Sú tam diódy. Ako sú štruktúrované a fungujú polovodičové diódy. Hlavné typy diód sú polovodičové a polovodičové

- elektronické zariadenie s dvoma (niekedy tromi) elektródami s jednosmernou vodivosťou. Elektróda pripojená k kladnému pólu zariadenia sa nazýva anóda a elektróda pripojená k zápornému pólu sa nazýva katóda. Ak je na zariadenie privedené jednosmerné napätie, potom je v otvorenom stave, v ktorom je odpor nízky a prúd tečie bez prekážok. Ak sa použije spätné napätie, zariadenie sa uzavrie kvôli vysokému odporu. Spätný prúd je prítomný, ale je taký malý, že sa bežne predpokladá, že je nulový.

Všeobecná klasifikácia

Diódy sa delia do veľkých skupín – nepolovodičové a polovodičové.

Nepolovodičové

Jednou z najstarších odrôd je lampové (vákuové) diódy. Sú to rádiové elektrónky s dvoma elektródami, z ktorých jedna je vyhrievaná vláknom. V otvorenom stave sa náboje presúvajú z povrchu vyhrievanej katódy na anódu. Keď je smer poľa opačný, zariadenie prejde do zatvorenej polohy a neprechádza prakticky žiadny prúd.

Ďalším typom nepolovodičových zariadení je naplnené plynom, z ktorých sa dnes používajú iba modely oblúkových výbojov. Gastróny (zariadenia s tepelnými katódami) sú naplnené inertnými plynmi, ortuťovými parami alebo parami iných kovov. Špeciálne oxidové anódy používané v plynom plnených diódach sú schopné vydržať vysoké prúdové zaťaženie.

Polovodič

Polovodičové súčiastky sú založené na princípe pn prechodu. Existujú dva typy polovodičov - typ p a typ n. Polovodiče typu P sa vyznačujú nadbytkom kladných nábojov a polovodiče typu n nadbytkom záporných nábojov (elektrónov). Ak sú polovodiče týchto dvoch typov umiestnené vedľa seba, potom blízko hranice, ktorá ich oddeľuje, existujú dve úzke nabité oblasti, ktoré sa nazývajú p-n prechod. Takéto zariadenie s dvoma typmi polovodičov s rôznou vodivosťou prímesí (alebo polovodičovým a kovovým) a p-n prechodom je tzv. polovodičová dióda. Práve polovodičové diódové zariadenia sú v moderných zariadeniach na rôzne účely najviac žiadané. Pre rôzne oblasti použitia bolo vyvinutých mnoho modifikácií takýchto zariadení.

Polovodičové diódy

Typy diód podľa veľkosti prechodu

Na základe veľkosti a charakteru p-n prechodu sa rozlišujú tri typy zariadení - rovinné, bodové a mikrozliatinové.

Rovinné časti predstavujú jednu polovodičovú dosku, v ktorej sú dve oblasti s rôznou vodivosťou nečistôt. Najobľúbenejšie produkty sú vyrobené z germánia a kremíka. Výhodou takýchto modelov je schopnosť pracovať pri významných jednosmerných prúdoch a v podmienkach vysokej vlhkosti. Vzhľadom na ich vysokú bariérovú kapacitu môžu pracovať len pri nízkych frekvenciách. Ich hlavnými aplikáciami sú striedavé usmerňovače inštalované v napájacích zdrojoch. Tieto modely sa nazývajú usmerňovače.

Bodové diódy majú extrémne malú oblasť p-n prechodu a sú prispôsobené na prácu s nízkymi prúdmi. Nazývajú sa vysokofrekvenčné, pretože sa používajú najmä na konverziu modulovaných kmitov významnej frekvencie.

Mikrozliatina modely sa získavajú fúziou monokryštálov polovodičov typu p a n. Podľa princípu činnosti sú takéto zariadenia rovinné, ale ich charakteristiky sú podobné bodovým.

Materiály na výrobu diód

Pri výrobe diód sa používa kremík, germánium, arzenid gália, fosfid india a selén. Najbežnejšie sú prvé tri materiály.

Čistený kremík- relatívne lacný a ľahko spracovateľný materiál, ktorý je najpoužívanejší. Silikónové diódy sú vynikajúce diódy na všeobecné použitie. Ich predpätie je 0,7 V. V germániových diódach je táto hodnota 0,3 V. Germánium je vzácnejší a drahší materiál. Preto sa germániové zariadenia používajú v prípadoch, keď kremíkové zariadenia nedokážu efektívne zvládnuť technickú úlohu, napríklad v nízkoenergetických a presných elektrických obvodoch.

Typy diód podľa frekvenčného rozsahu

Podľa prevádzkovej frekvencie sa diódy delia na:

Nízka frekvencia – do 1 kHz.
Vysoká frekvencia a ultra vysoká frekvencia – až 600 MHz. Pri takýchto frekvenciách sa používajú hlavne zariadenia bodového typu. Kapacita spoja by mala byť nízka - nie viac ako 1-2 pF. Sú účinné v širokom frekvenčnom rozsahu vrátane nízkych frekvencií, a preto sú univerzálne.
Pulzné diódy sa používajú v obvodoch, v ktorých je základným faktorom vysoká rýchlosť. Podľa výrobnej technológie sa takéto modely delia na bodové, zliatinové, zvárané a difúzne.

Oblasti použitia diód

Moderní výrobcovia ponúkajú širokú škálu diód prispôsobených pre konkrétne aplikácie.

Usmerňovacie diódy

Tieto zariadenia sa používajú na nápravu sínusoidy striedavého prúdu. Ich princíp činnosti je založený na vlastnosti zariadenia prejsť do zatvoreného stavu pri spätnom predpätí. V dôsledku činnosti diódového zariadenia sú negatívne polvlny aktuálneho sínusoidu odrezané. Na základe straty výkonu, ktorá závisí od najvyššieho povoleného dopredného prúdu, sa usmerňovacie diódy delia na tri typy - nízkoenergetické, stredne výkonné a vysokovýkonné.

