Są diody. Budowa i działanie diod półprzewodnikowych. Główne typy diod to diody niepółprzewodnikowe i półprzewodnikowe

- urządzenie elektroniczne z dwiema (czasem trzema) elektrodami o przewodności jednokierunkowej. Elektroda podłączona do bieguna dodatniego urządzenia nazywa się anodą, a elektroda podłączona do bieguna ujemnego nazywa się katodą. Jeśli do urządzenia zostanie przyłożone napięcie stałe, wówczas znajduje się ono w stanie otwartym, w którym rezystancja jest niska, a prąd przepływa bez przeszkód. Jeżeli zostanie przyłożone napięcie wsteczne, urządzenie zostanie zamknięte ze względu na dużą rezystancję. Prąd wsteczny jest obecny, ale jest tak mały, że konwencjonalnie przyjmuje się, że wynosi zero.

Generalna klasyfikacja

Diody dzielą się na duże grupy - niepółprzewodnikowe i półprzewodnikowe.

Nie półprzewodnikowy

Jedną z najstarszych odmian jest diody lampowe (próżniowe).. Są to lampy radiowe z dwiema elektrodami, z których jedna jest podgrzewana przez włókno. W stanie otwartym ładunki przemieszczają się z powierzchni nagrzanej katody do anody. Gdy kierunek pola jest przeciwny, urządzenie przechodzi do pozycji zamkniętej i praktycznie nie przepływa prąd.

Innym rodzajem urządzeń niepółprzewodnikowych są wypełniony gazem, z których obecnie używane są tylko modele wyładowań łukowych. Gastrony (urządzenia z katodami termicznymi) wypełnione są gazami obojętnymi, parami rtęci lub parami innych metali. Specjalne anody tlenkowe stosowane w diodach wypełnionych gazem są w stanie wytrzymać duże obciążenia prądowe.

Półprzewodnik

Urządzenia półprzewodnikowe opierają się na zasadzie złącza pn. Istnieją dwa rodzaje półprzewodników – typu p i typu n. Półprzewodniki typu P charakteryzują się nadmiarem ładunków dodatnich, natomiast półprzewodniki typu n charakteryzują się nadmiarem ładunków ujemnych (elektronów). Jeśli w pobliżu znajdują się półprzewodniki tych dwóch typów, to w pobliżu oddzielającej je granicy znajdują się dwa wąskie obszary naładowane, które nazywane są złączem p-n. Takie urządzenie z dwoma rodzajami półprzewodników o różnej przewodności zanieczyszczeń (lub półprzewodnikiem i metalem) i złączem p-n nazywa się dioda półprzewodnikowa. Najbardziej poszukiwane w nowoczesnych urządzeniach do różnych celów są urządzenia z diodami półprzewodnikowymi. Opracowano wiele modyfikacji takich urządzeń dla różnych obszarów zastosowań.

Diody półprzewodnikowe

Rodzaje diod ze względu na wielkość złącza

W zależności od wielkości i charakteru złącza p-n wyróżnia się trzy typy urządzeń - płaskie, punktowe i mikrostopowe.

Części planarne reprezentują jedną płytkę półprzewodnikową, w której znajdują się dwa obszary o różnej przewodności zanieczyszczeń. Najpopularniejsze produkty wykonane są z germanu i krzemu. Zaletami takich modeli jest możliwość pracy przy znacznych prądach stałych i w warunkach dużej wilgotności. Ze względu na wysoką pojemność barierową mogą pracować tylko przy niskich częstotliwościach. Ich głównym zastosowaniem są prostowniki prądu przemiennego instalowane w zasilaczach. Modele te nazywane są prostownikami.

Diody punktowe posiadają wyjątkowo małą powierzchnię złącza p-n i są przystosowane do pracy z niskimi prądami. Nazywa się je wysokimi częstotliwościami, ponieważ służą głównie do przetwarzania modulowanych oscylacji o znacznej częstotliwości.

Mikrostop modele uzyskuje się poprzez stopienie monokryształów półprzewodników typu p i n. Zgodnie z zasadą działania takie urządzenia są płaskie, ale ich właściwości są podobne do punktowych.

Materiały do ​​​​produkcji diod

Do produkcji diod wykorzystuje się krzem, german, arsenek galu, fosforek indu i selen. Najpopularniejsze są pierwsze trzy materiały.

Oczyszczony krzem- stosunkowo niedrogi i łatwy w obróbce materiał, który jest najczęściej stosowany. Diody krzemowe są doskonałymi diodami ogólnego przeznaczenia. Ich napięcie polaryzacji wynosi 0,7 V. W diodach germanowych wartość ta wynosi 0,3 V. German jest materiałem rzadszym i droższym. Dlatego urządzenia germanowe stosuje się tam, gdzie urządzenia krzemowe nie mogą skutecznie sprostać zadaniu technicznemu, na przykład w obwodach elektrycznych małej mocy i precyzyjnych.

Rodzaje diod ze względu na zakres częstotliwości

Ze względu na częstotliwość pracy diody dzielą się na:

• Niska częstotliwość – do 1 kHz.
• Wysoka częstotliwość i ultrawysoka częstotliwość – do 600 MHz. Przy takich częstotliwościach stosuje się głównie urządzenia punktowe. Pojemność złącza powinna być niska - nie więcej niż 1-2 pF. Są skuteczne w szerokim zakresie częstotliwości, także niskich, dzięki czemu są uniwersalne.
• Diody impulsowe stosowane są w obwodach, w których istotna jest duża prędkość. Zgodnie z technologią produkcji takie modele dzielą się na punktowe, stopowe, spawane i rozproszone.

Obszary zastosowań diod

Współcześni producenci oferują szeroką gamę diod dostosowanych do konkretnych zastosowań.

