8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Где катод и где анод у диода: Диод | Виды, характеристики, параметры диодов

Содержание

Диод | Виды, характеристики, параметры диодов

Что такое диод

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

обратный клапанобратный клапан

 

Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые  диоды выглядят почти также как и резисторы:

диод 1N4007диод

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

д226б диодд214 диод

Есть также и SMD исполнение диодов:

смд диодsmd диод

Выводы диода называются – анод и катод. Некоторые по ошибке называют их “плюс” и “минус”. Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

строение диодастроение диода

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

диод Д226

 

Вот это и есть тот самый PN-переход

PN-переход диода

Как определить анод и катод диода

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

катод диодакатод диода

катод смд smd диода

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод.  Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

воронка диод

Диод в цепи постоянного тока

Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

прямое включение диода
прямое включение диода

Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

диод в прямом включениидиод в прямом включении

 

Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

обратное включение диодаобратное включение диода

 

Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

обратное включение
обратное включение диода

 

Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

Диод в цепи переменного тока

Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

диод в цепи переменного тока

Мой генератор частоты выглядит вот так.

генератор частот

Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

 

Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

синусоидальный сигналсинусоидальный сигнал

 

Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

переменное напряжение после диода
переменное напряжение после диода

 

Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

переменый ток после диодапеременый ток после диода

 

Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

переменный ток после диодапеременный ток после диода

Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

параметры диода КД411

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

вольтамперная характеристика диода

1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это  такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока  при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести  к полному тепловому разрушению диода.  В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток Iпр – это  максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении.  В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны  представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение.  Но  чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно  условие.  Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся.  В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон –

это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

вах стабилитрона

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

ДиодДиод

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.  Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА.  Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять  номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

светодиодыосветительные светодиоды

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Диодсветодиодные лампочки

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

светодиодная лента

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

светодиоды

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Диод

Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

таблица светодиоды напряжение

Как проверить светодиод  можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры  примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор  в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор –  (Uу), которое подается на управляющий электрод  и при котором тиристор полностью открывается.

тиристор Диод

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с  большой силой тока:

силовой тиристор

На схемах  триодные тиристоры  выглядят вот таким образом:

Существуют также  разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также  несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки.  Диодные мосты  – одна из разновидностей диодных сборок.

маломощный диодный мостдиодные мосты

 На схемах диодный мост обозначается вот так:

диодный мост обозначение на схеме

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки  и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

Очень интересное видео про диод

 

Похожие статьи по теме “диод”

Как работает стабилитрон

Диод Шоттки

Диодный мост

Как проверить диод и светодиод мультиметром

Как проверить тиристор

Схема для проверки тиристоров

 

где плюс и минус на светодиоде (анод и катод)

Светодиоды довольно часто используют в электротехнике, например, в качестве индикаторов. Для того чтобы диод работал и излучал свет, необходимо его правильно включить в электрическую цепь. А для этого нужно определить полярность светодиода. Рассмотрим способы, которые помогут это сделать.

Использование технической документации. Обозначение светодиода на схеме.

При покупке крупной партии LED устройств стоит запросить у продавца техническую документацию. Это поможет точно узнать многие характеристики изделия, не исключая полярность. На небольшое количество светодиодов паспорт обычно не дают. Но по точному названию марки элемента найти в интернете технические характеристики не составит труда.

На электрической схеме светодиоды изображают двумя способами.

Треугольником обозначают анод, вертикальной чертой – катод. Две стрелочки символизируют свечение.

Визуальное определение.

Если техническая документация недоступна, то для начала элемент стоит внимательно рассмотреть. Часто это помогает понять, где плюс у светодиода. У наиболее распространенного типа LED устройств – цилиндрического диода размером не менее 3,5 мм – один контакт длиннее. Такое конструктивное решение придумано для индикации полярности. Длинный вывод  является положительным анодом.

Распознать плюс и минус можно, если удастся рассмотреть, что у светодиода внутри. Сквозь прозрачную оболочку заметно, что площадь анода (положительного контакта) меньше, чем у катода (отрицательного).

Если на корпусе светодиода имеется скос, то это признак катода. 

Чем выше типоразмер и мощность LED изделия, тем больше шансы определить полярность «на глаз».

Находим анод и катод у LED элементов мощностью свыше 1Вт.

Мощные светодиоды используются в электротехнике. Как быстро определить их полярность? Довольно просто. Достаточно внимательно рассмотреть диод. При изготовлении контакты элементов мощностью свыше 0,5 Вт маркируют. Анод помечается знаком «+».

Распознаем полярность у светодиода в корпусе SMD.

Если светодиод выполнен в корпусе SMD, то рассмотреть, что же у него внутри невозможно. Как правило, производители заботятся об электротехниках и делают определенные пометки. Полярность можно распознать по срезу на корпусе, теплоотводу или пиктограмме. Первые два способа больше подходят для больших типоразмеров.

