Ci sono diodi. Come sono strutturati e funzionano i diodi a semiconduttore. I principali tipi di diodi sono non semiconduttori e semiconduttori

- un dispositivo elettronico con due (a volte tre) elettrodi con conduttività unidirezionale. L'elettrodo collegato al polo positivo del dispositivo è chiamato anodo, mentre quello collegato al polo negativo è chiamato catodo. Se al dispositivo viene applicata una tensione continua, si trova nello stato aperto, in cui la resistenza è bassa e la corrente scorre senza ostacoli. Se viene applicata la tensione inversa, il dispositivo viene chiuso a causa della sua elevata resistenza. La corrente inversa è presente, ma è così piccola che convenzionalmente si presume pari a zero.

Classificazione generale

I diodi sono divisi in grandi gruppi: non semiconduttori e semiconduttori.

Non semiconduttore

Una delle varietà più antiche è diodi della lampada (vuoto).. Sono tubi radio con due elettrodi, uno dei quali è riscaldato da un filamento. Nello stato aperto, le cariche si spostano dalla superficie del catodo riscaldato all'anodo. Quando la direzione del campo è opposta, il dispositivo va in posizione chiusa e praticamente non passa corrente.

Un altro tipo di dispositivi non a semiconduttore è pieno di gas, di cui oggi vengono utilizzati solo i modelli a scarica ad arco. I gastron (dispositivi con catodi termici) sono riempiti con gas inerti, vapori di mercurio o vapori di altri metalli. Gli anodi di ossido speciali utilizzati nei diodi riempiti di gas sono in grado di sopportare carichi di corrente elevati.

Semiconduttore

I dispositivi a semiconduttore si basano sul principio della giunzione pn. Esistono due tipi di semiconduttori: tipo p e tipo n. I semiconduttori di tipo P sono caratterizzati da un eccesso di cariche positive, mentre i semiconduttori di tipo N sono caratterizzati da un eccesso di cariche negative (elettroni). Se i semiconduttori di questi due tipi si trovano uno accanto all'altro, vicino al confine che li separa ci sono due regioni cariche strette, chiamate giunzione p-n. Viene chiamato un tale dispositivo con due tipi di semiconduttori con diversa conduttività delle impurità (o semiconduttore e metallo) e una giunzione p-n diodo semiconduttore. Sono i dispositivi a diodi a semiconduttore i più richiesti nei dispositivi moderni per vari scopi. Sono state sviluppate molte modifiche di tali dispositivi per diverse aree di applicazione.

Diodi semiconduttori

Tipi di diodi per dimensione di giunzione

In base alle dimensioni e alla natura della giunzione p-n, si distinguono tre tipi di dispositivi: planare, puntiforme e microlega.

Parti planari rappresentano un wafer semiconduttore in cui sono presenti due regioni con diversa conduttività delle impurità. I prodotti più popolari sono realizzati in germanio e silicio. I vantaggi di tali modelli sono la capacità di funzionare con correnti continue significative e in condizioni di elevata umidità. A causa della loro elevata capacità di barriera, possono funzionare solo a basse frequenze. Le loro principali applicazioni sono i raddrizzatori CA installati negli alimentatori. Questi modelli sono chiamati raddrizzatori.

Diodi puntiformi hanno un'area di giunzione p-n estremamente piccola e sono adatti a funzionare con correnti basse. Sono detti ad alta frequenza perché vengono utilizzati principalmente per convertire oscillazioni modulate di frequenza significativa.

Microlega i modelli sono ottenuti fondendo singoli cristalli di semiconduttori di tipo p e di tipo n. Secondo il principio di funzionamento, tali dispositivi sono planari, ma le loro caratteristiche sono simili ai dispositivi puntuali.

Materiali per realizzare diodi

Nella produzione dei diodi vengono utilizzati silicio, germanio, arseniuro di gallio, fosfuro di indio e selenio. I più comuni sono i primi tre materiali.

Silicio purificato- un materiale relativamente economico e facile da lavorare che è il più ampiamente utilizzato. I diodi al silicio sono eccellenti diodi per uso generale. La loro tensione di polarizzazione è 0,7 V. Nei diodi al germanio questo valore è 0,3 V. Il germanio è un materiale più raro e costoso. Pertanto, i dispositivi al germanio vengono utilizzati nei casi in cui i dispositivi al silicio non possono far fronte efficacemente al compito tecnico, ad esempio nei circuiti elettrici a bassa potenza e precisione.

Tipi di diodi per gamma di frequenza

In base alla frequenza operativa, i diodi si dividono in:

• Bassa frequenza – fino a 1 kHz.
• Alta frequenza e altissima frequenza – fino a 600 MHz. A tali frequenze vengono utilizzati principalmente dispositivi di tipo puntiforme. La capacità di giunzione dovrebbe essere bassa, non più di 1-2 pF. Sono efficaci in un'ampia gamma di frequenze, comprese le basse frequenze, e sono quindi universali.
• I diodi ad impulsi vengono utilizzati nei circuiti in cui l'alta velocità è un fattore fondamentale. Secondo la tecnologia di produzione, tali modelli sono suddivisi in punti, leghe, saldati e diffusi.

Aree di applicazione dei diodi

I produttori moderni offrono una vasta gamma di diodi su misura per applicazioni specifiche.

Diodi raddrizzatori

Questi dispositivi vengono utilizzati per raddrizzare una sinusoide in corrente alternata. Il loro principio di funzionamento si basa sulla proprietà del dispositivo di passare allo stato chiuso quando polarizzato in modo inverso. Come risultato del funzionamento del dispositivo a diodi, le semionde negative della sinusoide corrente vengono interrotte. In base alla dissipazione di potenza, che dipende dalla corrente diretta massima consentita, i diodi raddrizzatori sono divisi in tre tipi: a bassa potenza, a media potenza e ad alta potenza.

