Анод катод диода

Что такое диод? Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо копнуть вглубь, в самое начало, а именно, с чего начинается полупроводник. Попробуем представить себе кусок материала проводника, например, меди. Чем он характеризуется: в нем есть свободные носители заряда — электроны. Причем таких отрицательных частиц в нем очень много.

Поиск данных по Вашему запросу:

Анод катод диода

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Что такое диод
• Назначение диода
• Что такое анод и катод — простое объяснение
• Двухэлектродные лампы (диоды)
• Схемотехника: Знаем ли мы, что такое АНОД? и что такое КАТОД?
• Как проверить диод мультиметром не выпаивая
• Полупроводниковый диод

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как проверить диод

Что такое диод

Содержание: Электрохимия и гальваника Процесс электролиза или зарядки аккумулятора Гальванотехника В электронике Заключение. Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию в гальваническом элементе, тогда какие процессы протекают на его электродах? Отсюда возникает вопрос — где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны.

В ГОСТ дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде. В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя катода к восстановителю аноду.

Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод — это плюс, а анод — это минус. Эти процессы похожи и обратны гальваническому элементу, поскольку здесь не энергия поступает за счет химической реакции, а наоборот — химическая реакция происходит за счет внешнего источника электричества.

В этом случае плюс источника питания всё также называется катодом, а минус анодом. Зато контакты заряжаемого гальванического элемента или электроды электролизера уже будут носить противоположные названия, давайте разберемся почему! При разряде гальванического элемента анод — минус, катод — плюс, при зарядке наоборот.

Так как ток от плюсового вывода источника питания поступает на плюсовой вывод аккумулятора — последний уже не может быть катодом. Ссылаясь на вышесказанное можно сделать вывод, что в этом случае электроды аккумулятора при зарядке условно меняются местами. Тогда через электрод заряжаемого гальванического элемента, в который втекает электрический ток, называют анодом.

Получается, что при зарядке у аккумулятора плюс становится анодом, а минус катодом. Процессы осаждения металлов в результате химической реакции под воздействием электрического тока при электролизе называют гальванотехникой.

Таким образом мир получил посеребренные, золоченные, хромированные или покрытые другими металлами украшения и детали. Этот процесс используют как в декоративных, так и в прикладных целях — для улучшения стойкости к коррозии различных узлов и агрегатов механизмов.

Принцип действия установок для нанесения гальванического покрытия лежит в использовании растворов солей элементов, которыми будут покрывать деталь, в качестве электролита. В гальванике анод также является электродом, к которому подключаются плюсовой вывод источника питания, соответственно катод в этом случае — это минус.

При этом металл осаждается восстанавливается на минусовом электроде реакция восстановления. То есть если вы хотите сделать позолоченное кольцо своими руками — подключите к нему минусовой вывод блока питания и поместите в ёмкость с соответствующим раствором. Электроды или ножки полупроводниковых и вакуумных электронных приборов тоже часто называют анодом и катодом.

Рассмотрим условное графическое обозначение полупроводникового диода на схеме:. Как мы видим, анод у диода подключается к плюсу батареи. Он так называется по той же причине — в этот вывод у диода в любом случае втекает ток.

На реальном элементе на катоде есть маркировка в виде полосы или точки. У светодиода аналогично. На 5 мм светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше — это катод. У вакуумного диода анод тоже подключается к плюсу, а катод к минусу, что изображено на схеме ниже.

Хотя при приложении обратного напряжения — названия этих элементов не изменятся, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пусть и незначительного. С пассивными элементами, такими как конденсаторы и резисторы дело обстоит иначе. У резистора не выделяют отдельно катод и анод, ток в нём может протекать в любом направлении. Вы можете дать любые названия его выводам, в зависимости от ситуации и рассматриваемой схемы.

У обычных неполярных конденсаторов также. Реже такое разделение по названиям контактов наблюдается в электролитических конденсаторах. Итак, подведем итоги, ответив на вопрос: как запомнить где плюс, где минус у катода с анодом?

Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, заряда аккумуляторов, гальваники и полупроводниковых приборов.

У этих слов с аналогичными названиями одинаковое количество букв, что проиллюстрировано ниже:. Помните у всех элементов электроники, а также электролизеров и в гальванике — в общем у всех потребителей энергии анодом называют вывод, подключаемый к плюсу. На этом отличия заканчиваются, теперь вам проще разобраться что плюс, что минус между выводами элементов и устройств. Теперь вы знаете, что такое анод и катод, а также как запомнить их достаточно быстро.

Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной! Ваш e-mail не будет опубликован. Вы здесь: Главная База знаний Основы электротехники и электроники. Автор: Александр Мясоедов. Что такое анод и катод — простое объяснение. Опубликовано: Среди терминов в электрике встречаются такие понятия как анод и катод. Это касается источников питания, гальваники, химии и физики.

Термин встречается также в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им обозначают выводы или контакты устройств и каким электрическим знаком они обладают. В этой статье мы расскажем, что это такое анод и катод, а также как определить где они находятся в электролизере, диоде и у батарейки, что из них плюс, а что минус. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован. Другие статьи по теме Как найти мощность тока — формулы с примерами расчетов.

Чем отличается переменный ток от постоянного — объяснение простыми словами.

Назначение диода

Изображения на электрических схемах двухэлектродных электронных ламп приведены на рисунке 5, где а — диод прямого накала, б — диод косвенного накала, в — двуханодный диод косвенного накала г — упрощенное изображение без подогревателя. В зависимости от назначения и области применения различают следующие типы вакуумных диодов: диоды для выпрямления переменного напряжения с целью использования в системах электропитания кенотроны и высокочастотные выпрямительные диоды. Основные параметры вакуумных диодов: напряжение накала номинальное, наибольшее и наименьшее допустимые; ток накала; максимально допустимое обратное напряжение плюсом на катоде, минусом на аноде ; максимально допустимый выпрямленный или импульсный ток; падение напряжения в прямом направлении при определенном токе; максимально допустимая температура баллона лампы. Для высокочастотных диодов важнейший параметр — горячая то есть, при наличии накала емкость анод — катод. Для диодов косвенного накала имеет значение максимально допустимое напряжение катод — подогреватель, а также сопротивление между этими электродами у горячей лампы. Вакуумные диоды, как и другие электронные лампы, изготавливают в цилиндрических баллонах из специального электровакуумного стекла. Для электрической связи электродов лампы с внешними цепями имеются металлические выводы, впаянные в торцы баллона.

Для высокочастотных диодов важнейший параметр – горячая (то есть, при наличии накала) емкость анод – катод. Для диодов.

Что такое анод и катод — простое объяснение

Электроды диода носят названия анод и катод. Если к диоду приложено прямое напряжение то есть анод имеет положительный потенциал относительно катода , то диод открыт через диод течёт прямой ток , диод имеет малое сопротивление. Напротив, если к диоду приложено обратное напряжение катод имеет положительный потенциал относительно анода , то диод закрыт сопротивление диода велико, обратный ток мал, и может считаться равным нулю во многих случаях. Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в году болгарский учёный Фредерик Гутри открыл принцип действия термионных диодов вакуумных ламповых с прямым накалом , в году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл принцип действия кристаллических твёрдотельных диодов. Однако дальнейшего развития в работах Эдисона идея не получила. В году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун запатентовал выпрямитель на кристалле [4]. Джэдиш Чандра Боус развил далее открытие Брауна в устройство, применимое для детектирования радио.

Двухэлектродные лампы (диоды)

Название: Электровакуумные приборы Алексеев C. Конструктивно диоды выполняются различно. Встречаются диоды с ци- линдрической и с плоской конструкцией электродов. Электроды лампы име- ют наружные выводы, проходящие сквозь стекло баллона к выводным штырькам. Выводы изготовляются из сплавов, обладающих одинаковым со стеклом коэффициентом теплового расширения.

Такие названия электроды получили из эры радиоламп, хотя в настоящее время применяются к полупроводниковым приборам: диодам, тиристорам и т.

Схемотехника: Знаем ли мы, что такое АНОД? и что такое КАТОД?

Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка — ниппель. Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение. Электроника — эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток.

Как проверить диод мультиметром не выпаивая

Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка — ниппель. Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение. Электроника — эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток. Если провести аналогию: бачок с водой — это заряженный конденсатор , шланг — это провод, катушка индуктивности — это колесо с лопастями.

Определение терминов катод и анод диода, относящихся к контактам, известно каждому человеку. Катод.

Полупроводниковый диод

Анод катод диода

Полупроводниковый диод — самый простой полупроводниковый прибор, состоящий из одного PN перехода. Основная его функция — это проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Состоит диод из двух слоев полупроводника типов N и P. Электрод, подключенный к P, называется анод.

У светодиода сильно ограничен ток. Через обычный красный светодиод лучше больше 20 мА не пропускать. По вашему 50 мА — это силовая цепь? И вы считаете, что использование светодиода как источника опорного напряжения — это хорошая схема? Ток установится в точке пересечения ВАХ цепочки диодов и выходной характеристики источника и примет вполне конечное, хотя и сильно зависящее от напряжения, значение.

И для любителей, и для профессионалов электроники очень важным умением является способность определить полярность где катод, а где анод и работоспособность диода.

Обычно выходят из строя силовые, выпрямительные диоды, т. Причиной неисправностей диодов может быть их перегрев, нарушение теплового контакта с радиатором или увеличение температуры окружающей среды, выход из строя других элементов схемы которые вызвали увеличение допустимого напряжение на диоде, низкое качество их исполнения. Неисправность выпрямительных диодов может быть причиной повышения напряжения питания на компонентах схемы и возникновения дополнительных неисправностей. Отказ диода может выражаться в коротком замыкании между разными полупроводниками p-n слоя, отсутствию контакта между ними обрыв и появлению тока утечки. Диод является полупроводником, работа которого основана на свойствах p-n перехода. Используя это свойство p-n полупроводников не трудно проверить работоспособность диода мультиметром. На некоторых мультиметрах есть режим проверки диодов, отмечается он символом диода.

Назначение диода — проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды.

Диоды: для чего нужны, катоды и аноды, классификация и назначение

• Зная, как работает реле, Вы сможете осуществить различные схемы подключения к электропроводке автомобиля.

Что такое реле, и как оно работает? 5-тиконтактное релеОбычно реле имеет 5 контактов (бывают и 4-хконтактные и 7-ми и т.д.). Если Вы посмотрите на реле внимательно, то увидите, что все контакты подписаны. Каждый контакт имеет своё обозначение. 30, 85, 86, 87 и 87А. На рисунке видно где, какой контакт.

Контакты 85 и 86 — это катушка. Контакт 30 — общий контакт, контакт 87А — нормально-замкнутый контакт, контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.

Что такое реле, и как оно работает? 5-тиконтактное релеВ состоянии покоя, т.е., когда на катушке нет питания, контакт 30 замкнут с контактом 87А.

При одновременной подаче питания на контакты 85 и 86 (на один контакт «плюс» на другой — «минус», без разницы куда что) катушка «возбуждается», то есть срабатывает.

Тогда контакт 30 отмыкается от контакта 87А и соединяется с контактом 87. Вот и весь принцип действия. Вроде бы ничего сложного.