На корпусе таких диодов можно найти конструктивный срез. Именно он указывает на отрицательный контакт (катод). С противоположной стороны, соответственно, будет расположен положительный анод.

Теплоотвод с обратной стороны корпуса также подсказывает полярность. Он смещен к аноду.

На небольшие SMD диоды (например, типоразмер 1206) в качестве подсказки наносят специальные пиктограммы.  Они имеют форму треугольника, буквы П или Т. Выступ обозначает катод.

Распознавание с помощью мультиметра.

Самый надежный способ распознания полярности − использование специальных приборов. При помощи обычного мультиметра можно обозначить контакты у диодов с высокой степенью точности. Попутно обнаружится исправность элемента и цвет свечения. Воспользоваться тестером можно 3-мя путями.

Во-первых, проверить LED устройство на режиме «проверка сопротивления – 2 кОм». При этом следует прикоснуться щупами мультиметра к контактам светодиода. Если красный положительный щуп тестера коснется анода диода, а черный отрицательный – катода, то экран покажет значение 1600-1800 Ом. В противоположном случае тестер выдаст единицу. Значит, щупы нужно поменять местами. Если и это не помогло, значит, элемент неисправен. Узнать цвет свечения таким методом не получится.

Во-вторых, можно установить мультиметр в режим «прозвонка, проверка диода». Если красный провод дотронется до анода, а черный – до катода, то элемент будет светиться. Экран покажет число от 500 до 1200 мВ.

В-третьих, многие тестеры позволяют проводить измерения вовсе без щупов. Мультиметр должен обладать специальным отделом для проверки PNP и NPN транзисторов. В них есть разъемы, обозначенные буквами «Е» и «С». При проверке элемента в PNP-зоне, если катод вставить в гнездо «С», а анод − в «Е», то светодиод начнет излучать свет. Следовательно, полярность определена верно. При работе в NPN-отсеке свечение появится при противоположном размещении контактов: катод в «Е», а анод в «С». Пожалуй, это самый скорый способ определения распиновки. Кстати, если у изучаемого светодиода нет длинных выводов, то можно в разъемы поместить иголки, и LED элемент аккуратно присоединять к ним.

Распознавание полярности источником питания.

Следующим наглядным методом для распознания катода и анода будет присоединение к источнику питания. Данный способ, как и предыдущий, позволяет узнать еще и исправность LED элемента.

Естественно, что для опыта необходим источник напряжения. Отлично подойдет блок питания с плавной регулировкой. Светодиод следует присоединить и постепенно увеличивать напряжение. Если при подаче 3-4 В элемент еще не светится, значит, с полярностью не угадали.

Если такого блока питания под рукой нет, то можно применить батарейку или аккумулятор от мобильного телефона. Поскольку напряжение на них может достигать 12 В, то напрямую светодиод присоединять нельзя. Для предупреждения поломки следует включить в цепь резистор. Выбрать подходящее по величине сопротивление вам поможет статья «Расчет резистора (сопротивления) для светодиода».

Резистор стоит подпаять к одному из контактов LED элемента. Полученной конструкцией коснуться выводов источника питания. Если полярность предположена верно, то диод начнет излучать свет. В ином случае, надо поменять контакты местами.

Если под рукой есть плоская севшая батарейка от часов или с материнской платы (тип CR2032), то можно обойтись без резистора. Напряжением таких источников питания не превышает 6 В, что безопасно для светодиода. Батарейку зажимают между выводами диода и по свечению или его отсутствию определяют полярность.

Итоги.

Описанные методы имеют свои сильные и слабые стороны. По технической документации и визуально невозможно проверить работоспособность светодиода. Проверка с помощью подачи напряжения требует особенной осторожности. А мощный светодиод не всегда удастся прозвонить мультиметром. Для успешной работы электротехнику стоит освоить все методы и применять их по необходимости.

Определяем полярность светодиода. Где плюс и минус у LED

Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.

Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.

Обозначение светодиодов на электрической схеме

Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?

Цоколевка 5мм диодов

Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.

Катод и анод на маломощном диоде

На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.

Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.

Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!

Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.

Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более

В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.

Распиновка мощных светодиодов

Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

  • Лампочки;
  • светодиодные ленты;
  • фонарики;
  • индикация чего-либо.

Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.

Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.

smd5050 отметка полярности

Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.

Полярность SMD на led ленте

Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.

Определение распиновки по теплоотводящей подложке

Как определить плюс на маленьком SMD?

В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.

Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.

Определение полярности на SMD 1206

Определяем полярность мультиметром

При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.

Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.

Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?

Маркировка на плате

Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.

Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.

Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.

Определение полярности мультиметром

В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.

Другие способы определения полярности

Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.

Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.

Определение полярности с помощью батарейки

Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.