• Diodi a bassa corrente può essere utilizzato in circuiti in cui la corrente non supera 0,3 A. I prodotti sono leggeri e di dimensioni compatte, poiché il loro corpo è realizzato con materiali polimerici.
• Diodi di media potenza possono funzionare nell'intervallo di corrente compreso tra 0,3 e 10,0 A. Nella maggior parte dei casi, hanno una custodia in metallo e terminali rigidi. Sono prodotti principalmente da silicio purificato. Sul lato catodo è realizzata una filettatura per il fissaggio sul dissipatore di calore.
• I potenti diodi (di potenza) funzionano in circuiti con una corrente superiore a 10 A. I loro involucri sono realizzati in metallo-ceramica e metallo-vetro. Design: spilla o tablet. I produttori offrono modelli progettati per correnti fino a 100.000 A e tensioni fino a 6 kV. Sono costituiti principalmente da silicio.

Rivelatori a diodi

Tali dispositivi sono ottenuti combinando diodi e condensatori in un circuito. Sono progettati per estrarre le basse frequenze dai segnali modulati. Presente nella maggior parte degli elettrodomestici: radio e televisori. I fotodiodi vengono utilizzati come rilevatori di radiazioni, convertendo la luce che cade su un'area fotosensibile in un segnale elettrico.

Dispositivi di limitazione

La protezione da sovraccarico è fornita da una catena di diversi diodi collegati ai bus di alimentazione nella direzione opposta. In condizioni operative standard, tutti i diodi sono chiusi. Tuttavia, quando la tensione supera il limite consentito, viene attivato uno degli elementi di protezione.

Interruttori a diodi

Gli interruttori sono una combinazione di diodi utilizzati per modificare istantaneamente i segnali ad alta frequenza. Tale sistema è controllato dalla corrente elettrica continua. I segnali ad alta frequenza e di controllo vengono separati mediante condensatori e induttori.

Protezione contro le scintille a diodi

Un'efficace protezione dalle scintille viene creata combinando una barriera di diodi shunt di limitazione della tensione con resistori di limitazione della corrente.

Diodi parametrici

Sono utilizzati negli amplificatori parametrici, che sono un sottotipo di amplificatori rigenerativi risonanti. Il principio di funzionamento si basa su un effetto fisico, che consiste nel fatto che quando segnali di frequenze diverse arrivano a una capacità non lineare, parte della potenza di un segnale può essere diretta per aumentare la potenza di un altro segnale. L'elemento progettato per contenere capacità non lineare è un diodo parametrico.

Diodi di miscelazione

I dispositivi di miscelazione vengono utilizzati per trasformare i segnali a microonde in segnali a frequenza intermedia. La trasformazione del segnale viene effettuata a causa della non linearità dei parametri del diodo di miscelazione. Come diodi a microonde miscelatori vengono utilizzati dispositivi con barriera Schottky, varicap, diodi inversi e diodi Mott.

Diodi moltiplicatori

Questi dispositivi a microonde vengono utilizzati nei moltiplicatori di frequenza. Possono operare nelle gamme di lunghezze d'onda decimetriche, centimetriche e millimetriche. Come dispositivi moltiplicatori vengono normalmente utilizzati dispositivi al silicio e all'arseniuro di gallio, spesso con l'effetto Schottky.

Diodi di sintonizzazione

Il principio di funzionamento dei diodi di sintonia si basa sulla dipendenza della capacità di barriera della giunzione p-n dal valore della tensione inversa. Come dispositivi di sintonizzazione vengono utilizzati dispositivi di silicio e arseniuro di gallio. Queste parti vengono utilizzate nei dispositivi di sintonizzazione della frequenza nella gamma delle microonde.

Diodi generatori

Per generare segnali nella gamma delle microonde, sono richiesti due tipi principali di dispositivi: diodi a valanga e diodi Gunn. Alcuni diodi generatori, se accesi in una determinata modalità, possono svolgere le funzioni di dispositivi moltiplicatori.

Tipi di diodi per tipo di design

Diodi Zener (diodi Zener)

Questi dispositivi sono in grado di mantenere le caratteristiche prestazionali in modalità di guasto elettrico. I dispositivi a bassa tensione (tensione fino a 5,7 V) utilizzano la rottura del tunnel e i dispositivi ad alta tensione utilizzano la rottura della valanga. Gli stabilizzatori forniscono la stabilizzazione delle basse tensioni.

Stabilizzatori

Uno stabiistor, o normistor, è un diodo a semiconduttore in cui il ramo diretto della caratteristica corrente-tensione viene utilizzato per stabilizzare la tensione (ovvero, nella regione di polarizzazione diretta, la tensione sullo stabistore dipende debolmente dalla corrente). Una caratteristica distintiva degli stabilizzatori rispetto ai diodi zener è la loro tensione di stabilizzazione inferiore (circa 0,7-2 V).

Diodi Schottky

I dispositivi utilizzati come raddrizzatori, moltiplicatori e dispositivi di sintonizzazione funzionano sulla base di un contatto metallo-semiconduttore. Strutturalmente sono wafer di silicio a bassa resistenza, su cui è applicata una pellicola ad alta resistenza con lo stesso tipo di conduttività. Uno strato metallico viene spruzzato sotto vuoto sulla pellicola.

Varicap

I Varicap svolgono le funzioni di una capacità, il cui valore cambia con le variazioni di tensione. La caratteristica principale di questo dispositivo è la tensione capacitiva.