Diody prostownicze

Urządzenia te służą do prostowania sinusoidy prądu przemiennego. Zasada ich działania opiera się na właściwości urządzenia polegającego na przejściu w stan zamknięty przy polaryzacji zaporowej. W wyniku działania urządzenia diodowego odcinane są ujemne półfale bieżącej sinusoidy. W oparciu o straty mocy, które zależą od najwyższego dopuszczalnego prądu przewodzenia, diody prostownicze dzielą się na trzy typy - małej mocy, średniej mocy i dużej mocy.

• Diody niskoprądowe można stosować w obwodach, w których prąd nie przekracza 0,3 A. Produkty są lekkie i kompaktowe, ponieważ ich korpus wykonany jest z materiałów polimerowych.
• Diody średniej mocy mogą pracować w zakresie prądowym 0,3-10,0 A. W większości przypadków posiadają metalową obudowę i sztywne zaciski. Produkowane są głównie z oczyszczonego krzemu. Po stronie katody wykonany jest gwint do mocowania na radiatorze.
• Mocne diody (mocy) działają w obwodach o prądzie większym niż 10 A. Ich obudowy wykonane są z metalu-ceramiki i metalu-szkła. Projekt - pin lub tablet. Producenci oferują modele przeznaczone dla prądów do 100 000 A i napięć do 6 kV. Wykonane są głównie z krzemu.

Detektory diodowe

Takie urządzenia uzyskuje się poprzez połączenie diod z kondensatorami w obwodzie. Są przeznaczone do wydobywania niskich częstotliwości z sygnałów modulowanych. Obecny w większości urządzeń gospodarstwa domowego - radiach i telewizorach. Fotodiody służą jako detektory promieniowania, przekształcające światło padające na obszar światłoczuły na sygnał elektryczny.

Urządzenia ograniczające

Zabezpieczenie przed przeciążeniem zapewnia łańcuch kilku diod podłączonych do szyn zasilających w odwrotnym kierunku. W standardowych warunkach pracy wszystkie diody są zwarte. Jeżeli jednak napięcie przekroczy dopuszczalną wartość docelową, zostaje uruchomiony jeden z elementów ochronnych.

Przełączniki diodowe

Przełączniki to połączenie diod, które służą do natychmiastowej zmiany sygnałów o wysokiej częstotliwości. Taki system jest sterowany stałym prądem elektrycznym. Sygnały wysokiej częstotliwości i sygnały sterujące są oddzielane za pomocą kondensatorów i cewek.

Diodowa ochrona przed iskrami

Skuteczną ochronę przed iskrami uzyskuje się poprzez połączenie bariery z diodą bocznikową ograniczającą napięcie z rezystorami ograniczającymi prąd.

Diody parametryczne

Stosowane są we wzmacniaczach parametrycznych, które stanowią podtyp rezonansowych wzmacniaczy regeneracyjnych. Zasada działania opiera się na efekcie fizycznym, który polega na tym, że gdy sygnały o różnych częstotliwościach osiągają nieliniową pojemność, część mocy jednego sygnału może zostać skierowana na zwiększenie mocy innego sygnału. Elementem zaprojektowanym tak, aby zawierał nieliniową pojemność, jest dioda parametryczna.

Mieszanie diod

Urządzenia mieszające służą do przekształcania sygnałów mikrofalowych na sygnały o częstotliwości pośredniej. Transformacja sygnału odbywa się ze względu na nieliniowość parametrów diody mieszającej. Urządzenia z barierą Schottky'ego, varicaps, diodami zwrotnymi i diodami Motta służą do mieszania diod mikrofalowych.

Diody powielające

Te urządzenia mikrofalowe są stosowane w mnożnikach częstotliwości. Mogą pracować w zakresie długości fal decymetrowych, centymetrowych i milimetrowych. Z reguły jako urządzenia powielające stosuje się urządzenia z krzemu i arsenku galu, często z efektem Schottky'ego.

Diody tuningowe

Zasada działania diod strojenia opiera się na zależności pojemności bariery złącza p-n od wartości napięcia wstecznego. Jako urządzenia tuningowe stosowane są urządzenia z krzemu i arsenku galu. Części te są stosowane w urządzeniach do dostrajania częstotliwości w zakresie mikrofal.

Diody generatora

Do generowania sygnałów w zakresie mikrofal potrzebne są dwa główne typy urządzeń: diody lawinowe i diody Gunna. Niektóre diody generatora po włączeniu w określonym trybie mogą pełnić funkcje urządzeń powielających.

Rodzaje diod według rodzaju konstrukcji

Diody Zenera (diody Zenera)

Urządzenia te są w stanie utrzymać charakterystykę działania w trybie awarii elektrycznej. Urządzenia niskiego napięcia (napięcie do 5,7 V) korzystają z przebicia tunelowego, a urządzenia wysokiego napięcia z przebicia lawinowego. Stabilizatory zapewniają stabilizację niskich napięć.

Stabilizatory

Stabilizator lub normistor to dioda półprzewodnikowa, w której do stabilizacji napięcia wykorzystywana jest bezpośrednia gałąź charakterystyki prądowo-napięciowej (to znaczy, że w obszarze polaryzacji przewodzenia napięcie na stabilizatorze słabo zależy od prądu). Charakterystyczną cechą stabilizatorów w porównaniu do diod Zenera jest ich niższe napięcie stabilizacji (około 0,7-2 V).

Diody Schottky’ego

Urządzenia stosowane jako prostowniki, powielacze i urządzenia dostrajające działają w oparciu o styk metal-półprzewodnik. Konstrukcyjnie są to płytki wykonane z krzemu o niskiej rezystancji, na które nałożona jest folia o wysokiej rezystancji o tym samym rodzaju przewodności. Na folię natryskiwana jest próżniowo warstwa metalu.

Varicaps

Varicaps pełnią funkcję pojemności, której wartość zmienia się wraz ze zmianami napięcia. Główną cechą tego urządzenia jest napięcie pojemnościowe.