Реле часто приходит на выручку во время установки дополнительного оборудования. Давайте рассмотрим простейшие примеры применения реле.

Блокировка двигателя.Что такое реле, и как оно работает? Реле блокировки двигателяВ качестве блокируемой цепи может быть что угодно, лишь бы машина не заводилась при разорванной цепи (стартер, зажигание, бензонасос, питание форсунок и т.д.).

Один контакт питания катушки (пусть 85) соединяем с проводом сигнализации, на котором появляется «минус» при постановке в охрану. На другой контакт катушки (пусть 86) подаём +12 Вольт при включении зажигания. Контакты 30 и 87А подцепляем в разрыв блокируемой цепи.

Теперь, если попытаться завести автомобиль при включенной охране, контакт 30 разомкнётся с контактом 87А и не даст завести двигатель.

Эта схема используется, если у вас «минус» с сигнализации на блокировку выходит при постановке в охрану. Если у вас «минус» с сигнализации на блокировку выходит при снятии с охраны, тогда вместо контакта 87А используем контакт 87, т.е. разрыв цепи теперь будет на контактах 87 и 30. При таком подключении реле будет всегда в рабочем состоянии (разомкнутом) при работающем двигателе.

Инвертируем полярность сигнала (с «минуса» делаем «плюс» и наоборот). Подключаемся к слаботочным транзисторным выходам сигнализации.

Что такое реле, и как оно работает? Инвертируем сигнал с помощью реле Допустим, нам надо получить «минус», но у нас есть только «плюсовой» сигнал (например, у автомобиля положительные концевики, а у сигнализации нет входа положительных концевиков, а есть только вход отрицательных). На помощь опять приходит реле.

Подаём на один из контактов катушки (86) наш «плюс» (с концевиков автомобиля). На другой контакт катушки (85) и на контакт 87 подаём «минус». В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «минус».Если нам надо, наоборот, из «минуса» получить «плюс», то маленько меняем подключение. На контакт 86 подаём исходный «минус», а на контакты 85 и 87 подаём «плюс».

В итоге на выходе (контакт 30) получаем нужный нам «плюс».Если нам надо из слаботочного отрицательного выхода сигнализации (в сигнализации такие выходы могут называться по-разному и их назначение тоже различное: выход на 3-е зажигание, выход на открытие багажника, выход на закрытие стёкол и т.д.

) сделать хороший мощный «минус» или «плюс», то тоже используем эту схему.

На контакт 85 подаём выход с сигнализации. На контакт 86 подаём «плюс». На контакт 87 подаём сигнал той полярности, который нам надо получить на выходе. В итоге на контакте 30 мы имеем ту полярность, которая на контакте 87.

Открытие багажника с брелока сигнализации.Что такое реле, и как оно работает? Открытие багажника с брелока сигнализации Если в автомобиле стоит электрический привод багажника, то можно подключиться к нему автосигнализацией для открытия его с брелока сигнализации. Если с сигнализации выходит слаботочный сигнал на открытие багажника (а чаще всего так и есть), то используем эту схему.

Прежде всего, находим провод на привод багажник, где появляется +12 Вольт при открытии багажника. Разрезаем этот провод. Тот конец разрезанного провода, который идёт к приводу, подцепляем к контакту 30. Другой конец провода подцепляем к контакту 87А. Выход с сигнализации подцепляем к контакту 86. Контакты 87 и 85 подцепляем на +12 Вольт.

Теперь, при подаче сигнала с сигнализации на открытие багажника, реле сработает и на провод электропривода багажника пойдёт «плюс». Привод сработает, и багажник откроется.Это лишь немногие схемы подключения с использованием реле.

Ещё один элемент, который так же, как и реле, часто используется в установке автосигнализаций — диод.

Диод (от ди- и -од из слова электрод) — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть, имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.У нас при установке автосигнализаций тоже применяются полупроводниковые диоды.

1. Полупроводниковые диоды
2. Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

Полупроводниковый диод. Катод и анод диода. Полупроводниковый диод. Течение тока в диоде.

Полупроводниковые диоды — очень простые устройства. Кроме оценки силы тока диода, есть три основных вещи, которые вы должны держать в уме:1. Катод (сторона с полосой)2. Анод (сторона без полосы)

3. Диод пропускает «-» от катода к аноду (не пропускает «+») и «+» от анода к катоду (не пропускает «-»).

Подключение концевиков дверей с помощью диодов.Немного про использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля написано в статье Поиск концевиков.Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д.

При подключении автосигнализации в таких автомобилях можно подцепиться к плафону в салоне и запрограммировать функцию вежливой подсветки, можно тупо все провода концевиков связать вместе.Первый способ не всегда может пройти. Почему, написано в статье Поиск концевиков.Второй способ может подойти, если при таком виде подключения не нарушится функциональность некоторых приборов автомобиля.

Если у вас на автомобиле на приборной панели показывается открытие каждой двери отдельно — такой способ не подойдёт. Если после установки автосигнализации у вас при открытии любой двери, а не только водительской, начинает пищать зуммер, указывающий об оставленном ключе в замке зажигания, значит, был применён вышеприведенный способ подключения концевиков.

В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды.

• Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.

Полупроводниковый диод. Подключение отрицательных концевиков к автосигнализации при помощи диодов.Полупроводниковый диод. Подключение положительных концевиков к автосигнализации при помощи диодов.Эти же схемы используются при подключении двух датчиков к одному входу (например, удара и наклонного).

Для соединения в схемах электрооборудования применяют автотракторные провода, которые делятся на провода низкого (до 48 В) и высокого напряжения.

В качестве изоляции автотракторных проводов применяют попивинипхпоридный пластикат, который удовлетворяет следующим требованиям: масло-, бензо- и киспотостойкости, не распространением горения, работоспособности при высоких и низких температурах.

Провода марок ПВА, ПВАЭ и ПВАЛ используют для соединений при температурах от -40 до + 105 С, провода остальных марок от -40 до +70 С.

Если при соединении приборов требуется экранированиепровода, то применяют провода марок ПВАЭ и ПГВАЭ, а вспучае необходимости защиты проводов отмеханических повреждений — провода с бронированной изоляцией марки ПГВАБ.

Для удобства отыскания соединений и цепей провода изготавливают следующих цветов: белого,желтого, оранжевого, красного (бордо), розового, синего (голубого), зеленого, коричневого, черного,серого и фиолетового.

Сверху сплошного цвета допускается нанесение дополнительного цвета эмальюХС5103 в виде копец или полос (белой, черной, красной и голубой).Для соединения подвижной пластины прерывателя в распределителе зажигания используют проводмарки ПЩОО сечением 0.5мм2.В переносных пампах автомобилей применяют двухжильный провод марок ШПВУ и ПЛКТ. Соединениеаккумуляторной батареи с массой и двигателя производят медным неизолированным плетенымпроводом АМГ.Срок службы проводов не менее 8 пет.В зависимости от марки провода его сечение может быть следующих размеров: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5;4,0; 6,0; 10; 16; 25; 35; 50; 70; и 95 мм2. Ниже приведена зависимость между сечением провода и его

сопротивлением.

Сечение провода. мм2 0.5 0.75 1.0 1.5 2.5 4.0 6.0Электрическое сопротивление Ом’м х 10? 3.7 2.5 1.85 1.2 0.72 0.46 0.29

Допустимые значения сипы тока при длительных нагрузках роводов сечением 0.5-16 мм2 при одиночной прокладке должны быть не выше указанных в таблице

При прокладке проводов сечением 0. 5 — 4.0 мм2 в жгутах, в поперечном сечении которых по трассе содержится от двух до семи проводов, сила допустимого тока в проводе 1=0,551 (где / — сила тока по таблице), а при наличии 8-19 проводов -1=0,381. Сечение проводов стартера подбирают так. чтобы падение напряжения в проводе не превышало 0.

2 В на каждые ЮОА потребляемого стартером тока.Провода высокого напряжения, применяемые для соединения в цепях зажигания, подразделяются на обычные ППВ с металлическим многожильным проводником и помехоподавительные провода марок ПВВО и ПВВП. При использовании проводов ПВВ необходимо устанавливать наконечники с подавительными резисторами.

Резистивный провод ПВВО состоит из жилы-сердечника (изготовленной из хлопчатобумажной пряжи и пропитанной сажевым раствором) в хлопчатобумажной или капроновой оплетке и изоляции из поливинилхлоридного пластиката или одно- или двухслойной резины. Недостаток провода ПВВО — трудность обеспечения надежного контакта между проводом и наконечником.

Реактивные провода марки ПВВП имеют в центре льняную нить, на которую нанесен слой ферропласта 7 (20% поливинилхлоридного пластиката ПДФ и 80% ферритового порошка). Поверх ферропластового слоя намотана проволока диаметром 0.12 мм2 из сплава 40Н. являющаяся токопроводящей жилой. На нее наложена изоляция ПВХ пластиката.

Подавление помех в этом проводе осуществляется как слоем ферропласта. так и проводником-спиралью. Провода марки ПВВП соответствует требованиям ЕЭК ООН на допустимые пределы радиопомех.

Источник: https://www.drive2.ru/b/596621/

Что такое диод, где он применяется и как проверить диод мультиметром?

Диод – простейший полупроводниковый или вакуумный прибор, имеющий два контакта. Главное свойство этого элемента – так называемая односторонняя проводимость.

Это означает, что в зависимости от полярности, полупроводник имеет кардинально разную проводимость. Меняя направление тока, можно открывать или закрывать диод. Свойство широко применяется в самых разных областях схемопостроения.

Принцип действия следующий: Радиоэлемент состоит из токового перехода с интегрированными рабочими контактами – анодом и катодом.

Прикладывая к электродам прямое напряжение (анод – положительный, катод – отрицательный), мы открываем переход, сопротивление диода становится ничтожно малым, и через него протекает электрический ток, именуемый прямым.

Если поменять местами полярность: то есть на анод подать отрицательный потенциал, а на катод – положительный, сопротивление перехода возрастает настолько, что принято считать его стремящимся к бесконечности. Электрический ток (обратный) фактически равен нулю.

Основные разновидности диодов – не полупроводниковые и полупроводниковые

Первый вид широко использовался в эпоху радиоламп, до начала масштабного применения полупроводников. В колбе, являющейся корпусом радиодетали, мог быть специальный газ или вакуум. Надежность и мощность газонаполненных (вакуумных) диодов не вызывает нареканий, однако крупные габариты и необходимость прогрева для выхода на рабочие характеристики, ограничивает применение.

Для работы требовалось предварительно разогреть один из электродов – катод. После чего внутри лампы возникала электронная эмиссия, и между рабочими электродами протекал ток (в одном направлении).

Это интересно! Несмотря на архаичность вакуумных ламп, ценители хорошей музыки предпочитают усилители, собранные на этих элементах. Считается, что звук будет естественнее и чище, чем в полупроводниковых системах.

Усилитель собран из вакуумных диодов

Полупроводниковые диоды. Рабочим элементом является полупроводниковый материал с интегрированными контактами-электродами.

Поскольку кристалл может работать в любых условиях (ток протекает непосредственно в его теле), необходимости помещения в вакуум или особую газовую среду нет. Требуется лишь механическая защита, ибо все полупроводниковые материалы хрупкие.