Схема пробникаСхема самодельного пробника

При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.

Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).

И последний способ изображен на фото ниже.

Определение полярности в режиме Hfe

Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.

Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.

Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.

Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода - проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.


Условное обозначение
диода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода. Анод диода - это вывод, который подключается к положительному выводу источника питания, непосредственно или через элементы схемы. Катод диода - это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду. А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к источнику переменного напряжения, то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром


Выводы диода

Как проверить диод мультиметром или тестером - такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов. Если диод пропускает ток в обоих вариантах - диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному - катодом диода. Проверка диодов очень похожа на проверку транзисторов.

ДИОДЫ

   Диод является двух электродным полупроводниковым прибором. Это соответственно Анод (+) или положительный электрод и Катод (-) или отрицательный электрод. Принято говорить, что диод имеет (p) и (n) области, они соединены с выводами диода. Вместе они образуют p-n переход. Разберем подробнее, что же такое этот p-n переход. Полупроводниковый диод представляет собой очищенный кристалл кремния или германия, в котором в область (p) введена акцепторная примесь, а в область (n) введена донорная примесь. В качестве донорной примеси могут выступать ионы Мышьяка, а в качестве акцепторной примеси ионы Индия. Основное свойство диода, это возможность пропускать ток только в одну сторону. Рассмотрим приведенный ниже рисунок:

Пример односторонней проводимости диода

Пример односторонней проводимости диода

   На этом рисунке видно, что если диод включить Анодом к плюсу питания и Катодом к минусу питания, то диод находится в открытом состоянии и проводит ток, так как его сопротивление незначительно. Если диод включен Анодом к минусу, а Катодом к плюсу, то сопротивление диода будет очень большим, и тока в цепи практически не будет, вернее он будет, но настолько маленьким, что им можно пренебречь. 

Иллюстрация прямой обратный ток диода

Иллюстрация прямой обратный ток диода

   Подробнее можно узнать, посмотрев следующий график, Вольт-Амперную характеристику диода:

Вольт-амперная характеристика диода

Вольт-амперная характеристика диода

   В прямом включении, как мы видим из этого графика диод имеет небольшое сопротивление, и соответственно хорошо пропускает ток, а в обратном включении до определенной величины напряжения диод закрыт, имеет большое сопротивление и практически не проводит ток. В этом легко убедиться, если есть под рукой диод и мультиметр, нужно поставить прибор в положение звуковой прозвонки, либо установив переключатель мультиметра напротив значка диода, в крайнем случае, можно попробовать прозвонить диод, установив переключатель на положение 2 КОм измерения сопротивления. Изображается на принципиальных схемах диод так, как на рисунке ниже, запомнить, где какой вывод легко: ток у нас, как известно, всегда течет от плюса к минусу, так вот треугольник в изображении диода как бы показывает своей вершиной направление тока, то есть от плюса к минусу.

Диод полупроводниковый

Диод полупроводниковый

   Соединив красный щуп мультиметра с Анодом, мы можем убедиться в том, что диод пропускает ток в прямом направлении, на экране прибора будут цифры равные ~ 800-900 или близкие к этому. Подключив щупы наоборот, черный щуп к аноду, красный к катоду мы увидим на экране единицу, что подтверждает, в обратном включении диод не пропускает ток. Рассмотренные выше диоды бывают плоскостные и точечные. Плоскостные диоды рассчитаны на среднюю и большую мощность и используют их в основном в выпрямителях. Точечные диоды рассчитаны на незначительную мощность и применяются в детекторах радиоприемников, могут работать на высоких частотах.  

Плоскостной диод Точечный диод

Плоскостной и точечный диод

Какие бывают типы диодов ?

Схематическое изображение диодов

Схематическое изображение диодов

Фото выпрямительного диода

Фото выпрямительного диода

   А) На фото изображен рассмотренный нами выше диод.

Стабилитрон изображение на схеме

Стабилитрон изображение на схеме

   Б) На этом рисунке изображён стабилитрон, (иностранное название диод Зенера), он используется при обратном включении диода. Основная цель: поддержание напряжения стабильным.

Двуханодный Стабилитрон изображение на схеме

Двуханодный стабилитрон - изображение на схеме

   В) Двухсторонний (или двуханодный) стабилитрон. Плюс этого стабилитрона в том, что его можно включать вне зависимости от полярности.

Туннельный диод

Туннельный диод

   Г) Туннельный диод, может использоваться в качестве усилительного элемента.

Обращенный диод

Обращенный диод

   Д) Обращенный диод, применяется в высокочастотных схемах для детектирования.

Варикап

Варикап

   Е) Варикап, применяется как конденсатор переменной ёмкости.

Фотодиод

Фотодиод

   Ж) Фотодиод, при освещении прибора в цепи, подключенной к нему, возникает ток из-за возникновения пар электронов и дырок. 