Diody tunelowe

Te diody półprzewodnikowe mają spadek charakterystyki prądowo-napięciowej, który występuje w wyniku efektu tunelowania. Modyfikacją urządzenia tunelowego jest dioda odwrotna, w której ujemna gałąź rezystancji jest słabo wyrażona lub nieobecna. Odwrotna gałąź diody wstecznej odpowiada gałęzi przedniej tradycyjnego urządzenia diodowego.

Tyrystory

W przeciwieństwie do konwencjonalnej diody, tyrystor oprócz anody i katody ma trzecią elektrodę sterującą. Modele te charakteryzują się dwoma stanami stabilnymi – otwartym i zamkniętym. Ze względu na konstrukcję części te dzielą się na dinistory, tyrystory i triaki. Do produkcji tych produktów wykorzystuje się głównie krzem.

Triaki

Triaki (tyrystory symetryczne) to rodzaj tyrystorów stosowanych do przełączania obwodów prądu przemiennego. W przeciwieństwie do tyrystora, który ma katodę i anodę, niewłaściwe jest nazywanie głównych zacisków (zasilania) triaka katodą lub anodą, ponieważ ze względu na budowę triaka są one jednocześnie. Triak pozostaje otwarty tak długo, jak prąd płynący przez główne zaciski przekracza pewną wartość zwaną prądem podtrzymania.

Dinistory

Dinistor, czyli tyrystor diodowy, to urządzenie, które nie zawiera elektrod sterujących. Zamiast tego są kontrolowane przez napięcie przyłożone pomiędzy elektrodami głównymi. Ich głównym zastosowaniem jest sterowanie dużymi obciążeniami za pomocą słabych sygnałów. Dinistory są również wykorzystywane do produkcji urządzeń przełączających.

Mostki diodowe

Są to 4, 6 lub 12 diod, które są ze sobą połączone. Liczba elementów diodowych zależy od rodzaju obwodu, który może być jednofazowy, trójfazowy, z pełnym mostkiem lub półmostkiem. Mostki pełnią funkcję prostowania prądu. Często stosowany w generatorach samochodowych.

Fotodiody

Zaprojektowany do przetwarzania energii świetlnej na sygnał elektryczny. Zasada działania jest podobna do baterii słonecznych.

diody LED

Urządzenia te emitują światło po podłączeniu do prądu elektrycznego. Diody LED, które mają szeroką gamę kolorów i mocy luminescencji, stosowane są jako wskaźniki w różnych urządzeniach, emitery światła w transoptorach, a także w telefonach komórkowych do podświetlania klawiatury. Urządzenia dużej mocy są poszukiwane jako nowoczesne źródła światła w latarniach.

Diody podczerwieni

Jest to rodzaj diody LED, która emituje światło w zakresie podczerwieni. Stosowany jest w bezprzewodowych liniach komunikacyjnych, oprzyrządowaniu, urządzeniach do zdalnego sterowania oraz w kamerach monitoringu wideo do obserwacji terytorium w nocy. Urządzenia emitujące podczerwień generują światło w zakresie niewidocznym dla ludzkiego oka. Można to wykryć za pomocą aparatu w telefonie komórkowym.

Diody Gunna

Ten typ diody mikrofalowej wykonany jest z materiału półprzewodnikowego o złożonej strukturze pasma przewodnictwa. Zazwyczaj do produkcji tych urządzeń wykorzystuje się arsenek galu o przewodności elektronicznej. W tym urządzeniu nie ma złącza p-n, to znaczy cechy urządzenia są wewnętrzne i nie powstają na granicy połączenia dwóch różnych półprzewodników.

Magnetodody

W takich urządzeniach charakterystyka prądowo-napięciowa zmienia się pod wpływem pola magnetycznego. Urządzenia stosowane są w przyciskach bezdotykowych przeznaczonych do wprowadzania informacji, czujnikach ruchu, urządzeniach sterujących i pomiarze wielkości nieelektrycznych.

Diody laserowe

Urządzenia te, posiadające złożoną strukturę kryształu i złożoną zasadę działania, dają rzadką możliwość generowania wiązki laserowej w codziennych warunkach. Ze względu na wysoką moc optyczną i szeroką funkcjonalność, urządzenia te sprawdzają się w wysoce precyzyjnych przyrządach pomiarowych do zastosowań domowych, medycznych i naukowych.

Diody lawinowe i lawinowo-przejściowe

Zasada działania urządzeń polega na lawinowym zwielokrotnianiu nośników ładunku podczas wstecznego polaryzacji złącza p-n i ich pokonywaniu przestrzeni lotu w określonym przedziale czasu. Jako materiały wyjściowe stosuje się arsenek galu lub krzem. Urządzenia są przeznaczone głównie do wytwarzania oscylacji o ultrawysokiej częstotliwości.

Diody PIN

Urządzenia PIN pomiędzy obszarami p i n mają własny niedomieszkowany półprzewodnik (region i). Szeroki obszar niedomieszkowany nie pozwala na użycie tego urządzenia jako prostownika. Jednakże diody PIN są szeroko stosowane jako diody mieszające, detektorowe, parametryczne, przełączające, ograniczające, tuningowe i generatorowe.

Triody

Triody to lampy próżniowe. Posiada trzy elektrody: katodę termionową (ogrzewaną bezpośrednio lub pośrednio), anodę i siatkę sterującą. Obecnie triody zostały prawie całkowicie zastąpione tranzystorami półprzewodnikowymi. Wyjątkiem są obszary, w których wymagana jest konwersja sygnałów o częstotliwości rzędu setek MHz - GHz o dużej mocy przy małej liczbie elementów aktywnych, a wymiary i waga nie mają większego znaczenia.

Oznaczenie diody

Oznaczenie urządzeń z diodami półprzewodnikowymi obejmuje cyfry i litery:

• Pierwsza litera charakteryzuje materiał źródłowy. Na przykład K – krzem, G – german, A – arsenek galu, I – fosforek indu.
• Druga litera to klasa lub grupa diody.
• Trzeci element, zwykle cyfrowy, oznacza zastosowanie i właściwości elektryczne modelu.
• Czwarty element to litera jedynki (od A do Z), wskazująca możliwość rozwoju.