Diodi tunnel

Questi diodi semiconduttori hanno una parte decrescente della caratteristica corrente-tensione che si verifica a causa dell'effetto tunnel. Una modifica del dispositivo tunnel è un diodo inverso, in cui il ramo della resistenza negativa è debolmente espresso o assente. Il ramo inverso di un diodo inverso corrisponde al ramo diretto di un dispositivo a diodo tradizionale.

Tiristori

A differenza di un diodo convenzionale, un tiristore, oltre all'anodo e al catodo, ha un terzo elettrodo di controllo. Questi modelli sono caratterizzati da due stati stabili: aperto e chiuso. In base alla loro progettazione, queste parti sono suddivise in dinistori, tiristori e triac. Nella produzione di questi prodotti viene utilizzato principalmente il silicio.

Triac

I triac (tiristori simmetrici) sono un tipo di tiristori utilizzati per la commutazione in circuiti a corrente alternata. A differenza di un tiristore, che ha un catodo e un anodo, non è corretto chiamare catodo o anodo i terminali principali (di potenza) di un triac, poiché a causa della struttura del triac, sono entrambi contemporaneamente. Il triac rimane aperto finché la corrente che scorre attraverso i terminali principali supera un certo valore chiamato corrente di mantenimento.

Dinistori

Un dinistor, o tiristore a diodi, è un dispositivo che non contiene elettrodi di controllo. Sono invece controllati dalla tensione applicata tra gli elettrodi principali. La loro principale applicazione è il controllo di carichi potenti utilizzando segnali deboli. I dinistori vengono utilizzati anche nella produzione di dispositivi di commutazione.

Ponti di diodi

Si tratta di 4, 6 o 12 diodi collegati tra loro. Il numero di elementi del diodo è determinato dal tipo di circuito, che può essere monofase, trifase, a ponte intero o a mezzo ponte. I ponti svolgono la funzione di raddrizzamento della corrente. Spesso utilizzato nei generatori di automobili.

Fotodiodi

Progettato per convertire l'energia luminosa in un segnale elettrico. Il principio di funzionamento è simile alle batterie solari.

LED

Questi dispositivi emettono luce quando sono collegati a una corrente elettrica. I LED, che hanno un'ampia gamma di colori e potenze di luminescenza, vengono utilizzati come indicatori in vari dispositivi, emettitori di luce negli accoppiatori ottici e vengono utilizzati nei telefoni cellulari per la retroilluminazione della tastiera. Come moderne sorgenti luminose nelle lanterne sono richiesti dispositivi ad alta potenza.

Diodi infrarossi

Questo è un tipo di LED che emette luce nella gamma degli infrarossi. Viene utilizzato nelle linee di comunicazione senza cavi, nella strumentazione, nei dispositivi di controllo remoto e nelle telecamere di videosorveglianza per la visione notturna del territorio. I dispositivi che emettono infrarossi generano luce in una gamma non visibile all'occhio umano. Puoi rilevarlo utilizzando la fotocamera del tuo cellulare.

Diodi Gunn

Questo tipo di diodo a microonde è realizzato in materiale semiconduttore con una complessa struttura a banda di conduzione. Tipicamente, nella produzione di questi dispositivi viene utilizzato l'arseniuro di gallio con conducibilità elettronica. In questo dispositivo non è presente alcuna giunzione p-n, ovvero le caratteristiche del dispositivo sono intrinseche e non sorgono al confine della connessione di due diversi semiconduttori.

Magnetodiodi

In tali dispositivi, la caratteristica corrente-tensione cambia sotto l'influenza di un campo magnetico. I dispositivi vengono utilizzati in pulsanti senza contatto destinati all'immissione di informazioni, sensori di movimento, dispositivi di controllo e misurazione di grandezze non elettriche.

Diodi laser

Questi dispositivi, che hanno una struttura cristallina complessa e un principio di funzionamento complesso, offrono una rara opportunità di generare un raggio laser nelle condizioni quotidiane. Grazie alla loro elevata potenza ottica e all'ampia funzionalità, i dispositivi sono efficaci negli strumenti di misurazione ad alta precisione per applicazioni domestiche, mediche e scientifiche.

Diodi di transito da valanga e da valanga

Il principio di funzionamento dei dispositivi è la moltiplicazione a valanga dei portatori di carica durante la polarizzazione inversa della giunzione p-n e il loro superamento dello spazio di volo in un certo periodo di tempo. Come materiali di partenza vengono utilizzati arseniuro di gallio o silicio. I dispositivi sono progettati principalmente per produrre oscillazioni ad altissima frequenza.

Diodi PIN

I dispositivi PIN tra le regioni p e n hanno il proprio semiconduttore non drogato (regione i). L'ampia regione non drogata non consente l'utilizzo di questo dispositivo come raddrizzatore. Tuttavia, i diodi PIN sono ampiamente utilizzati come diodi di miscelazione, rilevamento, parametrici, di commutazione, di limitazione, di sintonizzazione e di generazione.

Triodi

I triodi sono tubi a vuoto. Ha tre elettrodi: un catodo termoionico (riscaldato direttamente o indirettamente), un anodo e una griglia di controllo. Oggi i triodi sono stati quasi completamente sostituiti dai transistor a semiconduttore. L'eccezione è nelle aree in cui è richiesta la conversione di segnali con una frequenza dell'ordine di centinaia di MHz - GHz ad alta potenza con un numero limitato di componenti attivi e le dimensioni e il peso non sono di grande importanza.

Marcatura a diodi

La marcatura dei dispositivi a diodi a semiconduttore include numeri e lettere:

• La prima lettera caratterizza il materiale originale. Ad esempio, K – silicio, G – germanio, A – arseniuro di gallio, I – fosfuro di indio.
• La seconda lettera è la classe o il gruppo del diodo.
• Il terzo elemento, solitamente digitale, denota l'applicazione e le proprietà elettriche del modello.
• Il quarto elemento è la lettera uno (dalla A alla Z), che indica l'opzione di sviluppo.