Такие детали компактны, для их изготовления требуется меньше материала, да и себестоимость ниже. Поэтому до 95% современной элементной базы – это именно полупроводниковые диоды.

Что такое диод, и для чего он нужен?

Прежде всего, рассмотрим классификацию радиоэлементов. Поскольку вакуумные и газонаполненные диоды являются скорее экзотикой, рассматривать будем лишь полупроводниковые приборы.

Классификация по назначению:

Выпрямительные. Самый распространенный тип элемента. Применяется для получения постоянного тока из переменного. Для этого применяются специальные выпрямительные схемы – мосты.

Выпрямительные сборки настолько популярны, что они выпускаются сразу в готовом виде, диоды имеют общий корпус и четыре контакта с маркировкой.

Детекторные. Используется способность детали детектировать сигнал. Применяется в основном в радиоприемниках. Многие радиолюбители знакомы с термином «детекторный приемник». Его работа построена на детекторном диоде.

Импульсные. Исходя из названия, применяются в импульсных схемах.

Смесительные. Используются в системах преобразования высокочастотных токов в сигналы промежуточной частоты.

Ограничительные. На них строятся схемы защиты аппаратуры от скачков напряжения.

Умножительные. Их сфера применения – умножители напряжения.

Генераторные. Используются в генераторах частоты.

Настроечные и параметрические. Используются в схемах с управляемыми характеристиками, для настройки и поддержания параметров.

В зависимости от назначения, диоды бывают:

• Низкочастотными;
• Высокочастотными;
• Для работы со сверхвысокими частотами (СВЧ).

Классификация конструктивного исполнения:

Диод Шоттки.

В качестве полупроводника используется металл, вместо классического p-n перехода. За счет этого, диод имеет мизерное падение напряжения при прямом токе. Широкое применение такой конструкции ограничено существенным недостатком – при значительном обратном токе диод быстро выходит из строя. Эта особенности учитывается при его проверке.

Как проверить диод Шоттки? Контроль мультиметром в режиме «проверка диода» может показать положительный результат, даже при пробитом полупроводнике. Необходимо замерять сопротивление между рабочими электродами в прямом и обратном подключении в режиме «прозвонка».

Тестер в одном случае показывает низкое сопротивление, а в другом – бесконечно большое. Такой диод исправен.

При подозрении на «пробой» проведите измерение в диапазоне «20 кОм». Сопротивление обратному току должно быть бесконечно большим. При значении 1-2 кОм – диод неисправен.

Посмотрите видео на тему: «Как проверить диод Шоттки мультиметром».

Стабилитрон. Способность давать стабильные токи в режиме пробоя – особенность диода, которая применяется в стабилизаторах напряжения. В данном случае конструктивный недостаток применяется как основная характеристика. Как проверить диод-стабилитрон мультиметром? Также, как обычный диод. Напряжение тестера не способно организовать пробой с обратным током.

Стабистор. Назначение такое же, как у стабилитрона, но зависимость напряжения от силы тока тут меньше. Поэтому стабисторы применяются для меньших напряжений.

Диод Ганна. Эти детали вообще не имеют p-n перехода в полупроводниковом кристалле. Его работа основана на собственных эффектах монокристалла, в отличие от перехода в классическом диоде. Применяется в диапазонах СВЧ. Внимание! Проверка диода мультиметром невозможна. Для этого применяются стенды СВЧ.

Варикап. Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры.

Фотодиод.

При попадании световой энергии на чувствительный элемент – в p-n переходе возникает разность потенциалов. Замкнув цепь, мы получаем электрический ток. Принцип фотодиодов применен в солнечных элементах электростанций. Широкое распространение эти элементы получили в датчиках освещенности и движения.

Как проверить фото-диод тестером? Подключиться к электродам в режиме измерения постоянного напряжения и направить не кристалл мощный свет. На шкале появится значение напряжения.

Светодиод.

На этом элементе остановимся подробнее. Элемент работает так же, как обычный полупроводниковый диод. Пропускает ток лишь в одном направлении. Однако его кристалл начинает излучать свет при определенной силе тока. Для усиления яркости, место p-n перехода покрывают люминофором. В результате сила света может достигать десятков люменов на одном кристалле.

Подбирая различные материалы, можно получить любой спектр – от инфракрасного до видимого (разных цветов), и ультрафиолетового.

Как проверить светодиод мультиметром?

Проверка проводимости не отличается от обычного диода. Ток протекает только в одном направлении. А вот светиться диод начинает лишь при превышении напряжения падения. Для однокристальных деталей это диапазон 2,5-3,6 вольта. Убедитесь в том, что ваш тестер имеет питание от 3 вольт и выше.

Подробно о проверке диода и светодиода мультиметром рассказано в этом видео.

About sposport

View all posts by sposport

Источник: https://obinstrumente.ru/elektronika/chto-takoe-diod.html

Что такое диод: определение, особенности, схема и применение :

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

История появления

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

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

Через несколько лет снова были открыты диоды (формально). Томас Эдисон запатентовал это изобретение. К сожалению, во всех своих работах при жизни это ему не пригодилось. Поэтому подобную технологию развивали другие ученые в разные годы.

До начала XX века эти изобретения были названы выпрямителями. И только спустя время Вильям Иклз использовал два слова: di и odos. Первое слово переводится как два, а второе – путь. Язык, на котором было дано название, является греческим.

И если переводить выражение полностью, то «диод» означает «два пути».

Принцип работы и основные сведения о диодах

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

Как устроен диод

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

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

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

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

Характеристики диодов

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

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

Использование диодов в быту

Довольно часто диоды используют в автомобильных генераторах. То, какой диод выбрать, следует решать самому.

Нужно заметить, что в машинах используются комплексы из нескольких приборов, которые признаны называться диодным мостом. Нередко подобные устройства встраиваются в телевизоры и в приемники.

Если использовать их вместе с конденсаторами, то можно добиться выделения частот и сигналов.

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

Виды диодов

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

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

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

Диод Зенера, или стабилитрон

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

Туннельный

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

Обращенный диод

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

Варикап

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

Светодиод

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

Фотодиод

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

Маркировка

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

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

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

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

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

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

Триоды

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

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

Плюсы и минусы

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

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

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

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры имели совершенно небольшую точность. Именно поэтому характеристики устройств были довольно плохими. Лампы-диоды приходилось распаковывать.

Что же это означает? Некоторые устройства могли получать совершенно разные свойства, даже изготовленные в одной партии.

После отсева негодных приспособлений элементы проходили маркировку, в которой описывались их реальные характеристики.

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

Источник: https://www.syl.ru/article/367408/chto-takoe-diod-opredelenie-osobennosti-shema-i-primenenie

Введение в электронику. Диоды

Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций  Дригалкина В.В.  для начинающих радиолюбителей

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Диоды

Данный элемент пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею полюсами: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое.

Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод “наоборот”, то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление. Таким образом, проводимость диода сильно зависит от полярности приложенного напряжения.

А это позволяет производить выпрямление переменного тока, детектировать1 сигналы и т.п. 

Разновидностей диодов существует несколько. Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Вернее это название классификации, которая включает несколько классов диодов, среди них, в частности, – выпрямительные, импульсные, стабилитроны.

Выпрямительный полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т. д.

Диодный мост – определенная последовательность соединения четырех выпрямительных диодов, предназначенная для преобразования (“выпрямления”) переменного тока в пульсирующий постоянный. Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, или в виде монолитной диодной сборки (см. Рис. 16,ж). Преимуществом такой сборки является простота монтирования на плате. Используется в блоках питания.

Высокочастотные диоды являются приборами универсального назначения. Они могут работать в выпрямителях переменного тока широкого диапазона частот (до нескольких сотен мегагерц), а также в модуляторах, детекторах и других нелинейных преобразователях электрических сигналов.

Детектирование (от лат. detectio – открытие, обнаружение) – преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении – сигналов изображения и т. д

Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах.

Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды обладают минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении.

 Импульсные диоды применяются в качестве ключевых элементов в схеме при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд) .

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольтамперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Это позволяет использовать его в усилителях, генераторах синусоидальных и релаксационных колебаний, переключающих схемах. Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды.

Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта.

Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.

Стабилитроны предназначенные для стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через диод тока, они подразделяются на маломощные и средней мощности с допустимой мощностью рассеивания до 0,3 Вт и от 0,3 до 5 Вт соответственно.

Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. А в обратном направлении он сначала не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг “пробивается ” и начинает пропускать ток.

Напряжение “пробоя” называют напряжением
стабилизации. Она будет оставаться неизменной даже при значительном увеличении входного напряжения.

Благодаря этому свойству стабилитрон применяется во всех случаях, если надо получить стабильное напряжение питания какого-либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения. Этот прибор ранее был очень популярен в блоках питания.

Подобно стабилитрону работает стабистор. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации , которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или  трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации.

Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры.

В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Заметим, что у всех диодов по мере увеличения обратного напряжения емкость перехода уменьшается.

 Отличительная особенность варикапов состоит в том, что эта зависимость выражена более ярко — емкость может изменяться в 3—5 раз. Основными параметрами варикапов являются величина номинальной емкости и напряжения смещения (постоянное обратное напряжение, при котором емкость перехода равна номинальной
емкости) .

Они используются в приемниках, генераторах и других радиоустройствах в качестве конденсатора переменной емкости.

Схемотехническое изображение диода (см. Рис. 1 справа) наглядно передает его проводимость: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости .

Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. По другому обстоят дела с диодным мостом. Правильнее будет сказать, что он имеет вход и выход. Первый обозначен на схеме знаком(и) “~”, второй – “+” и “-“.

На вход подается переменный ток, а на выходе получаем ток строго одной полярности.

В зависимости от использованного полупроводникового материала различают диоды германиевые, кремниевые и арсенид-галиевые. Германиевые диоды применяют в основном для детектирования слабых высокочастотных сигналов, а для выпрямителей используют кремниевые диоды.

Перейти к следующей статье: Транзисторы

Источник: http://radio-stv.ru/nachinayushhim-radiolyubitelyam/vvedenie-v-elektroniku/vvedenie-v-elektroniku-diodyi

Диоды (часть 1). Устройство и работа.

Характеристики и особенности

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству.

Особенности устройства

Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида.

Диод состоит из следующих основных элементов:

• Корпус. Выполняется в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и другие прочные материалы.
• Катод. Он расположен внутри баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее простым устройством катода является тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оснащены косвенно накаляющимися электродами, которые выполнены в виде металлических цилиндров со свойством активного слоя, имеющего возможность испускать электроны.
• Подогреватель. Это особый элемент в виде нити, раскаляющейся от электрического тока. Подогреватель расположен внутри косвенно накаляющегося катода.
• Анод. Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет положительный потенциал, по сравнению с катодом. Форма анода чаще всего так же, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода аналогичны эмиттеру и базе полупроводников.
• Кристалл. Его материалом изготовления является германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с недостатком электронов. Другая часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположенная между этими двумя частями кристалла, называется р-n переходом.

Эти особенности конструкции диода позволяют ему проводить ток в одном направлении.

Принцип действия

Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.

Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки.

В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения.

При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия. Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».

Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально. Для диода же, большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.

Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.

При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы ограничить температуру работы полупроводников, их корпус монтируют на теплоотводящие радиаторы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.

Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.

При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит. В результате мы выяснили, что диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм. В этом можно убедиться путем измерения мультиметром.

Сопротивление полупроводникового кристалла может изменяться в зависимости от напряжения. При увеличении этого значения сопротивление снижается, и наоборот.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/slabotochnye-seti/oborudovanie/diody/

Чем отличается тиристор от диода. Тиристоры

Чтобы понять как работает схема, необходимо знать действие и назначение каждого из элементов. В этой статье рассмотрим принцип работы тиристора, разные виды и режимы работы, характеристики и виды. Постараемся объяснить все максимально доступно, чтобы было понятно даже для начинающих.

Тиристор — полупроводниковый элемент, имеющий только два состояния: «открыто» (ток проходит) и «закрыто» (тока нет). Причем оба состояния устойчивые, то есть переход происходит только при определенных условиях. Само переключение происходит очень быстро, хоть и не мгновенно.

По способу действия его можно сравнить с переключателем или ключом. Вот только переключается тиристор при помощи напряжения, а отключается пропаданием тока или снятием нагрузки. Так что принцип работы тиристора понять несложно. Можно представлять его как ключ с электрическим управлением. Так, да не совсем.

Тиристор, как правило, имеет три выхода. Один управляющий и два, через которые протекает ток. Можно попробовать коротко описать принцип работы. При подаче напряжения на управляющий выход, коммутируется цепь через анод-коллектор. То есть, он сравним с транзистором. Только с той разницей, что у транзистора величина пропускаемого тока зависит от поданного на управляющий вывод напряжения. А тиристор либо полностью открыт, либо полностью закрыт.

Внешний вид

Внешний вид тиристора зависит от даты его производства. Элементы времен Советского Союза — металлические, в виде «летающей тарелки» с тремя выводами. Два вывода — катод и управляющий электрод — находятся на «дне» или «крышке» (это с какой стороны смотреть). Причем электрод управления меньше по размерам. Анод может находиться с противоположной стороны от катода, или торчать вбок из-под шайбы, которая есть на корпусе.

Два вида тиристоров — современные и советские, обозначение на схемах

Современные тиристоры выглядят по-другому. Это небольшой пластиковый прямоугольник с металлической пластиной сверху и тремя выводами-ножками снизу. В современном варианте есть одно неудобство: надо смотреть в описании какой из выводов анод, где катод и управляющий электрод. Как правило, первый — анод, затем катод и крайний правый — это электрод. Но это как правило, то есть, не всегда.

Принцип работы

По принципу действия, тиристор можно еще сравнить с диодом. Пропускать ток он будет в одном направлении — от анода к катоду, но происходить это будет только в состоянии «открыто». На схемах тиристор похож на диод. Также имеется анод и катод, но есть еще дополнительный элемент — управляющий электрод. Понятное дело, есть отличия и в выходном напряжении (если сравнивать с диодом).

В схемах переменного напряжения тиристор будет пропускать только одну полуволну — верхнюю. Когда приходит нижняя полуволна, он сбрасывается в состояние «закрыто».

Принцип работы тиристора простыми словами

Рассмотрим принцип работы тиристора. Стартовое состояние элемента — закрыто. «Сигналом» к переходу в состояние «открыто» является появление напряжения между анодом и управляющим выводом. Вернуть тиристор в состояние «закрыто» можно двумя способами:

• снять нагрузку;
• уменьшить ток ниже тока удержания (одна из технических характеристик).

В схемах с переменным напряжением, как правило, сбрасывается тиристор по второму варианту. Переменный ток в бытовой сети имеет синусоидальную форму, когда его значение приближается к нулю и происходит сброс. В схемах, питающихся от источников постоянного тока, надо либо принудительно убирать питание, либо снимать нагрузку.

То есть, работает тиристор в схемах с постоянным и переменным напряжением по-разному. В схеме постоянного напряжения, после кратковременного появления напряжения между анодом и управляющим выводом, элемент переходит в состояние «открыто». Далее может быть два варианта развития событий:

• Состояние «открыто» держится даже после того, как напряжение анод-выход управления пропало. Такое возможно если напряжение, поданное на анод-управляющий вывод, выше чем неотпирающее напряжение (эти данные есть в технических характеристиках). Прекращается прохождение тока через тиристор, фактически только разрывом цепи или выключением источника питания. Причем выключение/обрыв цепи могут быть очень кратковременными. После восстановления цепи, ток не течет до тех пор, пока на анод-управляющий вывод снова не подадут напряжение.
• После снятия напряжения (оно меньше чем отпирающее) тиристор сразу переходит в состояние «закрыто».

Так что в схемах постоянного тока есть два варианта использования тиристора — с удержанием открытого состояния и без. Но чаще применяют по первому типу — когда он остается открытым.

Принцип работы тиристора в схемах переменного напряжения отличается. Там возвращение в запертое состояние происходит «автоматически» — при падении силы тока ниже порога удержания. Если напряжение на анод-катод подавать постоянно, на выходе тиристора получаем импульсы тока, которые идут с определенной частотой. Именно так построены импульсные блоки питания. При помощи тиристора они преобразуют синусоиду в импульсы.

Проверка работоспособности

Проверить тиристор можно либо при помощи мультиметра, либо создав простенькую проверочную схему. Если при прозвонке иметь перед глазами технические характеристики, можно заодно проверить сопротивление переходов.

Прозвонка мультиметром

Для начала разберем прозвонку мультиметром. Переводим прибор в режим прозвонки.

Обратите внимание, что величина сопротивления у разных серий разная — на это не стоит обращать особого внимания. Если хотите проверить и сопротивление переходов, посмотрите в технических характеристиках.

На рисунке представлены схемы испытаний. Крайний справа рисунок — усовершенствованный вариант с кнопкой, которую устанавливают между катодом и управляющим выводом. Для того чтобы мультиметр зафиксировал протекающий по цепи ток, кратковременно нажимаем на кнопку.

При помощи лампочки и источника постоянного тока (батарейка тоже пойдет)

Если мультиметра нет, можно проверить тиристор при помощи лампочки и источника питания. Подойдет даже обычная батарейка или любой другой источник постоянного напряжения. Вот только напряжение должно быть достаточным для того, чтобы засветить лампочку. Потребуется еще сопротивление или обычный кусок проволоки. Из этих элементов собирается простая схема:

• Плюс от источника питания подаем на анод.
• К катоду подключаем лампочку, второй ее вывод подключаем к минусу источника питания. Лампочка не горит, так как термистор заперт.
• Кратковременно (при помощи куска проволоки или сопротивления) соединяем анод и управляющий вывод.
• Лампочка загорается и продолжает гореть, хотя перемычка убрана. Термистор остается в открытом состоянии.
• Если выкрутить лампочку или выключить источник питания, то лампочка, естественно, погаснет.
• Если восстановить цепь/питание, она не загорится.

Заодно с проверкой, эта схема позволяет понять принцип работы тиристора. Ведь картинка получается очень наглядной и понятной.

Виды тиристоров и их особые свойства

Полупроводниковые технологии все еще разрабатываются и совершенствуются. За несколько десятилетий появились новые разновидности тиристоров, которые имеют некоторые отличия.

• Динисторы или диодные тиристоры. Отличаются тем, что имеют только два вывода. Открываются подачей на анод и катод высокого напряжения в виде импульса. Называют еще «неуправляемые тиристоры».
• Тринисторы или триодные тиристоры. В них есть управляющий электрод, но управляющий импульс может подаваться:
  • На управляющий выход и катод. Название — с управлением катодом.
  • На управляющий электрод и анод. Соответственно — управление анодом.

Есть также разные виды тиристоров по способу запирания. В одном случае достаточно уменьшения анодного тока ниже уровня тока удержания. В другом случае — подается запирающее напряжение на управляющий электрод.

По проводимости

Мы говорили, что проводят тиристоры ток только в одном направлении. Обратной проводимости нет. Такие элементы называют обратно-непроводящие, но существуют не только такие. Есть и другие варианты:

• Имеют невысокое обратное напряжение, называются обратно-проводящие.
• С ненормируемой обратной проводимостью. Ставят в схемах, где обратное напряжение возникнуть не может.
• Симисторы. Симметричные тиристоры. Проводят ток в обоих направлениях.

Тиристоры могут работать в режиме ключа. То есть при поступлении импульса управления подавать ток на нагрузку. Нагрузка, в этом случае, рассчитывается исходя из напряжения в открытом виде. Надо также учитывать наибольшую рассеиваемую мощность. Вот в этом случае лучше выбирать металлические модели в виде «летающей тарелки». К ним удобно приделывать радиатор — для более быстрого охлаждения.

Классификация по особым режимам работы

Еще можно выделить следующие подвиды тиристоров:

• Запираемые и незапираемые. Принцип работы тиристора незапираемого немного другой. Он находится в открытом состоянии когда плюс приложен к аноду, минус — на катоде. Переходит в закрытое состоянии при смене полярности.
• Быстродействующие. Имеют малое время перехода из одного состояния в другое.
• Импульсные. Очень быстро переходит из одного состояние в другое, используется в схемах с импульсными режимами работы.

Основное назначение — включение и выключение мощной нагрузки при помощи маломощных управляющих сигналов

Основная область использования тиристоров — в качестве электронного ключа, служащего для замыкания и размыкания электрической цепи. В общем много привычных устройств построены на тиристорах. Например, гирлянда с бегущими огнями, выпрямители, импульсные источники тока, выпрямители и многие другие.

Характеристики и их значение

Некоторые тиристоры могут коммутировать очень большие токи, в этом случае их называют силовыми тиристорами. Они изготавливаются в металлическом корпусе — для лучшего отвода тепла. Небольшие модели с пластиковым корпусом — это обычно маломощные варианты, которые используют в малоточных схемах. Но, всегда есть исключения. Так что для каждой конкретной цели подбирают требуемый вариант. Подбирают, понятное дело, по параметрам. Вот основные:

Есть еще динамический параметр — время перехода из закрытого в открытое состояние. В некоторых схемах это важно. Может еще указываться тип быстродействия: по времени отпирания или по времени запирания.

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехник у, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

• анод положительный вывод;
• катод отрицательный вывод;
• управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность . При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

1. Снять сигнал с управляющего электрода;
2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

• динистор элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
• симистор;
• оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

Тиристор — электронный компонент, изготовленный на основе полупроводниковых материалов, может состоять из трёх или более p-n-переходов и имеет два устойчивых состояния: закрытое (низкая проводимость), открытое (высокая проводимость).

Это сухая формулировка, которая для тех, кто только начинает осваивать электротехник у, абсолютно ни о чём не говорит. Давайте разберём принцип работы этого электронного компонента для обычных людей, так сказать, для чайников, и где его можно применить. По сути, это электронный аналог выключателей, которыми вы каждый день пользуетес

Есть много типов этих элементов, обладающие различными характеристиками и имеющие различные области применения. Рассмотрим обычный однооперационный тиристор.

Способ обозначения на схемах показан на рисунке 1.

Электронный элемент имеет следующие выводы:

• анод положительный вывод;
• катод отрицательный вывод;
• управляющий электрод G.