Przykład: KD202K – krzemowa dioda dyfuzyjna prostownicza.

Czy artykuł był pomocny?

(0)

Co Ci się nie podobało?

Oznacza to, że obie półfale napięcia przemiennego przechodzące przez mostek diodowy będą miały tę samą polaryzację napięcia stałego na obciążeniu.
Istnieje również schemat wykorzystania tylko 2 diod do prostowania prądu przemiennego za pomocą transformatora z odczepem od punktu środkowego. W nim prawidłowe działanie diod odbywa się dzięki temu, że zastosowany transformator ma dwa identyczne uzwojenia wtórne o odpowiednio równych napięciach. Jedno uzwojenie pracuje przez jeden półcykl, a drugie uzwojenie przez drugi półcykl. Możesz samodzielnie znaleźć i zdemontować tę opcję. Jednak w praktyce znacznie częściej stosuje się schemat omówiony powyżej.
Jeśli nie zamierzasz stosować diod w obwodach wysokiej częstotliwości, a są to osobne serie diod, to musisz znać dwa główne parametry diod prostowniczych:
1)Maksymalny prąd przewodzenia, Ipr. Jest to ten sam prąd, który przepływa przez obciążenie, gdy dioda jest otwarta. W większości stosowanych diod wartość ta mieści się w przedziale od 0,1 do 10A. Są też mocniejsze. Należy jednak wziąć pod uwagę, że w każdym przypadku, gdy przez diodę przepływa prąd stały Ipr, „osiada” na nim niewielkie napięcie. Jego wartość zależy od wielkości przepływającego prądu, ale generalnie wynosi około 1 V. Wartość ta nazywana jest bezpośrednim spadkiem napięcia i jest zwykle oznaczana jako Upr lub Udrop. Dla każdej diody jest to podane w książce referencyjnej.
2)Maksymalne napięcie wsteczne, Uob. Jest to najwyższe napięcie w kierunku odwrotnym, przy którym dioda nadal zachowuje swoje właściwości zaworowe. Generalnie jest to po prostu napięcie przemienne, które możemy podłączyć do jego zacisków. A wybierając diody do tego samego prostownika mostkowego, właśnie na tej wartości należy się skupić. Po przekroczeniu tej wartości napięcia następuje nieodwracalne przebicie diody, podobnie jak w przypadku przekroczenia prądu przewodzenia Ipr. Wartość ta jest również dostępna w podręcznikach poświęconych diodom.
Warto zwrócić uwagę na inny rodzaj diod, że tak powiem, diody Zenera. Trochę informacji o nich dalej.
Kolejną grupą diod są diody Zenera. Ich celem nie jest prostowanie prądu, ale stabilizacja napięcia. Mają też złącze p-n. W przeciwieństwie do diody dioda Zenera jest podłączona w przeciwnym kierunku. Jego charakterystykę prądowo-napięciową oraz symbol pokazano na rys. 5. Z rys. 5 widać, że przy pewnej wartości napięcia na zaciskach diody Zenera mniejszej niż Umin, prąd jest praktycznie równy zeru. Przy napięciu Umin dioda Zenera otwiera się i zaczyna przez nią płynąć prąd. Sekcja napięcia od Umin do Umax, tj. pomiędzy punktami 1 i 2 na wykresie znajduje się sekcja robocza diody odniesienia (diody Zenera). Wartości minimalne i maksymalne mogą różnić się jedynie o dziesiąte części wolta. Wartości te odpowiadają minimalnym i maksymalnym prądom stabilizacyjnym. Główne parametry diody Zenera to:
1)Napięcie stabilizacyjne Ust. Diody Zenera produkowane są z napięciem stabilizacyjnym najczęściej od 6 do 12 V, ale zdarzają się też diody od 2 do 6 V, a także rzadziej stosowane powyżej 12 i do 300 V;
2)Minimalny prąd stabilizacji Ist.min. Jest to najmniejszy prąd przepływający przez diodę Zenera, w wyniku czego pojawia się na niej napięcie stabilizowane z tabliczki znamionowej. Zwykle jest to 4...5mA;
3M maksymalny prąd stabilizacji. Jest to maksymalny prąd płynący przez diodę Zenera, którego nie można przekroczyć podczas pracy, ponieważ następuje niedopuszczalne nagrzewanie się diody Zenera. W modelach małej mocy jest to najczęściej 20...40 mA.
Im bardziej stromy odcinek 1–2 charakterystyki woltoamperowej diody Zenera, tym lepiej stabilizuje ona napięcie.
Specyficzne zastosowanie stabilizatorów napięcia z obliczeniami podano w rozdziałach „Obliczanie stabilizatora parametrycznego” i „Stabilizator napięcia z ciągłą kompensacją”.
Istnieją inne typy diod. Są to diody impulsowe, diody mikrofalowe, stabistory, varicaps, diody tunelowe, diody elektroluminescencyjne, fotodiody. Przyjmijmy jednak, że nadal stosuje się je nie w prostych urządzeniach elektrycznych, a w urządzeniach czysto radioelektronicznych, więc nie będziemy się na nich skupiać. Ponadto po przestudiowaniu podstawowych właściwości rozważanych diod informacje na ten temat można łatwo znaleźć w literaturze technicznej.
Na zakończenie kilka informacji na temat oznaczania diod półprzewodnikowych. Porozmawiajmy po rosyjsku.
Pierwszym znakiem jest litera (dla urządzeń ogólnego przeznaczenia) lub cyfra (dla urządzeń specjalnego przeznaczenia), wskazująca źródłowy materiał półprzewodnikowy, z którego wykonana jest dioda: G (lub 1) - german; K (lub 2) - krzem; A (lub 3) - GaAS. Drugi symbol to litera wskazująca podklasę diody: D - prostownik, wysokiej częstotliwości (uniwersalny) i impulsowy; B - żylaki; C - diody Zenera; L - diody LED. Trzeci znak to liczba wskazująca przeznaczenie diody (w przypadku diod Zenera - moc rozpraszania): na przykład 3 - przełączanie, 4 - uniwersalność itp. Czwarty i piąty znak to 2-cyfrowa liczba wskazująca numer seryjny opracowania (dla diod Zenera - znamionowe napięcie stabilizacji). Szósty znak to litera wskazująca grupę parametryczną urządzenia (w przypadku diod Zenera kolejność rozwoju).
Kilka przykładów oznaczeń:
GD412A - dioda germanowa (G) (D), uniwersalna (4), nr opracowania 12, grupa A; KS196V - krzemowa (K) dioda Zenera (S), moc rozpraszania nie większa niż 0,3 W (1), znamionowe napięcie stabilizacji 9,6 V, trzecie rozwinięcie (V).
W przypadku diod półprzewodnikowych o małych rozmiarach obudowy stosuje się oznaczenie kolorystyczne w postaci oznaczeń nanoszonych na korpus urządzenia.