Esempio: KD202K – diodo di diffusione raddrizzatore al silicio.

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Ciò significa che entrambe le semionde della tensione alternata, che passano attraverso il ponte a diodi, avranno la stessa polarità della tensione continua sul carico.
Esiste anche uno schema per utilizzare solo 2 diodi per rettificare la corrente alternata utilizzando un trasformatore con una presa dal punto medio. In esso, il corretto funzionamento dei diodi viene effettuato grazie al fatto che il trasformatore utilizzato ha due avvolgimenti secondari identici con, rispettivamente, tensioni uguali. Un avvolgimento funziona per un semiciclo e l'altro avvolgimento per l'altro semiciclo. Puoi trovare e smontare questa opzione tu stesso. Ma in pratica, però, è lo schema sopra discusso che viene utilizzato molto più spesso.
Se non utilizzerai diodi nei circuiti ad alta frequenza e si tratta di serie separate di diodi, è necessario conoscere due parametri principali dei diodi raddrizzatori:
1)Corrente diretta massima, Ipr. Questa è la stessa corrente che passerà attraverso il carico quando il diodo è aperto. Nella maggior parte dei diodi utilizzati questo valore varia da 0,1 a 10 A. Ce ne sono anche di più potenti. Bisogna però tenere presente che in ogni caso, quando la corrente continua Ipr scorre attraverso il diodo, su di esso “si deposita” una piccola tensione. Il suo valore dipende dalla quantità di corrente che circola, ma in generale è di circa 1V. Questo valore è chiamato caduta di tensione diretta ed è solitamente indicato come Upr o Udrop. Per ciascun diodo è riportato nel libro di consultazione.
2)Massima tensione inversa, Uob. Questa è la tensione più alta, nella direzione inversa, alla quale il diodo conserva ancora le sue proprietà di valvola. In generale si tratta semplicemente di una tensione alternata che possiamo collegare ai suoi terminali. E quando si scelgono i diodi per lo stesso raddrizzatore a ponte, è proprio su questo valore che è necessario concentrarsi. Quando viene superato questo valore di tensione si verifica la rottura irreversibile del diodo, così come quando viene superata la corrente diretta Ipr. Questo valore è disponibile anche nei libri di consultazione sui diodi.
Vale la pena notare un altro tipo, per così dire, di diodi: i diodi zener. Di seguito alcune informazioni su di loro.
Un altro gruppo di diodi sono i diodi Zener. Il loro scopo non è raddrizzare la corrente, ma stabilizzare la tensione. Hanno anche una giunzione pn. A differenza di un diodo, il diodo zener è collegato nella direzione opposta. La sua caratteristica corrente-tensione e il simbolo sono mostrati in Fig. 5. Dalla Fig. 5 è chiaro che ad un certo valore di tensione ai terminali del diodo zener inferiore a Umin, la corrente è praticamente uguale a zero. Alla tensione Umin, il diodo zener si apre e la corrente inizia a fluire attraverso di esso. Sezione di tensione da Umin a Umax, ovvero tra i punti 1 e 2 del grafico si trova la sezione di lavoro del diodo di riferimento (diodo zener). I valori minimo e massimo possono differire solo di decimi di volt. Questi valori corrispondono alle correnti di stabilizzazione minima e massima. I parametri principali del diodo zener sono:
1)Tensione di stabilizzazione Ust. I diodi Zener sono prodotti con una tensione di stabilizzazione molto spesso da 6 a 12 V, ma esistono anche da 2 a 6 V, oltre a quelli usati più raramente sopra 12 e fino a 300 V;
2)Corrente minima di stabilizzazione Ist.min. Questa è la corrente più piccola che scorre attraverso il diodo zener, a seguito della quale su di esso appare la tensione stabilizzata della targhetta. Di solito è 4...5mA;
3M corrente massima di stabilizzazione. Questa è la corrente massima attraverso il diodo Zener, che non deve essere superata durante il funzionamento, poiché si verifica un riscaldamento inaccettabile del diodo Zener. Nei modelli a basso consumo nella maggior parte dei casi si tratta di 20...40 mA.
Quanto più ripida è la sezione 1 - 2 della caratteristica volt-ampere del diodo zener, tanto meglio stabilizza la tensione.
L'applicazione specifica degli stabilizzatori di tensione con calcoli è riportata nelle sezioni "Calcolo di uno stabilizzatore parametrico" e "Stabilista di tensione a compensazione continua".
Esistono altri tipi di diodi. Si tratta di diodi a impulsi, diodi a microonde, stabistori, varicap, diodi tunnel, diodi emettitori, fotodiodi. Ma diamo per scontato che non vengono ancora utilizzati in semplici dispositivi elettrici, ma in puri dispositivi radioelettronici, quindi non focalizzeremo la nostra attenzione su di loro. Inoltre, dopo aver studiato le proprietà di base dei diodi considerati, le informazioni su quanto sopra possono essere facilmente reperite nella letteratura tecnica.
E in conclusione, alcune informazioni sulla marcatura dei diodi a semiconduttore. Parliamo russo.
Il primo carattere è una lettera (per dispositivi per scopi generali) o un numero (per dispositivi per scopi speciali), che indica il materiale semiconduttore sorgente da cui è realizzato il diodo: G (o 1) - germanio; K (o 2) - silicio; A (o 3) - GaAS. Il secondo simbolo è una lettera che indica la sottoclasse dei diodi: D - raddrizzatore, ad alta frequenza (universale) e impulso; B - varici; C - diodi zener; L - LED. Il terzo carattere è un numero che indica lo scopo del diodo (per diodi zener - potenza di dissipazione): ad esempio 3 - commutazione, 4 - universale, ecc. Il quarto e il quinto carattere sono un numero a 2 cifre che indica il numero di serie dello sviluppo (per i diodi zener - la tensione di stabilizzazione nominale). Il sesto carattere è una lettera che indica il gruppo parametrico del dispositivo (per i diodi zener, la sequenza di sviluppo).
Alcuni esempi di marcature:
GD412A - diodo al germanio (G) (D), universale (4), numero di sviluppo 12, gruppo A; KS196V - diodo zener al silicio (K) (S), potenza di dissipazione non superiore a 0,3 W (1), tensione di stabilizzazione nominale 9,6 V, terzo sviluppo (V).
Per i diodi a semiconduttore con alloggiamenti di piccole dimensioni, la marcatura a colori viene utilizzata sotto forma di segni applicati sul corpo del dispositivo.