Принцип действия тиристора

Основное применение этого типа элементов это создание на их основе силовых тиристорных ключей для коммутации больших токов и их регулирования. Включение выполняется сигналом, переданным на управляющий электрод. При этом элемент является не полностью управляемым, и для его закрытия необходимо применение дополнительных мер, которые обеспечат падение величины напряжения до нуля.

Если говорить, как работает тиристор простым языком, то он, по аналогии с диодом, может проводить ток только в одном направлении, поэтому при его подключении нужно соблюдать правильную полярность . При подаче напряжения к аноду и катоду этот элемент будет оставаться закрытым до момента, когда на управляющий электрод будет подан соответствующий электрический сигнал. Теперь, независимо от наличия или отсутствия управляющего сигнала, он не изменит своего состояния и останется открытым.

Условия закрытия тиристора:

1. Снять сигнал с управляющего электрода;
2. Снизить до нуля напряжение на катоде и аноде.

Для сетей переменного тока выполнение этих условий не вызывает особых трудностей. Синусоидальное напряжение, изменяясь от одного амплитудного значения до другого, снижается до нулевой величины, и если в этот момент управляющего сигнала нет, то тиристор закроется.

В случае использования тиристоров в схемах постоянного тока для принудительной коммутации (закрытия тиристора) используют ряд способов, наиболее распространённым является использование конденсатора, который был предварительно заряжен. Цепь с конденсатором подключается к схеме управления тиристором. При подключении конденсатора в цепь произойдёт разряд на тиристор, ток разряда конденсатора будет направлен встречно прямому току тиристора, что приведёт к уменьшению тока в цепи до нулевого значения и тиристор закроется.

Можно подумать, что применение тиристоров неоправданно, не проще ли использовать обычный ключ? Огромным плюсом тиристора является то, что он позволяет коммутировать огромные токи в цепи анода-катода при помощи ничтожно малого управляющего сигнала, поданного в цепь управления. При этом не возникает искрения, что немаловажно для надёжности и безопасности всей схемы.

Схема включения

Схема управления может выглядеть по-разному, но в простейшем случае схема включения тиристорного ключа имеет вид, показанный на рисунке 2.

К аноду присоединена лампочка L, а к ней выключателем К2 подключается плюсовая клемма источника питания G. B. Катод соединяется с минусом питания.

После подачи питания выключателем К2 к аноду и катоду будет приложено напряжение батареи, но тиристор остаётся закрытым, лампочка не светится. Для того чтобы включить лампу, необходимо нажать на кнопку К1, сигнал через сопротивление R будет подан на управляющий электрод, тиристорный ключ изменит своё состояние на открытое, и лампочка загорится. Сопротивление ограничивает ток, подаваемый на управляющий электрод. Повторное нажатие на кнопку К1 никакого влияния на состояние схемы не оказывает.

Для закрытия электронного ключа нужно отключить схему от источника питания выключателем К2. Этот тип электронных компонентов закроется, и в случае снижения напряжения питания на аноде до определённой величины, которая зависит от его характеристик. Вот так можно описать, как работает тиристор для чайников.

Характеристики

К основным характеристикам можно отнести следующие:

Рассматриваемые элементы, кроме электронных ключей, часто применяются в регуляторах мощности, которые позволяют изменять подводимую к нагрузке мощность за счёт изменения среднего и действующего значений переменного тока. Величина тока регулируется изменением момента подачи на тиристор открывающего сигнала (за счёт варьирования угла открывания). Углом открытия (регулирования) называется время от начала полупериода до момента открытия тиристора.

Типы данных электронных компонентов

Существует немало различных типов тиристоров, но наиболее распространены, помимо тех что мы рассмотрели выше, следующие:

• динистор элемент, коммутация которого происходит при достижении определённого значения величины напряжения, приложенного между анодом и катодом;
• симистор;
• оптотиристор, коммутация которого осуществляется световым сигналом.

Симисторы

Хотелось бы более подробно остановиться на симисторах. Как говорилось ранее, тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, поэтому при установке их в цепи переменного тока, такая схема регулирует один полупериод сетевого напряжения. Для регулирования обоих полупериодов необходимо установить встречно-параллельно ещё один тиристор либо применить специальные схемы с использованием мощных диодов или диодных мостов. Все это усложняет схему, делает её громоздкой и ненадёжной.

Вот для таких случаев и был изобретён симистор. Поговорим о нем и о принципе работы для чайников. Главное отличие симисторов от рассмотренных выше элементов заключается в способности пропускать ток в обоих направлениях. По сути, это два тиристора с общим управлением, подключённые встречно-параллельно (рисунок. 3 А).

Условное графическое обозначение этого электронного компонента показано на Рис. 3 В. Следует заметить, что называть силовые выводы анодом и катодом будет не корректно, так как ток может проводиться в любом направлении, поэтому их обозначают Т1 и Т2. Управляющий электрод обозначается G. Для того чтобы открыть симистор, необходимо подать управляющий сигнал на соответствующий вывод. Условия для перехода симистора из одного состояния в другое и обратно в сетях переменного тока не отличаются от способов управления, рассмотренных выше.

Применяется этот тип электронных компонентов в производственной сфере, бытовых устройствах и электроинструментах для плавного регулирования тока. Это управление электродвигателями, нагревательными элементами, зарядными устройствами.

В завершение хотелось бы сказать, что и тиристоры и симисторы, коммутируя значительные токи, обладают весьма скромными размерами, при этом на их корпусе выделяется значительная тепловая мощность. Проще говоря, они сильно греются, поэтому для защиты элементов от перегрева и теплового пробоя используют теплоотвод, который в простейшем случае представляет собой алюминиевый радиатор.

1.1 Определение, виды тиристоров

1.2 Принцип действия

1.3 Параметры тиристоров

Глава 2.

Применение тиристоров в регуляторах мощности

2.1 Общие сведения о различных регуляторах

2.2 Процесс управления напряжением при помощи тиристора

2.3 Управляемый выпрямитель на тиристоре

Глава 3. Практические разработки регуляторов мощности на тиристорах

3.1 Регулятор напряжения на тиристоре КУ201К

3.2 Мощный управляемый выпрямитель на тиристорах

Заключение

Литература

Введение

В данной работе рассмотрены несколько вариантов устройств, где используются элементы тиристоры в качестве регуляторов напряжения и в качестве выпрямителей. Приведены теоретическое и практическое описания принципа действия тиристоров и устройств, схемы этих устройств.

Управляемый выпрямитель на тиристорах — элементах, обладающих большим коэффициентом усиления по мощности, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора.

В данной работе рассмотрены два варианта таких выпрямителей, которые обеспечивают максимальный ток в нагрузке до 6 А с пределом регулировки напряжения от 0 до 15 В и от 0,5 до 15 В и устройство для регулировки напряжения на нагрузке активного и индуктивного характера, питаемой от сети переменного тока напряжением 127 и 220 В с пределами регулировки от 0 до номинального напряжения сети.

Глава 1. Понятие о тиристоре. Виды тиристоров. Принцип действия

1.1 Определение, виды тиристоров

Тиристором называют полупроводниковый прибор, основу которого составляет четырехслойная структура, способная переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. Тиристоры предназначены для ключевого управления электрическими сигналами в режиме открыт — закрыт (управляемый диод).

Простейшим тиристором является динистор – неуправляемый переключающий диод, представляющий собой четырехслойную структуру типа p-n-p-n (рис. 1.1.2). Здесь, как и у других типов тиристоров, крайние n-p-n-переходы называются эмиттерными, а средний p-n-переход – коллекторным. Внутренние области структуры, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, обеспечивающий электрическую связь с внешней n-областью, называется катодом, а с внешней p-областью – анодом.

В отличие от несимметричных тиристоров (динисторов, тринисторов) в симметричных тиристорах обратная ветвь ВАХ имеет вид прямой ветви. Это достигается встречно-параллельным включением двух одинаковых четырехслойных структур или применением пятислойных структур с четырьмя p-n-переходами (симисторы).

Рис. 1.1.1 Обозначения на схемах: а) симистора б) динистора в) тринистора.

Рис. 1.1.2 Структура динистора.

Рис. 1.1.3 Структура тринистора.

1.2 Принцип действия

При включении динистора по схеме, приведенной на рис. 1.2.1, коллекторный p-n-переход закрыт, а эмиттерные переходы открыты. Сопротивления открытых переходов малы, поэтому почти все напряжение источника питания приложено к коллекторному переходу, имеющему высокое сопротивление. В этом случае через тиристор протекает малый ток (участок 1 на рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1. Схема включения в цепь неуправляемого тиристора (динистора).

Рис. 1.2.2. Схема включения в цепь управляемого тиристора (тринистора).

Рис.1.2.3. Вольтамперная характеристика динистора.

Рис.1.2.4. Вольтамперная характеристика тиристора.

Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения Uвкл. При напряжении Uвкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на рис. 1.2.3). В n-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в p-области — избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.

После перехода коллекторного перехода в открытое состояние ВАХ имеет вид, соответствующий прямой ветви диода (участок 4). После переключения напряжение на динисторе снижается до 1 В. Если и дальше увеличивать напряжение источника питания или уменьшать сопротивление резистора R, то будет наблюдаться рост выходного тока, как в обычной схеме с диодом при прямом включении.

При уменьшении напряжения источника питания восстанавливается высокое сопротивление коллекторного перехода. Время восстановления сопротивления этого перехода может составлять десятки микросекунд.

Напряжение Uвкл при котором начинается лавинообразное нарастание тока, может быть снижено введением не основных носителей заряда в любой из слоев, прилегающих к коллекторному переходу. Дополнительные носители заряда вводятся в тиристоре вспомогательным электродом, питаемым от независимого источника управляющего напряжения (Uупр). Тиристор со вспомогательным управляющим электродом называется триодным, или тринисторным. На практике при использовании термина «тиристор» подразумевается именно элемент. Схема включения такого тиристора показана на рис. 1.2.2. Возможность снижения напряжения U при росте тока управления, показывает семейство ВАХ (рис. 1.2.4).

Если к тиристору приложить напряжение питания, противоположной полярности (рис. 1.2.4), то эмиттерные переходы окажутся закрытыми. В этом случае ВАХ тиристора напоминает обратную ветвь характеристики обычного диода. При очень больших обратных напряжениях наблюдается необратимый пробой тиристора.

Тиристор – это полупроводниковый ключ, конструкция которого представляет собой четыре слоя. Они обладают способностью переходить из одного состояния в другое – из закрытого в открытое и наоборот.

Информация, представленная в данной статье, поможет дать исчерпывающий ответ на вопрос об этом аппарате.

Принцип функционирования тиристора

В специализированной литературе этот прибор также носит название однооперационного тиристора. Это название обусловлено тем, что устройство является не полностью управляемым . Другими словами, при получении сигнала от управляющего объекта он может только перейти в режим включенного состояния. Для того чтобы выключить прибор, человеку придется выполнить дополнительные действия, которые и приведут к падению уровня напряжения до нулевой отметки.