Dioda to najprostsze urządzenie półprzewodnikowe lub próżniowe, które ma dwa styki. Główną właściwością tego pierwiastka jest tzw. przewodność jednokierunkowa.

Oznacza to, że w zależności od polaryzacji półprzewodnik ma radykalnie różną przewodność. Zmieniając kierunek prądu, możesz otworzyć lub zamknąć diodę. Właściwość ta jest szeroko stosowana w różnych obszarach projektowania obwodów.

Zasada działania jest następująca:
Element radiowy składa się ze złącza prądowego ze zintegrowanymi stykami roboczymi - anodą i katodą.
Przykładając napięcie stałe do elektrod (anoda - dodatnia, katoda - ujemna), otwieramy złącze, rezystancja diody staje się znikoma i przepływa przez nią prąd elektryczny, zwany bezpośrednim.

Jeśli polaryzacja zostanie odwrócona, to znaczy do anody zostanie przyłożony potencjał ujemny, a do katody potencjał dodatni, rezystancja złącza wzrośnie tak bardzo, że uważa się, że ma tendencję do nieskończoności. Prąd elektryczny (wsteczny) jest zasadniczo zerowy.

Główne typy diod to diody niepółprzewodnikowe i półprzewodnikowe

Pierwszy typ był szeroko stosowany w epoce lamp radiowych, przed zastosowaniem półprzewodników na dużą skalę. Kolba będąca korpusem elementu radiowego może zawierać specjalny gaz lub próżnię. Niezawodność i moc diod gazowanych (próżniowych) nie jest zadowalająca, jednak ich duże wymiary i konieczność nagrzewania w celu osiągnięcia wydajności ograniczają ich zastosowanie.

Do pracy konieczne było podgrzanie jednej z elektrod - katody. Po czym wewnątrz lampy nastąpiła emisja elektronów, a pomiędzy elektrodami roboczymi płynął prąd (w jednym kierunku).

To jest interesujące! Pomimo archaicznego charakteru lamp próżniowych, koneserzy dobrej muzyki preferują wzmacniacze montowane z tych elementów. Uważa się, że dźwięk będzie bardziej naturalny i czystszy niż w układach półprzewodnikowych.

Wzmacniacz zbudowany jest z diod próżniowych

Diody półprzewodnikowe. Elementem roboczym jest materiał półprzewodnikowy ze zintegrowanymi stykami elektrodowymi.

Ponieważ kryształ może pracować w każdych warunkach (prąd płynie bezpośrednio w jego ciele), nie ma potrzeby umieszczania go w próżni lub specjalnym środowisku gazowym. Wymagana jest jedynie ochrona mechaniczna, ponieważ wszystkie materiały półprzewodnikowe są delikatne.

Co to jest dioda? Jest to element, który otrzymał inną przewodność. Zależy to od tego, jak dokładnie przepływa prąd elektryczny. Korzystanie z urządzenia zależy od obwodu, który musi ograniczać podążanie za tym elementem. W tym artykule porozmawiamy o konstrukcji diody, a także o jej typach. Przyjrzyjmy się schematowi i miejscu użycia tych elementów.

Historia wyglądu

Tak się złożyło, że nad stworzeniem diod rozpoczęło się dwóch naukowców: Brytyjczyk i Niemiec. Warto zauważyć, że ich ustalenia były nieco odmienne. Pierwszy oparł wynalazek na triodach lampowych, drugi na półprzewodnikowych.

Niestety, w tym czasie nauka nie była w stanie dokonać przełomu w tej dziedzinie, ale powodów do refleksji było wiele.

Kilka lat później diody zostały odkryte ponownie (formalnie). Thomas Edison opatentował ten wynalazek. Niestety, nie przydało mu się to we wszystkich jego dziełach za jego życia. Dlatego przez lata podobną technologię opracowywali inni naukowcy. Do początków XX wieku wynalazki te nazywano prostownikami. I dopiero po chwili William Eakles użył dwóch słów: di i odos. Pierwsze słowo jest tłumaczone jako dwa, a drugie to ścieżka. Językiem, w którym nadano tę nazwę, jest grecki. A jeśli przetłumaczymy to wyrażenie w całości, to „dioda” oznacza „dwie ścieżki”.

Zasada działania i podstawowe informacje o diodach

Dioda ma w swojej strukturze elektrody. Mówimy o anodzie i katodzie. Jeśli pierwszy ma potencjał dodatni, wówczas diodę nazywa się otwartą. W ten sposób opór staje się mały i płynie prąd. Jeśli potencjał na katodzie jest dodatni, dioda nie zostaje otwarta. Nie przepuszcza prądu elektrycznego i ma wysoką wartość rezystancji.

Jak działa dioda?

Zasadniczo zorientowaliśmy się, czym jest dioda. Teraz musisz zrozumieć, jak to działa.

Korpus często wykonany jest ze szkła, metalu lub ceramiki. Najczęściej zamiast tych ostatnich stosuje się określone związki. Pod obudową widać dwie elektrody. Najprostszy będzie miał gwint o małej średnicy.