Un diodo è il semiconduttore o dispositivo a vuoto più semplice che ha due contatti. La proprietà principale di questo elemento è la cosiddetta conduttività unidirezionale.

Ciò significa che, a seconda della polarità, il semiconduttore ha una conduttività radicalmente diversa. Cambiando la direzione della corrente, puoi aprire o chiudere il diodo. La proprietà è ampiamente utilizzata in una varietà di aree di progettazione di circuiti.

Il principio di funzionamento è il seguente:
L'elemento radio è costituito da una giunzione di corrente con contatti di lavoro integrati: anodo e catodo.
Applicando una tensione continua agli elettrodi (anodo - positivo, catodo - negativo), apriamo la giunzione, la resistenza del diodo diventa trascurabile e una corrente elettrica, chiamata diretta, lo attraversa.

Se la polarità viene invertita, cioè all'anodo viene applicato un potenziale negativo e al catodo viene applicato un potenziale positivo, la resistenza di giunzione aumenta così tanto che si considera tendente all'infinito. La corrente elettrica (inversa) è essenzialmente zero.

I principali tipi di diodi sono non semiconduttori e semiconduttori

Il primo tipo era ampiamente utilizzato nell'era dei tubi radio, prima dell'uso su larga scala dei semiconduttori. Il pallone, che è il corpo del componente radio, potrebbe contenere un gas speciale o un vuoto. L'affidabilità e la potenza dei diodi riempiti di gas (vuoto) non sono soddisfacenti, tuttavia, le loro grandi dimensioni e la necessità di riscaldarsi per raggiungere le prestazioni ne limitano l'applicazione.

Per funzionare, era necessario preriscaldare uno degli elettrodi: il catodo. Dopo di che si è verificata l'emissione di elettroni all'interno della lampada e la corrente scorreva tra gli elettrodi di lavoro (in una direzione).

Questo è interessante! Nonostante la natura arcaica delle valvole a vuoto, gli intenditori della buona musica preferiscono gli amplificatori assemblati utilizzando questi elementi. Si ritiene che il suono sarà più naturale e più pulito rispetto ai sistemi a semiconduttore.

L'amplificatore è assemblato da diodi a vuoto

Diodi semiconduttori. L'elemento di lavoro è un materiale semiconduttore con contatti elettrodici integrati.

Poiché il cristallo può funzionare in qualsiasi condizione (la corrente scorre direttamente nel suo corpo), non è necessario posizionarlo nel vuoto o in un ambiente gassoso speciale. È necessaria solo la protezione meccanica, poiché tutti i materiali semiconduttori sono fragili.

Cos'è un diodo? Questo è un elemento che ha ricevuto una conduttività diversa. Dipende da come scorre esattamente la corrente elettrica. L'utilizzo del dispositivo dipende dal circuito che deve limitare l'inseguimento di questo elemento. In questo articolo parleremo del design del diodo e dei tipi esistenti. Diamo un'occhiata al diagramma e dove vengono utilizzati questi elementi.

Storia dell'apparenza

Accadde così che due scienziati iniziarono a lavorare sulla creazione di diodi: un britannico e un tedesco. Va notato che i loro risultati erano leggermente diversi. Il primo basava l'invenzione sui triodi a tubi e il secondo su quelli a stato solido.

Sfortunatamente, a quel tempo la scienza non era in grado di fare passi avanti in questo settore, ma c’erano molti motivi per riflettere.

Alcuni anni dopo furono scoperti di nuovo (formalmente) i diodi. Thomas Edison brevettò questa invenzione. Sfortunatamente, questo non gli è stato utile in tutte le sue opere durante la sua vita. Pertanto, una tecnologia simile è stata sviluppata da altri scienziati nel corso degli anni. Fino all'inizio del XX secolo queste invenzioni venivano chiamate raddrizzatori. E solo dopo un po’ William Eakles usò due parole: di e odos. La prima parola è tradotta come due e la seconda è percorso. La lingua in cui è stato dato il nome è il greco. E se traduciamo l'espressione per intero, allora "diodo" significa "due percorsi".

Principio di funzionamento e cenni sui diodi

Il diodo ha elettrodi nella sua struttura. Stiamo parlando dell'anodo e del catodo. Se il primo ha un potenziale positivo, il diodo si dice aperto. Pertanto, la resistenza diventa piccola e la corrente scorre. Se il potenziale al catodo è positivo, il diodo non viene aperto. Non consente il passaggio della corrente elettrica e ha un elevato valore di resistenza.

Come funziona un diodo?

In linea di principio, abbiamo capito cos'è un diodo. Ora devi capire come funziona.