Nízkoprúdové diódy možno použiť v obvodoch, v ktorých prúd nepresahuje 0,3 A. Výrobky sú ľahké a kompaktné, pretože ich telo je vyrobené z polymérových materiálov.
Diódy stredného výkonu môžu pracovať v prúdovom rozsahu 0,3-10,0 A. Vo väčšine prípadov majú kovové puzdro a pevné koncovky. Vyrábajú sa hlavne z čisteného kremíka. Na katódovej strane je vytvorený závit na upevnenie na chladič.
Výkonné (výkonové) diódy pracujú v obvodoch s prúdom väčším ako 10 A. Ich púzdra sú vyrobené z kovokeramiky a kovoskla. Dizajn - špendlík alebo tablet. Výrobcovia ponúkajú modely určené pre prúdy do 100 000 A a napätia do 6 kV. Vyrábajú sa hlavne z kremíka.

Diódové detektory

Takéto zariadenia sa získavajú kombináciou diód s kondenzátormi v obvode. Sú navrhnuté tak, aby extrahovali nízke frekvencie z modulovaných signálov. Prítomný vo väčšine domácich zariadení - rádiách a televízoroch. Fotodiódy sa používajú ako detektory žiarenia, ktoré premieňajú svetlo dopadajúce na fotocitlivú oblasť na elektrický signál.

Obmedzujúce zariadenia

Ochranu proti preťaženiu zabezpečuje reťazec niekoľkých diód, ktoré sú v spätnom smere pripojené na napájacie zbernice. Pri štandardných prevádzkových podmienkach sú všetky diódy zatvorené. Keď však napätie prekročí povolenú cieľovú hodnotu, spustí sa jeden z ochranných prvkov.

Diódové spínače

Prepínače sú kombináciou diód, ktoré sa používajú na okamžitú zmenu vysokofrekvenčných signálov. Takýto systém je riadený jednosmerným elektrickým prúdom. Vysokofrekvenčné a riadiace signály sú oddelené pomocou kondenzátorov a tlmiviek.

Diódová ochrana pred iskrami

Efektívna ochrana pred iskrami je vytvorená kombináciou napäťovo obmedzujúcej bočnej diódovej bariéry s odpormi obmedzujúcimi prúd.

Parametrické diódy

Používajú sa v parametrických zosilňovačoch, ktoré sú podtypom rezonančných regeneračných zosilňovačov. Princíp činnosti je založený na fyzikálnom efekte, ktorý spočíva v tom, že keď signály rôznych frekvencií dorazia na nelineárnu kapacitu, časť výkonu jedného signálu môže byť nasmerovaná na zvýšenie výkonu iného signálu. Prvok navrhnutý tak, aby obsahoval nelineárnu kapacitu, je parametrická dióda.

Miešacie diódy

Miešacie zariadenia sa používajú na transformáciu mikrovlnných signálov na medzifrekvenčné signály. Transformácia signálu sa uskutočňuje v dôsledku nelinearity parametrov zmiešavacej diódy. Ako zmiešavacie mikrovlnné diódy sa používajú zariadenia so Schottkyho bariérou, varikapy, reverzné diódy a Mottove diódy.

Multiplikačné diódy

Tieto mikrovlnné zariadenia sa používajú vo frekvenčných multiplikátoroch. Môžu pracovať v rozsahu vlnových dĺžok decimetrov, centimetrov a milimetrov. Ako multiplikačné zariadenia sa spravidla používajú zariadenia na báze kremíka a arzenidu gália, často so Schottkyho efektom.

Ladiace diódy

Princíp činnosti ladiacich diód je založený na závislosti kapacity bariéry p-n prechodu od hodnoty spätného napätia. Ako ladiace zariadenia sa používajú zariadenia na báze kremíka a arzenidu gália. Tieto časti sa používajú v zariadeniach na ladenie frekvencie v mikrovlnnom rozsahu.

Generátorové diódy

Na generovanie signálov v mikrovlnnom rozsahu sú potrebné dva hlavné typy zariadení: lavínové diódy a Gunnove diódy. Niektoré generátorové diódy, keď sú zapnuté v určitom režime, môžu vykonávať funkcie multiplikačných zariadení.

Typy diód podľa typu konštrukcie

Zenerove diódy (Zenerove diódy)

Tieto zariadenia sú schopné zachovať výkonové charakteristiky v režime elektrického výpadku. Nízkonapäťové zariadenia (napätie do 5,7 V) využívajú tunelový prieraz a vysokonapäťové zariadenia využívajú lavínový prieraz. Stabilizátory zabezpečujú stabilizáciu nízkeho napätia.

Stabilizátory

Stabistor alebo normistor je polovodičová dióda, v ktorej sa priama vetva prúdovo-napäťovej charakteristiky používa na stabilizáciu napätia (to znamená, že v oblasti predpätia je napätie na stabistore slabo závislé od prúdu). Charakteristickým znakom stabilizátorov v porovnaní so zenerovými diódami je ich nižšie stabilizačné napätie (približne 0,7-2 V).

Schottkyho diódy

Zariadenia používané ako usmerňovače, multiplikátory a ladiace zariadenia fungujú na báze kontaktu kov-polovodič. Konštrukčne sú to doštičky vyrobené z nízkoodporového kremíka, na ktoré je nanesený vysokoodolný film s rovnakým typom vodivosti. Na fóliu sa vákuovo nastrieka kovová vrstva.

Varicaps

Varikapy plnia funkcie kapacity, ktorej hodnota sa mení so zmenami napätia. Hlavnou charakteristikou tohto zariadenia je kapacitné napätie.