Wewnątrz katody znajduje się drut. Jest uważany za grzejnik, ponieważ jego funkcje obejmują ogrzewanie, które zachodzi zgodnie z prawami fizyki. Dioda nagrzewa się pod wpływem prądu elektrycznego.

Do produkcji wykorzystuje się także krzem i german. Z jednej strony urządzenia brakuje elektrod, z drugiej jest ich nadmiar. Z tego powodu tworzone są specjalne granice, które zapewnia przejście p-n. Dzięki niemu prąd prowadzony jest w kierunku, w którym jest to konieczne.

Charakterystyka diody

Diodę widać już na schemacie, teraz warto dowiedzieć się, na co należy zwrócić uwagę przy zakupie urządzenia.

Z reguły kupujący kierują się tylko dwoma niuansami. Mówimy o maksymalnym prądzie, a także napięciu wstecznym na maksymalnych poziomach.

Zastosowanie diod w życiu codziennym

Dość często diody są stosowane w generatorach samochodowych. Powinieneś sam zdecydować, którą diodę wybrać. Należy zauważyć, że maszyny wykorzystują kompleksy kilku urządzeń, które są rozpoznawane jako mostek diodowy. Często takie urządzenia są wbudowane w telewizory i odbiorniki. Jeśli użyjesz ich razem z kondensatorami, możesz osiągnąć izolację częstotliwości i sygnałów.

Aby chronić konsumenta przed prądem elektrycznym, w urządzeniach często wbudowany jest zespół diod. Ten system ochrony jest uważany za dość skuteczny. Trzeba też powiedzieć, że zasilacz najczęściej do jakichkolwiek urządzeń korzysta z takiego urządzenia. Dlatego diody LED są obecnie dość powszechne.

Rodzaje diod

Po rozważeniu, czym jest dioda, należy podkreślić, jakie typy istnieją. Z reguły urządzenia dzielą się na dwie grupy. Pierwszy jest uważany za półprzewodnik, a drugi za niepółprzewodnik.

W tej chwili popularna jest pierwsza grupa. Nazwa jest związana z materiałami, z których wykonane jest takie urządzenie: albo z dwóch półprzewodników, albo ze zwykłego metalu z półprzewodnikiem.

W tej chwili opracowano wiele specjalnych typów diod, które są stosowane w unikalnych obwodach i urządzeniach.

Dioda Zenera lub dioda Zenera

Ten typ stosowany jest w stabilizacji napięcia. Faktem jest, że taka dioda, gdy nastąpi awaria, gwałtownie zwiększa prąd, a dokładność jest tak wysoka, jak to możliwe. W związku z tym cechy tego typu diody są dość niesamowite.

Tunel

Jeśli prostymi słowami wyjaśnimy, jaki to rodzaj diody, należy powiedzieć, że ten typ tworzy ujemny rodzaj rezystancji w charakterystyce prądowo-napięciowej. Często takie urządzenie jest stosowane w generatorach i wzmacniaczach.

Odwrócona dioda

Jeśli mówimy o tego typu diodzie, to urządzenie to może zmienić napięcie na stronę minimalną podczas pracy w trybie otwartym. To urządzenie jest analogiem diody tunelowej. Choć działa to w nieco inny sposób, opiera się właśnie na efekcie opisanym powyżej.

Varicap

To urządzenie jest półprzewodnikiem. Charakteryzuje się zwiększoną wydajnością, którą można kontrolować. Zależy to od wskaźników napięcia wstecznego. Często taką diodę stosuje się przy konfigurowaniu i kalibrowaniu obwodów oscylacyjnych.

Dioda LED

Ten typ diody emituje światło, ale tylko wtedy, gdy prąd płynie w kierunku do przodu. Najczęściej urządzenie to stosowane jest wszędzie tam, gdzie konieczne jest stworzenie oświetlenia przy minimalnym zużyciu energii.

Fotodioda

To urządzenie ma zupełnie przeciwne cechy, jeśli mówimy o wcześniej opisanej opcji. Dlatego wytwarza ładunki tylko wtedy, gdy pada na nie światło.

Cechowanie

Należy zauważyć, że cechą wszystkich urządzeń jest to, że każdy element ma specjalne oznaczenie. Dzięki nim można poznać charakterystykę diody, jeśli jest ona typu półprzewodnikowego. Korpus składa się z czterech elementów. Teraz powinniśmy zająć się oznaczeniami.

Na pierwszym miejscu zawsze będzie litera lub cyfra wskazująca materiał, z którego wykonana jest dioda. Dzięki temu parametry diody będą łatwe do ustalenia. Jeśli wskazana jest litera G, K, A lub I, oznacza to german, krzem, arsenek galu i ind. Czasami zamiast tego można wskazać odpowiednio liczby od 1 do 4.

Drugie miejsce wskaże typ. Ma również różne znaczenia i swoje własne cechy. Mogą występować prostowniki (C), żylaki (V), diody tunelowe (I) i diody Zenera (C), prostowniki (D), kuchenki mikrofalowe (A).

Przedostatnie miejsce zajmuje cyfra, która wskaże obszar, w którym dioda jest zastosowana.

Czwarte miejsce zostanie ustawione na liczbę od 01 do 99. Będzie ono wskazywało numer opracowania. Dodatkowo producent może nanieść na karoserię różnorodne oznaczenia. Jednak z reguły są one używane tylko w urządzeniach stworzonych dla określonych obwodów.

Dla wygody diody można oznaczyć obrazami graficznymi. Mówimy o kropkach i paskach. W tych rysunkach nie ma logiki. Dlatego, aby zrozumieć, co miał na myśli producent, trzeba będzie zapoznać się z instrukcją.

Triody

Ten typ elektrody jest analogiem diody. Co to jest trioda? Jest nieco podobny pod względem kompleksowym do urządzeń opisanych powyżej, ale ma inne funkcje i konstrukcję. Główną różnicą między diodą a triodą będzie to, że ma ona trzy zaciski i jest najczęściej określana jako sam tranzystor.