Светодиоды Светодиоды

Светодиоды

   З) Светодиоды, всем известные, и наверное наиболее широко применяемые приборы, после обычных выпрямительных диодов. Применяются во многих электронных устройствах для индикации и не только. 

   Выпрямительные диоды выпускаются также в виде диодных мостов, разберем, что это такое - это соединенные для получения постоянного (выпрямленного) тока четыре диода в одном корпусе. Подключены они по Мостовой схеме, стандартной для выпрямителей:

Схема диодного моста

Схема диодного моста

   Имеют четыре промаркированных вывода: два для подключения переменного тока, и плюс с минусом. На фото изображен диодный мост КЦ405:

Фото диодный мост

Фото диодный мост

   А теперь давайте рассмотрим подробнее область применения светодиодов. Светодиоды (вернее светодиодная лампа) выпускаются промышленностью и для освещения помещений, как экономичный и долговечный источник света, с цоколем позволяющим вкрутить их в обычный патрон для ламп накаливания.

светодиодная лампа свеча

Светодиодная лампа фото

   Светодиоды существуют в разных корпусах, в том числе и SMD.

smd светодиод фото

smd светодиод фото

   Выпускаются и так называемые RGB светодиоды, внутри них находятся три кристалла светодиодов с разным свечением Red-Green-Blue соответственно Красный - Зеленый – Голубой, эти светодиоды имеют четыре вывода и позволяют путем смешения цветов получить видимым любой цвет.

Подключение RGB ленты

Подключение RGB ленты

   Эти светодиоды в SMD исполнении часто выпускаются в виде лент с уже установленными резисторами и позволяют подключать их напрямую к источнику питания 12 вольт. Можно для создания световых эффектов использовать специальный контроллер:

Контроллер rgb

   Светодиоды при использовании не любят, когда на них подается напряжение питания выше того, на которое они рассчитаны и могут перегореть сразу или спустя какое-то время, поэтому напряжение источника питания должно быть рассчитано по формулам. Для советских светодиодов типа АЛ-307 напряжение питания должно подаваться примерно 2 вольта, на импортные 2-2,5 вольта, естественно с ограничением тока. Для питания светодиодных лент, если не используется специальный контроллер, необходимо стабилизированное питание. Материал подготовил - AKV.

   Форум по радиодеталям

   Обсудить статью ДИОДЫ


Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода - проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.


Условное обозначение
диода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода. Анод диода - это вывод, который подключается к положительному выводу источника питания, непосредственно или через элементы схемы. Катод диода - это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду. А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к источнику переменного напряжения, то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром


Выводы диода

Как проверить диод мультиметром или тестером - такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов. Если диод пропускает ток в обоих вариантах - диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному - катодом диода. Проверка диодов очень похожа на проверку транзисторов.


Принцип работы диодов для чайников

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

диод

Принцип работы:

  1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
  2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
  3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
  4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
  5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
  6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

принцип работы диода

Устройство

устройство диода

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

  1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
  2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
  3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
  4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
  5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
  6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

диодНиже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

  1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
  2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
  3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
  4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
  5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

  1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
  2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
  3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
  4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
  5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
  6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
  7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

  1. Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
  2. Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
  3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
  4. В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

напряжения диода

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

  1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
  2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

вольт-амперная характеристика диода

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

  1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
  2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
  3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
  4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
  5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
  6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
  7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

диод

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

  1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
  2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
  3. Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

пробой p-n перехода диода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

  1. Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
  2. Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

  1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
  2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

  1. Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
  2. Попадание электронов в проводимую зону.
  3. Резкое повышение температуры.
  4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
  5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Работа диода - Energy Education

Рис. 1. P-n-соединение диода вместе с его соответствующей схемой и действительным компонентом. [1] Катод и анод диода помечены так, что обычный ток течет от анода к катоду через диод.

Способ работы диода может быть сложным для понимания, так как он включает в себя довольно продвинутую квантовую механику. Однако на простейшем уровне работу диода можно понять, взглянув на поток положительных зарядов (или «дырок») и отрицательных зарядов (электронов).Технически, полупроводниковый диод называется p-n-переходом . Эти p-n-переходы также важны для работы фотоэлемента. Для правильной работы диода требуется процесс, известный как легирование. Полупроводники могут быть легированы материалами, так что они имеют избыток легко смещенных электронов, обычно называемых отрицательной областью или n-типа . Кроме того, они могут быть легированы элементами, которые создают избыток дырок, которые легко поглощают эти электроны - обычно называемые положительным или р-типа областью. [2] [3] Отрицательные и положительные области диода также являются катодом и анодом компонента соответственно (см. Рисунок 1).

