, аккуратно делают увеличенное фото, потом ищут в интернете по изображению. Хотя маркировка стабилитронов неразборчива, отыскать информацию в сети возможно. Данный шаг намного ускоряет процесс идентификации и оценки работоспособности прибора.
Инфракрасный диод мультиметром проверяется аналогично: снимаем прямое напряжение, потом убеждаемся, что обратно ток не идёт. Для проверки свечения используют видоискатель ночной видеокамеры. Он регистрирует непосредственно инфракрасное излучение объектов. Исправный ИК диод заметен на видоискателе – словно звездочка. Проверяют свечение с тепловизорами, приборами ночного видения, соблюдая осторожность: мощность излучения свето- и ИК-диодов велика, сопоставима с мощностью лазерного излучения.
Надпись внутри принтера о наличии лазера нельзя считать шуткой. И ею пренебрегать. Держите сетчатку глаз подальше от инфракрасного диода.
Схема проверки диода
Как проверить диод при помощи тестера
Для проверки диодов мультиметры снабжены специальной шкалой, маркированной соответствующим значком – схематическим обозначение диода. При включении режима низкие сопротивления включают зуммер, высокие характеризуются номиналом либо падающим на нем напряжении. По показаниям судят о характеристиках диода, к примеру, о сопротивлении прямого включения.
Для правильной интерпретации показаний, важно учитывать характеристики тестера: напряжение постоянного рода и низкого номинала, служащего для оценки. Пример: при измерении сопротивления тестер пропускает по нему ток, прикладывая к щупам некое напряжение. Любая модель мультиметра характеризуется уникальными параметрами. Напряжение узнают по заряду конденсатор: включает мультиметр в режим прозвона или тестирования диодов, через короткое время на обкладках конденсатора сформируется разность потенциалов. Измеряют штатной шкалой тестера. Значение колеблется от сотен милливольт (долей вольта) до единиц вольта.
Зная напряжение, приложенное к диоду, по его вольт-амперной характеристике сверяют достоверность показания. Вводят поисковый запрос на Яндексе, знакомятся с полной технической документацией на исследуемый элемент. Потом прикладывают в нужном месте шкалы абсцисс линейку, чтобы найти выходной ток. По формуле Ома вычисляют сопротивление открытого состояния: R = U/I, где U – вспомогательное напряжение, формируемое тестером. Сравнивают найденную по графику величину с указанной на табло.
Это одна из многочисленных методик. Важно знать, как находить правильные пути, анализировать и сопоставлять данные. Первый шаг — поиск обобщенной информации: что такое диоды, их характеристики (прежде всего, вольт-амперные), тонкости работы конкретного прибора. Зная теоретические основы, легко оперировать информацией, делать правильные выводы из результатов исследований.
Перейдём к жизненному примеру: исследуем диодный мост из генератора автомобиля!
Как определить работоспособность диодного моста
Автомобилю нужна электроэнергия — для систем кондиционирования (наряду с энергией двигателя), дворников, освещения наружного и внутреннего. Нагружать постоянно аккумулятор, что делается во время стоянки, не экономично. Задача решается подключением синхронного генератора переменного тока к валу двигателя. Ранее пользовались коллекторной схемой. Но щётки не переносят тряски, возникала необходимость частого обслуживания.
Ныне устанавливают трёхфазные генераторы. Т.к. обороты постоянно скачут, постоянство выходных характеристик поддерживают изменением тока подпитки ротора. В результате напряжённость переменного магнитного поля статора отслеживает каждое изменение работы мотора. Расплата – нестабильность выходного напряжения. Его выпрямляют и фильтруют, используя схему диодного моста Ларионова.
Глубокие технические подробности избыточны, ограничимся лёгкими знаниями:
- При любом способе соединения обмоток генератора, выходных точек три. Каждая посредством диода замыкается на массу в отрицательный полупериод, а на потребителей сети авто – в положительный.
- Итого, диодов получается шесть.
- Мост представляет собой две изолированных друг от друга серповидных плоскости, выполненные из прочного сплава. На каждой лежат три диода, электрические соединения проводятся согласно схеме (см. рисунок).
Схема соединений на трёхфазном диодном мосте
Из схемы видно:
- Три диода прозваниваются попарно с нулевым сопротивлением между катодом (отрицательная полярность) и анодом (положительная полярность). Сюда выходят клеммы генератора.
- Две тройки диодов (лежащие в одной серповидной плоскости) звонятся между собой катодами или анодами. В зависимости от того, какой электрод выдаёт короткое замыкание, определяют ветвь — нагрузочная или уходящая на массу.
Создав правильную схему раскладки электрических соединений, начинают проверку каждого диода по отдельности. Ветвь, идущую на массу, тестируют со стороны генератора, другую – со стороны нагрузки. Направление известно из схемы Ларионова. Проверяем диодный мост мультиметром, касаясь красным щупом основания чёрной стрелки (см. рисунок) каждого элемента, черным – острия того же элемента. Одновременно проверяют изоляцию контактов с серповидным плоскостями, в т.ч. соседней. По полученным данным оценивают необходимость продолжения поиска неисправности.
Вывод: диод, не выпаивая, проверяют мультиметром на грубой конструкции вроде моста генератора автомобиля. Прозвон электронной платы сложнее. Любую проверку проводят щупами специальной формы. Для грубых конструкций берут захваты-крокодилы, материнскую плату проверяют тонкими игловидными пробниками. В последнем случае появляется шанс прозвонить диод мультиметром на плате под напряжением с риском спалить тестер.
Надеемся, что теперь читатель понял, как проверить диод мультиметром.
vashtehnik.ru
Проверка стабилитрона на плате прибором мультиметр
Каждый радиолюбитель знает, как бывает иногда важно знать, исправна ли та или иная радиодеталь или нет. Не в последнюю очередь это касается стабилитронов. В качестве тестера для проверки электрокомпонентов на предмет наличия напряжения стабилизации служит мультиметр.
Пригодность электродеталей определяется мультиметром
Стабилитрон и его свойства
Для работы электронных схем на выходе нужны стабилизированные показатели напряжения. Они получаются с помощью включения в схему полупроводниковых стабилитронов, которые дают одинаковое выходное напряжение, не зависящее от величины пропускаемого электротока. Без этих элементов многие слаботочные системы не работают. Так, например, почти каждый радиолюбитель хотя бы раз в жизни паял стабилизатор напряжения l7805cv или его аналоги.
Стабилитрон помогает стабилизировать напряжение
У стабилитронов нелинейные вольт-амперные характеристики, по свойствам, а также по внешнему виду (в стекле или металле) они напоминают обычный диод, однако, задачи у них несколько другие. Стабилитроны подключают в схему параллельно с потребителем и, если напряжение резко повышается, ток идет через стабилитрон, и вольтаж в сети выравнивается. Если сильный ток воздействует длительное время, возникает тепловой пробой.
Порядок проверки
Для того чтобы определить, годен ли данный стабилитрон или же вышел из строя, мультиметр надо перевести в режим, которым проверяются диоды (или в режим омметра), – проверка стабилитронов методом прозвона осуществляется аналогичным образом.
Щупы мультиметра подсоединяют к выводам стабилитрона и наблюдают за показаниями индикатора. Проверку следует проводить в двух направлениях:
- плюсовым щупом аппарата прикасаются к катоду детали – на индикаторе показывается бесконечное сопротивление;
- мультиметр подсоединяют к аноду стабилитрона – на экране будет индицироваться сопротивление в единицах или десятках ом (падение напряжения).
Такие показатели появляются потому, что рабочий стабилитрон (как и обычный диод) способен проводить только однонаправленный электрический ток, а проверка не должна вызывать короткое замыкание в сети.
Проверка мультиметром исправного стабилитрона
Если при прозвоне в обоих направлениях мультиметр показывает бесконечное сопротивление, стабилитрон является дефектным, поскольку оборван электронно-дырочный переход, и ток через электродеталь не проходит.
Картина при проверке нерабочего стабилитрона
Обратите внимание! Иногда случается, что при измерениях стабилитрона мультиметром выдается сопротивление в несколько десятков или сотен ом в обоих направлениях. В случае обычных диодов такое положение обозначает, что деталь пробита. Однако, для стабилитрона это неверно, потому что у него имеется напряжение пробоя: при соприкосновении щупа мультиметра с оконцовками стабилитрона сказывается внутреннее напряжение электропитания измерительного прибора. Если его напряжение оказывается больше напряжения пробоя, то на индикаторе появятся показатели многоомного сопротивления.
Так, при напряжении батареи мультиметра в 9 вольт у стабилитронов с напряжением ниже этого значения будет индицироваться пробой. Поэтому специалисты не рекомендуют делать проверку стабилитронов с невысоким стабилизационным напряжением с помощью цифровых мультиметров. Для этих целей лучше подойдет старый добрый тестер – аналог.
Аналоговый тестер старого образца поможет проверить стабилитроны с низким напряжением, избежав пробоя
Как проверить стабилитрон на плате
Если стабилитрон впаян в плату, то порядок его проверки не отличается от того, что применяется для свободного электронного устройства такого типа.
Важно! При измерительных и ремонтных манипуляциях с платой обязательно соблюдать меры безопасности для защиты от электроудара. При прозвоне впаянного стабилитрона все другие элементы, кроме проверяемого, могут выдавать сильно измененные показатели, это тоже необходимо учитывать.
Если при проверке на плате получены сомнительные результаты пригодности стабилитрона, то стоит его выпаять и проверить мультиметром только этот элемент, изолировав его от влияния остальных деталей схемы. Также иногда можно использовать приставку к мультиметру, которую можно спаять своими руками из доступных деталей.
Каждому радиолюбителю желательно знать, как проверить стабилитрон мультиметром, – это поможет собирать работающие схемы и экономить радиодетали, выявляя неработающие. Однако при такой проверке нельзя получить 100%-ный достоверный результат. Гарантию пригодности стабилитрона может дать только включение его в электросхему: если устройство будет работать, значит, стабилизирующий элемент функционирует.
Видео
elquanta.ru
Как проверить диод мультиметром — подробная инструкция
Диоды относятся к популярным и широко применяемым электронным элементам, обладающим различным уровнем проводимости.
Перед тем, как проверить диод мультиметром (прозвонить диод и стабилитрон тестером), нужно узнать особенности такого тестирующего прибора и наиболее важные правила его использования.
Классификация
Диоды представляют собой электропреобразующие и полупроводниковые устройства, имеющие один электрический переход и два выхода в виде р-n-перехода.
Общепринятая в настоящее время классификация таких устройств, следующая:
- в соответствии с назначением, диоды чаще всего бывают устройствами выпрямительного, высокочастотного и сверхвысокочастотного, импульсного, туннельного, обращенного, опорного типа, а также варикапами;
- в соответствии с конструктивно-технологическим характеристиками диоды бывают представлены плоскостными и точечными элементами;
- в соответствии с исходным материалом диоды могут быть германиевого, кремниевого, арсенидо-галлиевого и другого типа.
В соответствии с классификацией, самые важные параметры и характеристики диодов представлены:
- предельно допускаемыми показателями обратного уровня напряжения постоянного типа;
- предельно допускаемыми показателями обратного уровня напряжения импульсного типа;
- предельно допускаемыми показателями прямого тока постоянного типа;
- предельно допускаемыми показателями прямого тока импульсного типа;
- номинальными показателями прямого тока постоянного типа;
- прямым токовым напряжением постоянного типа в условиях номинальных показателей, или так называемым «падением напряжения»;
- постоянным током обратного типа, указываемым в условиях максимально допускаемого обратного напряжения;
- разбросом рабочих частот и ёмкостными показателями;
- уровнем напряжения пробивного типа;
- уровнем теплового корпусного сопротивления, в зависимости от типа установки;
- предельно возможными показателями рассеивающей мощности.
В зависимости от уровня мощности, полупроводниковые элементы могут быть маломощными, мощными или среднего уровня мощности.
При выборе диода нужно помнить, что условное обозначение таких элементов может быть представлено не только стандартной маркировкой, но и УГО, наносимым на электрические схемы, имеющие принципиальное значение.
Проверка выпрямительного диода и стабилитрона
В плане самостоятельного диодного тестирования мультиметром, особый интерес представляет проверка:
- обычных диодов на основе p-n-перехода;
- диодных элементов Шоттки;
- стабилитронов, стабилизирующих потенциал.
Обычное тестирование, в этом случае, позволяет определить только целостность p-n-перехода, и именно по этой причине в таких устройствах рабочая точка должна быть смещена.
Схема простейшего метода проверки напряжения стабилитрона
Достаточно использовать простенькую схему, включающую в себя обычный источник питания и резистор для ограничения тока. Мультиметр при нестандартной проверке применяется для замера напряжения, в условиях плавного повышения питающего потенциала.
Если в условиях повышения напряжения питания отмечается постоянная, а также равная заявленным показателям разница потенциалов, то диодное устройство принято считать рабочим, не подлежащим замене.
Сборка схемы
Стандартная схема, выполняемая посредством навесного монтажа, состоит из нескольких основных элементов, представленных:
- блоком питания на 16-18 В;
- резистором на 1,5-2 кОм;
- цифровым или стрелочным вольтметром;
- проверяемым устройством.
Как проверить диод шоттки мультиметром
Особенностью некоторых мультиметров является наличие функции «проверка диода». В таких условиях на приборе отображаются фактические показатели прямого диодного напряжения при токовой проводимости.
Тестер, оснащенный специальной функцией, регистрирует немного заниженный уровень прямого напряжения, что обусловлено незначительной токовой величиной, которая задействована при проверке.
В магазине можно встретить самые разные светодиодные лампы для дома. Как выбрать качественный прибор, знают не все. Если интересно, читайте подробную информацию.
Инструкция по сборке светодиодного фонаря своими руками представлена здесь.
Многие выбрасывают светодиодную лампу, если она сломалась. На самом деле большинство таких приборов можно починить. Все о ремонте светодиодных ламп вы можете почитать по ссылке.
Настройка мультиметра
Тестирование полупроводникового элемента посредством цифрового мультиметра потребует переключения прибора в режим проверки диодов. Альтернативным вариантом, при отсутствии переключения в положение «проверка диода», является тестирование в режиме сопротивления, при диапазоне не более 2,0 кОм.
В таком случае выполняется прямое подключение: красный провод подводится на анод, а черный – на катод. При такой настройке мультимера, замеры показывают сопротивление, равное нескольким сотням Ом, в обратное направление фиксирует разрыв цепи.
Мультиметр UNI-T
Следует отметить, что разные типы диодных устройств могут в значительной степени отличаться показателями прямого напряжения.
Например, для германиевых устройств характерно наличие напряжения в пределах 0,3-0,7 В, а для кремниевых элементов допустимы показатели в 0,7-1,0 В.
Как показывает практика, некоторые виды приборов-тестеров при проверке диодных элементов показывают более низкие значения уровня прямого напряжения.
Менее распространенные сдвоенные диоды отличаются наличием в одном корпусе трёх выводов, общего анода или катода, но проверка таких элементов не имеет отличий от тестирования стандартного диодного устройства.
Включение блока питания
Если проверка работоспособности диодов мультиметром предполагает переключение тестера в положение на значок «диод» с подключением черного щупа на вывод «СОМ», а красного — на вывод «V ΩmA», то наличие блока питания заключается в выявлении следующих неполадок:
- подключение блока сопровождается «дерганьем» питания вентилятора, остановкой, отсутствием выходного напряжения и блокировкой источника питания;
- подключение блока сопровождается пульсацией напряжения на выходе и срабатыванием защиты без блокирования источника питания.
Измерение переменного тока
Достаточно часто признаком утечки на диодах Шоттки становится самопроизвольное отключение питающего блока. Также очень важно учитывать, что неправильная схемотехника на блоках питания, может спровоцировать утечку диодных выпрямителей и перегрузку первичной цепи.
Тестирование заключается в установке предела измерений на значение в 20 К, и замере обратного диодного сопротивления. При таком способе исправный диод показывает на приборе бесконечно большой уровень сопротивления.
Подключение мультиметра
Основные, наиболее распространённые диодные неисправности, могут быть представлены:- пробоем, сопровождаемым токовой проводимостью вне зависимости от направления, а также фактическим отсутствием сопротивления;
- обрывом, сопровождаемым отсутствием токового проведения;
- утечкой, сопровождаемой наличием незначительного обратного тока.
Методика настройки прибора для проверки и последовательного тестирования является очень простой.
Соединение анода и щупа мультиметра на «+», а также катода и p-n-перехода на «-» должны быть открытыми. В этом случае прибор подаёт характерный звуковой сигнал. Обратный вариант подключения с закрытым p-n-переходом индицируется единицей.
Знаете ли вы, что светодиодные лампы могут иметь разное устройство? Устройство светодиодных ламп на 220 Вольт — типы приборов и способы сборки.
Инструкция по замене люминесцентных ламп на светодиодные представлена тут.
Как показываем практика самостоятельного тестирования, токовое прохождение, независимо от показателей полярности подключения, чаще всего сопровождает короткое замыкание, а отсутствие прозвона в обе стороны наблюдается при разрыве в цепи.
Видео на тему
proprovoda.ru
Как правильно проверить диодный мост мультиметром
Диодный мост есть практически в любой аппаратуре, и выход его из строя – очень распространенная причина поломки электронного прибора. Проверка же и замена диодного моста в мастерской стоят неоправданно дорого. Тем не менее самостоятельно выявить неисправность выпрямительного блока и при необходимости починить или заменить мост можно самостоятельно с минимальными затратами. Для этого нужно знать, как проверить диодный мост. Именно эту задачу мы и постараемся сегодня решить.