Tunelové diódy

Tieto polovodičové diódy majú klesajúcu časť charakteristiky prúdového napätia, ku ktorej dochádza v dôsledku tunelovacieho efektu. Modifikáciou tunelového zariadenia je reverzná dióda, v ktorej je záporná odporová vetva slabo vyjadrená alebo chýba. Reverzná vetva reverznej diódy zodpovedá prednej vetve tradičného diódového zariadenia.

Tyristory

Na rozdiel od bežnej diódy má tyristor okrem anódy a katódy tretiu riadiacu elektródu. Tieto modely sa vyznačujú dvoma stabilnými stavmi – otvoreným a zatvoreným. Podľa konštrukcie sa tieto časti delia na dinistory, tyristory a triaky. Pri výrobe týchto produktov sa používa hlavne kremík.

triaky

Triaky (symetrické tyristory) sú typ tyristora, ktorý sa používa na spínanie v obvodoch striedavého prúdu. Na rozdiel od tyristora, ktorý má katódu a anódu, je nesprávne nazývať hlavné (výkonové) svorky triaku katódou alebo anódou, pretože vzhľadom na štruktúru triaku sú obe súčasne. Triak zostáva otvorený, pokiaľ prúd pretekajúci cez hlavné svorky prekročí určitú hodnotu nazývanú prídržný prúd.

Dinistorov

Dinistor alebo diódový tyristor je zariadenie, ktoré neobsahuje riadiace elektródy. Namiesto toho sú riadené napätím aplikovaným medzi hlavné elektródy. Ich hlavnou aplikáciou je ovládanie výkonných záťaží pomocou slabých signálov. Dinistory sa používajú aj pri výrobe spínacích zariadení.

Diódové mostíky

Ide o 4, 6 alebo 12 diód, ktoré sú navzájom prepojené. Počet diódových prvkov je určený typom obvodu, ktorý môže byť jednofázový, trojfázový, celomostíkový alebo polovičný. Mosty plnia funkciu usmerňovania prúdu. Často sa používa v generátoroch automobilov.

Fotodiódy

Navrhnuté na premenu svetelnej energie na elektrický signál. Princíp činnosti je podobný solárnym batériám.

LED diódy

Tieto zariadenia vyžarujú svetlo, keď sú pripojené k elektrickému prúdu. LED diódy, ktoré majú širokú škálu farieb a výkonu luminiscencie, sa používajú ako indikátory v rôznych zariadeniach, svetelné žiariče v optočlenoch a používajú sa v mobilných telefónoch na podsvietenie klávesnice. Vysokovýkonné zariadenia sú žiadané ako moderné svetelné zdroje v svietidlách.

Infračervené diódy

Ide o typ LED, ktorý vyžaruje svetlo v infračervenom rozsahu. Používa sa v bezkáblových komunikačných linkách, prístrojových zariadeniach, zariadeniach na diaľkové ovládanie a vo video monitorovacích kamerách na sledovanie územia v noci. Zariadenia vyžarujúce infračervené žiarenie generujú svetlo v rozsahu, ktorý ľudské oko nevidí. Môžete to zistiť pomocou fotoaparátu mobilného telefónu.

Gunnove diódy

Tento typ mikrovlnnej diódy je vyrobený z polovodičového materiálu so zložitou štruktúrou vodivého pásu. Typicky sa pri výrobe týchto zariadení používa arzenid gália s elektronickou vodivosťou. V tomto zariadení nie je žiadny p-n prechod, to znamená, že charakteristiky zariadenia sú vlastné a nevznikajú na hranici spojenia dvoch rôznych polovodičov.

Magnetodódy

V takýchto zariadeniach sa charakteristika prúdového napätia mení pod vplyvom magnetického poľa. Zariadenia sa používajú v bezkontaktných tlačidlách určených na zadávanie informácií, pohybové senzory, ovládacie zariadenia a meranie neelektrických veličín.

Laserové diódy

Tieto zariadenia, ktoré majú zložitú kryštálovú štruktúru a zložitý princíp fungovania, poskytujú vzácnu príležitosť na generovanie laserového lúča v každodenných podmienkach. Vďaka svojmu vysokému optickému výkonu a širokej funkčnosti sú zariadenia účinné vo vysoko presných meracích prístrojoch pre domáce, lekárske a vedecké aplikácie.

Lavínové a lavínové prechodové diódy

Princípom činnosti prístrojov je lavínové znásobenie nosičov náboja pri spätnom predpätí p-n prechodu a ich prekonanie letového priestoru v určitom časovom úseku. Ako východiskové materiály sa používa arzenid gália alebo kremík. Zariadenia sú určené hlavne na vytváranie ultravysokofrekvenčných oscilácií.

PIN diódy

PIN zariadenia medzi oblasťami p a n majú svoj vlastný nedopovaný polovodič (oblasť i). Široká nedopovaná oblasť neumožňuje použiť toto zariadenie ako usmerňovač. PIN diódy sú však široko používané ako zmiešavacie, detektorové, parametrické, spínacie, obmedzovacie, ladiace a generátorové diódy.

triódy

Triódy sú vákuové trubice. Má tri elektródy: termionickú katódu (priamu alebo nepriamo vyhrievanú), anódu a riadiacu mriežku. Dnes sú triódy takmer úplne nahradené polovodičovými tranzistormi. Výnimkou sú oblasti, kde je potrebná konverzia signálov s frekvenciou rádovo stoviek MHz - GHz vysokého výkonu s malým počtom aktívnych komponentov a rozmery a hmotnosť nemajú veľký význam.

Označenie diódou

Označenie polovodičových diódových zariadení zahŕňa čísla a písmená:

Prvé písmeno charakterizuje východiskový materiál. Napríklad K – kremík, G – germánium, A – arzenid gália, I – fosfid india.
Druhé písmeno je trieda alebo skupina diódy.
Tretí prvok, zvyčajne digitálny, označuje použitie a elektrické vlastnosti modelu.
Štvrtým prvkom je písmeno jedna (od A do Z), ktoré označuje možnosť vývoja.