Различия между этими двумя материалами и их взаимодействиями на очень коротких расстояниях (менее миллиметра) приводят к образованию диода при соединении двух типов. Соединение этих двух типов создает p-n-переход, и область между двумя сторонами называется областью обеднения, поскольку электроны из области n-типа диффундируют и заполняют некоторые отверстия в области p-типа.Это создает отрицательные ионы в области p-типа и оставляет позади положительные ионы в области n-типа (см. Рисунок 2). [4] Это реагирует на электрические поля по-разному в зависимости от направления электрического поля. Это приводит к полезному электронному поведению, в зависимости от того, каким образом приложено напряжение (или электрическое поле), это называется смещением.

Смещение

Диод (PN-переход) в электрической цепи позволяет току течь легче в одном направлении, чем в другом.Прямое смещение означает подачу напряжения на диод, который позволяет току течь легко, тогда как обратное смещение означает подачу напряжения на диод в противоположном направлении. Напряжение с обратным смещением не вызывает протекания заметного тока. Это полезно для изменения переменного тока в постоянный ток. Он также используется для манипулирования электронными сигналами.

Обратное смещение

Рис. 2. Обратное смещение p-n перехода с черными кружками, представляющими легко смещенные электроны, и белыми кружками, представляющими электронодефицитные "дыры.«В таком обратном смещении, как этот, электроны покидают черные круги и движутся к внешней цепи, оставляя после себя больше положительных ионов, в то время как электроны от внешней цепи« заполняют дыры », создавая больше отрицательных ионов.

Если напряжение подается на диод таким образом, что половина диода n-типа была подключена к положительной клемме источника напряжения, а половина p-типа была подключена к отрицательной клемме, электроны из внешней цепи будет создавать больше отрицательных ионов в области р-типа путем «заполнения дырок» и больше положительных ионов будет создаваться в области n-типа, когда электроны смещаются к положительному полюсу источника напряжения (см. рисунок 2).Следовательно, область истощения будет увеличиваться, и напряжение между областями p-типа и n-типа также будет увеличиваться по мере того, как общий заряд на каждой стороне перехода будет увеличиваться по величине, пока напряжение на диоде не станет равным и не будет противодействовать приложенному напряжению и аннулирует это, прекращая ток через цепь. Этот процесс происходит почти мгновенно и практически не приводит к протеканию тока через цепь при подаче напряжения в этом направлении на диод. Это известно как p-n-переход с обратным смещением. [5]

Forward Bias

Рисунок 3. Частично и полностью смещенный вперед p-n-переход. Обратите внимание, что для разрушения истощенной области требуется минимальное напряжение.

Когда напряжение подается в противоположном направлении через диод, область истощения начинает уменьшаться (см. Рисунок 3). В диоде с обратным смещением электроны и дырки будут отведены от перехода, но сценарий с прямым смещением гарантирует, что электроны и дырки движутся в направлении перехода, поскольку они отталкиваются от положительных и отрицательных клемм источника напряжения соответственно , [1] [6] Учитывая достаточно большое приложенное напряжение, дырки и электроны преодолеют область истощения и встретятся вблизи перехода, где они могут объединиться в непрерывном процессе, замкнув цепь и пропустив ток ,

Прямое напряжение и напряжение пробоя

Для преодоления области истощения требуется минимальное пороговое напряжение, которое для большинства кремниевых диодов составляет 0,7 вольт. Кроме того, напряжение обратного смещения действительно вызывает небольшую величину тока через диод, называемую током утечки, который по существу незначителен для большинства целей.Наконец, достаточно большое обратное напряжение приведет к полному электронному пробою диода и позволит току течь через диод в обратном направлении. [1]

Для получения дополнительной информации о диодах, пожалуйста, смотрите все о схемах или гиперфизике.

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

,

История Диода | Hackaday

История диода забавная, так как она изобилует случайными открытиями, иногда приходится десятилетиями ждать, чтобы найти то, что было найдено. Два примера этого - наши первые две темы: термоэлектронная эмиссия и полупроводниковые диоды. Итак, давайте погрузимся.

Вакуумные трубки / термоэлектронные диоды

Нашим первым случайным открытием было термоэлектронное излучение, которое много лет спустя привело к созданию вакуумной трубки. Термоэлектронная эмиссия в основном нагревает металл или металл с покрытием, вызывая эмиссию электронов с его поверхности.

Электроскоп

В 1873 году Фредерик Гатри положительно зарядил свой электроскоп, а затем поднес кусок раскаленного металла к клемме электроскопа. Раскаленный металл испускал электроны к клемме, что, конечно, нейтрализовало положительный заряд электроскопа, заставляя листы собираться вместе. Отрицательно заряженный электроскоп не может быть разряжен таким образом, поскольку горячий металл испускает только электроны, то есть отрицательный заряд. Таким образом, направление электронного потока было односторонним, и самый ранний диод родился.