Что такое диодный мост и что у него внутри
Прежде чем мы займемся проверкой диодного моста, необходимо узнать, что вообще такое диодный мост и из чего он состоит. Мост представляет собой схему, собранную из четырех диодов, соединенных определенным образом, и служит для преобразования переменного напряжения в постоянное. Используется такая схема практически во всей аппаратуре, питающейся от сети – ведь почти всей электронике для своего питания нужно постоянное напряжение, а в сети оно переменное. Но для начала выясним, что такое диод и какими свойствами он обладает.
Диод и принцип его работы
Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор, способный проводить ток только в одном направлении. Его часто так и называют — полупроводник. Если включить полупроводник в цепь постоянного тока анодом к плюсовому выводу источника питания, то через него потечет ток. Если к минусовому – тока в цепи не будет. Во втором случае говорят, что диод закрыт. А теперь включим наш полупроводник в цепь переменного напряжения.
Выпрямление переменного напряжения при помощи полупроводников
Из рисунка хорошо видно, что полупроводник пропустил положительную полуволну и срезал отрицательную. Если включить его в другой полярности, то срезанной окажется положительная полуволна.
Чем диодный мост лучше диода
Теоретически используя лишь один полупроводник, ты смог бы преобразовать переменное напряжение в постоянное. Практически же ты получишь на выходе сильно пульсирующее напряжение, которое мало годится для питания электронных схем. Но если включить несколько диодов определенным образом, то лишнюю полуволну можно не срезать, а в буквальном смысле перевернуть ее. А теперь взгляни на схему ниже:
Диодный мост по схеме Гретца
При положительной полуволне работают диоды под номером 1 и 3: первый пропускает плюс, второй — минус. Полупроводники 2 и 4 в это время заперты и в процессе не участвуют – к ним приложено обратное напряжение, и сопротивление их pn-переходов велико. При отрицательной полуволне в работу включаются диоды 2 и 4. Первый перенаправляет отрицательную полуволну на положительный выход, второй служит минусом. На этом этапе запираются приборы 1 и 3. В результате отрицательная полуволна не пропадает, а просто переворачивается:
Результат работы мостового выпрямителя
Вот так при помощи трех дополнительных полупроводников мы повысили эффективность выпрямления вдвое. Конечно, напряжение на выходе все равно пульсирующее, но с такой пульсацией легко справится сглаживающий конденсатор относительно небольшой емкости.
К содержанию
Как найти диодный мост на плате
Прежде чем прозвонить диодный мост, его необходимо сначала найти на плате. Для этого, конечно, нужно знать, как он может выглядеть. Внешний вид у него зависит от разновидности корпуса. Выпрямители могут состоять как из четырех отдельных полупроводников, впаянных рядышком, так и из диодов, собранных в одном корпусе. Такой сборный прибор так и называют – выпрямительная сборка. Вот лишь несколько видов таких сборок:
Внешний вид выпрямительной диодной сборки
Несмотря на обилие форм, распознать интегральный диодный мост несложно. Он, как ты заметил, четырехвыводной, и два его вывода отмечены знаками «+» и «-». Это выход выпрямителя. На входные выводы подается переменное напряжение, поэтому они обозначаются символом «~», буквами «АС» (аббревиатура от английского «переменный ток») либо могут не обозначаться совсем.
Располагается диодный мост рядом с проводами подачи переменного напряжения: с трансформатора либо для импульсных блоков питания непосредственно из розетки (сетевой шнур).
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос эксперту
Как правило, рядом с выпрямителем ставится сглаживающий электролитический конденсатор – такой бочонок относительно больших размеров.
На рисунках, приведенных ниже, выпрямительные диодные мосты обозначены зеленой стрелкой:
Примеры расположения выпрямительных диодных сборок и мостов на дискретных элементах к содержанию
Как проверить диодный мост
Проверить диодный мост можно двумя способами:
- При помощи тестера (мультиметра).
- При помощи лампочки.
Первый способ, конечно, предпочтительнее: он весьма точен и безопасен для диодного моста. Но если с мультиметром проблемы, то можно воспользоваться лампой от карманного фонаря и батарейкой на напряжение 5-12 В.
Теперь если диодный мост найден, прежде всего нужно провести внешний осмотр всей платы устройства. Элементы должны иметь естественный цвет, не быть обуглены или разрушены. Осмотри место пайки и целостность дорожек: важно, чтобы ничего не отпаялось и не лопнуло. Заодно внимательно осмотри электролитические конденсаторы (те самые бочонки). Они тоже должны быть в порядке: не поврежденные и не вздувшиеся. Если какой-то конденсатор вздулся или взорвался, его надо выпаять — все равно он потребует замены, чтобы не мешал проведению измерений.
Если конденсатор взорвался, после его демонтажа всю плату нужно тщательно промыть спиртом. Разлетевшиеся части конденсатора – это электролит, который не только проводит ток, но и имеет свойства кислоты.
Прозвонка диодного моста при помощи тестера
Теперь переходим к проверке, или, как говорят, к прозвонке диодного моста, которую нередко приходится проводить в два этапа:
- Предварительная прозвонка на месте.
- Точная проверка.
Первый этап удобен тем, что диодный мост можно не выпаивать, а проверять его прямо в схеме. Второй метод более трудоемок, но в случае неудачи с первым вариантом поможет провести точную проверку.
Для работы нам понадобится тестер: стрелочный или цифровой. В первом случае прибор должен уметь измерять сопротивление, во втором – иметь режим проверки полупроводников. Этот режим обозначается значком диода:
Проверить диодный мост можно лишь в этом положении переключателяМнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Никогда не проверяй полупроводниковые приборы цифровым тестером в режиме измерения сопротивления. В этом режиме практически все подобные приборы проводят измерение переменным током, и прозвонка полупроводников ничего не покажет.
Прозвонка диодного моста на месте
Итак, стрелочный прибор переводим в режим сопротивления на предел измерения около 1 кОм, цифровой включаем на проверку диодов. Теперь вспоминаем схему диодного моста:
Электрическая схема диодного моста
Твоя задача — прозвонить каждый из диодов, подключив к нему щупы тестера сначала в одной, а потом в другой полярности. Как видно из схемы, добраться до каждого диодика в отдельности не составляет труда, достаточно лишь выбрать соответствующие ножки сборки. Если выпрямитель собран на отдельных полупроводниках, проблемы вообще нет: просто прозванивай каждый, касаясь щупами прибора его выводов.
Что говорят измерения после прозвонки? Для каждого из отдельных полупроводников результат измерений должен быть следующим: в одном направлении тестер показывает маленькое сопротивление (значение около 200-700 Ом), в другом невозможно прозвонить вообще – прибор показывает «бесконечность».
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
На самом деле цифровой тестер в режиме проверки диодов показывает не сопротивление цепи, а величину падения напряжения на открытом диоде. Это имеет большое значение для измерения параметров полупроводников, но совершенно не существенно для прозвонки. Таким образом, алгоритм работы с любым типом тестера одинаков, а напряжение падения можешь принимать хоть за милливольты, хоть за Омы.
Если самостоятельно вычислить каждый из диодов по выводам тебе сложно, то ориентируйся на картинку ниже, в которой в качестве примера показана прозвонка диодной сборки GBU25M.
Прозвонка диодного моста при помощи мультиметраОбрати внимание, что цифры на экране тестера, изображенного на рисунке, условны. Падение напряжения на диоде и его сопротивление могут колебаться и зависят от типа полупроводника и его рабочего напряжения.
Точная проверка
Если результаты твоих измерений совпали с теми, которые описал я, то диодный мост можно считать исправным. Но если что-то пошло не так и ты не получил желаемых результатов, то диодный мост придется выпаять и провести проверку еще раз. Дело в том, что большинство схемотехнических решений предусматривают «обвязку» выпрямителя дополнительными элементами: конденсаторами, фильтрами, катушками и пр. Все это может внести искажения в измерения, и ты просто не увидишь, почему и что не так.
Включаем паяльник и выпаиваем диодный мост. Если он состоит из отдельных диодов, то их достаточно отпаять лишь с одной стороны, приподняв по одной ножке каждого диода над платой. Теперь проводи повторное измерение. Методика та же, что и в первом случае: каждый из диодов прозванивай в обе стороны, меняя полярность подключения щупов прибора.
Если и сейчас показания прибора не соответствуют норме, можно с полной уверенностью сказать, что сборка или отдельный диод неисправны. Если в обоих направлениях измерения высокие значения сопротивления, переход диода выгорел, он в обрыве. Звонится в обе стороны – диод пробит, замкнут накоротко. Если пробита диодная сборка, то придется заменить ее целиком. Если диоды стоят отдельно, достаточно заменить неисправный прибор однотипным.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
В Интернете полно поисковых запросов типа «как проверить диодный мост индикаторной отверткой». Индикаторная отвертка, точнее, указатель напряжения предназначен для абсолютно других целей, и проверять диоды с его помощью не только бессмысленно, но и опасно!
Прозвонка моста индикаторной лампой
Если в твоем распоряжении не оказалось мультиметра, то для проверки диодного моста можно обойтись и подручными средствами: лампочкой и батарейкой. Тебе понадобится батарейка или кассета с несколькими пальчиковыми батарейками с общим напряжением 5-12 В и маломощная лампочка накаливания приблизительно с таким же, как у батареи, напряжением питания.
Лампу нужно брать минимальной мощности, чтобы не сжечь диод чрезмерно большим током. Подойдет, к примеру, лампочка от маломощного карманного фонаря. Если в качестве батареи ты используешь аккумулятор на 12 В, то подойдет и лампочка от подсветки приборной панели или габаритных фар («подфарников»).
Ты, конечно, помнишь, что диод проводит ток в одну сторону, поэтому взгляни на две предложенные мной схемы:
Схема проверки диода при помощи лампы накаливания
На схеме слева диод включен в прямом направлении и пропускает ток – лампа должна загореться. На правом рисунке диод включен в обратном направлении и тока не пропускает – лампа погашена. Понял идею? Собирай тестер и щупами А1 и А2 прозванивай диодный мост, ориентируясь не на экран мультиметра, а на лампу. Горит – маленькое сопротивление, погашена – большое. Вот и вся хитрость.
К содержанию
Проверка диодного моста генератора автомобиля
Если у тебя есть автомобиль, то тебя наверняка заинтересует этот раздел статьи. Выход из строя генератора авто – серьезная проблема, решение которой стоит немалых денег. Но и тут причиной поломки может оказаться неисправность диода выпрямительного моста, который установлен в генераторе. А это значит, что вопрос можно попытаться решить своими силами. Взглянем на упрощенную схему генератора:
Схема диодного моста генератора автомобиля
Перед тобой такой же диодный мост, только трехфазный, с шестью, а не с четырьмя диодами. Это означает, что прозвонить его не составит никакого труда!
Итак, разбирай генератор и снимай диодный мост, который выглядит примерно вот так:
Диодный мост автомобильного генератора
Зелеными стрелками я отметил силовые диоды, но еще есть три вспомогательных, они помечены красными стрелками. Звонить будем и те и другие – все на виду и легкодоступны.
Промывай подковку в бензине, чтобы смыть всю грязь и масло, которые могут быть причиной неисправности. Когда мост высохнет, начинай прозванивать каждый диод, используя методику, описанную выше. Для работы можно использовать как мультиметр, так и лампу от габаритов в комплекте с автомобильным аккумулятором.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Обрати внимание! Диоды, стоящие на разных подковках, только с виду одинаковые. На самом деле у одних на центральном выводе анод, у других – катод. Это сделано для того, чтобы диоды можно было расположить на одной подковке, одновременно исполняющей роль радиатора, без изолирующих прокладок.
К содержанию
Техника безопасности
Подавляющее большинство современной аппаратуры имеет импульсные высоковольтные блоки питания. Это означает, что диодные мосты в них работают под напряжением до 300 В. Поэтому, прежде чем начать измерение, отключи прибор от сети и, главное, разряди сглаживающие электролитические конденсаторы, которые могут «держать» опасный для жизни заряд часами. Для наглядности я пометил их красными стрелками:
Плата блока питания ПК с диодным мостом и сглаживающими конденсаторами
Чтобы разрядить их, замкни на секунду выводы конденсатора отверткой, держа ее за изолирующую ручку. В противном случае ты не только сожжешь мультиметр, но и можешь попасть под смертельное напряжение.
И последний совет: после ремонта прибора не спеши втыкать сетевую вилку в розетку. Для начала включи его в сеть через лампу накаливания мощностью 150-200 Вт. Если все сделано правильно, лампа будет едва светиться. О неудавшемся ремонте лампа просигнализирует тебе ярким светом в полный накал, указывающим на короткое замыкание.
Делая всевозможные сетевые переключения, береги глаза. Очень многие элементы импульсных блоков питания при неудачном ремонте способны взрываться не хуже осколочной гранаты. А разрыв электролитического конденсатора, как я уже писал выше, грозит огромным разлетом не только осколков алюминия и клочьев бумаги, но и разбрызгиванием кислоты.
Вот ты и научился проверять исправность диодных мостов. Надеюсь, в будущем эти знания будут полезны и сохранят не только твои деньги и время, но и нервы. Провести самостоятельную дефектовку электронного прибора, а затем и его ремонт – это круто. Не так ли? Пиши ответ в комментариях
Проверка светодиодов мультиметром.
Сейчас стало много техники, где применяются светодиоды и область их применения очень широка: от простого фонарика до автомобиля и даже прожектора.
Из достоинств светодиодов отметим, что в светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение практически без потерь, светодиод излучает в узкой части спектра и его цвет чист, а ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, как правило, отсутствуют. Так-же он механически прочнее ламп и весьма надежен, его срок службы может быть в сотни раз больше, чем у лампочки накаливания. А одним из немногих его недостатков является цена. Но в ближайшие пару лет этот показатель будет снижен до приемлемых цен.
Всё чаще приходится нам сталкиваться с ремонтом всевозможных приборов на светодиодах. Вот тут и возникает проблема. Как проверить светодиод? Вопрос может показаться странным! Казалось бы, ответ очевиден: мультиметром.
Те кто имеют обычный мультиметр знают, что им можно проверить любой диод, просто переведя переключатель диапазона на звуковой сигнал или просто на проверку диодов.
Но данное правило подходит для обычных диодов и очень маломощных красных и зеленых светодиодов (при проверке вы увидите их слабое свечение, если светодиод исправен).
Но такой вариант не подойдет для проверки белых, синих, а иногда и желтых светодиодов, так как их рабочее напряжение находится в пределах 3,3В.Конечно можно проверить светодиод с помощью двух последовательно включенных батареек на 1,5В, но это неоправданное усложнение. Сейчас речь идет именно о мультиметре. Практически у всех современных цифровых мультиметров есть режим измерения параметра транзисторов — hFE (h31Э) . Для этого в мультиметре предусмотрена специальная колодка, куда подключаются маломощные транзисторы. Вот она то нам и нужна.
Если взять светодиод и его анодный вывод подключить к колодке PHP (транзисторы PHP структуры) — в разъём E (эмиттер), а вывод катода в разъём С (коллектор) той же PHP колодки, то если мультиметр включен — светодиод засветится.
Он будет светиться при любом положении переключателя режимов измерения и потухнет только тогда, когда мультиметр будет выключен. Данную особенность цифровых мультиметров и будем использовать при проверке светодиодов. Узнать какой из выводов у светодиода анод, а какой катод очень просто: анодный вывод более длинный, чем у катода.
После некоторых испытаний выяснился один недостаток. Чтобы проверить светодиод его приходилось выпаивать, что бывает не всегда оправдано. Было решено дополнить мультиметор модифицированными дополнительными щупами для проверки светодиодов сразу в плате.
Для изготовления этого приспособления нам понадобятся:
1 — Стандартные щупы мультиметра с обрезанными штекерами.
2 — Двусторонний текстолит.
3 — Две скрепки (в идеале еще бы хорошо иметь SMD светодиод, можно и обычный светодиод маленький как индикатор, но в наличии его не оказалось).
Из текстолита вырезаем маленький прямоугольник и припаиваем к нему с двух сторон скрепки, что бы получилась вилка, провода щупов и в идеале SMD светодиод как индикатор.(Можно припаять и обычный светодиод) Никаких дополнительных резисторов не надо.(на светодиоде при проверке будет около 2,8В но не более 3В) Вот что мы имеем в итоге:
Скрепки очень крепкие, хорошо пружинят и в итоге надежно стоят в колодке транзисторов мультиметра. Толщина текстолита как раз соответствует расстоянию между отверстий транзисторной колодки мультиметра. На фото видно, что выводы скрепок стоят не по середине. Это сделано специально, теперь текстолит еще будет выполнять роль стрелки при подсоединении вилки в разъем транзисторов, чтоб на щупах сохранялась правильная полярность.
Сегодня без электроники никуда. Она является составной частью любого современного прибора или гаджета. При этом все приборы, как это ни печально, не могут работать вечно и периодически ломаются. Одной из довольно распространенных причин поломки целого ряди электроприборов, является выход из строя такого элемента электросети, как диод.
Провести проверку исправности этого компонента можно своими руками в домашних условиях. Эта статья расскажет вам, как проверить диод мультиметром, а также о том, что собой представляют данные элементы и каков сам измерительный прибор.
Диод диоду рознь
Стандартный диод представляет собой компонент электросети и выступает в роли полупроводника с p-n переходом. Его строение позволяет пропускать ток по цепи только в одном направлении — от анода к катоду (разные концы детали). Для этого нужно подать на анод «+», а на катод – «-».
Обратите внимание! Течь в обратном направлении, от катода к аноду, электрический ток в диодах не может.
Из-за такой особенности изделия, при подозрении на предмет поломки, его можно проверить тестером или мультметром.