Príklad: KD202K – kremíková usmerňovacia difúzna dióda.

Bol článok užitočný?

(0)

čo sa ti nepáčilo?

To znamená, že obe polvlny striedavého napätia, prechádzajúce cez diódový mostík, budú mať rovnakú polaritu jednosmerného napätia na záťaži.
Existuje aj schéma použitia iba 2 diód na usmernenie striedavého prúdu pomocou transformátora s odbočkou od stredu. V ňom sa vykonáva správna činnosť diód vďaka skutočnosti, že použitý transformátor má dve identické sekundárne vinutia s rovnakým napätím. Jedno vinutie pracuje počas jednej polovice cyklu a druhé vinutie počas druhej polovice cyklu. Túto možnosť môžete nájsť a rozobrať sami. V praxi sa však oveľa častejšie používa schéma diskutovaná vyššie.
Ak nebudete používať diódy vo vysokofrekvenčných obvodoch a ide o samostatné série diód, musíte poznať dva hlavné parametre usmerňovacích diód:
1)Maximálny dopredný prúd, Ipr. Ide o rovnaký prúd, ktorý bude prechádzať záťažou, keď je dióda otvorená. Vo väčšine používaných diód sa táto hodnota pohybuje od 0,1 do 10A. Existujú aj výkonnejšie. Treba však brať do úvahy, že v každom prípade, keď diódou preteká jednosmerný prúd Ipr, „usadí sa“ na nej malé napätie. Jeho hodnota závisí od množstva pretekajúceho prúdu, ale vo všeobecnosti je to približne 1V. Táto hodnota sa nazýva priamy pokles napätia a zvyčajne sa označuje ako Upr alebo Udrop. Pre každú diódu je to uvedené v referenčnej knihe.
2)Maximálne spätné napätie, Uob. Toto je najvyššie napätie v opačnom smere, pri ktorom si dióda stále zachováva svoje ventilové vlastnosti. Vo všeobecnosti ide len o striedavé napätie, ktoré môžeme pripojiť na jeho svorky. A pri výbere diód pre rovnaký mostíkový usmerňovač sa musíte zamerať práve na túto hodnotu. Pri prekročení tejto hodnoty napätia dochádza k nevratnému rozpadu diódy, rovnako ako pri prekročení priepustného prúdu Ipr. Táto hodnota je dostupná aj v referenčných knihách diód.
Za zmienku stojí ďalší typ, takpovediac, diód - zenerove diódy. Trochu informácií o nich ďalej.
Ďalšou skupinou diód sú zenerove diódy. Ich účelom nie je usmerniť prúd, ale stabilizovať napätie. Majú tiež p-n križovatku. Na rozdiel od diódy je zenerova dióda zapojená v opačnom smere. Jeho prúdovo-napäťová charakteristika a symbol sú na obr.5. Z obr. 5 je zrejmé, že pri určitej hodnote napätia na svorkách zenerovej diódy menšej ako Umin je prúd prakticky rovný nule. Pri napätí Umin sa otvorí zenerova dióda a začne ňou pretekať prúd. Napäťový úsek od Umin po Umax, t.j. medzi bodmi 1 a 2 na grafe je pracovný úsek referenčnej diódy (zenerovej diódy). Minimálne a maximálne hodnoty sa môžu líšiť len o desatiny voltu. Tieto hodnoty zodpovedajú minimálnym a maximálnym stabilizačným prúdom. Hlavné parametre zenerovej diódy sú:
1)Stabilizačné napätie Ust. Zenerove diódy sa vyrábajú so stabilizačným napätím najčastejšie od 6 do 12V, existujú však aj od 2 do 6V, ako aj zriedkavejšie používané nad 12 a do 300V;
2)Minimálny stabilizačný prúd Ist.min. Ide o najmenší prúd pretekajúci zenerovou diódou, v dôsledku čoho sa na nej objaví jej štítkové stabilizované napätie. Zvyčajne je to 4...5 mA;
3M maximálny stabilizačný prúd. Toto je maximálny prúd cez zenerovu diódu, ktorý nesmie byť počas prevádzky prekročený, pretože dochádza k neprípustnému zahrievaniu zenerovej diódy. V modeloch s nízkou spotrebou je to najčastejšie 20...40 mA.
Čím strmší je úsek 1 - 2 voltampérovej charakteristiky zenerovej diódy, tým lepšie stabilizuje napätie.
Konkrétna aplikácia stabilizátorov napätia s výpočtami je uvedená v častiach „Výpočet parametrického stabilizátora“ a „Kontinuálny kompenzačný stabilizátor napätia“.
Existujú aj iné typy diód. Ide o pulzné diódy, mikrovlnné diódy, stabistory, varikapy, tunelové diódy, emisné diódy, fotodiódy. Ale berme ako fakt, že sa stále používajú nie v jednoduchých elektrických zariadeniach, ale v čisto rádioelektronických zariadeniach, preto im nebudeme venovať pozornosť. Okrem toho, po preštudovaní základných vlastností uvažovaných diód, informácie o vyššie uvedených možno ľahko nájsť v technickej literatúre.
A na záver pár informácií o označovaní polovodičových diód. Hovorme po rusky.
Prvý znak je písmeno (pre univerzálne zariadenia) alebo číslo (pre špeciálne zariadenia), označujúce zdrojový polovodičový materiál, z ktorého je dióda vyrobená: G (alebo 1) - germánium; K (alebo 2) - kremík; A (alebo 3) - GaAS. Druhým symbolom je písmeno označujúce podtriedu diód: D - usmerňovač, vysokofrekvenčný (univerzálny) a impulzný; B - varicaps; C - zenerove diódy; L - LED diódy. Tretím znakom je číslo označujúce účel diódy (pre zenerove diódy - rozptylový výkon): napríklad 3 - spínanie, 4 - univerzálne atď. Štvrtý a piaty znak sú 2-miestne číslo označujúce sériové číslo vývoja (pre zenerove diódy - menovité stabilizačné napätie). Šiestym znakom je písmeno označujúce parametrickú skupinu zariadenia (pre zenerove diódy postupnosť vývoja).
Niekoľko príkladov označení:
GD412A - germániová (G) dióda (D), univerzálna (4), vývojové číslo 12, skupina A; KS196V - kremíková (K) zenerova dióda (S), stratový výkon nie viac ako 0,3 W (1), menovité stabilizačné napätie 9,6 V, tretí vývoj (V).
Pre polovodičové diódy s malými rozmermi puzdra sa farebné označenie používa vo forme značiek aplikovaných na telo zariadenia.