Томас Эдисон независимо друг от друга обнаружил этот эффект в 1880 году, пытаясь выяснить, почему углеродные нити в его лампочках часто сгорали на своих положительно соединенных концах. Исследуя проблему, он создал специальную вакуумированную лампу, в которой у него был кусок металла, соединенный с положительным концом цепи и находящийся рядом с нитью накала. Он обнаружил, что невидимый ток течет от нити к металлу. По этой причине термоэлектронная эмиссия иногда называется эффектом Эдисона.

Термоэлектронный диод. Svjo [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons, но до 1904 года потребовалось первое практическое использование эффекта. Джон Амброуз Флеминг фактически консультировал компанию Edison Electric Light Company в 1881-1891 годах, но теперь работал в компании Marconi Wireless Telegraph Company. В 1901 году компания продемонстрировала первую радиопередачу через Атлантику, букву «S» в форме или три точки на азбуке Морзе. Но было так сложно отличить принятый сигнал от фонового шума, что результат был спорным (и остается).Это заставило Флеминга понять, что необходим более чувствительный детектор, чем тот, который они использовали. И вот в 1904 году он попробовал лампочку с эффектом Эдисона. Он работал хорошо, выпрямляя высокочастотные колебания и передавая сигналы на гальванометр. Он подал заявку на патент, и появился клапан Флеминга, двухэлементная вакуумная трубка или термоэлектронный диод, что ознаменовало десятилетия технологических разработок во многих последующих типах вакуумных трубок.

Вакуумные трубки начали заменять в источниках питания в 1940-х годах на селеновые диоды, а в 1960-х годах - на полупроводниковые диоды, но до сих пор используются в приложениях большой мощности.Возникло также возрождение их использования аудиофилами и студиями звукозаписи. Но это только начало нашей истории.

Твердотельные / Полупроводниковые Диоды

Кошачий усы. По Holger.Ellgaard [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons. Почти в то же время, когда Фредерик Гатри обнаруживал термоэлектронную эмиссию с помощью своего электроскопа, в 1874 году Карл Фердинанд Браун исследовал проводимость солей металлов в растворе. Он понял, что некоторые соли, такие как галена (он же свинец-сульфид), проводились, когда не растворялись.Впоследствии он обнаружил, что его сопротивление варьировалось в зависимости от величины и полярности напряжения и что этот эффект работал лучше всего, если электрод был заостренным проводом. И, таким образом, он изобрел точечный контактный выпрямитель galena (также известный как сульфид свинца). Галена - это полупроводник, и это был полупроводниковый диод.

Это то, что стало известно как детектор кошачьих усов и использовалось в 1894 году для экспериментов с микроволнами. В 1906 г. Г.В. Пикард запатентовал кремниевый детектор, а Генри Харрисон Чейз Данвуди запатентовал детектор карборунда.И так началось широкое использование кошачьих усов в хрустальных радиоприемниках, которые были сделаны миллионами.

германиевый диод. По Морчибе [CC BY-SA 2.5], через Wikimedia CommonsBut к 1920-м годам вакуумные трубки в значительной степени заменили использование детектора усов кошки. Тем не менее, во время Второй мировой войны точечные контактные полупроводниковые детекторы, как кремниевые, так и германиевые, были восстановлены для микроволновых радарных детекторов, так как детекторы с вакуумными трубками не могли работать на этих частотах.

После Второй мировой войны германиевые диоды, у которых не было точечного контакта, который требовал регулировки, были изготовлены в больших количествах и оказались такими же чувствительными, как и галена.Поскольку они не нуждались в регулировке, которую использовал детектор кошачьих усов, началась эра кристаллических радиоприемников с современными полупроводниковыми диодами.

Меркурий-дуговой выпрямитель

Ртутно-дуговой выпрямитель

Диод с ртутным выпрямителем - страшно звучащий и жутко выглядящий тип диода. Это было изобретено в 1902 году Питером Купером Хьюиттом и разработано в 1920-х и 1930-х годах. Они использовались до 1970-х годов для преобразования высокого напряжения переменного тока и высокого тока переменного тока в постоянный ток. Они состояли из контейнера с парами ртути, предоставленного резервуаром ртути на дне.Бассейн ртути также выполнял роль катода. Также в контейнере были угольные аноды. Ртуть испускала электроны свободно, тогда как анод излучал очень мало. В бассейне образовалась дуга, которая ионизировала пары ртути между катодом и анодом, создавая проводящий путь. Применения включали зарядку батареи, системы дугового освещения, тележки, метро и гальванику.

В 1970-х годах ртутные выпрямители

были заменены тиристорами. Но поскольку у тиристоров есть затворный контакт в дополнение к аноду и катоду, мы не будем их здесь рассматривать.