Работа этого прибора основывается на использовании силового электрического поля. Для его переключения из одного состояния в другое применяется технология управления, передающая определенные сигналы. При этом ток по тиристору может двигаться только в одном направлении. В выключенном состоянии этот прибор обладает способностью выдерживать как прямой, так и обратное напряжение.

Способы включения и выключения тиристора

Переход в рабочее состояние стандартного этого типа аппарата осуществляет путем поучения импульса токового напряжения в определенной полярности. На скорость включения и на то, как он впоследствии будет работать, влияют следующие факторы:

Выключение тиристора может быть осуществлено некоторыми способами:

1. Естественное выключение. В технической литературе также встречается такое понятие, как естественная коммутация – оно аналогично естественному выключению.
2. Принудительное выключение (принудительная коммутация).

Естественное выключение этого аппарата осуществляется в процессе его функционирования в цепях с переменным током, когда происходит понижение уровня тока до нулевой отметки.

Принудительное выключение включает в себя большое количество самых разнообразных способов. Самым распространенным из них является следующий метод.

Конденсатор, обозначаемый латинской буквой C, соединяется с ключом. Он должен обозначаться маркеровкой S. При этом конденсатор перед замыканием должен быть заряжен.

Основные типы тиристоров

В настоящее время существует немалое количество тиристоров, которые различаются между собой своими техническими характеристиками – скоростью функционирования, способами и процессами управления, направлениями тока при нахождении в проводящем состоянии и др.

Наиболее распространенные типы

1. Тиристор-диод. Такой прибор аналогичен устройству, которое имеет встречно-параллельный диод во включенном режиме.
2. Диодный тиристор. Другое название – динистор. Отличительной характеристикой этого устройства является то, что переход в проводящий режим осуществляется в момент, когда уровень тока превышен.
3. Запираемый тиристор.
4. Симметричный. Он также носит название симистора. Конструкция этого прибора аналогична двум устройствам со встречно-параллельным диодами при нахождении в режиме работы.
5. Быстродействующий или инверторный. Этот тип устройства обладает способностью переходить в нерабочее состояние за рекордно короткое время – от 5 до 50 микросекунд.
6. Оптотиристор. Его работа осуществляется при помощи светового потока.
7. Тиристор под полевым управлением по ведущему электроду.

Обеспечение защиты

Тиристоры входят в перечень приборов, которые критично влияют на изменение скорости увеличения прямого тока. Как и для диодов, так и для тиристоров характерен процесс протекания обратного тока восстановления. Резкое изменение его скорости и падение до нулевой отметки приводит к повышенному риску возникновения перенапряжения.

Кроме того, перенапряжение в конструкции этого прибора может возникать вследствие полного исчезновении напряжения в разнообразных составных частях системы, например, в малых индуктивностях монтажа.

По вышеуказанным причинам в подавляющем большинстве случаев для обеспечения надежной защиты этих приборов применяют разнообразные схемы ЦФТП. Данные схемы при нахождении в динамическом режиме помогают защищать устройство от возникновения недопустимых значений напряжения.

Надежным средством защиты также является применение варистора . Это устройство подключается к местам вывода индуктивной нагрузки.

В самом общем виде применение такого прибора, как тиристор, можно разделить на следующие группы:

Ограничения тиристора

При работе с любым типом этого прибора следует соблюдать определенные правила техники безопасности, а также помнить о некоторых необходимых ограничениях.

Например, в случае с индуктивной нагрузкой при функционировании такой разновидности прибора, как симистор. В данной ситуации ограничения касаются скорости изменения уровня напряжения между двумя основными элементами – его анодами и рабочим током. Для ограничения влияния тока и перегрузки применяется RC-цепочка .

Диод, конструкция, работа, эксплуатация, объемный заряд, характеристики и параметры

Содержание ди» мы имеем в виду два, а «оды» были извлечены из электродов. Таким образом, под диодом мы подразумеваем два электрода. Поэтому трубка или вентиль, состоящий из двух электродов, называется диодом. В 1883 году американский ученый г-н Эдисон занимался экспериментами по исправлению/улучшению электрической лампочки. Он засунул в лампочку металлическую пластину и вытолкнул один из ее концов наружу, чтобы лампочка не почернела от тепла, выделяемого нитью накала, и в то же время нить накала тоже не ослабла. Когда он включил лампочку, внутри лампочки не образовалось темной области, однако он получил удар током в результате внезапного прикосновения руки к металлической пластине. Проведя точные измерения с помощью вольтметра, он обнаружил, что на пластину действует электрическое давление. Впоследствии, когда он соединил эту пластину с положительным источником питания через амперметр, стало очевидным протекание тока. Однако, когда он подключил эту пластину к отрицательному источнику питания, ток прекратился. Отсюда он узнал, что ток может проходить через металлическую пластину только с одного направления. На основе этой теории был изобретен диодный вентиль, который г-н Флеминг в 1919 г. преобразовал в диод.04.

Конструкция диода

С точки зрения конструкции диод представляет собой самую простую электронную лампу из всех других электронных ламп или ламп, которая в основном состоит из 2 электродов. Один из двух электродов называется катодом или эмиттером, задачей которого является эмиссия электронов. Другой называется электродом, анодом или коллектором. Анод также в основном называют пластиной. Его функция состоит в том, чтобы собирать или собирать электроны, испускаемые эмиттером. Катод находится в середине диодной лампы, в то время как анод или пластина окружает катод в цилиндрической форме. Это анод или пластина вокруг нагревателя или катода. Как видно из конструкции диодной трубки, отраженной на рис. 1.

рис. 1

Оба электрода заключены в стеклянную или металлическую оболочку, полностью очищенную от воздуха. Его эмиттер может передаваться напрямую или косвенно. Анод трубки обычно напоминает полый металлический цилиндр. Обычно его изготавливают из никеля, молибдена , графита, тантала или железа. Поверхность анода обычно шероховатая и немного черноватая, так что тепло, возникающее при столкновении электронов на нем, могло излучаться методом тепла………. и его температура тоже не повышается. Катод поддерживается при постоянной температуре. Анод притягивает электроны, находящиеся на поверхности катода, только тогда, когда на анод или пластину через катод подается положительное напряжение. Электроны движутся от катода к аноду (в космосе/вакууме), в то время как поток тока остается в противоположном направлении.

Для закрытия горловины трубы ее основание изготавливается из бакелита или жесткого изолятора. В основании закреплены покрытые латунью штифты, соединенные через внутренний катод. Количество соединительных контактов зависит от количества электродов.

Имейте в виду, что анод должен быть большего размера, чтобы он мог легко излучать тепло и в то же время не нагреваться.

Работа диода

Работа диода зависит от фундаментального закона электричества, согласно которому одинаковые (одинаковые) заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются друг к другу. Электроны, испускаемые катодом, всегда имеют отрицательный заряд, а анод притягивает к себе эти электроны или отталкивает их. Это зависит от того, передается ли положительный заряд аноду через катод или отрицательный.

Диод проводит только в одном направлении, что означает, что он позволяет электронам проходить только в одном направлении (от катода к аноду), при условии, что анод положителен по отношению к катоду. Он вообще не проводит с противоположной стороны; следовательно, он действует как переключатель, который оказывает очень небольшое сопротивление в одном направлении. Это нелинейное устройство (то есть оно не работает по закону Ома) и в основном используется для выпрямления и обнаружения.

При подаче разности потенциалов (напряжения) между катодом и анодом диода через батарею или какой-либо другой источник внутри трубки или клапана создается электричество. Силовые линии этого поля всегда распространяются от отрицательно заряженного элемента к положительно заряженному элементу. Поскольку электроны являются отрицательно заряженными частицами (или отрицательно электрически заряженными), поэтому они движутся в направлении силовых линий в электрическом поле. (Напоминается, что в некоторых старых книгах показано, как силовые линии движутся от положительного к отрицательному направлению, точно так же, как поток обычного тока считается потоком зарядов в противоположном направлении электронов, а не потоком электронов)

Основную функцию диода можно объяснить с помощью схемы простого диода, как показано на рисунке 2.

рисунок 2

На этом рисунке батарея помещена между анодом и катодом таким образом, что анод отрицательный по отношению к катоду (анод соединен с минусом, а катод с плюсом аккумулятора). Таким образом, внутри клапана устанавливаются силовые линии поля от анода к катоду. Теперь, когда напряжение подается на нагревательный элемент (H), катод начинает испускать электроны в большом количестве из-за тепла, однако отрицательно заряженный анод с большой силой отталкивает испускаемые катодом электроны обратно к катоду. (То есть два одинаковых заряда отталкиваются друг от друга). Таким образом, все пустое пространство между анодом и катодом заполняется этими электронами, и фактически электроны вообще не достигают анода. Следовательно, трубка действует как разомкнутая цепь, а счетчик, закрепленный между внешней цепью анода и катода, показывает нулевое значение, как видно из рисунка.

Теперь, если подключение батареи поменять местами, а анод сделать положительным по отношению к катоду, как показано на рисунке 3, теперь силовые линии в электрическом поле будут распространяться от катода к направлению анода. Вследствие повторной подачи напряжения на нагреватель начнется обильная эмиссия электронов с катода. Однако в такой ситуации положительно заряженный анод будет с чрезвычайной силой притягивать к себе эмитированные катодом электроны (мы знаем, что притяжение всегда происходит между противоположными зарядами), благодаря чему электроны будут ударяться об анод с большой скоростью. Так как электрический ток возникает за счет движущихся зарядов (или поток зарядов называется электрическим током), то и протекание электрического тока начинается в результате перетекания электронов от катода к аноду, что называется анодным током. Этот поток электронов после достижения анода через вечную цепь, образованную соединительными проводами, достигает положительной клеммы батареи, непрерывно проходя через счетчик. Положительная клемма батареи поглощает электроны, приходящие или достигающие положительной клеммы, и равное количество электронов достигает катода после испускания с отрицательной клеммы батареи. Таким образом, посредством эмиссии количество электронов, испускаемых катодом, в равной степени принимается обратно катодом через какой-либо источник питания. С помощью измерителя, установленного во внешнем контуре, производится измерение электронов, движущихся от анода и возвращающихся к катоду. Пока на катоды подается температура излучения (температура, при которой начинается эмиссия электронов), а анод остается положительным по сравнению с катодом, непрерывный поток электронов от катода к аноду внутри трубки и от анода к катоду во внешней цепи идет постоянно

Краткий обзор работы диодной лампы, объясненный выше, выглядит следующим образом:

1. Электронный ток в диоде (или анодный ток) протекает только тогда, когда его анод остается положительным по отношению к катоду. Когда анод отрицателен по отношению к катоду, ток в диоде прекращается.
2. Поток электронов в диоде всегда происходит от катода к аноду, а от анода к катоду потока нет. Это также называется однонаправленной или односторонней проводимостью.
3. Диод может функционировать как переключатель или клапан из-за его однонаправленного характера, или диод можно рассматривать как переключатель, так что, когда анод положителен по отношению к катоду, он может автоматически пропускать анодный ток, а когда анод отрицательное по отношению к катоду, автоматически прерывает протекание анодного тока или останавливает анодный ток. Эта характеристика диодов позволяет им действовать как выпрямитель или преобразовывать переменный ток в постоянный. Другими словами, процесс выпрямления может осуществляться с помощью одномерных проводящих диодов.

