8-900-374-94-44
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 клапан
Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:
А некоторые выглядят чуточку по-другому:
Есть также и SMD исполнение диодов:
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.
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 диодаПолупроводник 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.
Вот это и есть тот самый PN-переход
PN-переход диода1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса
.jpg "PN-переход диода")
.jpg "PN-переход 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 ;-).
Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.
прямое включение диодаТак 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 включении
Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.
обратное 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 диода
Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.
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.
Мой генератор частоты выглядит вот так.
генератор частотОсциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа
Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.
синусоидальный сигнал
Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.
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 диода
Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.
переменный ток после диодаНичего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!
Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”
Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ
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.
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.
Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:
На схемах обозначаются вот так:
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.
Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.
Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.
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
Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах
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:
Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.
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.
а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:
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.
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.
На схемах диодный мост обозначается вот так:
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
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.
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.
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».
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 «+».
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.
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.
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.
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.
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.
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?
Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.
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.
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.
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.
SMD активно применяются практических в любой технике:
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.
Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.
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.
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.
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?
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.
В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.
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.
Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.
Схема самодельного пробникаПри 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.
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 — 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.
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 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.
| 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
Иллюстрация прямой обратный ток диода
Вольт-амперная характеристика диода
Диод полупроводниковый
Плоскостной и точечный диод Какие бывают типы диодов ?
Схематическое изображение диодов
Фото выпрямительного диода А) На фото изображен рассмотренный нами выше диод.
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
Обращенный диод
Варикап
Фотодиод
Светодиоды 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
Фото диодный мост
Светодиодная лампа фото
smd светодиод фото
Подключение RGB ленты Контроллер rgb Форум по радиодеталям Обсудить статью ДИОДЫ |
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.
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 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.
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.
Принцип работы:
Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:
Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.
Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:
Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.
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:
Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:
Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:
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.
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:
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:
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:
График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.
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:
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:
Статья была полезна?
0,00 (оценок: 0)
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.
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.
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]
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 ,
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 получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:
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.
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.
ЭлектроскопВ 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.
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.
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 выпрямителибыли заменены тиристорами. Но поскольку у тиристоров есть затворный контакт в дополнение к аноду и катоду, мы не будем их здесь рассматривать.
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
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.
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.
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.
,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.
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.
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.
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.
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.
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. 
Где, I F — прямой ток
τ- время рекомбинации
Сопротивление (R с ) тока при смещении пересылки обратно пропорционально заряду Q, накопленному во внутренней области. 
Где, w — область ширины
µ — подвижность электронов
µ 0 — подвижность дырок
Из уравнений (1) и (2) получаем 
Приведенное выше уравнение показывает, что сопротивление внутренней области зависит от ширины области.
Обратный смещенный PIN-кодКогда 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.
где, A — диод перехода
Вт — толщина собственной области
Самая низкая частота, с которой начинается эффект, выражается как
где, ε — диэлектрическая проницаемость кремния
PIN-диод наиболее подходит для низковольтных систем.
,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.
,