Il corpo è spesso realizzato in vetro, metallo o ceramica. Molto spesso, al posto di quest'ultimo vengono utilizzati alcuni composti. Sotto l'alloggiamento puoi vedere due elettrodi. Il più semplice avrà una filettatura di piccolo diametro.

C'è un filo all'interno del catodo. È considerato un riscaldatore, poiché tra le sue funzioni c'è il riscaldamento, che avviene secondo le leggi della fisica. Il diodo si riscalda a causa del funzionamento della corrente elettrica.

Anche il silicio o il germanio vengono utilizzati nella produzione. Un lato del dispositivo presenta una carenza di elettrodi, l'altro ne ha un eccesso. A causa di ciò, vengono creati confini speciali, forniti da una transizione p-n. Grazie ad esso, la corrente viene condotta nella direzione in cui è necessaria.

Caratteristiche dei diodi

Il diodo è già mostrato nello schema, ora dovresti scoprire a cosa devi prestare attenzione quando acquisti un dispositivo.

Di norma, gli acquirenti sono guidati solo da due sfumature. Stiamo parlando della corrente massima e della tensione inversa ai livelli massimi.

Utilizzo dei diodi nella vita di tutti i giorni

Molto spesso, i diodi vengono utilizzati nei generatori di automobili. Dovresti decidere tu stesso quale diodo scegliere. Va notato che le macchine utilizzano complessi di diversi dispositivi, riconosciuti come ponte a diodi. Spesso tali dispositivi sono integrati in televisori e ricevitori. Se li usi insieme ai condensatori, puoi ottenere l'isolamento di frequenze e segnali.

Per proteggere il consumatore dalla corrente elettrica, nei dispositivi viene spesso integrato un complesso di diodi. Questo sistema di protezione è considerato abbastanza efficace. Va anche detto che l'alimentatore più spesso di qualsiasi dispositivo utilizza un dispositivo del genere. Pertanto, i diodi LED sono ormai abbastanza comuni.

Tipi di diodi

Dopo aver considerato cos'è un diodo, è necessario sottolineare quali tipi esistono. Di norma, i dispositivi sono divisi in due gruppi. Il primo è considerato semiconduttore e il secondo è non semiconduttore.

Al momento, il primo gruppo è popolare. Il nome è associato ai materiali con cui è realizzato tale dispositivo: da due semiconduttori o da un normale metallo con un semiconduttore.

Al momento sono stati sviluppati numerosi tipi speciali di diodi che vengono utilizzati in circuiti e dispositivi unici.

Diodo Zener o diodo Zener

Questo tipo viene utilizzato nella stabilizzazione della tensione. Il fatto è che un tale diodo, quando si verifica un guasto, aumenta bruscamente la corrente, mentre la precisione è la più elevata possibile. Di conseguenza, le caratteristiche di questo tipo di diodo sono piuttosto sorprendenti.

Tunnel

Se spieghiamo in parole semplici di che tipo di diodo si tratta, allora va detto che questo tipo crea un tipo di resistenza negativo nelle caratteristiche corrente-tensione. Spesso tale dispositivo viene utilizzato in generatori e amplificatori.

Diodo invertito

Se parliamo di questo tipo di diodo, questo dispositivo può modificare la tensione al minimo mentre funziona in modalità aperta. Questo dispositivo è un analogo di un diodo di tipo tunnel. Sebbene funzioni in modo leggermente diverso, si basa proprio sull’effetto sopra descritto.

Varicap

Questo dispositivo è un semiconduttore. È caratterizzato da una maggiore capacità, che può essere controllata. Ciò dipende dagli indicatori di tensione inversa. Spesso tale diodo viene utilizzato durante l'impostazione e la calibrazione di circuiti di tipo oscillatorio.

Diodo ad emissione luminosa

Questo tipo di diodo emette luce, ma solo se la corrente scorre nella direzione in avanti. Molto spesso, questo dispositivo viene utilizzato ovunque sia necessario creare l'illuminazione con un consumo energetico minimo.

Fotodiodo

Questo dispositivo ha caratteristiche completamente opposte, se parliamo dell'opzione descritta in precedenza. Pertanto, produce cariche solo quando la luce lo colpisce.

Marcatura

Va notato che una caratteristica di tutti i dispositivi è che ogni elemento ha una designazione speciale. Grazie a loro puoi scoprire le caratteristiche del diodo se è di tipo semiconduttore. Il corpo è composto da quattro componenti. Ora dovremmo considerare i segni.

In primo luogo ci sarà sempre una lettera o un numero che indica il materiale di cui è composto il diodo. Pertanto, i parametri del diodo saranno facili da scoprire. Se viene indicata la lettera G, K, A o I, significa germanio, silicio, arseniuro di gallio e indio. A volte possono invece essere indicati rispettivamente i numeri da 1 a 4.

Il secondo posto indicherà il tipo. Ha anche significati diversi e caratteristiche proprie. Possono esserci raddrizzatori (C), varicap (V), diodi tunnel (I) e diodi zener (C), raddrizzatori (D), microonde (A).

Il penultimo posto è occupato da un numero che indicherà la zona in cui viene utilizzato il diodo.

Il quarto posto sarà impostato su un numero compreso tra 01 e 99. Indicherà il numero di sviluppo. Inoltre, il produttore può applicare diversi contrassegni sulla carrozzeria. Tuttavia, di norma, vengono utilizzati solo su dispositivi creati per circuiti specifici.

Per comodità, i diodi possono essere contrassegnati con immagini grafiche. Stiamo parlando di punti e strisce. Non c'è logica in questi disegni. Pertanto, per capire cosa aveva in mente il produttore, dovrai leggere le istruzioni.