Dióda je najjednoduchšie polovodičové alebo vákuové zariadenie, ktoré má dva kontakty. Hlavnou vlastnosťou tohto prvku je takzvaná jednosmerná vodivosť.

To znamená, že v závislosti od polarity má polovodič radikálne odlišnú vodivosť. Zmenou smeru prúdu môžete diódu otvoriť alebo zatvoriť. Táto nehnuteľnosť je široko používaná v rôznych oblastiach dizajnu obvodov.

Princíp fungovania je nasledovný:
Rádiový prvok pozostáva z prúdového prechodu s integrovanými pracovnými kontaktmi - anóda a katóda.
Privedením jednosmerného napätia na elektródy (anóda - kladná, katóda - záporná) otvoríme prechod, odpor diódy sa stane zanedbateľným a preteká ňou elektrický prúd, nazývaný priamy.

Ak je polarita obrátená: to znamená, že záporný potenciál sa aplikuje na anódu a kladný potenciál sa aplikuje na katódu, prechodový odpor sa zvýši natoľko, že sa predpokladá, že má tendenciu k nekonečnu. Elektrický prúd (reverzný) je v podstate nulový.

Hlavné typy diód sú polovodičové a polovodičové

Prvý typ bol široko používaný v ére rádiových elektrónok, pred rozsiahlym používaním polovodičov. Banka, ktorá je telom rádiového komponentu, môže obsahovať špeciálny plyn alebo vákuum. Spoľahlivosť a výkon plynom plnených (vákuových) diód nie je uspokojivá, avšak ich použitie obmedzuje ich veľké rozmery a potreba zahriatia na dosiahnutie výkonu.

Pre prácu bolo potrebné predhriať jednu z elektród - katódu. Potom došlo k emisii elektrónov vo vnútri lampy a prúd pretekal medzi pracovnými elektródami (v jednom smere).

Toto je zaujímavé! Napriek archaickej povahe vákuových elektrónok, znalci dobrej hudby uprednostňujú zosilňovače zostavené pomocou týchto prvkov. Predpokladá sa, že zvuk bude prirodzenejší a čistejší ako v polovodičových systémoch.

Zosilňovač je zostavený z vákuových diód

Polovodičové diódy. Pracovným prvkom je polovodičový materiál s integrovanými elektródovými kontaktmi.

Keďže krištáľ môže fungovať v akýchkoľvek podmienkach (prúd tečie priamo v jeho tele), nie je potrebné ho umiestňovať do vákua alebo špeciálneho plynového prostredia. Vyžaduje sa iba mechanická ochrana, pretože všetky polovodičové materiály sú krehké.

Čo je to dióda? Toto je prvok, ktorý získal odlišnú vodivosť. Závisí to od toho, ako presne prúdi elektrický prúd. Použitie zariadenia závisí od obvodu, ktorý potrebuje obmedziť sledovanie tohto prvku. V tomto článku budeme hovoriť o konštrukcii diódy, ako aj o tom, aké typy existujú. Pozrime sa na diagram a kde sa tieto prvky používajú.

História vzhľadu

Stalo sa, že dvaja vedci začali pracovať na vytvorení diód: Brit a Nemec. Treba poznamenať, že ich zistenia boli mierne odlišné. Prvý bol založený na elektrónkových triódach a druhý na pevných.

Žiaľ, v tom čase veda nebola schopná urobiť prelom v tejto oblasti, ale bolo veľa dôvodov na zamyslenie.

O niekoľko rokov neskôr boli opäť (formálne) objavené diódy. Thomas Edison si tento vynález nechal patentovať. Žiaľ, to mu nebolo užitočné vo všetkých jeho dielach počas jeho života. Preto podobnú technológiu v priebehu rokov vyvinuli iní vedci. Až do začiatku 20. storočia sa tieto vynálezy nazývali usmerňovače. A až po chvíli William Eakles použil dve slová: di a odos. Prvé slovo sa prekladá ako dve a druhé je cesta. Jazyk, v ktorom bolo meno dané, je gréčtina. A ak preložíme výraz úplne, potom „dióda“ znamená „dve cesty“.

Princíp činnosti a základné informácie o diódach

Dióda má vo svojej štruktúre elektródy. Hovoríme o anóde a katóde. Ak má prvý kladný potenciál, potom sa dióda nazýva otvorená. Tým sa odpor zmenší a prúd preteká. Ak je potenciál na katóde kladný, dióda nie je otvorená. Neprepúšťa elektrický prúd a má vysokú hodnotu odporu.

Ako funguje dióda?

V zásade sme prišli na to, čo je dióda. Teraz musíte pochopiť, ako to funguje.

Telo je často vyrobené zo skla, kovu alebo keramiky. Najčastejšie sa namiesto nich používajú určité zlúčeniny. Pod krytom môžete vidieť dve elektródy. Najjednoduchší z nich bude mať závit malého priemeru.