Объемный заряд

При нагреве катода в диоде до температуры эмиссии (т.е. температуры, при которой начинается поток электронов) он начинает испускать электроны, и эти испускаемые электроны заполняют пространство вокруг катода отрицательными обвинение. Этот отрицательный заряд вокруг катода отталкивает дальнейшие электроны, испускаемые катодом. Таким образом, эти электроны, испускаемые катодами, достигают анода. Наступает стадия, когда отталкивающее поле, создаваемое существующими вокруг пространства электронами, становится настолько огромным, что начинает отталкивать электроны к катоду. Такое отталкивающее поле называется пространственным зарядом.

Общее количество электронов, испускаемых катодом диода, всегда остается постоянным при определенной температуре. Анодное напряжение (напряжение, существующее между анодом и катодом) не влияет на количество электронов, эмитированных с катода. Термин пространственный заряд используется для обозначения облака электронов, которое создается между двумя электродами, то есть катодом и анодом, в пустом пространстве (межэлектродном пространстве). Поскольку такое облако возникает в результате отрицательно заряженных электронов; поэтому облако создает отрицательный заряд в пустом пространстве между электродами, которые отталкивают дальнейшие эмитированные катодом электроны снова к катоду. Таким образом, такой отрицательный заряд снова отталкивает значительную часть эмитированных электронов к катоду и не дает другим достичь анода.

Если на анод подается очень низкое напряжение, оно притягивает очень мало электронов, находящихся вблизи анода, из-за чего протекает очень небольшой анодный ток. В такой ситуации имеет место значительное влияние объемного заряда на большую часть электронов. В такой ситуации объемный заряд препятствует тому, чтобы большая часть электронов достигла анода. Когда анодное напряжение увеличивается, он притягивает к себе очень большое количество электронов через объемный заряд, и очень небольшое количество электронов снова отклоняется к катоду. В случае увеличения анодного напряжения до разумного предела наступит момент, когда анод притянет к себе все электроны, испускаемые катодом, и эффект пространственного заряда полностью прекратится. Процесс диода был разработан на рисунке 4. Не будет увеличения анодного тока, проходящего через анодную трубку, если анодное напряжение будет увеличено еще больше, а эмиссия электронов с катодов ограничит экстремальный поток тока.

Характеристики диода

Характеристики диода относятся к соотношению между током , проходящим через цепь анода (пластины), (который также известен как ток анода и обозначается I _b или I _p ) и напряжение , подаваемое на анод (которое также называется анодным напряжением и обозначается как E _b или E _p ). Другими словами, соотношение между анодным током диода и его анодным напряжением отражает характеристики диода (параллельное напряжение, обеспечиваемое анодом и катодом, называется анодным напряжением) (т. е. как влияет на ток анодной пластины сохранение температуры катода). постоянное и колеблющееся напряжение анодной пластины. Далее, какие изменения происходят в анодном токе, при поддержании постоянного напряжения анода и изменении температуры катода? Такое исследование отражает характеристики диодов.

Когда катод нагревается до определенной температуры, он испускает значительное количество электронов в зависимости от температуры. После этого напряжение анода/пластины постепенно увеличивают; за счет чего увеличивается и сила притяжения анода к электронам. На аноде создается очень небольшая сила притяжения при подаче на него низкого положительного напряжения, из-за чего все электроны, эмитированные с катода, не могут достичь анода, а большая часть электронов остается на поверхности катодов (это означает, что низкое анодное напряжение приводит к низкому ток анода) Его основная причина — подавляющее влияние пространственного заряда. Из-за пространственного заряда отрицательно заряженные электроны отталкивают дальнейшие электроны, испускаемые от катода к катоду, снова. В результате объемный заряд работает как барьер для электронов, испускаемых катодами. Электроны, которые могут достичь анода, пересекая барьер пространственного заряда из-за притяжения анода, вызывают протекание анодного тока, значение которого можно измерить, считывая показания амперметра, установленного в цепи. Если подачу напряжения на анод увеличить, положительное поле, создаваемое анодом/пластиной, становится еще больше, из-за влияния которого эффект пространственного заряда еще больше уменьшается. Таким образом, анодный ток также увеличивается. Теперь, если постепенно увеличивать анодное напряжение, наступает момент, когда анод притягивает к себе все электроны, испускаемые катодом (то есть все электроны, находящиеся на катоде, достигают анода), благодаря чему анодный ток стремительно увеличивается до своего максимального значения (помните, это стало возможным из-за того, что анодное напряжение превышало объемный заряд). После этого момента, если анодное напряжение будет увеличиваться дальше, анодный ток не будет увеличиваться (анодный ток становится стабильным и не влияет на увеличение анодного напряжения). Это происходит из-за насыщения, и это состояние называется насыщением трубки. Если требуется дальнейшее увеличение анодного тока, то это возможно только при повышении рабочей температуры катода, а не при повышении напряжения на аноде. Взаимосвязь между напряжением анода (пластины) и анодным током показана на рис. 4(а). Следует иметь в виду, что когда трубка работает в состоянии насыщения, она полностью освобождается от пространственного заряда. Увеличение значения напряжения анода также может повредить катод. Обычно термоэмиссионные клапаны работают в области ограниченного пространственного заряда.

Рисунок 3

В отличие от приведенного выше пояснения, если напряжение анода (пластины) поддерживать постоянным, а температуру катода постепенно увеличивать, ток анода (пластины) также будет увеличиваться с повышением температуры. Это показано на рис. (b). Эмиссия электронов с катода при низкой температуре (T ₃ ) низка, и все испускаемые электроны движутся к пластине из-за притяжения анода/пластины, в результате чего не создается эффекта пространственного заряда. Однако электроны, испускаемые через катод, также увеличиваются с постепенным повышением температуры, а поскольку сила притяжения анодов постоянна, поэтому все электроны не смогут достичь анода из-за этого притяжения, в результате объемный заряд эффект будет нарастать, и ток достигнет постоянного значения. Помните, что уровень кривых характеристик зависит не только от материала катода (или эмиссионных характеристик), но и от температуры катода. Если в качестве катода использовался вольфрамовый электрод, будет достигнут низкий ток. А если бы использовался катод с оксидным покрытием, то можно было бы получить относительно больший ток. Схема, отражающая характеристики диода, показана на диаграмме ниже.

 

Рисунок 4

 

 

Параметры диода

Из подробностей, приведенных выше, очевидно, что анодный ток в диодном вентиле зависит от его анодного напряжения и температуры катода, или ток пластины регулируется напряжением пластины и катодами. температура. Однако при использовании диодных ламп необходимо соблюдать следующие электрические параметры или константы. (Параметр означает константу, изменение значения которой зависит от ее использования)

Рассеяние пластины

Эмиссия электронов с катода и их притяжение к пластине создают температуру на пластине. Это тепло называется потерей мощности пластины и обычно относится к истощению (потере) мощности пластины.

Максимальный ток пластины

Диодная лампа или вентиль могут выйти из строя следующим образом.

1. Когда анод/пластина чрезмерно нагревается из-за бомбардировки таким количеством электронов
2. Катод может быть поврежден из-за эмиссии большого количества электронов
3. Если в качестве выпрямителя используется диод и на выходе выпрямителя оказывается слишком большая нагрузка, чрезмерный ток может повредить выпрямитель.

Безопасный ток пластины — это максимальный прямой ток пластины, при котором не происходит ни чрезмерной бомбардировки пластины электронами, ни чрезмерной эмиссии электронов с катода (т. е. максимальный ток, который диод может безопасно пропустить без повреждения анода или катода, называется максимальным прямой ток)

Пиковое обратное напряжение

Максимальное напряжение, которое может быть подано на диод в обратном направлении без каких-либо повреждений, называется максимальным или пиковым обратным напряжением. Обозначается PIV.

Сопротивление пластины

Общее внутреннее сопротивление трубки от катода до анода называется сопротивлением пластины. Обозначается R _p . Однако взаимное отношение напряжения пластины и тока пластины также называется сопротивлением пластины.

Сопротивление пластины (R _p ) = Напряжение пластины (E _p ) / Ток пластины (I _p )

Использование

выходной постоянный ток, то есть он позволяет току двигаться только в одном направлении (от катода к аноду), аналогичным образом пульсирующий переменный ток преобразуется или выпрямляется в постоянный. Помимо выпрямления, диод также использует трубку в качестве детектора. Процесс разделения двух или более источников переменного или постоянного тока/напряжения на определенный тип называется обнаружением. Когда диод используется в качестве детектора, он разделяет чередующиеся высокочастотные и низкочастотные (аудиочастотные) сигналы. Кроме того, он также используется для подачи высокого напряжения для тестирования высоковакуумных диодных трубок, рентгеновских аппаратов и для выполнения других требований к высокому напряжению.

Диодные лампы также используются в качестве преобразователя частоты (генерация частоты путем сложения или вычитания двух разных частот), формирователя (обрезание некоторой части напряжения для изменения его вида), для стабилизации работы электронных приборов с помощью схем дискриминатора (которые вносить изменения в амплитуду в соответствии с колебаниями частоты) и схемы детектора соотношения.

Резюме

1. Диод представляет собой трубку, состоящую из двух электродов, один из которых катод (работает как эмиттер электронов), а другой — анод или пластина (работает как коллектор электронов)
2. Электрическое поле образуется между катодом и анодом в результате того, что диод питает анод положительным зарядом, который притягивает электроны, эмитированные с катода, к аноду.
3. Анодный ток течет из-за потока электронов от катода к аноду, и эти электроны снова возвращаются к катоду через внешнюю цепь.
4. Когда анод положителен по отношению к катоду, анодный ток течет в диоде в это время. Когда анод отрицателен по отношению к катоду, через диод не проходит ток.
5. Ток электронов в диоде всегда течет от катода к аноду. Этот процесс называется однонаправленной проводимостью или односторонним потоком.
6. Облако электронов, созданное в пустом пространстве между катодом и анодом, называется пространственным зарядом. Объемный заряд отрицательный; следовательно, он оказывает отталкивающее воздействие на электроны, испускаемые катодом. Этот пространственный заряд отталкивает электроны, испускаемые катодом, обратно к катоду).
7. Величина анодного тока зависит от мощности электрического поля, создаваемого объемным зарядом, и положительного анодного напряжения.
8. При низком анодном напряжении отрицательный объемный заряд ограничивает поток электронов, поэтому анодный ток полностью контролируется анодным напряжением. В такой ситуации анодный ток остается независимым от температуры катода.
9. Объемный заряд прекращается при высоких анодных напряжениях, и анодный ток достигает значения насыщения, что эквивалентно полному току эмиссии. В этом случае анодный ток не зависит от анодного напряжения, которое затем достигает постоянного значения при определенной температуре катода.
10. В области ограниченного пространственного заряда анодный ток составляет пропорционально 2/3 анодного напряжения.

Читайте мою статью про Триод .

Для проектов, связанных с электроникой и программированием, посетите мой канал YouTube.

Мой канал на YouTube Ссылка

Предыдущая статья: Электронные лампы и Следующая статья: Триод, конструкция, работа, параметры

 

 

Как подключить диоды | Наука

Вы можете задаться вопросом, что позволяет электронным устройствам в вашем доме использовать электричество по-своему. Электрики, которые создают эти приборы, а также другие инструменты, используемые в промышленности, должны знать, как подключать диоды для этих целей.