Triodi

Questo tipo di elettrodo è un analogo di un diodo. Cos'è un triodo? È in qualche modo simile nel complesso ai dispositivi sopra descritti, ma ha funzioni e design diversi. La differenza principale tra un diodo e un triodo sarà che ha tre terminali e viene spesso definito transistor stesso.

Il principio di funzionamento è progettato per erogare corrente nel circuito utilizzando un piccolo segnale. Diodi e transistor sono utilizzati in quasi tutti i dispositivi elettronici. Stiamo parlando anche di processori.

Vantaggi e svantaggi

Un diodo laser, come qualsiasi altro, presenta vantaggi e svantaggi. Per sottolineare i vantaggi di questi dispositivi è necessario specificarli. Inoltre, faremo un piccolo elenco di svantaggi.

I vantaggi includono il basso costo dei diodi, un'eccellente durata, un'elevata durata e puoi utilizzare questi dispositivi anche quando lavori con corrente alternata. Va inoltre sottolineato che i dispositivi hanno dimensioni ridotte, consentendone la collocazione su qualsiasi circuito.

Per quanto riguarda gli svantaggi, va sottolineato che al momento non esistono dispositivi a semiconduttore che possano essere utilizzati in dispositivi ad alta tensione. Questo è il motivo per cui dovrai costruire vecchi analoghi. Va anche notato che le alte temperature hanno un effetto molto dannoso sui diodi. Riduce la durata.

Le prime copie avevano pochissima precisione. Questo è il motivo per cui le prestazioni dei dispositivi erano piuttosto scarse. Le lampade a LED dovevano essere disimballate. Cosa significa questo? Alcuni dispositivi potrebbero ricevere proprietà completamente diverse, anche se fabbricati nello stesso lotto. Dopo aver scartato i dispositivi non idonei, gli elementi sono stati marcati, descrivendone le reali caratteristiche.

Tutti i diodi in vetro hanno una caratteristica speciale: sono sensibili alla luce. Pertanto, se il dispositivo può essere aperto, cioè ha un coperchio, l'intero circuito funzionerà in modo completamente diverso, a seconda che lo spazio per la luce sia aperto o chiuso.

In meccanica esistono dispositivi che consentono il passaggio dell'aria o del liquido in una sola direzione.Ricorda come hai gonfiato una bicicletta o una gomma per auto. Perché l'aria non è uscita dalla ruota quando hai rimosso il tubo della pompa? Perché sulla fotocamera, nella pipetta in cui inserisci il tubo della pompa, c'è una cosa così interessante: . Quindi lascia passare l'aria solo in una direzione e ne blocca il passaggio nell'altra direzione.

L'elettronica è la stessa idraulica o pneumatica. Ma lo scherzo è che l'elettronica usa la corrente elettrica invece del liquido o dell'aria. Se tracciamo un'analogia: un serbatoio d'acqua è un condensatore carico, un tubo è un filo, un induttore è una ruota con lame

che non può essere accelerato immediatamente e quindi non può essere interrotto bruscamente.

Allora cos'è un capezzolo in elettronica? E chiameremo un elemento radio un capezzolo. E in questo articolo lo conosceremo meglio.

Un diodo a semiconduttore è un elemento che lascia passare la corrente elettrica in una sola direzione e ne blocca il passaggio nell'altra direzione. Questo è una specie di capezzolo ;-).

Alcuni diodi hanno quasi lo stesso aspetto dei resistori:

E alcuni sembrano un po' diversi:

Esistono anche versioni SMD di diodi:

Il diodo ha due terminali, come un resistore, ma questi terminali, a differenza di un resistore, hanno nomi specifici: anodo e catodo(e non più e meno, come dicono alcuni ingegneri elettronici analfabeti). Ma come determiniamo quale è quale? Ci sono due modi:

1) su alcuni diodi il catodo è indicato da una striscia diverso dal colore del corpo

2) puoi controlla il diodo usando un multimetro e scoprire dov'è il suo catodo e dov'è il suo anodo. Allo stesso tempo, controlla la sua funzionalità. Questo metodo è ferreo ;-). Come controllare un diodo utilizzando un multimetro può essere trovato in questo articolo.

Se applichiamo il più all'anodo e il meno al catodo, il diodo si “aprirà” e la corrente elettrica lo attraverserà tranquillamente. Ma se applichiamo un segno negativo all'anodo e un segno positivo al catodo, la corrente non scorrerà attraverso il diodo. Una specie di capezzolo ;-). Nei diagrammi, un diodo semplice è designato come segue:

È molto facile ricordare dov'è l'anodo e dov'è il catodo, se ricordi l'imbuto per versare i liquidi negli stretti colli delle bottiglie. L'imbuto è molto simile al circuito a diodi. Lo versiamo nell'imbuto e il liquido scorre molto bene, ma se lo capovolgi prova a versarlo attraverso il collo stretto dell'imbuto ;-).

Caratteristiche dei diodi

Diamo un'occhiata alle caratteristiche del diodo KD411AM. Cerchiamo le sue caratteristiche su Internet, digitando nel campo di ricerca “scheda tecnica KD411AM”

Ne abbiamo bisogno anche per spiegare i parametri del diodo

1) Tensione massima inversa U arr. - questa è la tensione del diodo che può sopportare se collegato nella direzione opposta, mentre la corrente lo attraversa Io arr.– intensità di corrente quando il diodo è collegato al contrario. Quando viene superata la tensione inversa nel diodo, si verifica la cosiddetta rottura a valanga, a seguito della quale la corrente aumenta bruscamente, il che può portare alla completa distruzione termica del diodo. Nel nostro diodo in studio, questa tensione è di 700 Volt.

2) Corrente diretta massima Io ho è la corrente massima che può fluire attraverso il diodo nella direzione in avanti. Nel nostro caso sono 2 Ampere.