Vo vnútri katódy je drôt. Považuje sa za ohrievač, pretože jeho funkcie zahŕňajú vykurovanie, ku ktorému dochádza podľa fyzikálnych zákonov. Dióda sa zahrieva v dôsledku prevádzky elektrického prúdu.

Pri výrobe sa používa aj kremík alebo germánium. Jedna strana zariadenia má nedostatok elektród, druhá ich má prebytok. Vďaka tomu vznikajú špeciálne hranice, ktoré zabezpečuje p-n prechod. Vďaka nemu sa prúd vedie v smere, v ktorom je to potrebné.

Charakteristiky diód

Dióda je už znázornená na schéme, teraz by ste mali zistiť, na čo si treba dať pozor pri kúpe zariadenia.

Kupujúci sa spravidla riadia iba dvoma nuansami. Hovoríme o maximálnom prúde, ako aj o spätnom napätí na maximálnych úrovniach.

Používanie diód v každodennom živote

Pomerne často sa diódy používajú v automobilových generátoroch. Akú diódu si vybrať, by ste sa mali rozhodnúť sami. Treba poznamenať, že stroje používajú komplexy niekoľkých zariadení, ktoré sú rozpoznané ako diódový mostík. Často sú takéto zariadenia zabudované do televízorov a prijímačov. Ak ich použijete spolu s kondenzátormi, môžete dosiahnuť izoláciu frekvencií a signálov.

Na ochranu spotrebiteľa pred elektrickým prúdom je do zariadení často zabudovaný komplex diód. Tento ochranný systém sa považuje za dosť účinný. Je tiež potrebné povedať, že napájanie akýchkoľvek zariadení najčastejšie používa takéto zariadenie. LED diódy sú teda dnes už celkom bežné.

Typy diód

Po zvážení toho, čo je dióda, je potrebné zdôrazniť, aké typy existujú. Zariadenia sú spravidla rozdelené do dvoch skupín. Prvý sa považuje za polovodičový a druhý za nepolovodičový.

V súčasnosti je populárna prvá skupina. Názov je spojený s materiálmi, z ktorých je takéto zariadenie vyrobené: buď z dvoch polovodičov, alebo z obyčajného kovu s polovodičom.

V súčasnosti sa vyvinulo množstvo špeciálnych typov diód, ktoré sa používajú v unikátnych obvodoch a zariadeniach.

Zenerova dióda alebo zenerova dióda

Tento typ sa používa pri stabilizácii napätia. Faktom je, že takáto dióda, keď dôjde k poruche, prudko zvyšuje prúd, pričom presnosť je čo najvyššia. V súlade s tým sú vlastnosti tohto typu diódy celkom úžasné.

Tunel

Ak jednoduchými slovami vysvetlíme, o aký druh diódy ide, potom treba povedať, že tento typ vytvára negatívny typ odporu v charakteristikách prúdového napätia. Často sa takéto zariadenie používa v generátoroch a zosilňovačoch.

Obrátená dióda

Ak hovoríme o tomto type diódy, potom toto zariadenie môže pri prevádzke v otvorenom režime zmeniť napätie na minimálnu stranu. Toto zariadenie je analógom diódy tunelového typu. Aj keď to funguje trochu iným spôsobom, je založené práve na vyššie opísanom efekte.

Varicap

Toto zariadenie je polovodič. Vyznačuje sa zvýšenou kapacitou, ktorú je možné ovládať. Závisí to od indikátorov spätného napätia. Často sa takáto dióda používa pri nastavovaní a kalibrácii obvodov oscilačného typu.

Dióda vyžarujúca svetlo

Tento typ diódy vyžaruje svetlo, ale iba ak prúd tečie v priepustnom smere. Najčastejšie sa toto zariadenie používa všade tam, kde je potrebné vytvoriť osvetlenie s minimálnou spotrebou energie.

Fotodióda

Toto zariadenie má úplne opačné vlastnosti, ak hovoríme o predchádzajúcej opísanej možnosti. Náboje teda produkuje len vtedy, keď naň dopadá svetlo.

Označovanie

Je potrebné poznamenať, že vlastnosťou všetkých zariadení je, že každý prvok má špeciálne označenie. Vďaka nim môžete zistiť charakteristiku diódy, ak je polovodičového typu. Telo sa skladá zo štyroch komponentov. Teraz by sme mali zvážiť značky.

Na prvom mieste bude vždy písmeno alebo číslo, ktoré označuje materiál, z ktorého je dióda vyrobená. Parametre diódy sa tak budú dať ľahko zistiť. Ak je uvedené písmeno G, K, A alebo I, znamená to germánium, kremík, arzenid gália a indium. Niekedy môžu byť namiesto toho uvedené čísla od 1 do 4.

Druhé miesto bude označovať typ. Má tiež rôzne významy a svoje vlastné charakteristiky. Môžu to byť usmerňovacie jednotky (C), varikapy (V), tunelové diódy (I) a zenerove diódy (C), usmerňovače (D), mikrovlny (A).

Predposledné miesto zaberá číslo, ktoré bude označovať oblasť, v ktorej je dióda použitá.

Štvrté miesto bude nastavené na číslo od 01 do 99. Bude označovať vývojové číslo. Okrem toho môže výrobca na telo aplikovať rôzne označenia. Spravidla sa však používajú iba na zariadeniach vytvorených pre konkrétne obvody.

Pre pohodlie môžu byť diódy označené grafickými obrázkami. Hovoríme o bodkách a prúžkoch. V týchto výkresoch nie je žiadna logika. Preto, aby ste pochopili, čo mal výrobca na mysli, budete si musieť prečítať pokyny.

triódy

Tento typ elektródy je analógom diódy. Čo je to trióda? Z hľadiska komplexnosti je trochu podobný zariadeniam opísaným vyššie, ale má odlišné funkcie a dizajn. Hlavný rozdiel medzi diódou a triódou bude v tom, že má tri vývody a najčastejšie sa označuje ako samotný tranzistor.