На сегодняшний день в радиоэлектронике существует несколько видов диодов:
Виды диодов
- светодиод. При прохождении электрического тока через такой элемент он начинает светиться в результате трансформации энергии в видимое свечение;
- защитный или обычный диод. Такие элементы в электросети выполняют роль супрессора или ограничителя напряжения. Одной из разновидностей данного элемента является диод Шоттки. Его еще называют как диод с барьером Шоттки. Такой элемент при прямом включении дает малое падение напряжения. В Шоттки вместо p-n перехода применяется переход металл-полупроводник.
Если обычные детали и светодиоды используются в превалирующем большинстве электроприборов, то Шоттки – преимущественно в качественных блоках питания (например, для таких приборов, как компьютеры).
Стоит отметить, что проверка обычного диода и Шоттки практически ни чем особым не отличается, так как проводится по одному и тому же принципу. Поэтому не стоит беспокоиться по данному вопросу, ведь принцип работы и Шоттки, и обычных диодов идентичен.
Обратите внимание! Здесь только стоит отметить, что Шоттки в большинстве случаев встречаются сдвоенными, размещаясь в общем корпусе. При этом они имеют общий катод. В такой ситуации можно эти детали не выпаивать, а проверить «на месте».
Диод Шоттки
Являясь компонентом электронной схемы, такие полупроводниковые элементы довольно часто выходят из строя. Самыми распространенными причинами выхода их из строя бывают:
- превышение максимально допустимого уровня прямого тока;
- превышение обратного напряжения;
- некачественная деталь;
- нарушение правил эксплуатации прибора, установленных производителем.
При этом вне зависимости от причины потери работоспособности выход из строя может быть непосредственно обусловлен либо «пробоем», либо коротким замыканием.
В любом случае, если имеется предположение о выходе электросети из строя в зоне полупроводника, необходимо провести его диагностику с помощью специального прибора – мультиметра. Только для проведения таких манипуляций необходимо знать, как проверить диод с его помощью правильно.
Мультиметр
Мультиметр является универсальным прибором, который выполняет ряд функций:
- измеряет напряжение;
- определяет сопротивление;
- проверяет провода на предмет наличия обрывов.
Мультиметр
С помощью этого прибора даже можно определить пригодность батарейки.
Как проводится проверка
После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?».
Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока.
При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев.
Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:
Проверка
- необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
- при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
- красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
- после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
- делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении
После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.
Диодный мост
Иногда имеется ситуация, когда нужно проверить на работоспособность диодный мост. Он имеет вид сборки, состоящей из четырех полупроводников. Они соединяются таким образом, чтобы переменное напряжение, подаваемое к двум из четырех спаянных элементов, переходило в постоянное. Последнее снимается с двух других выводов. В результате происходит выпрямление переменного напряжения и перевод его в постоянное.
По сути, принцип проверки в этой ситуации остается таким же, как было описано выше. Единственной особенностью тут является определение, к какому выводу будет подключен измерительный прибор. Здесь имеется четыре варианта подключения, которые следует «прозвонить»:
- выводы 1 – 2;
- выводы 2 – 3;
- выводы 1 – 4;
- выводы 4 – 3;
Проверив каждый выход, вы получите четыре результата. Полученные показатели следует оценивать по тому же принципу, что и для отдельного полупроводника.
Анализируем результаты
При проверке диодов (обычного и Шоттки) с помощью мультиметра, вы получите определенный результат. Теперь нужно понять, что он может означать. К признакам, которые свидетельствуют в пользу исправности полупроводника, относятся следующие моменты:
- при подключении детали электросхемы к прибору последний будет выдавать величину имеющегося прямого напряжения в этом элементе;
Обратите внимание! Разные типы диодов обладают различным уровнем напряжения, по которому они и отличаются. Например, для германиевых изделий этот параметр составит 0,3-0,7 вольт
- при подключении обратным способом (щуп прибора к аноду изделия) будет регистрироваться ноль.
Обратная проверка
Если эти два показателя соблюдаются, то полупроводник работает адекватно и причина поломки не в нем. А вот если хотя бы одни из параметров не соответствует, то элемент признается негодным и подлежит замене.
Кроме этого следует учитывать, что возможна не поломка, а «утечка». Этот неприятный дефект может проявиться при длительной эксплуатации прибора или некачественной сборке.
При наличии короткого замыкания или утечки, полученное сопротивление будет довольно низким. Причем вывод необходимо делать, основываясь на виде полупроводника. Для германиевых элементов этот показатель в данной ситуации будет иметь диапазон от 100 килоом до 1 мегаом, для кремниевых — тысячи мегаом. Для выпрямительных полупроводников данный показатель будет в разы больше.
Как видим, своими силами не так уж и сложно провести оценку работоспособности полупроводников в любом электроприборе. Вышеописанный принцип подходит для проверки диодных элементов различных типов и видов. Главное в этой ситуации правильно подключить измерительный прибор к полупроводнику и проанализировать полученные результаты.
Правильная пайка светодиодных лент
Как сделать бумажный светильник своими руками
В современной осветительной технике достаточно часто применяются светодиоды (led). Как известно, они гораздо надежнее обычных лампочек, но все же иногда могут выходить из строя. Для того, чтобы проверить светодиод на работоспособность применяется несколько методов. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Способы проверки
Светодиод, имеет свои электрические параметры, это максимальный рабочий ток, а так же прямое падение напряжения. Значение первого параметра производители указывают для каждого изделия индивидуально, а второго составляет 1.8 – 2.2 вольта для оранжевых, желтых и красных диодов. Для белых, зеленых и синих 3 – 3.6 вольта. Проверить эти значения параметров при наличии мультиметра, не составит труда.
Еще один способ проверить led диод на работоспособность, это подать на него питание от нескольких параллельно подключенных пальчиковых батареек или одной батарейки крона. На основе этого способа можно самостоятельно изготовить универсальный тестер для светодиодов, при помощи подручных элементов. Подробный процесс определения работоспособности показан в видео.
Определить неисправный светодиод, можно используя в качестве источника тока для проверки, старые зарядные устройства от мобильных телефонов. Для этого необходимо отрезать штекер подключения к телефону, и зачистить провода. Красный провод, это плюс, его нужно прижать к аноду, черный — минус, его подключают на катод. Если напряжения источника питания достаточно, то он должен загореться.
Для проверки некоторых диодов, напряжения от зарядки телефона может быть недостаточно, тогда можно попробовать проверить с помощью более мощного устройства, например зарядки от фонарика. Таким способом вполне можно проверить на работоспособность диоды в led лампе. Как это сделать, смотрите видео.
Проверка мультиметром
Мультиметр — это универсальный измерительный прибор. С его помощью можно измерить основные параметры практически любого электронного изделия и не только. Для проверки светодиода, потребуется мультиметр в котором есть режим «прозвонки», или его еще называют режимом проверки диодов. Обозначение режима проверки диодов на мультиметре показано на изображении ниже.
Для того чтобы проверить светодиод при помощи мультиметра, нужно установить переключатель прибора в положение соответствующее режиму «прозвонки» и подключить его контакты к щупам тестера.
В процессе подключения необходимо учитывать полярность диода. Анод, следует подключить к красному щупу, а катод к черному. В случаях, когда нет информации какой электрод анод, а какой катод, можно перепутать полярность – это ничего страшного, со светодиодом ничего не произойдет. При неправильном подключении, мультиметр не изменит своих изначальных показаний. При правильном подключении, светодиод должен загореться.
Есть один нюанс, ток «прозвонки» достаточно низкий для нормальной работы светодиода, и стоит приглушить освещение, для того чтобы увидеть как он светится. Если нет возможности этого сделать, можно ориентироваться на показания измерительного прибора. Как правило, если светодиод рабочий, то мультиметр покажет значение отличное от единицы.
Второй вариант — проверить светодиод тестером, это воспользоваться блоком PNP. Данный разъем предназначенный для проверки диодов, позволяет включить светодиод на мощность, достаточную для визуального определения его работоспособности. Анод подключается в разъем, обозначенный буквой Е (эмиттер), а катод диода в разъем колодки, обозначенный буквой С (коллектор).
Светодиод должен гореть при включении мультиметра в не зависимости от режима выбранного регулятором.
Данный способ позволяет проверить даже достаточно мощные светодиоды. Его неудобство в том, что, диоды обязательно нужно выпаивать. Для проверки мультиметром не выпаивая, необходимо изготовить переходники для щупов.
Существует вариант проверки светодиода методом измерения сопротивления, но для этого необходимо знать его характеристики, что достаточно не практично.
Как проверить не выпаивая
Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.
Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».
Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.
Как проверить светодиоды в фонарике
Для проверки необходимо разобрать фонарик и вынуть плату, на которой они установлены. Проверка происходит с помощью тестера со щупами, подключенными на PNP разъем. Светодиоды можно не выпаивать, а подключать контакты щупа на них прямо на плате, при этом необходимо помнить о соблюдении полярности.
Определить пробитый светодиод, можно и при помощи измерения сопротивления в схеме подключения. Например, если светодиоды в фонарике подключены параллельно, измерив сопротивление и получив результат близкий к нулю на любом из них, можно быть уверенным, что, по крайней мере, один из них точно неисправен. После этого можно приступать к проверке каждого из светодиодов методами описанными выше.
Проверка светодиодов не сложный процесс, и любой, кто имеет несколько рабочих батареек и пару проводов, может проверить и определить его неисправность в том или ином приборе.
Светодиоды подразделяются на индикаторные и осветительные. Индикаторные обладают меньшей мощностью и применяются в подсветке дисплеев приборов, как индикаторные источники светового сигнала. Осветительные – более мощные (мощность более 1 Вт), применяются в конструкциях осветительных приборов, которые могут производиться в форме с ламп, лент, прожекторов.
Срок службы таких источников в десятки раз выше, чем ламп накаливания. Тем не менее, осветительные элементы служат гораздо меньше, чем индикаторные. Иногда возникает потребность их проверить, сделать это можно мультиметром или специальным тестером.
Последовательность проверки
Для работы светодиода необходим постоянный ток невысокого напряжения. Для его получения применяются различные устройства, представляющие собой миниатюрные блоки питания, которые являются элементами конструкции осветительных приборов. Осуществлять проверку при помощи фактического подключения к таким блокам не всегда представляется возможным. В этом случае необходимо использовать мультиметр.
Учитывая особенности устройства, можно легко понять, как проверить светодиод мультиметром. Поскольку он имеет в своей структуре полупроводниковый переход, то, по аналогии с обычным диодом, должен пропускать ток в определенном направлении. Если величина тока будет достаточна, светодиод будет излучать свет.
Для проверки светодиода мультиметром необходимо перевести прибор в режим прозвона диодов, далее:
Аналогично можно осуществить проверку светодиода простейшим тестером, представляющим собой разорванную цепь из отрезка проводника, источника постоянного тока и контрольной лампы.
Возможна ситуация, когда в процессе проверки мощного осветительного светодиода вышеописанным способом, отражается напряжение на дисплее, светится элемент, но при включении в схему яркость недостаточно сильная. Это определяется невооруженным глазом без всяких измерений. В этом случае, скорее всего, имеет место дефект кристалла. Такой светодиод необходимо заменить.
Можно проверить светодиод тестером, не выпаивая его из схемы. Достаточно освободить один из его контактов.
В настоящее время производятся и поступают в продажу специальные устройства – LED TESTER. Каждое такое устройство представляет собой тестер светодиодов, выполненный в виде прибора с встроенным источником питания и комплектом разъемов для проверки устройств различных типов.
Проверка светодиодной ленты
Светодиодная лента представляет собой источник света, состоящий из множества элементов. Они расположены равномерно по длине ленты и сгруппированы по три. Это позволяет разрезать светодиодную ленту на отрезки практически любой длины, не ухудшая при этом ее эксплуатационных свойств. Главное, чтобы разрез не приходился на середину группы из трех элементов.
Проверка ленты заключается в подаче тока на контакты питания. Если лента горит, она исправна. Если не горит вся лента, неисправность нужно искать в подводящих проводах. Для этого можно их прозвонить тестером. Можно для проверки целостности проводов измерить сопротивление мультиметром.
Если при включении питания в ленте не горят отдельные группы, проблема не в подводящих проводах, а в конкретном сегменте со светодиодами. В этом случае они проверяются по методике, описанной выше, а также проверяется резистор (он один на всю группу) на соответствие заданному значению сопротивления.
Проверка светодиодных ламп
Для удобства потребителей в настоящее время налажен выпуск ламп на основе светодиодов, которые имеют геометрическую конфигурацию, схожую с уже привычными лампами накаливания. Это дает возможность устанавливать светодиодные лампы в обычные светильники, питающиеся от сети 220 В.
В конструкцию такой лампы встроен специальный преобразователь тока – драйвер. Это устройство собирается из деталей, имеющих параметры, различающиеся в каждой отдельной модели. Это обстоятельство делает невозможным применение такого вида диагностики, как проверка светодиодной лампы мультиметром.
Светодиодную лампу прозванивают при помощи специального тестера. Он представляет собой прибор, внутри которого собрана схема, позволяющая проверять работоспособность ламп различных типов. Для этого на корпусе выполнены несколько разъемов под цоколи ламп, наиболее часто применяемых. Вывод результата проверки, осуществляется в виде звукового сигнала.
Читайте также…
Диодная защита от перенапряжений постоянного тока. TVS-диоды — полупроводниковые приборы для ограничения опасных перенапряжений в э
Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды выпрямительные, стабилитроны, диоды Ганна, диод Шотки , светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.
Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (T ransient V oltage S uppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.
В технической литературе и в среде общения радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.
Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.
TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.
Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.
По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $ 12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.
Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.
Обозначение на схеме.
На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).
Принцип работы супрессора (защитного диода).
У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.
До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.
Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричный диод может работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричный только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).
Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.
В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наноситься вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.
Основные электрические параметры супрессоров.
U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V BR (Breakdown Voltage ). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).
I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение –I R (Max. Reverse Leakage Current ). Так же может обозначаться как I RM .
U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V RWM (Working Peak Reverse Voltage ). Может обозначаться как V RM .
U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V CL или V C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage .
I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I PP (Max. Peak Pulse Current ). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!
P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor , что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P PP ).
Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V CL ) и I огр. мах. (I PP ).
Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.
ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)
ВАХ двунаправленного супрессора
Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.
Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.
Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 ©A . Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.
Диоды выпускаются в корпусе DO-201.
Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.
На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.
Диоды TRANSIL TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL TM .
Двунаправленные диоды TRANSIL TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.
Что такое супрессор
Супрессор это одна из разновидностей полупроводниковых диодов.
А по своим функциям он больше всего похож на стабилитрон: он так-же открывается при определенном напряжении.
Супрессоры были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.
Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. На промышленных предприятиях комплексная защита имеется, но жилые дома в этом случае совершенно не защищены.
По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $ 12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.
Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.
Наименование TVS-диод переводится как Vransient V oltage S uppressor: полупроводниковый ограничитель напряжения.
Обозначение супрессора на схемах
Супрессоры имеют некоторые разновидности, а именно: они могут быть однонаправленными и двунаправленными. А на электрических схемах супрессоры обозначаются так:
Основные электрические параметры супрессоров
U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V BR (Breakdown Voltage ). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).
I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I R (Max. Reverse Leakage Current ). Так же может обозначаться как I RM .
U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V RWM (Working Peak Reverse Voltage ). Может обозначаться как V RM .
U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V CL или V C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage .
I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается какI PP (Max. Peak Pulse Current ). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!
P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor , что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P PP ).
Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V CL ) и I огр. мах. (I PP ).
Вольт-Амперные характеристики супресоров
ВАХ ограничительных диодов выглядят так:
Для однонаправленного супрессора
Для двунаправленного супрессора
Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.
Схемы включения супрессоров
Одна из возможных схем включения супрессора:
В данном случае получается так: ограничительный диод (супрессор) VD1 установлен между двумя источниками напряжения. В случае возникновения большого импульса хотя-бы на одном входе он пробивается что приведет к перегоранию предохранителей F1 или F2. В промышленной радиоаппаратуре роль предохранителей могут исполнять низкоОмные керамические резисторы
Защитный диод (супрессор) 1.5KE15CA
Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки , диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.
Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (T ransient V oltage S uppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.
В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон , TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.
Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.
TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.
Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.
По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.
Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.
Обозначение на схеме.
На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).
Принцип работы супрессора (защитного диода).
У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.
До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.
Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).
Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.
В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.
Основные электрические параметры супрессоров.
U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V BR (Breakdown Voltage ). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).
I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I R (Max. Reverse Leakage Current ). Так же может обозначаться как I RM .
U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V RWM (Working Peak Reverse Voltage ). Может обозначаться как V RM .
U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V CL или V C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage .
I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I PP (Max. Peak Pulse Current ). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!
P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor , что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P PP ).
Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V CL ) и I огр. мах. (I PP ).
Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.
ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)
ВАХ двунаправленного супрессора
Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.
Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.
Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A . Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.
Диоды выпускаются в корпусе DO-201.
Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.
На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.
Диоды TRANSIL TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL TM .
Двунаправленные диоды TRANSIL TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.
Окружающая среда, в которой мы живем, загрязнена огромным количеством помех, значительную часть которых создают так называемые переходные процессы. Данные процессы возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки. В особенности большие перенапряжения опасны для электронных компонентов. Для подавления таких перенапряжений были разработаны компоненты типа TRANSIL и TVS — защитные диоды, называемые «супрессорами».
Первое производство таких защитных диодов было организованно в 60е годы, на ирландском заводе GSI. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson под торговой маркой TRANSIL и TRISL. В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENT(GI) изготавливает диоды GSI. Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor (подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов.