диоксид меди и селен

Селеновые диоды являются еще одним примером раннего открытия, за которым последовало отложенное практическое использование. Первый селеновый диод был построен в 1886 году С.Е. Фиттсом, но не практиковался до 1930-х годов. В конечном итоге он нашел применение в радио, сильноточных зарядных устройствах, телевизорах и копировальных аппаратах. Они были изготовлены из стальной пластины со слоем селена, а затем из слоя кадмия и олова, между которыми образовался слой селенида кадмия. Этот селен и кадмий-селенид образовали соединение полупроводник-полупроводник.Они могут быть легко сложены на неопределенный срок, чтобы выдерживать высокое напряжение. Они были заменены в 1960-х годах кремниевыми выпрямителями, которые имеют более низкое падение напряжения. В 1961 году IBM попыталась разработать компьютерную логику с использованием селеновых диодов из-за их низкой стоимости, но они оказались ненадежными и были заменены кремниевыми диодами.

Медно-оксидные диоды были изобретены примерно в то же время, что и селеновые диоды, и имели аналогичное применение. В их случае слой оксида меди на металлической меди образовал полупроводниковый слой.Как и селеновые диоды, они могут быть сложены так, чтобы выдерживать высокие напряжения. Они также были заменены на кремниевые диоды.

Медно-оксидный диод

Диод Шоттки

Возможно, трудно найти, кто изобрел диод Шоттки, потому что даже детектор усов кошки является точечным контактом диода Шоттки. Диод Шоттки сформирован из металла в контакте с умеренно легированным полупроводником n-типа, и кошачьи усы соответствуют этому описанию. Диод назван в честь немецкого физика Вальтера Х.Шоттки, который придумал физику, связанную с переходом металл-полупроводник.

ДНК-нанодиод

ДНК-нано-диод (Изображение предоставлено: Университет Джорджии / Университет Бен-Гуриона)

А почему бы не закончить эту историю с диодом забавной недавней историей? Опубликованные 4 апреля 2016 года в журнале Nature Chemistry исследователи из Университета Джорджии и Университета Бен-Гуриона сообщили, что они сделали диод из ДНК. Они сделали это, вставив две небольшие молекулы коралина в определенных местах в специально разработанный ДНК-дуплекс с 11 парами оснований.Когда на структуру подавалось 1,1 В, ток в пятнадцать раз превышал ток в одном направлении по сравнению с другим в зависимости от полярности. Это может повлиять на разработку молекулярных электронных устройств, но, как мы видели выше, иногда перед практическим применением иногда возникает задержка. Но, как мы также знаем, это стоит подождать.

Заключение

Откуда происходит слово диод? Уильям Генри Эклс, английский физик, придумал это в 1919 году, объединив греческие корни di, означающие «два», и оду, означающие «путь», хотя некоторые источники утверждают, что ода была заимствована из «электрода», который был придуман Майкл Фарадей

Есть много других типов диодов, которые могут быть покрыты, но пространство и трудности в поиске истории некоторых требований мы останавливаемся здесь. Однако, если вы знаете о каких-либо других интересных шагах в истории диода, мы хотели бы услышать о них в комментариях ниже.

,
Что такое PIN-диод? - Определение, структура, работа и применение

Определение: Диод, в котором собственный слой с высоким удельным сопротивлением расположен между P и N-областью полупроводникового материала, такой тип диода известен как PIN-диод. Высокий резистивный слой внутренней области обеспечивает большое электрическое поле между P и N-областью. Электрическое поле индуцируется из-за движения дырок и электронов. Направление электрического поля от n-области к p-области.

Сильное электрическое поле генерирует пары больших электронных дырок, благодаря которым диод обрабатывает даже слабые сигналы. PIN-диод - это тип фотоприемника, используемого для преобразования энергии света в электрическую энергию.

Внутренний слой между областями P и N-типа увеличивает расстояние между ними. Ширина области обратно пропорциональна их емкости. Если расстояние между областями P и N увеличивается, их емкость уменьшается.Эта характеристика диода увеличивает время их отклика и делает диод пригодным для работы, например, в микроволновых печах.

Символ PIN-кода Диод

Символическое представление PIN-диода показано на рисунке ниже. Анод и катод являются двумя выводами PIN-диода. Анод является положительным выводом, а катод представляет их отрицательные выводы.

symbol-of-pin-diode

PIN-код диодная структура

Диод состоит из P-области и N-области, которая разделена собственным полупроводниковым материалом.В P-области дырка является основным носителем заряда, в то время как в n-области электрон является основным носителем заряда. Внутренний регион не имеет бесплатного перевозчика заряда. Он действует как изолятор между n и областью p-типа. У i-области есть высокое сопротивление, которое препятствует потоку электронов проходить через это.

pin-diode-symbol

рабочий PIN-диод

Работа PIN-диода аналогична обычному диоду. Когда диод смещен, их носитель заряда будет рассеиваться.Слово «диффузия» означает, что носители заряда в обедненной области пытаются переместиться в свою область. Процесс диффузии продолжается до тех пор, пока заряды не станут равновесными в области обеднения.

pin-diode

Пусть N и I-слой составляют область истощения. Диффузия дырки и электрона через область создает слой обеднения через область NI. Тонкий обедненный слой индуцируется через n-область, а толстый обедненный участок противоположной полярности индуцирует через I-область.