Princíp činnosti spočíva v tom, že pomocou malého signálu bude do obvodu privádzaný prúd. Diódy a tranzistory sa používajú takmer v každom zariadení, ktoré je elektronické. Hovoríme aj o procesoroch.

Výhody a nevýhody

Laserová dióda, ako každá iná, má výhody a nevýhody. Aby sme zdôraznili výhody týchto zariadení, je potrebné ich špecifikovať. Okrem toho urobíme malý zoznam nevýhod.

Medzi výhody patrí nízka cena diód, výborná životnosť, vysoká životnosť a tieto zariadenia využijete aj pri práci so striedavým prúdom. Treba tiež poznamenať, že zariadenia majú malú veľkosť, čo umožňuje ich umiestnenie na akýkoľvek okruh.

Pokiaľ ide o mínusy, treba zdôrazniť, že v súčasnosti neexistujú žiadne polovodičové zariadenia, ktoré by sa dali použiť v zariadeniach s vysokým napätím. Preto budete musieť zabudovať staré analógy. Treba tiež poznamenať, že vysoké teploty majú veľmi škodlivý vplyv na diódy. Skracuje životnosť.

Prvé kópie mali veľmi malú presnosť. To je dôvod, prečo bol výkon zariadení dosť slabý. LED lampy bolo potrebné rozbaliť. Čo to znamená? Niektoré zariadenia by mohli získať úplne iné vlastnosti, dokonca vyrobené v rovnakej šarži. Po vytriedení nevhodných zariadení boli prvky označené, ktoré popisovali ich skutočné vlastnosti.

Všetky diódy, ktoré sú vyrobené zo skla, majú špeciálnu vlastnosť: sú citlivé na svetlo. Ak sa teda dá zariadenie otvárať, teda má veko, tak celý okruh bude fungovať úplne inak, podľa toho, či je priestor pre svetlo otvorený alebo zatvorený.

V mechanike existujú zariadenia, ktoré umožňujú priechod vzduchu alebo kvapaliny iba jedným smerom.Spomeňte si, ako ste napumpovali pneumatiku bicykla alebo auta. Prečo vzduch nevychádzal z kolesa, keď ste odstránili hadicu čerpadla? Pretože na kamere, v pipete, kam vložíte hadicu pumpy, je taká zaujímavá maličkosť - . Takže umožňuje vzduchu prechádzať iba jedným smerom a blokuje jeho priechod druhým smerom.

Elektronika je rovnaká hydraulika alebo pneumatika. Celý vtip je ale v tom, že elektronika používa namiesto kvapaliny alebo vzduchu elektrický prúd. Ak nakreslíme analógiu: nádrž s vodou je nabitý kondenzátor, hadica je drôt, induktor je koleso s lopatkami

ktorú nemožno okamžite urýchliť a potom ju nemožno náhle zastaviť.

Čo je potom vsuvka v elektronike? A rádiový prvok nazveme vsuvkou. A v tomto článku ho bližšie spoznáme.

Polovodičová dióda je prvok, ktorý umožňuje prechod elektrického prúdu iba jedným smerom a blokuje jeho prechod v druhom smere. Toto je akási vsuvka ;-).

Niektoré diódy vyzerajú takmer rovnako ako odpory:

A niektoré vyzerajú trochu inak:

Existujú aj verzie diód SMD:

Dióda má dva vývody, ako odpor, ale tieto terminály, na rozdiel od odporu, majú špecifické názvy - anóda a katóda(a nie plus a mínus, ako hovoria niektorí negramotní elektroniki). Ako však určíme, ktorá je ktorá? Existujú dva spôsoby:

1) na niektorých diódach katóda je označená pruhom odlišná od farby tela

2) môžete skontrolujte diódu pomocou multimetra a zistite, kde je jeho katóda a kde je jeho anóda. Zároveň skontrolujte jeho výkon. Táto metóda je železná ;-). Ako skontrolovať diódu pomocou multimetra nájdete v tomto článku.

Ak aplikujeme plus na anódu a mínus na katódu, potom sa dióda „otvorí“ a pokojne ňou preteká elektrický prúd. Ale ak použijete mínus na anódu a plus na katódu, potom cez diódu nebude prúdiť žiadny prúd. Akási vsuvka ;-). Na diagramoch je jednoduchá dióda označená takto:

Je veľmi ľahké si zapamätať, kde je anóda a kde je katóda, ak si spomeniete na lievik na nalievanie tekutín do úzkych hrdel fliaš. Lievik je veľmi podobný diódovému obvodu. Nalejeme do lievika, a tekutina tečie veľmi dobre, ale ak ho otočíte hore dnom, skúste naliať cez úzke hrdlo lievika ;-).

Charakteristiky diódy

Pozrime sa na charakteristiku diódy KD411AM. Jeho vlastnosti hľadáme na internete zadaním do vyhľadávania „datasheet KD411AM“

Na vysvetlenie parametrov diódy to tiež potrebujeme

1) Obráťte maximálne napätie U arr. - to je napätie diódy, ktoré znesie pri opačnom zapojení, pričom ňou potečie prúd som arr.– sila prúdu, keď je dióda pripojená opačne. Pri prekročení spätného napätia v dióde dochádza k takzvanému lavínovému rozpadu, v dôsledku čoho sa prúd prudko zvyšuje, čo môže viesť k úplnému tepelnému zničeniu diódy. V našej skúmanej dióde je toto napätie 700 voltov.

2) Maximálny dopredný prúd I pr je maximálny prúd, ktorý môže pretekať diódou v priepustnom smere. V našom prípade sú to 2 ampéry.