Zasada działania polega na tym, że za pomocą małego sygnału prąd będzie wyprowadzany do obwodu. Diody i tranzystory są stosowane w prawie każdym urządzeniu elektronicznym. Mówimy także o procesorach.

Zalety i wady

Dioda laserowa, jak każda inna, ma zalety i wady. Aby podkreślić zalety tych urządzeń, należy je wyszczególnić. Ponadto zrobimy małą listę wad.

Zaletami są niski koszt diod, doskonała żywotność, wysoka żywotność, a także można używać tych urządzeń podczas pracy z prądem przemiennym. Należy również zauważyć, że urządzenia są niewielkich rozmiarów, co pozwala na umieszczenie ich w dowolnym obwodzie.

Jeśli chodzi o minusy, należy podkreślić, że w tej chwili nie ma urządzeń półprzewodnikowych, które można zastosować w urządzeniach o wysokim napięciu. Dlatego będziesz musiał zbudować stare analogi. Należy również zauważyć, że wysokie temperatury mają bardzo szkodliwy wpływ na diody. Skraca żywotność.

Pierwsze egzemplarze miały bardzo małą dokładność. Z tego powodu wydajność urządzeń była dość słaba. Lampy LED trzeba było rozpakować. Co to znaczy? Niektóre urządzenia mogą otrzymać zupełnie inne właściwości, nawet wyprodukowane w tej samej partii. Po odseparowaniu nieodpowiednich urządzeń oznaczono elementy, które opisywały ich rzeczywistą charakterystykę.

Wszystkie diody wykonane ze szkła mają specjalną cechę: są wrażliwe na światło. Zatem jeśli urządzenie da się otworzyć, czyli posiada pokrywę, to cały obwód będzie działał zupełnie inaczej, w zależności od tego, czy przestrzeń na światło jest otwarta, czy zamknięta.

W mechanice istnieją urządzenia, które umożliwiają przepływ powietrza lub cieczy tylko w jednym kierunku.Przypomnij sobie, jak napompowałeś oponę rowerową lub samochodową. Dlaczego po zdjęciu węża pompy nie spłynęło powietrze z koła? Bo na aparacie, w pipecie, w którą wkłada się wężyk pompy, jest taki ciekawy drobiazg - . Umożliwia zatem przepływ powietrza tylko w jednym kierunku i blokuje jego przepływ w drugim kierunku.

Elektronika to ta sama hydraulika czy pneumatyka. Ale cały żart polega na tym, że elektronika wykorzystuje prąd elektryczny zamiast cieczy lub powietrza. Jeśli narysujemy analogię: zbiornik wody to naładowany kondensator, wąż to drut, cewka indukcyjna to koło z łopatkami

którego nie można natychmiast przyspieszyć, a następnie nie można gwałtownie zatrzymać.

Czym zatem jest sutek w elektronice? I nazwiemy element radiowy sutkiem. A w tym artykule poznamy go lepiej.

Dioda półprzewodnikowa to element, który umożliwia przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku i blokuje jego przepływ w drugim kierunku. To taki rodzaj sutka ;-).

Niektóre diody wyglądają prawie tak samo jak rezystory:

A niektóre wyglądają trochę inaczej:

Istnieją również wersje diod SMD:

Dioda ma dwa zaciski, jak rezystor, ale te zaciski, w przeciwieństwie do rezystora, mają specyficzne nazwy - anoda i katoda(a nie plus i minus, jak mówią niektórzy niepiśmienni inżynierowie elektronicy). Ale jak ustalić, który jest który? Istnieją dwa sposoby:

1) na niektórych diodach katoda jest oznaczona paskiem różni się od koloru ciała

2) możesz sprawdź diodę multimetrem i dowiedz się, gdzie jest jego katoda, a gdzie anoda. Jednocześnie sprawdź jego działanie. Ta metoda jest żelazna ;-). Jak sprawdzić diodę za pomocą multimetru, znajdziesz w tym artykule.

Jeśli przyłożymy plus do anody i minus do katody, wówczas dioda „otworzy się” i prąd elektryczny będzie przez nią spokojnie płynął. Ale jeśli zastosujesz minus do anody i plus do katody, wówczas przez diodę nie będzie przepływał żaden prąd. Coś w rodzaju sutka ;-). Na schematach prosta dioda jest oznaczona w następujący sposób:

Bardzo łatwo jest zapamiętać, gdzie jest anoda, a gdzie katoda, jeśli pamięta się lejek do wlewania płynów do wąskich szyjek butelek. Lejek jest bardzo podobny do obwodu diody. Wlewamy go do lejka, płyn bardzo dobrze spływa, ale jeśli odwrócimy go do góry nogami, spróbujmy przelać go przez wąską szyjkę lejka ;-).

Charakterystyka diody

Przyjrzyjmy się charakterystyce diody KD411AM. Jego charakterystyki szukamy w Internecie wpisując w wyszukiwarkę „datasheet KD411AM”

Aby wyjaśnić parametry diody, również jej potrzebujemy

1) Odwróć napięcie maksymalne Jesteś Arr. - jest to napięcie diody, które może wytrzymać przy podłączeniu w przeciwnym kierunku, podczas gdy będzie przez nią płynął prąd jestem.– natężenie prądu przy odwrotnym podłączeniu diody. W przypadku przekroczenia napięcia wstecznego w diodzie następuje tzw. przebicie lawinowe, w wyniku którego następuje gwałtowny wzrost prądu, co może doprowadzić do całkowitego zniszczenia termicznego diody. W naszej badanej diodzie napięcie to wynosi 700 woltów.

2) Maksymalny prąd przewodzenia ja pr jest maksymalnym prądem, który może przepływać przez diodę w kierunku do przodu. W naszym przypadku są to 2 ampery.

3) Maksymalna częstotliwość Fd , którego nie wolno przekraczać. W naszym przypadku maksymalna częstotliwość diody wyniesie 30 kHz. Jeśli częstotliwość będzie wyższa, nasza dioda nie będzie działać poprawnie.

Rodzaje diod

Diody Zenera

To są te same diody. Już z nazwy widać, że diody Zenera coś stabilizują. A stabilizują napięcie. Ale aby dioda Zenera mogła wykonać stabilizację, wymagany jest jeden warunek.Oni należy podłączyć odwrotnie niż diody. Anoda jest ujemna, a katoda jest dodatnia. Dziwne, prawda? Ale dlaczego tak jest? Rozwiążmy to. W charakterystyce prądowo-napięciowej (CVC) diody wykorzystywana jest gałąź dodatnia - kierunek do przodu, natomiast w diodzie Zenera druga część gałęzi CVC - kierunek odwrotny.

Poniżej na wykresie widzimy 5-woltową diodę Zenera. Nieważne jak bardzo zmieni się natężenie prądu, nadal otrzymamy 5 Voltów ;-). Fajnie, prawda? Ale są też pułapki. Natężenie prądu nie powinno być większe niż w opisie diody, w przeciwnym razie ulegnie ona awarii z powodu wysokiej temperatury - prawo Joule'a-Lenza. Głównym parametrem diody Zenera jest napięcie stabilizacyjne(Ust). Mierzone w woltach. Na wykresie widać diodę Zenera o napięciu stabilizacyjnym 5 woltów. Istnieje również zakres prądu, w którym dioda Zenera będzie działać - jest to prąd minimalny i maksymalny(Ja minimalnie, ja maksymalnie). Mierzone w amperach.

Diody Zenera wyglądają dokładnie tak samo jak zwykłe diody:

Na schematach są one oznaczone w następujący sposób:

diody LED

diody LED- specjalna klasa diod emitujących światło widzialne i niewidzialne. Światło niewidzialne to światło w zakresie podczerwieni lub ultrafioletu. Jednak w przemyśle diody LED emitujące światło widzialne nadal odgrywają dużą rolę. Wykorzystywane są do ekspozycji, projektowania znaków, banerów świetlnych, budynków, a także do oświetlenia. Diody LED mają takie same parametry jak każda inna dioda, jednak zazwyczaj ich maksymalny prąd jest znacznie niższy.

Ogranicz napięcie wsteczne (Ty ar) może osiągnąć 10 woltów. Maksymalny prąd ( Imaks) będzie ograniczone do około 50 mA dla prostych diod LED. Więcej o oświetleniu. Dlatego podłączając konwencjonalną diodę, należy podłączyć z nią szeregowo rezystor. Rezystor można obliczyć za pomocą prostego wzoru, ale najlepiej jest zastosować rezystor zmienny, wybrać żądany blask, zmierzyć wartość rezystora zmiennego i umieścić tam rezystor stały o tej samej wartości.

Lampy oświetleniowe LED zużywają grosze prądu i są tanie.

Paski LED składające się z wielu diod LED są bardzo poszukiwane. Wyglądają bardzo ładnie.

Na schematach diody LED są oznaczone w następujący sposób:

Nie zapominaj, że diody LED dzielą się na wskaźnik i oświetlenie. Diody wskaźnikowe mają słaby blask i służą do sygnalizowania wszelkich procesów zachodzących w obwodzie elektronicznym. Charakteryzują się słabym świeceniem i niskim poborem prądu

Cóż, diody oświetleniowe LED to te, które są używane w chińskich latarniach, a także w lampach LED

Dioda LED jest urządzeniem prądowym, to znaczy do normalnej pracy wymaga prądu znamionowego, a nie napięcia. Przy prądzie znamionowym dioda LED spada o pewną wartość, która zależy od rodzaju diody LED (moc znamionowa, kolor, temperatura). Poniżej tabliczka pokazująca jaki spadek napięcia występuje na diodach LED o różnych barwach przy prądzie znamionowym:

W tym artykule dowiesz się, jak sprawdzić diodę LED.

Tyrystory

Tyrystory to diody, których przewodność kontrolowana jest za pomocą trzeciego zacisku - elektrody sterującej (UE). Głównym zastosowaniem tyrystorów jest sterowanie dużym obciążeniem za pomocą słabego sygnału dostarczanego do elektrody sterującej.Tyrystory wyglądają podobnie do diod lub tranzystorów. Tyrystory mają tak wiele parametrów, że nie ma wystarczającego artykułu, aby je opisać.Główny parametr – I OS, śr.– średnia wartość prądu, który powinien płynąć przez tyrystor w kierunku do przodu bez szkody dla jego zdrowia.Ważnym parametrem jest napięcie otwarcia tyrystora - ( ty), który jest doprowadzany do elektrody sterującej i przy którym tyrystor całkowicie się otwiera.

a tak wyglądają tyrystory mocy, czyli tyrystory pracujące dużym prądem:

Na schematach tyrystory triodowe wyglądają następująco:

Istnieją również rodzaje tyrystorów - dinistory i triaki. Dinistory nie posiadają elektrody sterującej i wyglądają jak zwykła dioda. Dinistory zaczynają przepuszczać przez siebie prąd elektryczny w bezpośrednim połączeniu, gdy napięcie na nim przekracza pewną wartość.Triaki są tym samym, co tyrystory triodowe, ale po włączeniu przepuszczają przez nie prąd elektryczny w dwóch kierunkach, dlatego stosuje się je w obwodach prądu przemiennego.

Mostki diodowe i zespoły diod

Producenci wpychają także kilka diod do jednej obudowy i łączą je ze sobą w określonej kolejności. W ten sposób dostajemy zespoły diodowe. Mostki diodowe są jednym z typów zespołów diodowych.

Na diagramach mostek diodowy jest oznaczony w ten sposób:

Istnieją również inne typy diod, takie jak varicaps, dioda Gunna, dioda Schottky'ego itp. Nawet wieczność nie wystarczyłaby, aby je wszystkie opisać.