3) Frequenza massima F d , che non deve essere superato. Nel nostro caso, la frequenza massima del diodo sarà di 30 kHz. Se la frequenza è più alta, il nostro diodo non funzionerà correttamente.

Tipi di diodi

Diodi Zener

Sono gli stessi diodi. Già dal nome è chiaro che i diodi Zener stabilizzano qualcosa. UN stabilizzano la tensione. Ma affinché il diodo zener esegua la stabilizzazione, è necessaria una condizione.Essi dovrebbero essere collegati in modo opposto rispetto ai diodi. L'anodo è negativo e il catodo è positivo. Strano, non è vero? Ma perché? Scopriamolo. Nella caratteristica corrente-tensione (CVC) di un diodo, viene utilizzato il ramo positivo - la direzione in avanti, ma in un diodo zener viene utilizzata l'altra parte del ramo CVC - la direzione opposta.

Sotto nel grafico vediamo un diodo zener da 5 Volt. Non importa quanto cambi la forza attuale, riceveremo comunque 5 Volt ;-). Fantastico, non è vero? Ma ci sono anche delle insidie. L'intensità della corrente non deve essere maggiore di quella indicata nella descrizione del diodo, altrimenti fallirà a causa dell'alta temperatura - Legge di Joule-Lenz. Il parametro principale del diodo zener è tensione di stabilizzazione(Ust). Misurato in Volt. Nel grafico si vede un diodo zener con una tensione di stabilizzazione di 5 Volt. Esiste anche un intervallo di corrente al quale funzionerà il diodo zener: questa è la corrente minima e massima(Io minimo, io massimo). Misurato in Ampere.

I diodi Zener hanno esattamente lo stesso aspetto dei diodi normali:

Sugli schemi sono indicati così:

LED

LED- una classe speciale di diodi che emettono luce visibile e invisibile. La luce invisibile è la luce nella gamma degli infrarossi o degli ultravioletti. Ma per l’industria i LED con luce visibile svolgono ancora un ruolo importante. Sono utilizzati per l'esposizione, la progettazione di insegne, striscioni luminosi, edifici e anche per l'illuminazione. I LED hanno gli stessi parametri di qualsiasi altro diodo, ma solitamente la loro corrente massima è molto inferiore.

Limitare la tensione inversa (Sei arrivato) può raggiungere i 10 Volt. Corrente massima ( Imax) sarà limitato a circa 50 mA per i LED semplici. Altro per l'illuminazione. Pertanto, quando si collega un diodo convenzionale, è necessario collegare un resistore in serie con esso. Il resistore può essere calcolato utilizzando una formula semplice, ma idealmente è meglio utilizzare un resistore variabile, selezionare il bagliore desiderato, misurare il valore del resistore variabile e inserire lì un resistore costante con lo stesso valore.

Le lampade a LED consumano pochi centesimi di elettricità e sono economiche.

Le strisce LED composte da molti LED sono molto richieste. Sembrano molto carini.

Negli schemi i LED sono designati come segue:

Non dimenticare che i LED sono suddivisi in indicatori e illuminazione. Gli indicatori LED hanno una luce debole e vengono utilizzati per indicare eventuali processi che si verificano in un circuito elettronico. Sono caratterizzati da una debole luminosità e da un basso consumo di corrente

Ebbene, i LED per l'illuminazione sono quelli utilizzati nelle lanterne cinesi, così come nelle lampade a LED

Il LED è un dispositivo a corrente, cioè per il suo normale funzionamento necessita di una corrente nominale, non di una tensione. Alla corrente nominale il LED diminuisce di una certa quantità, che dipende dal tipo di LED (potenza nominale, colore, temperatura). Di seguito è riportata una tabella che mostra quale caduta di tensione si verifica sui LED di diversi colori alla corrente nominale:

Puoi imparare come controllare il LED in questo articolo.

Tiristori

Tiristori sono diodi la cui conduttività è controllata utilizzando il terzo terminale: l'elettrodo di controllo (UE). L'uso principale dei tiristori è controllare un carico potente utilizzando un segnale debole fornito all'elettrodo di controllo.I tiristori sembrano simili ai diodi o ai transistor. I tiristori hanno così tanti parametri che non c'è abbastanza articolo per descriverli.Parametro principale – Io OS, mercoledì.– il valore medio della corrente che dovrebbe fluire attraverso il tiristore nella direzione in avanti senza danni alla sua salute.Un parametro importante è la tensione di apertura del tiristore - ( Sì), che viene alimentato all'elettrodo di controllo e in corrispondenza del quale il tiristore si apre completamente.

ed ecco come si presentano i tiristori di potenza, cioè i tiristori che funzionano con corrente elevata:

Nei diagrammi, i tiristori triodo appaiono così:

Esistono anche tipi di tiristori: dinistori e triac. I Dinistor non hanno un elettrodo di controllo e sembrano un normale diodo. I dinistori iniziano a far passare la corrente elettrica attraverso se stessi in connessione diretta quando la tensione ai suoi capi supera un certo valore.I triac sono uguali ai tiristori triodo, ma quando sono accesi passano la corrente elettrica attraverso di essi in due direzioni, quindi vengono utilizzati nei circuiti con corrente alternata.

Ponte a diodi e gruppi di diodi

I produttori inseriscono anche diversi diodi in un unico alloggiamento e li collegano insieme in una determinata sequenza. In questo modo otteniamo gruppi di diodi. I ponti a diodi sono uno dei tipi di gruppi di diodi.

Sui diagrammi ponte a diodiè indicato così:

Esistono anche altri tipi di diodi, come i varicap, il diodo Gunn, il diodo Schottky, ecc. Non basterebbe nemmeno l’eternità per descriverli tutti.