Установка диода

При подключении диода в электрическую цепь убедитесь, что анод и катод соединены в цепи таким образом, чтобы заряд протекал от положительно заряженного анода к отрицательно заряженному катоду.

Вы можете запомнить это, вспомнив, что на схеме диода вертикальная линия рядом с треугольником выглядит как знак минус, указывающий на то, что конец диода заряжен отрицательно. Вы можете себе представить, что это означает, что заряды текут от положительного конца к отрицательному. Это позволяет вам вспомнить, как электроны текут в переходе диода.

Помните о потенциале и токе цепи и о том, как это влияет на размещение диода. Вы можете представить диод как переключатель, который размыкается или замыкается, замыкая цепь. Если имеется достаточный потенциал для протекания заряда через диод, переключатель замыкается, и через него протекает ток. Это означает, что диод смещен в прямом направлении.

Затем можно использовать ​ Закон Ома ​

В=IR

для расчета напряжения ​ В ​, тока ​ I ​ и сопротивление R ​ для измерения разницы напряжения между источником напряжения и самим диодом.

Если вы подключите диод в другом направлении, это приведет к обратному смещению диода, поскольку ток будет течь от катода к аноду. В этом сценарии вы бы увеличили обедненную область диода, область на одной стороне диодного перехода, на которой нет ни электронов, ни дырок (области без электронов).

Движение электронов в отрицательно заряженной области заполнило бы дыры в положительно заряженной области. При создании диодных соединений обратите внимание на то, как диод будет меняться в зависимости от направления, в котором он подключен.

Диодная цепь

При использовании в электрических цепях диоды обеспечивают протекание тока в одном направлении. Они построены с использованием двух электродов, анода и катода, разделенных материалом.

Электроны перетекают от анода, где происходит окисление или потеря электронов, к катоду, где происходит восстановление или присоединение электронов. Обычно диоды изготавливаются из полупроводников, пропускающих заряд в присутствии электрического тока или путем управления их сопротивлением с помощью процесса, известного как легирование.

Легирование  – это метод добавления примесей в полупроводник для создания дырок и превращения полупроводника либо n-типа  (как в «отрицательном заряде»), либо p-типа  (как в «положительный заряд»).

Полупроводник n-типа содержит избыток электронов, расположенных таким образом, что заряд может свободно течь, оставаясь при этом контролируемым. Обычно их производят из мышьяка, фосфора, сурьмы, висмута и других элементов, имеющих пять валентных электронов. С другой стороны, полупроводник p-типа имеет положительный заряд из-за дырок и состоит из галлия, бора, индия и других элементов.

Распределение электронов и дырок позволяет заряду течь между полупроводниками p-типа и n-типа, и, когда они соединяются вместе, они создают P-N переход ​. Электроны из полупроводника n-типа устремляются в полупроводник p-типа в диодах, пропускающих ток в одном направлении.

Диоды обычно изготавливаются из кремния, германия или селена. Инженеры, создающие диоды, могут использовать металлические электроды в камере без какого-либо другого газа или с газом низкого давления.

Особенности диодов

Эти особенности диодов, передающих электроны в одном направлении, делают их идеальными для выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и генераторов.​ Выпрямители ​ преобразуют переменный ток в постоянный.​ Ограничения сигналов ​ позволяют пропускать сигналы определенной мощности.

​ Регуляторы напряжения ​ поддерживают постоянное напряжение в цепях. ​ Модуляторы сигналов ​ изменить фазовый угол входного сигнала.​ Смесители сигналов ​ изменяют частоту, которая проходит через них, и генераторы сами производят сигнал.

Диодная установка для защиты

Вы также можете использовать диоды для защиты чувствительных или важных компонентов электронных устройств. Вы можете использовать диод, который не проводит ток в нормальных условиях, когда происходит внезапный всплеск напряжения, известный как переходное напряжение, или какое-либо другое резкое изменение сигнала, которое может причинить вред, диод будет подавлять напряжение, чтобы не повредить остальная часть цепи. В противном случае эти удары электрическим током из-за пиков могут повредить цепь из-за слишком большого напряжения, не позволяя цепи должным образом адаптироваться к нему.

Эти диоды представляют собой ограничители переходного напряжения (TVS), и вы можете использовать их либо для уменьшения переходного напряжения, либо для направления его в другое место от схемы. PN-переход на основе кремния может выдерживать переходное напряжение и после этого возвращаться в нормальное состояние после прохождения скачка напряжения. В некоторых TVS используются радиаторы, способные выдерживать скачки напряжения в течение длительных периодов времени.

Типы диодных цепей

Схемы, преобразующие мощность от переменного тока (AC) ​ до ​ постоянного тока (DC) ​ можно использовать либо один диод, либо группу из четырех диодов. В то время как устройства постоянного тока используют заряд, который течет в одном направлении, мощность переменного тока переключается между прямым и обратным направлениями через равные промежутки времени.

Это необходимо для преобразования электроэнергии постоянного тока от электростанций в мощность переменного тока, которая принимает форму синусоиды, используемой в большинстве бытовых приборов. Выпрямители, которые делают это, либо используют один диод, который пропускает только одну половину волны, либо используют подход двухполупериодного выпрямителя, который использует обе половины формы волны переменного тока.

Диодная схема демонстрирует, как происходит такое поведение. Когда демодулятор удаляет половину сигнала переменного тока от источника питания, он использует два основных компонента. Первый — это сам диод или выпрямитель, увеличивающий сигнал на половину периода переменного тока.

Второй фильтр нижних частот, который избавляет от высокочастотных составляющих источника питания. Он использует резистор и конденсатор, устройство, которое накапливает электрический заряд с течением времени, и использует частотную характеристику самой схемы, чтобы определить, какие частоты пропускать.

Эти диодные схемы обычно удаляют отрицательную составляющую сигнала переменного тока. Он имеет приложения в радио, которые используют систему фильтров для обнаружения определенных радиосигналов от обычных несущих волн.

Другие типы применения диодов

Диоды также используются для зарядки электронных устройств, таких как сотовые телефоны или ноутбуки, путем переключения с питания от аккумулятора электронного устройства на питание от внешнего источника питания. Эти методы отводят ток от источника, а также гарантируют, что, если батарея устройства разрядится, вы сможете принять другие меры для зарядки своих устройств.

Этот метод применим и к автомобилям. Если аккумулятор вашего автомобиля разрядился, вы можете использовать соединительные кабели, чтобы изменить распределение красных и черных кабелей, чтобы использовать диоды, чтобы предотвратить протекание тока в неправильном направлении.

Компьютеры, использующие двоичную информацию в виде нулей и единиц, также используют диоды для работы с двоичными деревьями решений. Они имеют форму логических вентилей , основных блоков цифровых схем, которые пропускают информацию на основе сравнения двух разных значений. Они построены с использованием любых типов диодных элементов, которые намного мельче, чем диоды в других приложениях.

Объяснение диода — Как работает диод? — Приложения

Диод представляет собой двухпроводное полупроводниковое устройство, которое действует как односторонний затвор для потока электронов. Это означает, что диод пропускает ток только в одном направлении.
Диоды  обычно имеют черный цилиндрический корпус с белой полосой на конце. Анод будет стороной с полосой. Диоды используются для защиты цепей от обратного тока.

Большинство электронных компонентов имеют полярность, что означает, что они предназначены для работы с током, контролируемым определенными уровнями напряжения, только в одном направлении. Если мы делаем идеальную схему и во время питания схемы мы ошибочно подаем напряжение в противоположном направлении (обратное смещение). Тогда что происходит? Да, наверняка случилось что-то плохое. Компоненты будут перегреваться, замыкаться и проводить ток в неправильном направлении и, наконец, взрываться.

Для предотвращения этого мы используем диодов в качестве защиты нашей схемы. Неплохо бы узнать характеристики диодов и как их использовать на входе наших схем для защиты. В частности, после сложной конструкции схемы и пайки одна секунда аварии может привести к часам или дням разочарований, связанных с восстановлением сгоревшей схемы.

Обозначение диода

На принципиальных схемах мы не видим никакой написанной полярности. Но мы должны определить полярность по символу. Сторона с наклонной линией в символе является отрицательной стороной. Физически сторона с белой/серебряной полосой отрицательна.

Как работают диоды?

– Основным элементом диода является полупроводник.

– Полупроводники n-типа и p-типа, соединенные вместе, чтобы сформировать диод, и переход, образованный в точке пересечения.

– Если мы подаем электрический ток, мы можем пропускать электроны через переход диода со стороны n-типа на сторону p-типа и выходить через цепь. Но если мы реверсируем ток, электроны вообще не текут. Так работают диоды.

– Диоды являются активными компонентами электроники и пропускают ток только в одном направлении.

– P-сторона — это анод, n-сторона — это катод.

– Когда анод и катод диода с p-n переходом соединены таким образом, что потенциал на аноде выше, чем на катоде, говорят, что диод смещен в прямом направлении. В состоянии прямого смещения диод пропускает через себя ток.

– В условиях обратного смещения потенциал на аноде меньше, чем потенциал на катоде.

– Диоды блокируют протекание тока в обратном направлении.

– P-сторона, известная как анод, и n-сторона как катод.

– В условиях прямого смещения потенциал на аноде будет выше, чем потенциал на катоде. Кроме того, диод пропускает через себя ток.

– Когда потенциал на аноде меньше, чем потенциал на катоде, говорят, что диод смещен в обратном направлении. В состоянии обратного смещения диод блокирует ток.

Смещение диода

Смещение вперед

– Когда анод диода подключен к положительной клемме аккумулятора, а катод к отрицательной клемме, как показано на рисунке. Он называется Forward Biased .

 

– Когда диод смещен в прямом направлении, электроны с n-стороны и дырки с p-стороны смещаются к центру из-за разности потенциалов, создаваемой батареей.

– Электроны и дырки объединяются, и ширина перехода уменьшается. что заставляет ток проходить через переход.

– Обычно диоды проводят ток только при подаче минимального напряжения 0,6 В или выше.

С обратным смещением

–  В условиях обратного смещения анод диода подключается к отрицательной клемме батареи, а катод – к положительной клемме, как показано на рисунке.

– В условиях обратного смещения электроны и дырки притягиваются к концу диода. Это происходит из-за разности потенциалов, обеспечиваемой батареей.

– Таким образом, на стыке образуется пустая зона, называемая областью истощения .

– Область истощения не содержит зарядов и действует как изолятор, препятствующий прохождению тока.

– Если приложенный обратный ток очень велик, это приведет к более высокому рассеиванию мощности. Тогда температура перехода повысится и диод разрушится.

– Однако ограничение тока в области обратного пробоя можно осуществить резистором, включенным последовательно с диодом. Таким образом, обычный диод с p-n переходом будет работать без каких-либо повреждений.

Применение

– Диоды представляют собой двухпроводные полупроводники, которые действуют как односторонние ворота для потока электронов.

– Используется для защиты от обратного тока в электрических цепях.

— Установка волн

— Умнологии напряжения, логические ворота и логические ворота

Типы диода

1. Zener Diodes

2.