3) Maximálna frekvencia Fd , ktorá sa nesmie prekročiť. V našom prípade bude maximálna frekvencia diódy 30 kHz. Ak je frekvencia vyššia, naša dióda nebude fungovať správne.

Typy diód

Zenerove diódy

Sú to rovnaké diódy. Už z názvu je jasné, že zenerove diódy niečo stabilizujú. A stabilizujú napätie. Aby však zenerova dióda vykonala stabilizáciu, je potrebná jedna podmienka.Oni by mali byť zapojené opačne ako diódy. Anóda je negatívna a katóda je pozitívna. Divné nie? Ale prečo je to tak? Poďme na to. V prúdovo-napäťovej charakteristike (CVC) diódy sa používa kladná vetva - smer dopredu, ale v zenerovej dióde sa používa druhá časť vetvy CVC - spätný smer.

Nižšie v grafe vidíme 5V zenerovu diódu. Bez ohľadu na to, ako veľmi sa zmení súčasná sila, stále dostaneme 5 Voltov ;-). Super, nie? Ale sú tu aj úskalia. Prúdová sila by nemala byť väčšia ako v popise pre diódu, inak zlyhá v dôsledku vysokej teploty - Joule-Lenzov zákon. Hlavným parametrom zenerovej diódy je stabilizačné napätie(Ust). Merané vo voltoch. Na grafe vidíte zenerovu diódu so stabilizačným napätím 5 Voltov. Existuje aj rozsah prúdu, v ktorom bude zenerova dióda fungovať - toto je minimálny a maximálny prúd(ja min, ja max). Merané v ampéroch.

Zenerove diódy vyzerajú úplne rovnako ako bežné diódy:

Na diagramoch sú označené takto:

LED diódy

LED diódy- špeciálna trieda diód, ktoré vyžarujú viditeľné a neviditeľné svetlo. Neviditeľné svetlo je svetlo v infračervenej alebo ultrafialovej oblasti. Ale pre priemysel stále hrajú veľkú úlohu LED diódy s viditeľným svetlom. Používajú sa na zobrazovanie, dizajn nápisov, svetelných bannerov, budov a tiež na osvetlenie. LED diódy majú rovnaké parametre ako ktorákoľvek iná dióda, ale zvyčajne je ich maximálny prúd oveľa nižší.

Obmedzte spätné napätie (U arr) môže dosiahnuť 10 voltov. Maximálny prúd ( Imax) bude pre jednoduché LED obmedzené na približne 50 mA. Viac na osvetlenie. Preto pri pripájaní konvenčnej diódy musíte do série zapojiť odpor. Rezistor sa dá vypočítať pomocou jednoduchého vzorca, ale ideálne je použiť premenlivý odpor, zvoliť požadovanú žiaru, zmerať hodnotu premenného odporu a dať tam konštantný odpor s rovnakou hodnotou.

LED osvetľovacie lampy spotrebúvajú centy elektriny a sú lacné.

Veľmi žiadané sú LED pásiky pozostávajúce z mnohých LED diód. Vyzerajú veľmi pekne.

V diagramoch sú LED diódy označené nasledovne:

Nezabudnite, že LED diódy sú rozdelené na indikátor a osvetlenie. Indikátory LED majú slabú žiaru a používajú sa na indikáciu akýchkoľvek procesov vyskytujúcich sa v elektronickom obvode. Vyznačujú sa slabou žiarou a nízkou spotrebou prúdu

Svetelné LED diódy sú tie, ktoré sa používajú vo vašich čínskych lampášoch, ako aj v LED lampách

LED je prúdové zariadenie, to znamená, že pre svoju normálnu prevádzku vyžaduje menovitý prúd, nie napätie. Pri menovitom prúde LED klesne o určitú hodnotu, ktorá závisí od typu LED (menovitý výkon, farba, teplota). Nižšie je uvedený štítok zobrazujúci pokles napätia na LED diódach rôznych farieb pri menovitom prúde:

V tomto článku sa dozviete, ako skontrolovať LED.

Tyristory

Tyristory sú diódy, ktorých vodivosť je riadená pomocou tretej svorky - riadiacej elektródy (EÚ). Hlavným použitím tyristorov je riadenie výkonnej záťaže pomocou slabého signálu dodávaného do riadiacej elektródy.Tyristory vyzerajú podobne ako diódy alebo tranzistory. Tyristory majú toľko parametrov, že na ich popis nie je dostatok článku.Hlavný parameter - I OS, st.– priemerná hodnota prúdu, ktorý by mal pretekať tyristorom v smere dopredu bez poškodenia zdravia.Dôležitým parametrom je otváracie napätie tyristora - ( U y), ktorá sa privádza k riadiacej elektróde a pri ktorej sa tyristor úplne otvorí.

a takto vyzerajú výkonové tyristory, teda tyristory, ktoré pracujú s vysokým prúdom:

Na obrázkoch vyzerajú triódové tyristory takto:

Existujú aj typy tyristorov - dinistorov a triakov. Dinistory nemajú riadiacu elektródu a vyzerajú ako obyčajná dióda. Dinistory začnú prechádzať elektrickým prúdom cez seba v priamom spojení, keď napätie na nich prekročí určitú hodnotu.Triaky sú rovnaké ako triódové tyristory, ale keď sú zapnuté, prechádzajú nimi elektrický prúd v dvoch smeroch, preto sa používajú v obvodoch so striedavým prúdom.

Diódový mostík a diódové zostavy

Výrobcovia tiež tlačia niekoľko diód do jedného krytu a spájajú ich v určitom poradí. Takto sa dostaneme diódové zostavy. Diódové mostíky sú jedným z typov zostáv diód.

Na diagramoch diódový mostík sa označuje takto:

Existujú aj iné typy diód, ako varikapy, Gunnova dióda, Schottkyho dióda atď. Ani večnosť by nám nestačila na to, aby sme ich všetky opísali.