Диоды изготавливаются в однонаправленном и в двунаправленном исполнениях. На рис.1 схематически изображены симметричные и несимметричные диоды TRANSIL.
Рис.1. Обозначение симметричных (VD1, VD2) и несимметричного(VD3) диодов.
Однонаправленное исполнение (несимметричные супрессоры) применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, таким образом диоды TRANSIL данного типа включаются в контур с учетом полярности. Несимметричные супрессоры используются в сети питания постоянным током. Двунаправленные диоды TRANSIL (симметричные диоды) предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей и используются в сети питания переменного тока и всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию. Такой супрессор может быть составлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречно-последовательного включения.
Если сравнивать с варисторами, используемыми также для подавления перенапряжений, данные диоды являются более быстродействующими. Время срабатывания супрессоров составляет несколько пикосекунд.
К недостаткам диодов данного типа следует отнести зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно защитные диоды супрессоры используются при таком режиме работы, когда на вход подаются импульсы с минимальным временем нарастания (около 10 мкс) и небольшой длительности.
Основные параметры диодов TRANSIL :V rm — постоянное обратное напряжение (Peak Reverse Voltage) — максимальное рабочее напряжение, при котором диод открывается и отводит токовый импульс на «землю», не вызывая выхода защищаемого компонента из строя.
V br — напряжение пробоя (Break-down Voltage) — напряжение при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения. Величина напряжения обычно укказывается для температуры 25° C, температурный коэффициент положительный, допустимые отклонения в пределах 5% либо в интервале от — 5 до +10 %.
V cl — напряжение фиксации (Clamping Voltage) — максимальное напряжение для так называемого «нормализованного» максимального импульса пикового тока Ipp.
I pp — пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) -пиковый ток в рабочем режиме.
V f — прямое напряжение (Forward Voltage) — напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.
I f — прямой ток (Forward Current) — максимальный пиковый ток в прямом направлении.
Супрессоры имеют нелинейную вольтамперную характеристику. При превышении амплитуды электрического импульса максимального напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. При поступлении на вход электрического импульса, диод ограничивает данный импульс напряжения до допустимой величины, а “излишки” энергии отводятся через диод на «землю». Более наглядно процесс выглядит на рисунке 2.
Рис.2. Принцип работы защитного диода.
На практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя в работе минимально. На случай, если ожидается появление больших перенапряжений в следствии малого импеданса, в цепь рекомендуется включить предохранитель. Супрессоры характеризуются хорошим быстродействием, то есть время срабатывания данных диодов мало, что является одной из главных причин их широкого использования.
На рисунке 3 представлены схемы включения диодов TRANSIL с предохранителем.
Рис.3. Схемы включения защитных диодов с предохранителем (а — симметричного. б — несимметричного).
Применение:Супрессоры специально предназначены для защиты от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защиты мощных транзисторов и тиристоров и т д. Широко применяются такие диоды в импульсных источниках питания. Диоды TRANSIL удобно использовать как для защиты биполярных так и МОП-транзисторов. Супрессоры можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и для защиты самого p-n перехода. При этом стоит всегда учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или периодические.
Среда, в которой мы обитаем, загрязнена не только различными химикатами, но также и помехами, вызванными всевозможными электронными компонентами. Большую часть помех создают иак называемые переходные процессы, которые возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки. Данные переходные процессы не только усложняют жизнь конструкторам электронного оборудованияЮ но и одновременно сокращает срок его службы. Именно большие перенапряжения являются опасными для электронных компонентов. Компоненты типа TRANSIL, TRISIL и TVS разработанны специально для подавления таких перенапряжений.
В шестидесятые годы, на ирландском заводе GSI, было организованно первое производство диодов, специально предназначенных для подавления перенапряжений. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson пол торговой маркой TRANSIL и TRISL. В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENTS (GI) изготавливает диоды GSI. По некоторым сведениям, ежедневная производительность составляет 1,5 миллиона приборов, причем примерно половина выпускаемых защитных приборов, причем примерно половина выпускаемых защитных диодов имеет классическое исполнение, вторая половина изготавливается в корпусах для поверхостного монтажа (SMD). Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor (подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов. Обозначения обоих изделий для многоих классов диодов являются одинаковыми. В статье будет использоваться обозначение TRANSIL, поскольку оно является более приличным.
Диоды TRANSIL
Диоды TRANSIL специально предназначенны для подавления перенапряжений возникающих припереходных процессах (в наименовании диода используется чатьслова, происходящего от английского слова transient — переходный). Основновной областью применения является защита от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защита мощных мощных транзисторов и теристорови т д.
Диоды изготавливаются как в однонапрвленом, так и в двунаправленном исполнеиях. Однонаправленное исполнение применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, поэтому приборы TRANSIL данного типа должны включаться в контур с учетом полярности. Двунаправленные диоды TRANSIL данного типа должны включатьсмя в контур с учетом полярности. Двунаправленные диоды TRANSIL предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей. Двунаправленный диод TRANSIL может быть сотавлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречного последовательного включения.
В отличии от варисторов, которые таку же используются для подавления перенапряжений, диоды TRANSIL являются значительно более быстродействующими. Время срабатывания диодов TRANSIL составляет несколько пикосекунд. На рис.2 схематически изображены однонаправленые и двунаправленные диоды TRANSIL. Двунаправленые диоды TRANSIL всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию. Сопротивление Rs представляет собой сумму всех сопротивлений, начиная от источника помех и заканчивая защищаемым оборудованием. Величина этого сопротивления влияет на выбор диода TRANSIL, поскольку нон ограничивает максимальный ток вызванный волной перенапряжения.
Изготовитель утверждает, что на практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя слишком мала. Само собой разумеется, что в цепь необходимо включить предохранители на случай, если в следствии малого инпедансаожидается появление больших перенапряжений. Хотя диод TRANSIL всегда осуществляет ограничение, в слечае контура с малым Rs диод может полностью сгореть.
Своиства диодов TRANSIL определяются следующими параметрами:
Пиковые потери в диодах TRANSIL
Исследованиями было установленно, что во многих устройствах возникают перенапряжения, вызывающие импульсы тока, временная характеристика которых составляет примерно 10/1000 мкс (возрастание /убывание) в соответствии с экспонинциальной кривой (рис.3). В спецификациях обычно приводятся данные для подобного типа переходных процессов. Указанные в спецификации потери для непереодических импульсов определяются по следующей формуле: P p =V cl *I pp . Потери также зависят от температуры (рис.4) длительности импульса (рис.5).
Потери для переодических импульсов таковы:
P av =f*W, где f- частота следования импульсов, W-энерги каждого импульса.
Сравнение защиты оборудования с помощю варисторов и диодов TRANSIL
Типовое значение времени срабатывания варисторов при воздействии перенапряжении составляет 25 нс. Такое время для некоторого оборудования может оказаться недостаточным. Теоретическая скорость срабатывания диодов TRANSIL на импульс находится в области пикосекунд. Изготовитель утверждает, что в лабораторных условиях трудно создать такой переходный импульс, на который диод TRANSIL срабатывал бы с опозданием, т. е. в его пиковой части. Моделируемое время нарастания фронта всегда находилось в пределах 5 нс — на практике это время может составлять несколько пикосекунд. в данном случае необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что может оказаться заманчивым использовать диоды TRANSIL в качестве быстродействующих выпрямительных приборов. Однако диоды TRANSIL вобще нельзя использовать в данных целях, поскольку они имеют большой остаточный заряд и длительнное время рассасывания.
Диоды TRANSIL фирмы SGS-THOMSON и диоды TVS фирмы GI
Оба изготовителя выпускают большое разнообразие защитных диодов, рассчитаных на различные значения напряжения Vvr или Vbr , причем используется небольшой шаг дискретизации по номинальному напряжению. Однако обычно не все диоды являются доступными, поскольку на практике не играет роли, используете ли Вы диод, рассчитанный на напряжение, например, 33 В или 37 В. Вследствии этого изготовитель предлагает в каждом классе некоторые предпочтительные значения. Остальные значения носят информационный характер, изготовитель осуществляет их производство только в гиперколичествах.
Защита электронных схем в автомобилях
Важнейшими источниками перенапряжений в автомобилях являются устроиства, содержащие индуктивности: генератор переменнго тока, свечи зажигания, стартер, реле и т.п. Самым сильным источником помех является система зажигания, величина перенапряжений откоторой может достигать 300 В. вследствии этого в автомобилях широко применяется защита с помощью диодов TRANSIL. Для автомобильного радио-приемника достаточно включить один диод TRANSIL, в этом случае не надо беспокоится о выходе из строя его электронных компонентов. Подобные затраты всегда оправдываются. Вданном случае справедливо следующее правило: аккумулятор вследствии малого внутреннего сопротивления является наилучшим поглотителем перенапряжений.Поэтому лучше всего электропитание отдельных устройств перенести к месту как можно ближе к его зажимам. Фирма SGS-Thomson производитдлязащиты оборудования автомобилей специальные типы защитных диодов — LD24AS , LD24M. Их отличие от диодов обычногоприменения заключается в мощной металлической конструкции. Диоды имеют полупроводниковый кристалл больших размеров и выдерживают большую температуру. Это, однако, не означает, чтов автомобиле нельзя использовать обычные диоды TRANSIL .
Защита транзисторов
Диоды TRANSIL удобно использовать для защиты биополярных и МОП-транзисторов. Диоды TRANSIL можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и самого перехода. В данном случае всегда следует учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или переодические.
Защита сетевого распределительного устройства — сеть 220 В
В настоящее время диоды TRANSIL широко применяются для защиты оборудования, подключенного к сетевому распределителю. За счет небольшого вложения средств представляется возможность защититьдорогостоящее оборудование. Одним из основных источников перенапряжений в таких сетях являются атмосферные помехи. Применение диодов TRANSIL является особенно полезным для защиты объектов, подключенных к воздушным линиям. Для этих целей обычно применяют двунаправленные диоды TRANSIL, в часности 1.5KE440CA или P6E440CA.
Защита линий передач данных
Защита линий передач данных — важная область применения диодов TRANSIL. Разработанны наборы диодов TRANSIL, которые могут применяться как для защиты TTL-схем параллельного ввода/вывода, в частности, ТРВ220, так и для линий последователь ной передачи, например, сетевых карт ESDA6V1S3 фирмы SGS-Thomson. на рис.6 показан набор диодов TRANSIL, предназначенный для защиты параллельного порта.
Диоды TIRISIL
Диоды TIRISIL предназначены для защиты электронного оборудования от перенапряжений главным образом в области телекоммуникаций. Диоды разработанные фирмой SGS-Thomson в 1983 году и изготавливаются исключительно этой фирмой. Вольтамперная характеристика диодов TRISIL напоминает характеристику компонентов DIAK. Условное обозначение диодов приведено на рис.7.
Диоды TRISIL выпускаются только в двунаправленном направлении и подключаются параллельно защищаемому оборудованию.
Описание функционирования диодов TRISIL
В рабочем состоянии через диод TRISIL протекает незначительный ток. Припревышении определенного (порогового) значения напряжения, импеданс диода скачкообразно изменяется и происходит ограничение напряжения. Работа на этом участке волтамперной характеристики (рис.8) сходна с работой двунаправленного диода TRANSIL.
При дальнейшем незначительном увеличении тока происходит резкое снижение импеданса до десятков Ом, что практически закорачивает цепь, тем самым «срезая» полезную часть импульса перенапряжения как это показанно на рис.9.
Основные параметры диодов TRISIL
V rm — максимальное непрерывное рабочее напряжение, при котором ток, проходящий через компонент, не вызывает повреждений. Для данного напряжения в спецификации указывается соответствующий ток I rm .
V br — пробивное напряжение (Breakdown Voltage) — напряжение при котором происходит резкое увеличение проходящего через TRISIL тока, причем скорость изменения тока выше, чем скорость нарастания напряжения. Этому напряжению соответствует ток I br =1мА.
V bo — напряжение опрокидывания (Breakover Voltage). В точке Vво происходит резкое изменение импеданса от большого неопределенного значения до нескольких от большого неопределенного значения до нескольких Ом. В спецификации для данного напряжения указан ток Iво.
Iн — при падении тока ниже данного значения происходит обратное увеличение импеданса диода TRISIL.
Ipp — предельное значение тока для определения формы импульса — относительно10/1000 мкс, экспоненциальная форма.
Наиболее часто для защиты телекоммуникационных целей используют диоды TRISIL серии THBT фирмы SGS-Thomson.
В заключение хочется отметить, что невозможно указать стопроцентно производителю аппаратуры, какой из защитных диодов лучше применить. в конце концов, фирменные каталоги — это не догма, а «руководство к действию». Выбор конкретного TRANSIL или TRISIL диода — это в первую очередь, кропотливый труд инженеров разработчиков. А поставщики-дистрибьюторы электронных компонентов должны обеспечить их ненобходимым DATA-SHEET и, конечно, надежными поставками электронных компонентов.
УЗИП как необходимость. часть 2 – Saab Radar Master
Особенности УЗИП-СИ
УЗИП-СИ относятся к слаботочным линиям с рабочим током до 5 А и напряжением до 170 В (цифро-аналоговая телефония, локальные вычислительные сети, промышленные сети передачи данных и управления и т.д.) Слаботочные линии в сравнении с силовыми гораздо сильнее подвержены воздействию импульсных перенапряжений, особенно наведённых (индуктивных). Поэтому защите оборудования по этим линиям требуется уделять особое внимание.
Тут сразу необходимо отметить, что данные УЗИП применяются и как средства защиты от прямых и косвенных последствий грозовых разрядов систем вторичного питания промышленного оборудования. Подбираются такие УЗИП по рабочему напряжению и номинальному току линии.
Стойкость электронных компонентов промышленного оборудования (микросхемы, транзисторы и т.д.) к импульсным перенапряжениям существенно ниже по сравнению с электротехническим оборудованием (реле, контакторы, двигатели и т. д.). Электронные компоненты подвержены повреждению при импульсах перенапряжения составляющих сотню наносекунд с амплитудой сотен вольт. Поэтому для коммуникационных сетей УЗИП обладают более высокой скоростью срабатывания и имеют более низкий уровень остаточного напряжения по сравнению с УЗИП для электрооборудования низковольтных силовых распределительных сетей.
Быстродействие УЗИП обеспечивают применяемые нелинейные компоненты, такие как защитные диоды (супрессор или TVS-диод), которые переходят в режим лавинного пробоя (срабатывают), когда амплитуда импульса перенапряжения достигнет значения их срабатывания (пробоя), пропуская через себя импульс тока, и ограничивая тем самым амплитуду импульса перенапряжения. Данный пробой защитного диода является обратимым, т.е. по окончании импульса перенапряжения супрессор возвращается в исходное состояние, если мощность и/или длительность импульса не превысили предельных значений.
Защитные диоды в схеме УЗИП обеспечивают вторую ступень защиты, первую же обеспечивают газонаполненные разрядники (см. раздел «Исполнение и конструкция УЗИП»).
Так как время срабатывания разрядников существенно больше времени срабатывания супрессоров (до 100 наносекунд), то необходимо производить их согласование (рис.5), посредством внедрения в схему согласующих линейных (резистор) и нелинейных элементов (супрессор).
FV1 – разрядник газовый трёхвыводной, R1-R2 – линейный согласующий элемент,
VD1-VD3 – защитный диод (супрессор)
Рисунок 5 – Схема УЗИП информационно-коммуникационных цепей серии с согласующими элементами
УЗИП-СИ в цепь подключаются последовательно, в отличии от УЗИП-НС, как правило подключаемые в цепь параллельно. В зависимости от конструкции, схемы и применяемых компонентов, УЗИП имеют ограничения по номинальному току (т.е. допустимому току в цепи) и неизбежно вносят различные дополнительные влияния в коммуникационные линии, такие как: активное сопротивление, индуктивность и паразитную ёмкость. Подобные влияния следует минимизировать.
На рисунке 6 приводится пример разделения защищаемого промышленного объекта на несколько зон, где кабели электропитания (поз.1), информационно-коммуникационные кабели (поз.2), проводники (поз.4) и элементы (поз.5) системы уравнивания потенциалов, а также другие металлические коммуникации должны входить в Зону 1 в одной точке и своими экранными оболочками или металлическими частями подключаться к ГЗШ (поз.6) на границе раздела Зон 0a — 0b и Зоны 1.
Рисунок 6 – Разделение объекта на зоны
Выбор соответствующего УЗИП – работа ответственная, решив которую, требуется приходить к следующему этапу – монтажу УЗИП на объекте.
Корректность монтажа УЗИП способствует отсутствию проявления взаимных наводок импульсов с одних проводов на другие при эксплуатации.
Одним из важных факторов монтажа является грамотная прокладка проводников, т.е. не следует прокладывать в одном кабельном канале проводники защищаемой УЗИП линии и проводники прочих нагрузок (рис. 7). Неграмотная прокладка проводников может примести к появлению посторонних импульсов в защищаемой цепи из-за появления между линиями взаимной индукции, что приводит к снижению эффективности применения УЗИП.
Рисунок 7 – Некорректные способы прокладки проводников
УЗИП подключаются параллельно или последовательно защищаемого оборудования и представляют собой корпус со сменными модулями или монолитную конструкцию с установкой на DIN-рейку, на стену, в патч-панель.
Установку УЗИП следует производить максимально близка к защищаемому оборудованию, чтобы исключить возможность воздействия колебаний или блуждающих волн, вызванных разрядными импульсами.
Во взрывоопасных зонах УЗИП следует устанавливать в специальные взрывозащищенные короба или применять специальные УЗИП, корпуса которых обеспечивают требуемый уровень взрывозащиты.
Исполнение и конструкция УЗИП
УЗИП является комплектным устройством с собственными средствами присоединения (клеммами) и содержит по крайне мере один нелинейный элемент.
Дополнительно УЗИП включают в себя индикаторы состояния, разъединители, плавкие предохранители, катушки индуктивности, резисторы, конденсаторы и другие элементы.
УЗИП для силовых цепей изготавливаются из оксидно-цинковых варисторов, разрядников или их комбинаций. 90% стоимости УЗИП составляют именно эти элементы. УЗИП для информационно-коммуникационных сетей изготавливаются с использованием тех же разрядников и лавинных диодов.
Варистор – это резистор с нелинейным сопротивлением с «крутой» симметричной вольт-амперной характеристикой (рис. 8). В исходном состоянии варистор имеет высокое внутреннее сопротивление (от сотен кОм до сотен МОм). При достижении определенного уровня напряжения на контактах варистора, он резко снижает свое сопротивление и начинает проводить значительный ток, при этом напряжение на контактах изменяется незначительно. Как и разрядник, варистор способен поглотить энергию импульса перенапряжения длительностью до сотен микросекунд. При длительном повышенном напряжении, варистор выходит из строя (разрушается) с выделением большого количества тепловой энергии (взрывается).
Все варисторы в исполнении на DIN-рейку оснащены тепловой защитой, предназначенной для отключения варистора от сети при его недопустимом перегреве (при этом по локальной механической индикации можно определить, что варистор вышел из строя).
Графическое изображение |
Рисунок 8 – Варисторы. Виды исполнений
Разрядники – это электронный компонент, заполняемый инертным газом, с двумя или тремя выводами (электродами) (рис. 9). При превышении напряжения на электродах разрядника определенного значения, наступает пробой газового промежутка, тем самым ограничивая напряжение на электродах на определенном уровне. При пробое разрядника по нему протекает значительный ток (от сотен Ампер до десятков кило Ампер) за короткое время (до сотен микросекунд). После снятия импульса перенапряжения, если не была превышена мощность, которую способен рассеять конкретный разрядник, он переходит в исходное закрытое состояние до следующего импульса перенапряжения.
Разрядники срабатывают медленнее, нежели варисторы, поэтому их устанавливают между проводниками N и PE на малые значения пробивного напряжения, так как в нормальном режиме напряжение между проводниками N и PE отсутствует вовсе.
Двухвыводной |
Трехвыводной |
Стандарта SMD |
Графическое изображение |
Рисунок 9 – Разрядники. Виды исполнений
Лавинный диод (супрессор, TVS-диод) – электронный компонент, так называемый полупроводниковый диод, разновидность стабилитрона (рис. 10), обычно изготавливаемый из кремния, работа которого основана на обратимом лавинном пробое «p- n- перехода» при обратном включении, то есть при подаче на слой полупроводника с p-типом проводимости (анода) отрицательного напряжения относительно n-слоя (катода).
Лавинный пробой возникает при напряжённости электрического поля в «p-n переходе» достаточном для ударной ионизации, при которой носители заряда, ускоренные полем в переходе, генерируют пары «электрон-дырка». При увеличении поля количество порождённых пар нарастает, что вызывает нарастание тока, поэтому напряжение на диоде остаётся практически постоянным.
Двухвыводной однонаправленный | Двухвыводной однонаправленный стандарта SMD |
Графическое изображение |
Рисунок 10 – Лавинные диоды. Виды исполнений
Обозначения УЗИП
Для корректного выбора УЗИП, проектировщику или потребителю необходима следующая информация, которая должна быть показана в технической документации и/или нанесена на лицевой части корпуса УЗИП:
- Un – номинальное напряжение сети (230V, 24V, 5V).
Номинальное действующее напряжение сети, для работы в которой предназначено УЗИП.
- Uc – максимальное длительное рабочее напряжение.
Наибольшее действующее значение напряжения переменного тока, которое может быть длительно (в течение всего срока службы) приложено к выводам УЗИП.
- Iimp – импульсный ток.
Ток, определяемый пиковым значением «Ipeak» и зарядом «Q», используется для испытаний защитных устройств класса I. Как правило, испытательный импульс с формой волны 10/350 мкс.
- Imax – максимальный импульсный разрядный ток.
Пиковое значение испытательного импульса тока формы 8/20 мкс, которое УЗИП может пропустить один раз и не выйти из строя. Используется для испытания УЗИП класса II.
- In – номинальный импульсный разрядный ток.
Пиковое значение тока, протекающего через УЗИП, с формой волны 8/20 мкс. Ток данной величины защитное устройство может выдерживать многократно. При воздействии данного импульса определяется уровень защиты устройства, координируются другие характеристики УЗИП, а также нормы и методы его испытаний. Применяется для испытания УЗИП класса II.
- Up – уровень напряжения защиты.
Максимальное значение падения напряжения на УЗИП при протекании через него импульсного тока разряда. Параметр характеризует способность УЗИП ограничивать появляющиеся на его клеммах перенапряжения, обычно определяется при протекании номинального импульсного разрядного тока «In».
- If – сопровождающий ток.
Ток, который протекает через разрядник после окончания импульса перенапряжения и поддерживается самим источником тока. Фактически значение этого тока стремится к расчетному току короткого замыкания в точке установки разрядника для данной конкретной электроустановки.
- Для установки в цепи «L-N; L-PE» нельзя применять УЗИП с газонаполненными (и другими) разрядниками со значением «If» равным 100–400 А. В результате длительного воздействия сопровождающего тока они могут вызвать пожар! Для установки в данную цепь необходимо применять УЗИП с разрядниками со значением «If», превышающим расчетный ток короткого замыкания, т.е. желательно величиной от 2–3-х кило ампер и выше.
Данный параметр применим только для УЗИП, комплектуемых разрядниками!
- IP – степень защиты, обеспечиваемая оболочкой корпуса УЗИП (определяется производителем согласно ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013).
- J – диапазон эксплуатационных температур УЗИП.
- ta – время реагирования (срабатывания) УЗИП на импульсное воздействие.
- I, II или III – класс испытания по ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК– 61643-98).
Ссылочная литература
- IEC-61643-1 (1998): «Устройства защиты от импульсных перенапряжений для низковольтных систем распределения электроэнергии. Часть 11. Требования к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний» (введен в действие в виде ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98)
- IEC-61643-12 (2002): «Устройства защиты от импульсных перенапряжений для низковольтных систем распределения электроэнергии. Часть 12. Выбор и принципы применения»
- ГОСТ Р 50571-4-44-2011 (МЭК 60364-4-44:2007): «Электроустановки низковольтные. Часть 4-44. Требования по обеспечению безопасности. Защита от отклонений напряжения и электромагнитных помех»
- ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013): «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP) (с Поправкой)»
- ГОСТ Р 50339.0-92 (МЭК 60269-1-86): «Предохранители низковольтные. Часть 1. Общие требования»
- ГОСТ Р 50571.5.53-2013/МЭК 60364-5-53:2002: «Электроустановки низковольтные. Часть 5-53. Выбор и монтаж электрооборудования. Отделение, коммутация и управление»
- ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98): «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 1. Требования к работоспособности и методы испытаний»
- ГОСТ Р 55630-2013/IEC/TR 62066:2002: «Перенапряжения импульсные и защита от перенапряжений в низковольтных системах переменного тока. Общие положения»
- ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011: «Устройства защиты от импульсных перенапряжений низковольтные. Часть 12. Устройства защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Принципы выбора и применения»
Использование антистатических диодов в качестве фиксаторов напряжения
Аннотация
Когда к усилителю применяются условия внешнего перенапряжения, антистатические диоды являются последней линией защиты между усилителем и электрическим перенапряжением. При правильном понимании того, как элемент ESD реализован в устройстве, разработчик может значительно расширить диапазон выживания усилителя с помощью соответствующей схемы. Эта статья призвана познакомить читателей с различными типами реализаций ESD, обсудить характеристики каждой реализации и предоставить рекомендации по использованию этих ячеек для повышения устойчивости проекта.
Введение
Во многих приложениях, где вход не контролируется системой, а подключается к внешнему миру, например, к испытательному оборудованию, контрольно-измерительным приборам и некоторому измерительному оборудованию, входные напряжения могут превышать максимальное номинальное напряжение входного усилителя. . В этих приложениях должны быть реализованы схемы защиты, чтобы сохранить диапазон выживания и надежность конструкции. Внутренние антистатические диоды входного усилителя иногда используются для ограничения условий перенапряжения, но необходимо учитывать множество факторов, чтобы эти зажимы обеспечивали достаточную и надежную защиту.Понимание различных архитектур ESD-диодов, которые находятся внутри входных усилителей, наряду с пониманием тепловых и электромиграционных последствий данной схемы защиты может помочь разработчику избежать проблем с их схемами защиты и повысить долговечность их приложений в полевых условиях.
Конфигурации диодов ESD
Важно понимать, что не все диоды ESD представляют собой простые диодные зажимы для источников питания и земли. Существует множество возможных реализаций, которые можно использовать, например, несколько последовательно соединенных диодов, диодов и резисторов, а также обратных диодов.Некоторые из наиболее распространенных реализаций подробно описаны ниже.
Диод, подключенный к источнику питания
На рисунке 1 показан пример усилителя с диодами, подключенными между входными контактами и источниками питания. Диоды смещены в обратном направлении при нормальных условиях эксплуатации, но становятся смещенными в прямом направлении, когда входы поднимаются выше положительного напряжения питания или ниже отрицательного напряжения источника питания. Когда диод становится смещенным в прямом направлении, через входы усилителя течет ток к соответствующему источнику питания.
В случае схемы на Рисунке 1 входной ток не ограничивается самим усилителем, когда перенапряжение превышает + V S , и потребует внешнего ограничения тока в виде последовательного резистора. Когда напряжение опускается ниже –V S , резистор 400 Ом обеспечивает некоторое ограничение тока, что следует учитывать при проектировании.
Рис. 1. Входная топология ESD AD8221.На рисунке 2 показан усилитель с аналогичной конфигурацией диодов, но в этом случае ток ограничен внутренним 2.Последовательный резистор 2 кОм. Это отличается от схемы, показанной на Рисунке 1, не только величиной ограничивающего сопротивления R, но и тем, что 2,2 кОм защищает от напряжений выше + V S . Это пример тонкостей, которые необходимо полностью понять, чтобы оптимизировать защиту при использовании диодов ESD.
Рис. 2. Топология входа ESD AD8250.Токоограничивающие полевые транзисторы
В отличие от реализации на рисунках 1 и 2, токоограничивающие полевые транзисторы могут использоваться в конструкциях ИС в качестве альтернативы диодным зажимам.На рисунке 3 показан пример использования полевых транзисторов JFET для защиты устройства, когда входное напряжение превышает указанный рабочий диапазон устройства. Это устройство изначально защищено до 40 В от противоположной шины с помощью входов JFET. Поскольку полевой транзистор JFET ограничивает ток на входных контактах, ячейки ESD не могут использоваться в качестве дополнительной защиты от перенапряжения.
Там, где требуется защита по напряжению до 40 В, защита JFET этого устройства предлагает хорошо управляемый, надежный и полностью определенный вариант защиты.Это часто контрастирует с использованием диодов ESD для защиты, где информация о предельных значениях тока диодов часто указывается как типовая или, возможно, не указывается вообще.
Рисунок 3. Схема защиты входа AD8226.Диодные стеки
В приложениях, где входное напряжение может превышать напряжение источника питания или землю, для защиты входа от ESD-событий может использоваться стек диодов. На рисунке 4 показан усилитель, реализующий схему многоуровневой диодной защиты. В этой конфигурации цепочка диодов используется для защиты от отрицательных переходных процессов.Цепочка диодов используется для ограничения тока утечки в используемом диапазоне входных сигналов, но обеспечивает защиту при превышении отрицательного синфазного диапазона. Имейте в виду, что единственным ограничением тока будет эквивалентное последовательное сопротивление цепочки диодов. Для уменьшения входного тока при заданном уровне напряжения можно использовать внешнее последовательное сопротивление.
Рисунок 4. Схема защиты входа низкого напряжения AD8417.Задние диоды
Встречные диоды также используются, когда диапазон входного напряжения может превышать напряжение источника питания.На рисунке 4 показан усилитель, в котором установлены встречные диоды для обеспечения защиты от электростатического разряда на устройстве, допускающем напряжение до 70 В при использовании источника питания 3,3 В. D4 и D5 — это высоковольтные диоды, используемые для защиты от высоких напряжений, которые могут присутствовать на входных контактах, а D1 и D2 используются для предотвращения токов утечки, пока входные напряжения находятся в пределах нормального рабочего диапазона. В этой конфигурации использование этих ячеек ESD для защиты от перенапряжения не рекомендуется, потому что превышение максимального обратного смещения высоковольтного диода может легко привести к ситуациям, которые вызывают необратимые повреждения.
Рисунок 5. Схема защиты входа высокого напряжения AD8418.Без зажимов ESD
Некоторые устройства не имеют устройств защиты от электростатических разрядов во внешнем интерфейсе. Хотя очевидно, что разработчик не может использовать диоды ESD для фиксации, если их нет, эта архитектура упоминается как ситуация, на которую следует обратить внимание при исследовании вариантов защиты от перенапряжения (OVP). На рисунке 6 показано устройство, в котором для защиты усилителя используются только резисторы большого номинала.
Рисунок 6. Схема защиты входа AD8479.Ячейки ESD как зажимы
В дополнение к пониманию того, как реализованы ячейки ESD, важно понимать, как использовать структуры для защиты. В типичном приложении для ограничения тока в заданном диапазоне напряжений используется последовательный резистор.
Когда усилители сконфигурированы, как показано на Рисунке 7, или когда входы защищены диодом от источника питания, входной ток ограничивается с использованием уравнения в следующей формуле.
Рисунок 7. Использование ячеек ESD в качестве зажимов.Предположение, используемое для уравнения 1, состоит в том, что V НАПРЯЖЕНИЕ > V SUPPLY . В противном случае следует измерить и использовать для расчета более точное напряжение на диоде вместо приближения 0,7 В.
Ниже приведен пример расчета для защиты усилителя, использующего источники питания ± 15 В, от входных напряжений до ± 120 В при ограничении входного тока до 1 мА. Используя уравнение 1, мы можем использовать эти входные данные для вычисления следующего.
С учетом этих требований, R PROTECTION > 105 кОм ограничит ток диода до <1 мА.
Понимание текущих ограничений
Максимальные значения для I DIODE будут варьироваться от детали к детали, а также зависеть от конкретных сценариев применения, в которых применяется напряжение. Максимальный ток будет отличаться для одноразового события, длящегося миллисекунды, по сравнению с тем, если бы ток применялся постоянно в течение всех 20 или более лет жизни профиля миссии приложения. Указания по конкретным значениям можно найти в технических паспортах усилителей в разделе «Абсолютные максимумы» или в примечаниях к применению и обычно находятся в диапазоне от 1 мА до 10 мА.
Режимы отказа
Максимальный номинальный ток для данной схемы защиты в конечном итоге будет ограничен двумя факторами: тепловым воздействием мощности, рассеиваемой в диоде, и максимальным номинальным током для пути тока. Рассеиваемая мощность должна быть ниже порога, который поддерживает рабочую температуру в допустимом диапазоне, а ток следует выбирать в пределах указанного максимума, чтобы избежать проблем с надежностью из-за электромиграции.
Термические воздействия
Когда ток течет через диоды ESD, происходит повышение температуры из-за мощности, рассеиваемой в диодах.В большинстве технических паспортов усилителей указано тепловое сопротивление (обычно указываемое как Ө JA ), которое указывает, как температура перехода будет увеличиваться в зависимости от рассеиваемой мощности. Рассмотрение наихудшего случая температуры применения, а также повышения температуры наихудшего случая из-за рассеивания мощности, даст представление о жизнеспособности схемы защиты.
Электромиграция
Даже если ток не вызывает тепловых проблем, ток через диод может создавать проблемы с надежностью.Существует максимальный номинальный ток в течение срока службы для любого пути электрического сигнала из-за электромиграции. Предел тока электромиграции для пути тока диода обычно ограничивается толщиной внутренних дорожек, последовательно соединенных с диодами. Эта информация не всегда публикуется для усилителей, но ее необходимо учитывать, если диоды активны в течение длительного периода времени, в отличие от переходных процессов.
Примером проблемы может быть электромиграция, когда усилитель контролирует шину напряжения, которая не зависит от собственной шины питания, и, следовательно, подключена к ней.Когда существует несколько областей мощности, могут быть случаи, когда последовательность подачи питания может привести к временному превышению напряжений условий абсолютного максимума. Рассматривая путь тока наихудшего случая, продолжительность жизни, в течение которой этот ток может быть активным, и понимая максимально допустимый ток для электромиграции, можно избежать проблем с надежностью из-за электромиграции.
Заключение
Понимание того, как внутренние антистатические диоды усилителя активируются во время электрических перегрузок, может помочь в простом улучшении устойчивости конструкции.Изучение тепловых и электромиграционных последствий схемы защиты может выявить потенциальные проблемы и указать, где может потребоваться дополнительная защита. Учет условий, описанных здесь, позволяет разработчикам делать разумный выбор и избегать потенциальных проблем с надежностью в полевых условиях.
диод | Принцип работы | Конструкция
Определение: Диод — простейший полупроводниковый компонент. Он состоит всего из двух частей из разных полупроводниковых материалов.Тем не менее, диоды можно встретить почти во всех электронных схемах.
Принцип работы диодаЕго функция заключается в том, чтобы пропускать электрический ток в одном направлении, но предотвращать течение в противоположном направлении. Это очень важное и полезное свойство. Эта функция аналогична обратному клапану в гидравлике.
Обратный клапан, изображенный на , рис. 1а, открывается, когда давление в левой части трубы больше, чем в правой части, но это предотвращает прохождение любой жидкости из правой стороны влево.Применение обратного клапана множество; например, на входе трубы в колодец, подключенный к насосу, используется обратный клапан, чтобы предотвратить обратный ток воды в колодец (, рис. 1b, ).
Также для защиты насоса от высокого давления в нерабочем состоянии на его выходе может быть установлен обратный клапан.
Точно так же в электронных схемах диоды могут использоваться для защиты устройства от обратного тока, если такая возможность существует.
Диод обеспечивает короткое замыкание устройства, что облегчает прохождение тока. Более распространенное применение диодов — выпрямители .
Рисунок 1 Обратный клапан, позволяющий течь только в одном направлении. (a) Если давление справа превышает давление слева, клапан закрывается. (b) Если насос, подающий воду, останавливается, вода не может вернуться.
Конструкция диодаДиод — это простейший полупроводниковый компонент.
PN-переход образуется, когда материал N-типа и материал P-типа соединяются вместе.Это сквозной процесс производства полупроводниковых материалов, который должен осуществляться в очень чистой среде, называемой чистой комнатой .
На рисунке 2 показаны материалы N-типа и P-типа вместе. PN-переход — это не физический объект, который можно купить; это просто внутренняя структура диодов , транзисторов и других полупроводниковых компонентов, где соединены материал P-типа и материал N-типа.
Там, где два типа материалов контактируют друг с другом, есть небольшая граница, где дырки (с положительным зарядом) притягивают электроны (с отрицательным зарядом).Когда привлеченные электроны собираются около этой границы, их отрицательные заряды накапливаются, а затем они отталкивают любой дополнительный электрон, притягиваясь к дыркам.
Аналогично , отверстия также собраны на другой стороне границы, отражая любые другие отверстия, приближающиеся. Область, сформированная таким образом, называется областью истощения, также изображенной на рисунке 2.
Рисунок 2 PN-переход.
Область истощения: Область узкой ширины в полупроводниковом переходе только между материалами N-типа и P-типа.
Поток электронов и дырок в область обеднения продолжается до тех пор, пока они не уравновесят друг друга и не будет достигнуто состояние равновесия. В этом смысле обедненная область будет тоньше или толще, в зависимости от количества примесей при изготовлении PN-перехода.
Обратите внимание, что при изучении электроники, точно так же, как считается, что электрический ток возникает из-за потока электронов, иногда вместо этого рассматривается поток дырок. Для простоты термин «носитель» используется как причина тока. Таким образом, носителем могут быть электроны или дырки.
Носитель: Объект (электроны или дырки), к которому можно отнести большую часть электрического тока в полупроводниковом приборе.
Например, , если 94% тока связано с движением электронов, а 6% связано с дыркой, то электроны являются носителем.
Прямое и обратное смещение в диодеКогда PN-переход подключен к электричеству постоянного тока, есть две возможности: либо сторона P-типа подключена к положительной, а сторона N-типа подключена к отрицательной клемме, либо наоборот.
В первом случае , показанном на рис. 3a , сторона P PN-перехода положительна по отношению к стороне N. Эта конфигурация называется с прямым смещением , а переход называется с прямым смещением.
Случай, когда сторона P подсоединена к отрицательному выводу, а сторона N подсоединена к положительному выводу, называется обратным смещением (а переход называется обратным смещением).
Как правило, одна сторона может быть более положительной (или менее отрицательной) по отношению к другой стороне.На основе этого определения внутри схемы любой PN-переход подключается либо в прямом, либо в обратном смещении. Это всегда так, и по соотношению напряжений можно определить, смещен ли какой-либо PN-переход в любой момент в прямом или обратном направлении.
Прямое смещение: Подача более положительного напряжения на сторону P-типа PN-перехода, чем на N-тип.
Обратное смещение: Противоположное прямому смещению: подключение стороны P-типа PN-перехода к менее положительному или более отрицательному напряжению, чем напряжение, подключенное к стороне N-типа.
Когда PN-переход смещен в прямом направлении , он проводит, потому что полярность цепи помогает току течь через переход (см. , рис. 4a, ). Но в целом, когда PN-переход находится в обратном смещении , электроны отталкиваются при приближении к области обеднения, и, таким образом, поток электричества блокируется, как показано на , рис. 4b, .
Материалы N- и P-типа могут быть на основе кремния или германия. Кроме того, для легирования можно использовать различные легирующие примеси.В результате характеристики PN-переходов зависят от материалов, из которых они сделаны.
Доля примеси также имеет прямое влияние на толщину обедненной области и, таким образом, на свойства PN-перехода и устройства, использующего PN-переход.
Рисунок 3 Прямое (a) и обратное (b) смещение PN-перехода.
Рисунок 4 Проводимость в PN-переходе: (a) прямое смещение и (b) обратное смещение.
Свойства PN-перехода зависят от материалов и их пропорций, используемых при его изготовлении.
Характеристики и символ диодаДиод — это простейшее полупроводниковое устройство, состоящее только из одного PN перехода. Он имеет две клеммы для подключения к внешним цепям.
Диод может быть включен в цепь в конфигурации прямого или обратного смещения. Рисунок 5 иллюстрирует символ, а также физическую форму наиболее распространенных диодов.
Стрелка в символе показывает направление тока от положительного к отрицательному. Это текущее направление от стороны P к стороне N.
Сторона P диода называется анодом , а сторона N называется катодом . Находясь внутри схемы, для большинства приложений анод должен быть подключен к положительной клемме (или к более положительному напряжению), тогда как катод подключен к отрицательной клемме (или к менее положительному напряжению).
В физической форме, показанной на рисунке 5, сторона, обозначенная полосой, является катодом. Есть и другие физические формы диодов, особенно для более специфических диодов. На практике катод также можно определить по длине соединительных проводов. Разъем на катодной стороне всегда короче.
Анод: Положительный полюс в диоде и тиристоре.
Катод: Отрицательный вывод диода или аналогичных устройств, в отличие от анода.
На рисунке 6 показаны другие физические формы диодов. Также идентифицируются анодная и катодная стороны.
Рис. 5 Символ диода и наиболее распространенная физическая форма.
Рисунок 6 Другие формы диодов.
Для прямого смещения анод должен быть подключен к положительной стороне (положительной клемме или более положительному напряжению) в цепи.
Когда диод вставлен в цепь и смещен в прямом направлении, в зависимости от материала, из которого изготовлен диод (кремний или германий), на диоде возникает небольшое падение напряжения.Это связано с сопротивлением потоку электронов в результате образования обедненной области . Это падение напряжения необходимо учитывать при любом расчете тока через диод и его цепь.
Для кремниевого диода это падение напряжения составляет около 0,7 В, а для германиевого диода — около 0,3 В.
Принцип работы и характеристики стабилитронов
Стабилитроны — это диоды, которые действуют как регуляторы.Используя состояние обратного пробоя PN-перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным.
Каталог
I Принцип стабилитронов
Стабилитроны — это диоды, которые действуют как регуляторы. Используя состояние обратного пробоя , PN перехода, ток стабилитронов может изменяться в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным. Этот диод представляет собой полупроводниковый прибор с очень высоким сопротивлением вплоть до критического напряжения обратного пробоя.В этой критической точке пробоя обратное сопротивление снижается до очень небольшого значения. В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным. Стабилитрон разделен по напряжению пробоя. Из-за этой характеристики стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного элемента напряжения. Стабилитроны могут быть подключены последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения могут быть получены путем последовательного подключения.
Прямая характеристика характеристической кривой вольт-ампер стабилитрона аналогична характеристике обычного диода.Обратной характеристикой является то, что когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление очень велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал. Однако, когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется пробоем. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток варьируется в большом диапазоне, напряжение на диодах стабильно вблизи напряжения пробоя, что обеспечивает стабилизацию напряжения на диодах.Полупроводниковые диоды предотвращают обратный ток, но если приложенное обратное напряжение становится слишком высоким, может произойти преждевременный пробой или повреждение.
Стабилитроны аналогичны стандартным диодам с PN переходом, но они специально разработаны, чтобы иметь низкое заданное напряжение обратного пробоя. Он использует любое обратное напряжение, приложенное к нему. Стабилитрон ведет себя как обычный диод общего назначения, который сделан из кремниевой структуры PN. При прямом смещении анод расположен относительно своего катода и ведет себя как нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток.Однако, в отличие от обычных диодов, которые предотвращают прохождение любого тока через себя при обратном смещении, катод становится более положительным, чем анод, и как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить обратное. Это связано с тем, что когда обратное напряжение на стабилитронах превышает номинальное напряжение устройства, происходит процесс, называемый Лавинный пробой . Слой обеднения полупроводника и ток начинают течь через диоды, чтобы ограничить рост напряжения.
II ВАХ стабилитронов
Рисунок 1. ВАХ стабилитронов
Стабилитроны используются в « обратном смещении » или режиме обратного пробоя, где подключен анод диода к отрицательному питанию. Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что область характеристики обратного смещения стабилитрона представляет собой почти постоянное отрицательное напряжение, которое не имеет ничего общего с величиной тока, протекающего через диод, и остается почти неизменным, даже если ток сильно меняется.Ток стабилитрона остается между током пробоя I Z (мин.) И максимальным номинальным током I Z (макс.).
Эта способность управления может использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения для предотвращения изменений мощности или нагрузки. Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя почти постоянно, оказался важной особенностью стабилитронов, поскольку его можно использовать в простейших приложениях регулятора напряжения.
Регулятор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно.Несмотря на колебания напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.
III Стабилитрон на стабилитронах
Стабилитроны можно использовать для получения стабильного выходного напряжения с низкой пульсацией при переменных токах нагрузки. Пропуская небольшой ток от источника напряжения через диод через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения Vout.
Помните, что выходное напряжение постоянного тока полуволнового или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, наложенные на постоянное напряжение и среднее выходное напряжение при изменении значения нагрузки. Подключив простую схему стабилизации стабилитрона, как показано ниже, к выходу выпрямителя, можно получить более стабильное выходное напряжение.
Рисунок 2. Схема стабилитрона
Резистор RS соединен последовательно со стабилитроном для ограничения тока через диод, а VS соединен в комбинации.Регулируемое выходное напряжение Vout снимается с стабилитрона. Катодный вывод стабилитрона подключен к положительной шине источника питания постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в состоянии пробоя. Затем выберите резистор RS, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.
Без нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет нулевым (IL = 0), и весь ток схемы проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, потребляет максимальную мощность. Когда небольшая часть сопротивления нагрузки RLRS приведет к большему току подключения диода, потому что это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода.Выбор соответствующего значения последовательного сопротивления, чтобы при отсутствии нагрузки или в условиях высокого импеданса не превышалась максимальная номинальная мощность стабилитрона.
Нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому напряжение на RL всегда совпадает с напряжением стабилитрона (V — [R = V ž). Существует минимальный ток Зенера, при котором стабилизация напряжения эффективна, и ток Зенера всегда должен оставаться выше этого значения при работе под нагрузкой в области ее пробоя.Верхний предел тока зависит, конечно, от номинальной мощности устройства. Напряжение питания VS должно быть больше VZ.
Одна небольшая проблема такая же, как и в схеме стабилизатора на стабилитронах. Иногда диод генерирует электрический шум поверх источника постоянного тока, потому что он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не проблема для большинства приложений, но может потребоваться добавить большой развязывающий конденсатор на выходе стабилитрона для достижения сглаживания.
Стабилитроны всегда работают в условиях обратного смещения.Стабилитрон можно использовать для разработки схемы регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке в случае изменения входного напряжения или тока нагрузки. Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора RS, включенного последовательно с входным напряжением V S. При этом условии обратного смещения стабилитрон включен параллельно нагрузке RL. Стабильное выходное напряжение всегда выбирается таким же, как напряжение пробоя VZ диода.
Пример
5.Требуется стабильное питание 0 В от входа постоянного тока 12 В. Стабилитроны имеют максимальную номинальную мощность PZ 2 Вт. Рассчитано с использованием схемы стабилитрона выше:
a). Максимальный ток, протекающий через стабилитрон.
б). Минимальное значение последовательного сопротивления, RS
c). Ток нагрузки IL, если 1k & Omega; нагрузочный резистор подключен через стабилитрон.
г). Ток стабилитрона IZ, при полной нагрузке.
IV Напряжение стабилитрона
Помимо генерации одного стабильного выходного напряжения, стабилитроны также могут быть подключены последовательно с обычными кремниевыми сигнальными диодами для получения различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.
Стабилитроны, подключенные последовательно
Рисунок 3. Стабилитроны, подключенные последовательно
Стабилитроны, подключенные последовательно,
Значение каждого стабилитрона может быть выбрано в соответствии с приложением, тогда как у кремниевых диодов всегда падает примерно 0,6-0,7 V под смещением переадресации. Напряжение питания Vin, конечно, должно быть выше максимального выходного опорного напряжения, которое в приведенном выше примере составляет 19 В.
Типичная электронная схема типичного стабилитрона — 500 мВт, серия BZX55 или 1.3W, серия BZX85. Например, C7V5 — это диод на 7,5 В, а ссылочный номер диода — BZX55C7V5.
Стабилитроны серии 500 мВт имеют диапазон напряжения приблизительно от 2,4 до 100 В и обычно имеют ту же последовательность значений для серии резисторов 5% (E24). Эти небольшие, но очень полезные диоды имеют разные номиналы напряжения, как показано в таблице ниже.
BZX55 Номинальная мощность стабилитрона 500 мВт | | ||||||||||||||||||||||||||||||||
2.4 В | 2,7 В | 3,0 В | 3,3 В | 3,6 В | 3,9 В | 4,3 В | 4,3000 | В | 5,6 В | 6,2 В | 6,8 В | 7,5 В | 8,2 В | 9,1000 | 9,1000 | 1045912В | 13В | 15В | 16В | 18В | 20В | 164430В | 33В | 36В | 39В | 43В 904 21 | 47V | ||||||
BZX85 Номинальная мощность стабилитрона 1.3W | 65 | 65 | 90424,3 В | 4,7 В | 5,1 В | 5,6 | 6,2 В | ||||||||||||||||||||||||||
6.8В | 7,5В | 8,2В | 9,1В | 10В | 11В | 12В | 12В65 | 12В | 16V18V | 20V | 22V | 24V | 27V | 30V | 430V64154 | 43V | 47V | 51V | 56V | 62V | |||||||||||||
V стабилитрон в цепи
DC мы изучили, как до сих пор, мы изучили фиксатор стабилитрона источник питания.Но как стабилитрон реагирует на сигнал изменения , если входной сигнал не является установившимся постоянным током, а имеет форму волны переменного-переменного тока.Схема ограничения и ограничения диодов используется для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоидальной волны) и создания выходных сигналов различной формы в соответствии с расположением схемы. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, потому что они ограничивают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Поскольку схемы стабилизации ограничивают или отсекают часть формы сигнала, они в основном используются для защиты схем или схем формирования сигналов.
Например, если мы хотим ограничить выходной сигнал до +7,5 В, мы будем использовать стабилитрон на 7,5 В. Если выходная форма волны пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «отсекает» перенапряжение на входе, создавая форму волны с плоской вершиной и сохраняя постоянный выход на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что в условиях прямого смещения стабилитрон остается диодом. Когда выходной сигнал переменного тока ниже -0,7 В, стабилитрон будет «проводить», как любой нормальный кремниевый диод, и ограничивать выход до -0.7V, как показано ниже.
Рис. 4. Фиксирующая схема стабилитрона
Стабилитроны, соединенные встречно-обратной связью, могут использоваться в качестве того, что вырабатывает регулятор напряжения переменного тока, так называемый «генератор прямоугольной волны Пура». С помощью этой конфигурации мы можем вырезать форму волны между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В
Так, например, если мы хотим обрезать форму выходного сигнала между двумя разными минимумами и максимальные значения, такие как + 8V и -6V, нам нужно использовать только два стабилитрона с разными номиналами.Обратите внимание, что выход ограничивает форму волны переменного тока в диапазоне от + 8,7 В до -6,7 В из-за увеличения смещенного напряжения на диоде.
Другими словами, размах напряжения составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, поскольку падение напряжения прямого смещения на диоде увеличивается на 0,7 вольт в каждом направлении.
Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронных схем от перенапряжений. Два стабилитрона обычно размещаются на клеммах ввода питания.Во время нормальной работы один из стабилитронов выключен, и диод мало влияет. Однако, если форма волны входного напряжения превышает его предел, стабилитрон включается и фиксирует вход для защиты схемы.
VI Применение стабилитронов
1. Типовая схема последовательного регулятораРисунок 5. Типичная схема последовательного регулятора
В этой схеме база транзистора T стабилизирована на уровне 13 В. стабилитроном D, то его эмиттер будет выдавать постоянное напряжение 13-0.7 = 12,3 В. В пределах определенного диапазона, независимо от того, увеличивается или уменьшается входное напряжение, независимо от того, изменяется сопротивление нагрузки, а выходное напряжение остается неизменным. Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная схема встроенного регулятора напряжения, которая может выдавать 5 В. 7805-7824 может выводить напряжение 5-24 В. Он применяется во многих бытовых приборах.
Рисунок 6. Схема встроенного регулятора напряжения серии 7805
2. Схема защиты от перенапряжения в телевизореРисунок 7.Схема защиты от перенапряжения в телевизоре
115В — основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D и включается транзистор T. Его коллекторный потенциал изменится с исходного высокого уровня (5 В) на низкий уровень. Подача напряжения через линию управления в режиме ожидания переводит телевизор в режим защиты в режиме ожидания.
3. Схема гашения дугиРисунок 7. Схема гашения дуги
Когда соответствующий стабилитрон подключен параллельно катушке индуктивности (принцип также может быть подключен к обычному диоду) , и катушка отключена во включенном состоянии, высокое напряжение, генерируемое высвобождением ее электромагнитной энергии, принимается диодом.Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых более мощных схемах электромагнитного управления.
Рекомендуемый артикул:
Введение в типы диодов
Что такое лазерные диоды?
Использование и применение диодов
В этом руководстве по диодам мы увидим некоторые из общих применений диодов. Как простейший полупроводниковый компонент диод находит широкое применение в современных электронных системах.Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент в качестве важного устройства для достижения требуемого результата.
Введение
Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, действует как односторонний переключатель. Диод изготовлен из материалов типа P и N и имеет два вывода: анод и катод. Этим устройством можно управлять, контролируя напряжение, подаваемое на эти клеммы.
Когда напряжение, приложенное к аноду, является положительным по отношению к катоду, говорят, что диод находится в прямом смещении.Если напряжение, приложенное к диоду, превышает пороговый уровень (обычно оно составляет ≈0,6 В для кремниевых диодов), то диод действует как короткое замыкание и пропускает ток.
Если полярность напряжения изменяется, то есть катод становится положительным по отношению к аноду, то говорят, что он находится в режиме обратного смещения и действует как разомкнутая цепь. В результате через него не протекает ток.
Области применения диодов: системы связи в качестве ограничителей, ограничителей, затворов; компьютерные системы как логические вентили, фиксаторы; системы электроснабжения в виде выпрямителей и инверторов; телевизионные системы в качестве фазовых детекторов, ограничителей, фиксаторов; схемы радара, такие как схемы регулировки усиления, усилители параметров и т. д.В следующем описании кратко описаны различные применения диодов.
Некоторые общие применения диодов
Прежде чем рассматривать различные применения диодов, давайте быстро взглянем на небольшой список общих применений диодов.
- Выпрямители
- Схемы машинки для стрижки
- Зажимные цепи
- Схемы защиты от обратного тока
- Логические ворота
- Множители напряжения
и многие другие.Теперь давайте разберемся с каждым из этих применений диодов более подробно.
Диод как выпрямитель
Наиболее распространенное и важное применение диодов — преобразование переменного тока в постоянный. Используя диоды, мы можем построить различные типы выпрямительных схем. Основными типами этих выпрямительных схем являются полуволновые, двухполупериодные центральные выпрямители и полные мостовые выпрямители. Один или комбинация из четырех диодов используется в большинстве приложений преобразования энергии. На рисунке ниже показана работа диода в выпрямителе.
- Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду. Итак, диод смещен вперед. Это приводит к тому, что ток течет к нагрузке. Поскольку нагрузка является резистивной, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания, то есть входное синусоидальное напряжение появится на нагрузке (только положительный цикл). И ток нагрузки пропорционален приложенному напряжению.
- Во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду.Таким образом, диод получает обратное смещение. Следовательно, ток к нагрузке не течет. Цепь размыкается, и на нагрузке не появляется напряжение.
- И напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность, что означает, что выходное напряжение является пульсирующим постоянным током. Часто эта схема выпрямления имеет конденсатор, подключенный к нагрузке, чтобы производить устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций.
Диоды в схемах отсечки
Схемы ограниченияиспользуются в FM-передатчиках, где пики шума ограничены определенным значением, так что из них удаляются лишние пики.Схема ограничителя используется для снятия напряжения, превышающего заданное значение, без нарушения остальной части формы входного сигнала.
В зависимости от конфигурации диодов в схеме эти клиперы делятся на два типа:
- Машинка для стрижки
- серии
- Shunt Clipper
Кроме того, они снова подразделяются на разные типы.
На приведенном выше рисунке показаны клипсаторы положительной серии и шунтирующие. При использовании этих схем ограничителей положительные полупериоды формы волны входного напряжения будут удалены.В ограничителе положительной последовательности во время положительного цикла входа диод смещен в обратном направлении, поэтому напряжение на выходе равно нулю.
Следовательно, положительный полупериод отсекается на выходе. Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении, а отрицательный полупериод появляется на выходе.
В ограничителе положительного шунта диод смещен в прямом направлении в течение положительного полупериода, поэтому выходное напряжение равно нулю, поскольку диод действует как замкнутый переключатель.А во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и действует как разомкнутый переключатель, поэтому на выходе появляется полное входное напряжение. С помощью указанных выше двух диодных ограничителей положительный полупериод входа ограничивается на выходе.
Диоды в зажимных цепях
Схема фиксатора используется для сдвига или изменения положительного или отрицательного пика входного сигнала до желаемого уровня. Эта схема также называется переключателем уровня или восстановителем постоянного тока. Эти зажимные цепи могут быть положительными или отрицательными в зависимости от конфигурации диода.
В положительной схеме ограничения отрицательные пики поднимаются вверх, поэтому отрицательные пики падают на нулевой уровень. В случае отрицательной схемы ограничения положительные пики фиксируются так, что она толкается вниз, так что положительные пики падают на нулевой уровень.
Посмотрите на схему ниже, чтобы понять применение диодов в схемах ограничения. Во время положительного полупериода входа диод смещен в обратном направлении, поэтому выходное напряжение равно сумме входного напряжения и напряжения конденсатора (учитывая, что конденсатор изначально заряжен).Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении и ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому конденсатор заряжается до пикового значения входного сигнала.
Диоды в логических воротах
Диоды также могут выполнять цифровые логические операции. Состояния с низким и высоким импедансом логического переключателя аналогичны состояниям прямого и обратного смещения диода соответственно. Таким образом, диод может выполнять логические операции, такие как И, ИЛИ и т. Д. Хотя диодная логика является более ранним методом с некоторыми ограничениями, они используются в некоторых приложениях.Большинство современных логических вентилей основаны на MOSFET.
На рисунке ниже показана логика логического элемента ИЛИ, реализованная с использованием пары диодов и резистора.
В приведенной выше схеме входное напряжение приложено к V, и, управляя переключателями, мы получаем логику ИЛИ на выходе. Здесь логическая 1 означает высокое напряжение, а логический 0 означает нулевое напряжение. Когда оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии, оба диода находятся в состоянии обратного смещения, и, следовательно, напряжение на выходе Y равно нулю.Когда какой-либо из переключателей замкнут, диод становится прямым смещением, и в результате выход становится высоким.
Диоды в схемах умножителя напряжения
Умножитель напряжения состоит из двух или более схем диодного выпрямителя, которые включены каскадом для создания выходного постоянного напряжения, равного приложенному входному напряжению. Эти схемы умножителей бывают разных типов, например, удвоитель напряжения, утроитель, учетверитель и т. Д. Используя диоды в сочетании с конденсаторами, мы получаем нечетное или даже кратное входному пиковому напряжению на выходе.
На рисунке выше показана схема полуволнового удвоителя напряжения, выходное постоянное напряжение которой в два раза больше пикового входного переменного напряжения. Во время положительного полупериода входа переменного тока диод D1 смещен в прямом направлении, а D2 — в обратном. Таким образом, конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения Vm на входе через диод D1. Во время отрицательного полупериода входа переменного тока D1 смещен в обратном направлении, а D2 — в прямом. Итак, конденсатор C2 начинает заряжаться через D2 и C1. Таким образом, полное напряжение на C2 равно 2 Вм.
Во время следующего положительного полупериода диод D2 имеет обратное смещение, поэтому конденсатор C2 разряжается через нагрузку. Точно так же, каскадируя схемы выпрямителя, мы получим несколько значений входного напряжения на выходе.
Диоды с защитой от обратной полярности
Защита от обратной полярности или тока необходима, чтобы избежать повреждений, вызванных неправильным подключением батареи или изменением полярности источника постоянного тока. Это случайное подключение источника питания вызывает прохождение большого тока через компоненты схемы, что может привести к их выходу из строя или, в худшем случае, их взрыву.
Следовательно, защитный или блокирующий диод подключается последовательно с положительной стороной входа, чтобы избежать проблем с обратным подключением.
На рисунке выше показана схема защиты от обратного тока, в которой диод включен последовательно с нагрузкой на положительной стороне источника питания батареи. При правильной полярности подключения диод смещается в прямом направлении и через него протекает ток нагрузки. Но в случае неправильного подключения диод имеет обратное смещение, что не позволяет току течь в нагрузку.Следовательно, нагрузка защищена от обратной полярности.
Диоды для подавления скачков напряжения
В случае индуктора или индуктивных нагрузок внезапное отключение источника питания вызывает более высокое напряжение из-за накопленной в нем энергии магнитного поля. Эти неожиданные скачки напряжения могут привести к значительному повреждению остальных компонентов схемы.
Следовательно, диод подключается к катушке индуктивности или индуктивной нагрузке для ограничения больших скачков напряжения. Эти диоды также называются разными именами в разных схемах, таких как демпфирующий диод, обратный диод, подавляющий диод, диод свободного хода и так далее.
На приведенном выше рисунке диод свободного хода подключен к индуктивной нагрузке для подавления скачков напряжения в катушке индуктивности. Когда переключатель внезапно размыкается, в катушке индуктивности возникает скачок напряжения. Следовательно, диод свободного хода обеспечивает безопасный путь для прохождения тока, чтобы разрядить напряжение, создаваемое выбросом.
Диоды в солнечных панелях
Диоды, которые используются для защиты солнечных панелей, называются байпасными диодами.Если солнечная панель неисправна, повреждена или затенена опавшими листьями, снегом и другими препятствиями, общая выходная мощность снижается и возникает повреждение горячих точек, поскольку ток остальных элементов должен проходить через этот неисправный или затемненный элемент и вызывать перегрев. Основная функция байпасного диода — защищать солнечные элементы от проблемы нагрева горячей точки.
На рисунке выше показано подключение байпасных диодов в солнечных элементах. Эти диоды подключены параллельно солнечным элементам, тем самым ограничивая напряжение на плохом солнечном элементе и пропуская ток от хороших солнечных элементов во внешнюю цепь.Таким образом, уменьшается проблема перегрева за счет ограничения тока, протекающего через неисправный солнечный элемент.
Заключение
У нас есть несколько важных применений диодов. К ним относятся выпрямители, клиперы, зажимы, умножители напряжения, логические вентили, солнечные панели, защита от обратной полярности и подавление скачков напряжения.
Что такое диод? Знать теорию PN-перехода, конструкцию и работу различных типов диодов
Что такое диод?В общем, все электронные устройства нуждаются в источнике питания постоянного тока, но невозможно генерировать мощность постоянного тока, поэтому нам нужна альтернатива, чтобы получить некоторую мощность постоянного тока, поэтому использование диодов входит в картину для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока .Диод — это крошечный электронный компонент, используемый почти во всех электронных схемах для обеспечения протекания тока только в одном направлении ( однонаправленное устройство ). Можно сказать, что использование полупроводниковых материалов для создания электронных компонентов началось с диодов. До изобретения диодов существовали вакуумные лампы, где применения обоих этих устройств схожи, но размер, занимаемый вакуумной трубкой, будет намного больше, чем размер диодов. Конструкция электронных ламп немного сложна, и их трудно обслуживать по сравнению с полупроводниковыми диодами.Несколько применений диодов — это выпрямление, усиление, электронный переключатель, преобразование электрической энергии в световую энергию и световую энергию в электрическую энергию.
История диода:В 1940 году в Bell Labs Рассел Ол работал с кристаллом кремния, чтобы выяснить его свойства. Однажды случайно, когда кристалл кремния, в котором есть трещина, подвергся воздействию солнечного света, он обнаружил, что через кристалл течет ток, который позже был назван диодом , что стало началом эры полупроводников.
Конструкция диода:Твердые материалы обычно подразделяются на три типа, а именно: проводники, изоляторы и полупроводники . Проводники имеют максимальное количество свободных электронов, изоляторы имеют минимальное количество свободных электронов (пренебрежимо мало, так что протекание тока вообще невозможно), тогда как полупроводники могут быть либо проводниками, либо изоляторами в зависимости от приложенного к ним потенциала. Обычно используются полупроводники: кремний и германий . Кремний предпочтителен, потому что он широко доступен на Земле и дает лучший температурный диапазон.
Полупроводникидалее подразделяются на два типа: внутренние и внешние полупроводники .
Внутренние полупроводники:
Их также называют чистыми полупроводниками, в которых носители заряда (электроны и дырки) находятся в равном количестве при комнатной температуре. Таким образом, токопроводимость осуществляется как дырками, так и электронами в равной степени.
Внешние полупроводники:
Чтобы увеличить количество дырок или электронов в материале, мы выбираем внешние полупроводники, в которых к кремнию добавляются примеси (кроме кремния и германия или просто трехвалентных или пятивалентных материалов). Этот процесс добавления примесей к чистым полупроводникам называется легированием .
Формирование полупроводников P- и N-типа:Полупроводник N-типа:
Если пятивалентные элементы (число валентных электронов пять) добавляются к Si или Ge, тогда имеются свободные электроны.Поскольку электронов (отрицательно заряженных носителей) больше, они называются полупроводниками N-типа . В N-типе полупроводниковые электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными носителями заряда.
Несколько пятивалентных элементов: Фосфор, мышьяк, сурьма и висмут . Поскольку они имеют избыточный валентный электрон и готовы к спариванию с внешней положительно заряженной частицей, эти элементы называются донорами .
Полупроводник P-типа
Точно так же, если трехвалентные элементы, такие как бор, алюминий, индий и галлий, добавляются к Si или Ge, образуется дырка, потому что количество валентных электронов в ней равно трем. Поскольку дыра готова принять электрон и спариться, она называется Acceptors . Поскольку количество отверстий слишком велико во вновь сформированном материале, они называются полупроводниками P-типа .В полупроводнике P-типа дырки являются основными носителями заряда, а электроны — неосновными носителями заряда.
Соединительный диод P-N:Теперь, если мы соединим два типа полупроводников P-типа и N-типа вместе , тогда образуется новое устройство, называемое диодом с переходом P-N . Поскольку между материалами типа P и N образуется соединение, оно называется соединением P-N.
Слово «диод» можно объяснить следующим образом: «Ди» означает «два», а «од» получается от электрода.Поскольку вновь сформированный компонент может иметь два вывода или электрода (один подключен к P-типу, а другой к N-типу), он называется диодом, или диодом с P-N переходом , или полупроводниковым диодом .
Клемма, подключенная к материалу P-типа, называется Анод , а клемма, подключенная к материалу N-типа, называется Катод .
Символьное представление диода выглядит следующим образом.
Стрелка указывает прохождение тока через него, когда диод находится в режиме прямого смещения, черточка или блок на конце стрелки указывает на блокировку тока с противоположного направления.
Теория соединения P-N:Мы видели, как диод состоит из полупроводников P и N, но нам нужно знать, что происходит внутри него, чтобы сформировать уникальное свойство пропускания тока только в одном направлении и что происходит в точной точке контакта первоначально в месте его соединения. .
Образование стыков :
Первоначально, когда оба материала соединяются вместе (без приложения какого-либо внешнего напряжения), избыточные электроны в N-типе и избыточные дырки в P-типе притягиваются друг к другу и рекомбинируются, где образуются неподвижные ионы (донор ion и Acceptor ion) происходит, как показано на рисунке ниже.Эти неподвижные ионы сопротивляются потоку электронов или дырок через них, который теперь действует как барьер между двумя материалами (образование барьера означает, что неподвижные ионы диффундируют в области P и N). Образованный барьер называется Область истощения . Ширина обедненной области в этом случае зависит от концентрации легирования в материалах.
Если концентрация легирования одинакова в обоих материалах, то неподвижные ионы диффундируют в оба материала P и N одинаково.
Что делать, если концентрации допинга отличаются друг от друга?
Ну, если легирование отличается, то отличается и ширина обедненной области. Его диффузия больше в слаболегированную область и меньше в сильно легированную область .
Теперь давайте посмотрим, как ведет себя диод при подаче соответствующего напряжения.
Диод в прямом смещении :Чтобы диод проводил первым, нам нужно сломать барьер, образовавшийся на пути.Чтобы сломать барьер в нормальном диоде, на клеммы должно быть подано внешнее напряжение минимум +0,7 В (для кремния) и +0,3 В (для германия). Эти напряжения называются Напряжение включения, или напряжение смещения, или напряжение точки излома, или напряжение зажигания, или пороговое напряжение. Пока эти напряжения не станут очень низкими, через диод будет течь ток (в идеале — ноль).
Если положительный вывод батареи или источника напряжения приложен к аноду или P-области диода, а отрицательный вывод — к катоду или N-области диода, это называется с прямым смещением .
Из-за прямого смещения основные носители заряда в обеих областях отталкиваются (потому что положительное напряжение прикладывается к области P, а отрицательное — к области N) и попадают в область истощения. Следовательно, неподвижные ионы возвращаются, потерянные носители становятся нейтральными и перемещаются в необеспеченную область, поэтому ширина барьера постепенно уменьшается, когда приложенное напряжение больше или равно напряжению включения, весь барьер разрушается, и электроны и дырки теперь могут свободно перемещаться. пересеките соединение, которое затем образует замкнутую цепь и позволяет течь току.Здесь мы объяснили диод с прямым смещением , используя приведенную ниже анимацию:
Диод при прямом смещении действует как замкнутый переключатель и имеет прямое сопротивление в несколько Ом (около 20 Ом).
Диод в обратном смещении :Если отрицательная клемма источника напряжения приложена к аноду или области P диода, а положительная клемма к катоду или области N диода, это называется с обратным смещением .
При приложении такого напряжения большинство носителей заряда в обеих областях притягиваются к источнику, так что создается большое количество неподвижных ионов, которые попадают в области P и N. Следовательно, ширина обедненной области также постепенно увеличивается, что теперь затрудняет переход электронов и дырок через переход, так что образуется разомкнутая цепь и течет ток. Но если мы продолжаем увеличивать напряжение, точечный барьер или область истощения не могут сдерживать внешнюю силу, и переход выходит из строя, что иногда может привести к постоянному повреждению нормального диода.Чтобы преодолеть это, мы можем сильно легировать области и сделать диод безопасным, это применение можно увидеть в стабилитронах .
Обратное напряжение, при котором диод проводит, называется Напряжение пробоя .
Поскольку диод при обратном смещении действует как разомкнутый переключатель , его сопротивление составляет порядка МОм. Здесь мы объяснили диод с обратным смещением , используя приведенную ниже анимацию:
Когда на диод подается обратное напряжение, в цепи протекает небольшой ток из-за неосновных носителей заряда, который обычно называется Обратный ток насыщения . Эти токи также называются токами утечки , потому что даже когда диод разомкнут, в цепи существует ток, поэтому это называется утечкой.
Различные типы диодов:Существует ряд диодов с похожей конструкцией, но из разных материалов. Например, если мы рассмотрим светоизлучающий диод, он сделан из алюминия, галлия и арсенида, который при возбуждении выделяет энергию в виде света.Точно так же учитываются изменения в свойствах диода, таких как внутренняя емкость, пороговое напряжение и т. Д., И на их основе разрабатывается конкретный диод.
Здесь мы объяснили различных типов диодов с их работой, символом и применением:
- Стабилитрон
- светодиод
- ЛАЗЕРНЫЙ диод
- Фотодиод
- Варакторный диод
- диод Шоттки
- Туннельный диод
- PIN диод и т. Д.
Давайте кратко рассмотрим принцип работы и конструкцию этих устройств.
Стабилитрон:
Области P и N в этом диоде сильно легированы, так что область обеднения очень узкая. В отличие от обычного диода его напряжение пробоя очень низкое. , когда обратное напряжение больше или равно напряжению пробоя, область обеднения исчезает, и постоянное напряжение проходит через диод, даже если обратное напряжение увеличивается. Поэтому диод используется для регулирования напряжения и поддержания постоянного выходного напряжения при правильном смещении.Вот один из примеров ограничения напряжения с помощью стабилитрона.
Пробой стабилитрона пробой стабилитрона . Это означает, что когда на стабилитрон подается обратное напряжение, в переходе создается сильное электрическое поле, которого достаточно, чтобы разорвать ковалентные связи внутри перехода, и вызывает большой ток через него. Пробой стабилитрона возникает при очень низких напряжениях по сравнению с лавинным пробоем.
Существует еще один тип пробоя, называемый лавинный пробой , обычно наблюдаемый в нормальном диоде, который требует большого количества обратного напряжения для разрыва перехода.Его принцип работы заключается в том, что когда диод смещен в обратном направлении, через диод проходят небольшие токи утечки, при дальнейшем увеличении обратного напряжения также увеличивается ток утечки, что достаточно быстро, чтобы разорвать несколько ковалентных связей в переходе, эти новые носители заряда дополнительно разрушаются. оставшиеся ковалентные связи вызывают огромные токи утечки, которые могут навсегда повредить диод.
Светоизлучающий диод (светодиод):
Его конструкция похожа на простой диод, но для получения разных цветов используются различные комбинации полупроводников. работает в режиме прямого смещения . Когда происходит рекомбинация электронных дырок, в результате высвобождается фотон, который излучает свет, если прямое напряжение дополнительно увеличивается, будет высвобождаться больше фотонов, и интенсивность света также увеличивается, но напряжение не должно превышать своего порогового значения, иначе светодиод будет поврежден.
Для генерации разных цветов используются комбинации AlGaAs (арсенид алюминия-галлия) — красный и инфракрасный, GaP (фосфид галлия) — желтый и зеленый, InGaN (нитрид индия-галлия) — синие и ультрафиолетовые светодиоды и т. Д.Проверьте схему простого светодиода здесь.
Для светодиода IR мы можем видеть его свет через камеру.
ЛАЗЕРНЫЙ диод:
LASER означает усиление света за счет вынужденного излучения излучения. P-N переход образован двумя слоями легированного арсенида галлия, где на один конец перехода нанесено покрытие с высокой отражающей способностью, а на другом конце — покрытие с частичным отражением. Когда диод смещен в прямом направлении, как и светодиод, он испускает фотоны, они поражают другие атомы, так что фотоны будут высвобождаться чрезмерно, когда фотон ударяет по отражающему покрытию и снова ударяет по переходу, высвобождается больше фотонов, этот процесс повторяется, и луч высокой интенсивности света испускается только в одном направлении.Для правильной работы лазерного диода требуется схема драйвера.
Символическое представление ЛАЗЕРНОГО диода аналогично изображению светодиода.
Фотодиод:
В фотодиоде ток через него зависит от световой энергии, приложенной к P-N переходу. Он работает с обратным смещением. Как обсуждалось ранее, небольшой ток утечки протекает через диод при обратном смещении, который здесь называется темновым током . Так как ток возникает из-за недостатка света (тьмы), он так и называется. Этот диод сконструирован таким образом, что, когда свет попадает на переход, достаточно разорвать пары электронных дырок и генерировать электроны, что увеличивает обратный ток утечки. Здесь вы можете проверить работу фотодиода с ИК-светодиодом.
Варакторный диод:
Его еще называют варикапным диодом (переменный конденсатор). Он работает в режиме обратного смещения .Общее определение разделения конденсатора между проводящей пластиной и изолятором или диэлектриком, когда нормальный диод смещен в обратном направлении, ширина обедненной области увеличивается, поскольку обедненная область представляет собой изолятор или диэлектрик, он теперь может действовать как конденсатор. При изменении обратного напряжения изменяется разделение областей P и N, что приводит к тому, что диод работает как конденсатор переменной емкости .
Поскольку емкость увеличивается с уменьшением расстояния между пластинами, большое обратное напряжение означает низкую емкость и наоборот.
Диод Шоттки:
ПолупроводникN-типа соединен с металлом (золото, серебро) таким образом, что в диоде существуют электроны с высоким уровнем энергии, они называются горячими носителями , поэтому этот диод также называется диодом с горячими носителями . У него нет неосновных носителей заряда и нет области истощения, скорее существует металлический полупроводниковый переход, когда этот диод смещен в прямом направлении, он действует как проводник, но заряд имеет высокие уровни энергии, которые полезны при быстром переключении , особенно в цифровых схемах они также используются в микроволновых приложениях.Проверить работу диода Шоттки можно здесь.
туннельный диод:
Области P и N в этом диоде сильно легированы, поэтому наличие обеднения очень узкое . Он имеет область отрицательного сопротивления, которая может использоваться в качестве генератора и усилителя СВЧ. Когда этот диод сначала смещен в прямом направлении, поскольку область обеднения является узкой, через нее туннелируют электроны, ток быстро увеличивается с небольшим изменением напряжения.При дальнейшем увеличении напряжения из-за избытка электронов на переходе ширина обедненной области начинает увеличиваться, вызывая блокировку прямого тока (где образуется область отрицательного сопротивления), когда прямое напряжение дополнительно увеличивается, оно действует как нормальный диод.
PIN диод:
В этом диоде области P и N разделены внутренним полупроводником. Когда диод смещен в обратном направлении, он действует как конденсатор с постоянной величиной.В состоянии прямого смещения он действует как переменное сопротивление, управляемое током. Он используется в микроволновых устройствах, которые должны управляться постоянным напряжением.
Его символическое представление аналогично нормальному P-N диоду.
Применение диодов:- Регулируемый источник питания : Практически невозможно генерировать постоянное напряжение, единственный доступный источник — переменный ток.Поскольку диоды являются однонаправленными устройствами, их можно использовать для преобразования переменного напряжения в пульсирующий постоянный ток, а с помощью дополнительных секций фильтрации (с использованием конденсаторов и катушек индуктивности) можно получить приблизительное постоянное напряжение.
- Схемы тюнера : В системах связи на стороне приемника, поскольку антенна принимает все радиочастоты, доступные в космосе, необходимо выбрать желаемую частоту. Итак, используются схемы тюнера, которые представляют собой не что иное, как схему с переменными конденсаторами и индукторами.В этом случае можно использовать варакторный диод.
- Телевизоры, светофоры, табло : Для вывода изображения на телевизоры или на табло используются светодиоды. Поскольку светодиоды потребляют очень мало энергии, они широко используются в системах освещения, таких как светодиодные лампы.
- Регуляторы напряжения : Поскольку стабилитрон имеет очень низкое напряжение пробоя, его можно использовать в качестве регулятора напряжения при обратном смещении.
- Детекторы в системах связи : Хорошо известным детектором, в котором используется диод, является детектор огибающей, который используется для обнаружения пиков модулированного сигнала.
Типы диодов и их применение: описание диодов | Arrow.com
Есть много разных типов диодов, которые помогают в реальных приложениях. Каждая категория диодов обладает уникальными характеристиками, о которых будет рассказано в этой статье.
Что такое диод?
Вы можете думать о диодах как о электрических обратных клапанах, позволяющих электричеству течь от положительного к отрицательному только в одном направлении. Символически мы представляем этот поток стрелкой, направленной от положительной (анодной) стороны диода к отрицательной (катод). В конце этого символа находится вертикальная линия, которая соответствует полосе на отрицательной стороне многих физических компонентов. Что делает диод?Помимо этой базовой функциональности, диоды могут выполнять множество специализированных функций.Они варьируются от:
1. Диоды с разными электрическими характеристиками
2. Прочие излучающие свет (светодиоды)
3. Те, кто может определять такие свойства, как температура и уровень освещенности
Мы рассмотрим несколько различных типов ниже, а затем обсудим несколько распространенных применений диодов.
Различные типы диодовДавайте рассмотрим некоторые из самых известных категорий диодов прошлого и настоящего. За исключением ламповых диодов, все диоды в этом списке являются полупроводниковыми.
Вакуумный (термоэмиссионный) диод: Первый вакуумный диод был разработан в начале 1900-х годов одновременно с первым твердотельным диодом (на основе полупроводников). Хотя вакуумные диоды были обычным явлением до середины 20-го века, в конечном итоге они уступили долю рынка полупроводниковым компонентам. Ламповые диоды все еще используются в некоторых мощных приложениях и специальном звуковом оборудовании, хотя они относительно редки.
P-N Junction Diode: Этот тип диода состоит из полупроводника p-типа (положительный на избыток электронных дырок), соединенный с полупроводником n-типа (отрицательный на избыток электронов).Положительный полупроводник присоединяется к источнику положительного напряжения по отношению к отрицательному полупроводниковому материалу, который подталкивает электроны и дырки к области перехода, позволяя течь электричеству. Когда напряжение прикладывается в другом направлении или «смещено в обратном направлении», это увеличивает обедненный слой между двумя областями, останавливая поток электронов.
Стабилитрон: Нормальные диоды с p-n переходом выйдут из строя, если в обратном смещенном направлении будет приложено достаточное напряжение, позволяющее течь току.Однако стабилитроны спроектированы так, чтобы демонстрировать такое поведение при заданном уровне напряжения как часть их нормальной работы. Эти диоды также пропускают ток в области прямого смещения, как и стандартные диоды с p-n переходом, но их обратная способность делает их пригодными для таких приложений, как регулирование напряжения и изменение формы сигнала переменного тока.
Истинные стабилитроныработают при напряжении около 5 вольт или меньше, в то время как те, которые работают в областях с более высоким напряжением, работают по другому принципу и известны как лавинные диоды.Вы часто будете видеть оба диода, называемые стабилитронами.
Диод Шоттки: Когда чистый полупроводниковый диод проводит только в одном направлении, он будет демонстрировать прямое падение напряжения 600-700 мВ. Диоды Шоттки работают несколько иначе. Вместо использования полупроводникового перехода p-n они используют переход полупроводник-металл для понижения напряжения до диапазона 150-450 мВ. Полупроводники N-типа (избыточные электроны) обычны в диодах Шоттки, но вы увидите полупроводники p-типа, используемые в некоторых ситуациях.Диоды Шоттки подходят для нескольких применений, в том числе в качестве компонентов в источниках питания постоянного тока и для защиты от обратного тока.
Практическое применение диодовМы коснулись нескольких применений диодов в разделе выше, но общие применения диодов также включают следующее:
1. Выпрямление: Самая основная функция диода — действовать как выпрямитель , выпрямляя переменный источник переменного тока в постоянный (или, по крайней мере, изменяющийся однонаправленный) источник питания.Любой диод может выполнить эту задачу, блокируя поток мощности в одном или другом направлении, хотя некоторые диоды подходят для этой работы лучше, чем другие.
Из нескольких диодов можно также образовать двухполупериодный мостовой выпрямитель. Вместо того, чтобы блокировать половину сигнала переменного тока, диод позволяет каждой половине течь, но меняет одну сторону, так что ток течет только в одном направлении. Вы можете использовать конденсаторы и другие компоненты для дальнейшего сглаживания и получения мощности, приближающейся к линейному сигналу.
2.Излучение света: Еще несколько лет назад, если вам нужно было освещение для дома или офиса, вы должны были купить лампочку накаливания. Эти блестящие устройства хорошо работали со времен Эдисона, но, помимо света, большая часть энергии, которую используют эти катушки, преобразуется в тепло. Светодиоды обеспечивают гораздо более эффективный источник света. Эти лампы стоят больше, чем их аналоги от ламп накаливания, отчасти потому, что они требуют дополнительных схем управления для работы с бытовой сетью переменного тока.
Разумеется, светодиодытакже доступны в гораздо меньших форм-факторах без соответствующей схемы.Они поставляются как компоненты, проходящие через отверстия, или как устройства для поверхностного монтажа, предназначенные для использования с печатными платами. Эти светодиоды для поверхностного монтажа могут быть такими же маленькими, как форм-фактор 0201, и имеют толщину всего 0,2 мм.
3. Рассеивание индуктивной нагрузки: Когда индуктивная нагрузка отключается, ее запасенная энергия должна куда-то уходить. Без надлежащей защиты схемы накопленная энергия может привести к скачкам напряжения, которые могут вызвать дугу на переключателе или потенциально перегрузить транзистор. Диоды в «обратноходовой» конфигурации обеспечивают простое решение: электричество течет в правильном направлении через катушку индуктивности во время работы, а затем движется в обратном направлении через прямое смещение диода в выключенном состоянии.Эта конфигурация позволяет току рассеиваться через катушку индуктивности и возвращаться в источник питания, тем самым защищая цепь.
4. Измерение и управление: Полупроводники могут генерировать электрические заряды на основе оптических эффектов. Как правило, эти устройства упакованы таким образом, чтобы блокировать свет, чтобы избежать непреднамеренной электрической активности. Фотодиоды, однако, созданы для оптимизации этого эффекта, и вы найдете их упакованными в светопропускающий материал, который действует как датчик.Эти фотодиоды часто используются в инфракрасном спектре, например, в бытовых пультах дистанционного управления.
Хотя диоды выполняют свою работу по пропусканию тока только в одном направлении, как показано здесь, мы также можем использовать их во многих других приложениях. Мы коснулись поверхности того, как диоды работают в реальном мире, но нам предстоит еще многое узнать.
PN Принцип работы соединительного диода
PN Принцип работы соединительного диода:Принцип работы диода с переходным соединением PN объясняет способность пропускать значительный ток при прямом смещении и блокировать ток при обратном смещении.Таким образом, его можно использовать как выключатель; горит при прямом смещении и не горит при обратном смещении. В Принципе работы PN-диода соединительные выводы из медного провода становятся электронным устройством, известным как диод .
Обозначение схемы (или графический символ) для диода — это стрелка и полоса (рис. 2-2). Стрелка указывает обычное направление тока, когда диод смещен в прямом направлении (от положительной клеммы через устройство к отрицательной клемме).Сторона p диода всегда является положительной клеммой для прямого смещения и называется анодом . Сторона n, называемая катодом , является отрицательной клеммой, когда устройство смещено в прямом направлении.
Принцип работы диода PN-перехода говорит о том, что он может быть поврежден высоким уровнем прямого тока, вызывающим перегрев устройства. Он также может быть разрушен большим обратным напряжением, вызывающим пробой перехода. Максимальный уровень прямого тока и обратного напряжения для диодов указан в паспорте производителя.Как правило, физически большие диоды пропускают самые большие токи и выдерживают самые большие обратные напряжения. Маленькие диоды ограничены низкими уровнями тока и низкими обратными напряжениями.
На Рис. 2-3 показан внешний вид диодов с низким, средним и высоким током. Корпус слаботочного устройства на рис. 2-3 (а) может иметь длину всего 0,3 см, поэтому катод обычно обозначается цветной полосой. Этот тип диода обычно способен пропускать максимальный прямой ток около 100 мА.Он также может выдерживать обратное смещение около 75 В без пробоя, а его обратный ток при 25 ° C обычно составляет менее 1 мкА.
Среднетоковый диод, показанный на рис. 2-3 (b), обычно может пропускать прямой ток около 400 мА и выдерживать более 200 В обратного смещения. Выводы анода и катода могут быть обозначены символом диода на боковой стороне устройства.
Слаботочные и среднетоковые диоды обычно монтируют путем пайки соединительных выводов к клеммам.