прямой смещенный PIN-диод

Когда диод остается смещенным вперед, заряды непрерывно вводятся в I-область из P и N-области. Это уменьшает прямое сопротивление диода, и оно ведет себя как переменное сопротивление.

Носитель заряда, который входит из P- и N-области в i-область, не сразу объединяется во внутреннюю область. Конечное количество заряда, хранящегося во внутренней области, уменьшает их удельное сопротивление.

Рассмотрим Q как количество заряда, накопленного в области истощения.Τ - время, используемое для рекомбинации зарядов. Количество зарядов, хранящихся во внутренней области, зависит от времени их рекомбинации. Прямой ток начинает течь в I область. equation-1

Где, I F - прямой ток
τ- время рекомбинации

Сопротивление (R с ) тока при смещении пересылки обратно пропорционально заряду Q, накопленному во внутренней области. equation-2

Где, w - область ширины
µ - подвижность электронов
µ 0 - подвижность дырок

Из уравнений (1) и (2) получаем equation-3

Приведенное выше уравнение показывает, что сопротивление внутренней области зависит от ширины области.

Обратный смещенный PIN-код

Когда на диод подается обратное напряжение, ширина области истощения увеличивается. Толщина области увеличивается, пока весь мобильный носитель заряда I-области не сметен с нее. Обратное напряжение, необходимое для удаления полного носителя заряда из I-области, известно как качающееся напряжение.

При обратном смещении диод ведет себя как конденсатор. Область P и N действует как положительная и отрицательная пластины конденсатора, а внутренняя область является изолятором между пластинами.equation-5

где, A - диод перехода
Вт - толщина собственной области

Самая низкая частота, с которой начинается эффект, выражается как

equation-7

где, ε - диэлектрическая проницаемость кремния

Применение PIN-диода

  • Высоковольтный выпрямитель - Используется в качестве высоковольтного выпрямителя. Диод имеет большую внутреннюю область между N и P-областью, которая может выдерживать высокое обратное напряжение.
  • Фотодетектор - PIN-диод используется для преобразования энергии света в электрическую энергию.Диод имеет большую область истощения, что улучшает их характеристики за счет увеличения объема преобразования света.

PIN-диод наиболее подходит для низковольтных систем.

,
электронно-лучевая трубка - Простая английская википедия, бесплатная энциклопедия
электронно-лучевая трубка с использованием электромагнитного фокуса и отклонения

Катодно-лучевая трубка или CRT была изобретена Карлом Фердинандом Брауном. Это был самый распространенный тип отображения на протяжении многих лет. Он использовался почти во всех компьютерных мониторах и телевизорах до тех пор, пока не начали использоваться ЖК и плазменные экраны. [1]

У электронно-лучевой трубки есть электронная пушка. Катод представляет собой электрод (металл, который может нагревать электроны при нагревании).Катод находится внутри стеклянной трубки. Также внутри стеклянной трубки находится анод, который притягивает электроны. Это используется для перемещения электронов к передней части стеклянной трубки, поэтому электроны вылетают в одном направлении, образуя катодный луч. Чтобы лучше контролировать направление луча, воздух выводится из трубки, создавая вакуум.

Электроны попадают в переднюю часть трубки, где находится люминофорный экран. Электроны заставляют люминофор загораться. Электроны могут быть направлены путем создания магнитного поля.Тщательно контролируя, какие частицы люминофора загораются, можно получить яркое изображение на передней части вакуумной трубки. Изменение этой картинки 30 раз каждую секунду заставит ее выглядеть так, как будто она движется. Поскольку внутри трубки имеется вакуум (который должен быть достаточно сильным, чтобы удерживать воздух), а трубка должна быть стеклянной, чтобы люминофор был видимым, трубка должна быть изготовлена ​​из толстого стекла. Для большого телевизора эта вакуумная трубка может быть довольно тяжелой.

Катодно-лучевая трубка была изобретена в 1897 году и использовалась в качестве осциллографа (машины для отображения волн).Позже, наряду с другими изобретениями и усовершенствованиями, он был использован для первого современного электронного телевидения Филоном Т. Фарнсвортом в 1920-х годах. [2] ЭЛТ был основным типом телевизионного экрана, пока жидкокристаллический дисплей не стал популярным в начале 2000-х годов.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *