Poluprovodnički uređaji korišćene u radiotehnici i pre pronalaska vakuumskih cevi. Pronalazač radija, A. S. Popov, prvo je koristio koherer (staklenu cijev s metalnim strugotinama), a zatim kontakt čelične igle s karbonskom elektrodom za detekciju elektromagnetnih valova.

Ovo je bio prvi poluvodička dioda— detektor. Kasnije su napravljeni detektori koristeći prirodne i umjetne kristalne poluvodiče (galena, cincit, halkopirit, itd.).

Takav detektor se sastojao od poluvodičkog kristala zalemljenog u čašicu držača i čelične ili volframove opruge sa šiljastim krajem (slika 1). Eksperimentalno je utvrđena pozicija vrha na kristalu, čime je postignuta najveća jačina prijenosa radio stanice.

Rice. 1. Poluvodička dioda - detektor.

Godine 1922. O. V. Losev, zaposlenik Nižnjeg Novgorodskog radio laboratorija, otkrio je izuzetan fenomen: kristalni detektor, pokazalo se, može generirati i pojačati električne oscilacije.

Ovo je bila prava senzacija, ali nedostatak naučnih saznanja i nedostatak potrebne eksperimentalne opreme nisu u to vrijeme omogućili da se duboko istražuje suština procesa koji se odvijaju u poluvodiču i da se stvore poluvodički uređaji sposobni da se takmiče s elektronskom cijevi. .

Poluvodička dioda

Poluprovodničke diode označen simbolom koji je sačuvan u opštem smislu još od dana prvih radija (slika 2.6).

Rice. 2. Oznaka i struktura poluvodičke diode.

Vrh trokuta u ovom simbolu označava smjer najveće vodljivosti (trokut simbolizira anodu diode, a kratka linija okomita na olovne linije je njena katoda).

Isti simbol označava poluvodičke ispravljače, koji se sastoje, na primjer, od nekoliko dioda povezanih u seriju, paralelno ili mješovito (ispravljački stupovi, itd.).

Diodni mostovi

Mostni ispravljači se često koriste za napajanje radio opreme. Obris istog dijagrama povezivanja dioda (kvadrat čije su stranice formirani diodnim simbolima) odavno je postao općeprihvaćen, pa se za označavanje takvih ispravljača počeo koristiti pojednostavljeni simbol - kvadrat sa simbolom jedne dioda unutra (slika 3).

Rice. 3. Oznaka diodnog mosta.

U zavisnosti od vrijednosti ispravljenog napona, svaki krak mosta može se sastojati od jedne, dvije ili više dioda. Polaritet ispravljenog napona nije naznačen na dijagramima jer je jasno određen simbolom diode unutar kvadrata.

Mostovi su strukturno kombinovani u jednom kućištu i prikazani su odvojeno, pokazujući da pripadaju jednom proizvodu u pozicijskoj oznaci. Pored oznake položaja dioda, kao i svih ostalih poluvodičkih uređaja, obično se navodi njihov tip.

Na osnovu simbola diode grade se simboli za poluvodičke diode sa posebnim svojstvima. Za dobijanje željenog simbola koriste se posebni znakovi, bilo na samom osnovnom simbolu ili u njegovoj neposrednoj blizini, a da bi se pažnja usmerila na neki od njih, osnovni simbol se stavlja u krug - simbol za telo. poluvodičkog uređaja.

Tunelske diode

Znak koji liči na ravnu zagradu označava katodu tunelskih dioda (slika 4a). Izrađuju se od poluvodičkih materijala s vrlo visokim sadržajem nečistoća, zbog čega se poluvodič pretvara u polumetal. Zbog neobičnog oblika strujno-naponske karakteristike (ima dio negativnog otpora), tunelske diode se koriste za pojačavanje i generiranje električnih signala i u sklopnim uređajima. Važna prednost ovih dioda je što mogu raditi na vrlo visokim frekvencijama.

Rice. 4. Tunelska dioda i njena oznaka.

Vrsta tunelskih dioda su reverzne diode, kod kojih je, pri niskom naponu na pn spoju, vodljivost u obrnutom smjeru veća nego u smjeru naprijed.

Takve diode se koriste u obrnutoj vezi. U simbolu za obrnutu diodu, katodna crtica je prikazana s dvije crtice koje je dodiruju svojom sredinom (slika 4.6).

Zener diode

Poluvodičke zener diode, koje rade i na obrnutoj grani strujno-naponske karakteristike, zauzele su snažno mjesto u napajanjima, posebno niskonaponskim.

Riječ je o planarnim silikonskim diodama napravljenim posebnom tehnologijom. Kada se uključe u suprotnom smjeru i na određenom naponu, spoj se "probija", a nakon toga, unatoč povećanju struje kroz spoj, napon na njemu ostaje gotovo nepromijenjen.

Rice. 5. Zener dioda i njena oznaka na dijagramima.

Zahvaljujući ovom svojstvu, zener diode se široko koriste kao nezavisni stabilizatori, kao i izvori referentnih napona u tranzistorskim stabilizatorima.

Da bi se dobili mali referentni naponi, zener diode se uključuju u smjeru naprijed, pri čemu je napon stabilizacije jedne zener diode jednak 0,7...0,8 V. Isti rezultati se dobijaju kada se konvencionalne silikonske diode uključe u smjeru naprijed. .

Za stabilizaciju niskih napona razvijene su i široko se koriste posebne poluvodičke diode - stabilizori. Njihova razlika od zener dioda je u tome što rade na direktnoj grani strujno-naponske karakteristike, odnosno kada su uključene u smjeru naprijed (provodljivo).

Da bi se na dijagramu prikazala zener dioda, katodna crtica osnovnog simbola je dopunjena kratkom crticom usmjerenom prema simbolu anode (slika 5a). Treba napomenuti da lokacija poteza u odnosu na simbol anode treba ostati nepromijenjena bez obzira na položaj simbola zener diode na dijagramu.

Ovo se u potpunosti odnosi na simbol dvoanodne (dvostrane) zener diode (slika 5.6), koja se može spojiti na električni krug u bilo kojem smjeru (u stvari, to su dvije identične zener diode povezane pozadi) .

Varicaps

Spoj elektron-rupa na koji se primjenjuje obrnuti napon ima svojstva kondenzatora. U ovom slučaju ulogu dielektrika ima sam pn spoj u kojem ima malo slobodnih nosilaca naboja, a ulogu ploča imaju susjedni slojevi poluvodiča s električnim nabojima različitih znakova - elektroni i rupe. Promjenom napona primijenjenog na pn spoj, možete promijeniti njegovu debljinu, a time i kapacitet između slojeva poluvodiča.

Rice. 6. Varikapi i njihova oznaka na dijagramima strujnih kola.

Ovaj fenomen se koristi u specijalnim poluprovodničkim uređajima - varicapah[od engleskih riječi vari(sposobno) - varijabilno i kapa(acitor) - kondenzator]. Varikapi se široko koriste za podešavanje oscilatornih kola, u uređajima za automatsku kontrolu frekvencije, a takođe i kao modulatori frekvencije u raznim generatorima.

Konvencionalna grafička oznaka varikapa (vidi sliku 6, a) jasno odražava njihovu suštinu: paralelne linije na dnu percipiraju se kao simbol kondenzatora. Kick i varijabilni kondenzatori, varikapi se često izrađuju u obliku blokova (zovu se matrice) sa zajedničkom katodom i odvojenim anodama. Na primjer na sl. 6.6 prikazuje oznaku matrice od dva varikapa, a sl. 6,c - od tri.

Tiristori

Na osnovu osnovnog simbola diode, uslovno oznake tiristora(iz grčkog Thyra– vrata i engleski (resi) stor- otpornik). To su diode, koje su naizmjenični slojevi silicijuma sa tipovima električne provodljivosti p i p. U tiristoru postoje četiri takva sloja, odnosno ima tri pn spoja (pppp struktura).

Tiristori našli su široku primenu u raznim regulatorima naizmeničnog napona, relaksacionim generatorima, sklopnim uređajima itd.

Rice. 7. Tiristor i njegova oznaka na shemama kola.

Tiristori s vodovima samo iz vanjskih slojeva strukture nazivaju se dinistorimni i označeni su simbolom diode precrtanim segmentom paralelnim s katodnom linijom (slika 7, a). Ista tehnika korišćena je za konstruisanje oznake simetričnog dinistora (sl. 7, b), koji vodi struju (nakon uključivanja) u oba smera.

Tiristori s dodatnim (trećim) izlazom (iz jednog od unutrašnjih slojeva strukture) nazivaju se tiristori. Kontrola duž katode u oznaci ovih uređaja prikazana je isprekidanom linijom pričvršćenom za simbol katode (slika 7, c), duž anode - linijom koja se proteže na jednu od stranica trokuta koji simbolizira anodu (sl. 7, d).

Simbol za simetrični (dvosmjerni) triistor dobija se iz simbola za simetrični dinistor dodavanjem trećeg terminala (slika 7, (5).

Fotodiode

Glavni dio fotodioda je spoj koji radi pod obrnutom pristrasnošću. Njegovo tijelo ima prozor kroz koji se osvjetljava poluvodički kristal. U nedostatku svjetla, struja kroz pn spoj je vrlo mala - ne prelazi obrnutu struju konvencionalne diode.

Rice. 8. Fotodiode i njihov prikaz na dijagramima.

Kada se kristal osvijetli, obrnuti otpor spoja naglo opada, a struja kroz njega raste. Da bi se takva poluvodička dioda prikazala na dijagramu, osnovni simbol diode postavljen je u krug, a pored njega (gore lijevo, bez obzira na položaj simbola) prikazan je znak fotoelektričnog efekta - dvije kose paralelne strelice usmerene ka simbolu (slika 8a).

Na sličan način nije teško konstruirati simbol za bilo koji drugi poluvodički uređaj koji mijenja svojstva pod utjecajem optičkog zračenja. Kao primjer na sl. 8.6 prikazuje oznaku fotodinistora.

LED diode i LED indikatori

Poluvodičke diode koje emituju svjetlost kada struja prolazi kroz pn spoj nazivaju se LED diode. Takve diode se uključuju u smjeru naprijed. Konvencionalni grafički simbol LED diode sličan je simbolu fotodiode i razlikuje se od njega po tome što su strelice koje pokazuju optičko zračenje postavljene desno od kruga i usmjerene u suprotnom smjeru (slika 9).

Rice. 9. LED diode i njihov prikaz na dijagramima.

Za prikaz brojeva, slova i drugih znakova u niskonaponskoj opremi često se koriste LED indikatori znakova, koji su setovi kristala koji emituju svjetlost raspoređeni na određeni način i ispunjeni prozirnom plastikom.

Standardi ESKD ne daju simbole za takve proizvode, ali u praksi često koriste simbole slične onima prikazanim na sl. 10 (sedmosegmentni indikatorski simbol za prikaz brojeva i zarez).

Rice. 10. Označavanje LED segmentnih indikatora.

Kao što vidite, takva grafička oznaka jasno odražava stvarnu lokaciju elemenata (segmenata) koji emituju svjetlost u indikatoru, iako nije bez nedostataka: ne nosi informacije o polaritetu uključivanja terminala indikatora u električnom kolu (indikatori se proizvode i sa anodnim terminalom zajedničkim za sve segmente i sa zajedničkim katodnim terminalom).

Međutim, to obično ne uzrokuje posebne poteškoće, jer je veza zajedničkog izlaza indikatora (kao i mikro krugova) navedena u dijagramu.

Optocouplers

Kristali koji emituju svjetlost imaju široku primjenu u optocouplerima - posebnim uređajima koji se koriste za spajanje pojedinih dijelova elektroničkih uređaja u slučajevima kada je potrebna njihova galvanska izolacija. Na dijagramima su optokapleri prikazani kao što je prikazano na sl. jedanaest.

Optička veza emitera svjetlosti (LED) sa fotodetektorom prikazana je sa dvije paralelne strelice okomito na vodove optokaplera. Fotodetektor u optokapleru može biti ne samo fotodioda (slika 11,a), već i fotootpornik (sl. 11,6), fotodinistor (slika 11,c) itd. Međusobna orijentacija simbola emiter i fotodetektor nije regulisan.

Rice. 11. Oznaka optokaplera (optokaplera).

Po potrebi se komponente optospojnice mogu prikazati zasebno, ali u tom slučaju znak optičkog spoja treba zamijeniti znakovima optičkog zračenja i fotoelektričnog efekta, a pripadnost dijelova optospojnici treba prikazati u pozicijskom oznaka (sl. 11, d).

Literatura: V.V. Frolov, Jezik radio kola, Moskva, 1998.

Na samom početku radiotehnike, prvi aktivni element bila je vakuumska cijev. Ali već dvadesetih godina prošlog stoljeća pojavili su se prvi uređaji dostupni za ponavljanje od strane radio-amatera i postali vrlo popularni. Ovo su detektorski prijemnici. Štaviše, proizvedeni su u industrijskom obimu, bili su jeftini i osiguravali su prijem za dvije ili tri domaće radio stanice koje rade u srednjem i dugom talasnom opsegu.

U detektorskim prijemnicima prvi je put korišten najjednostavniji poluvodički uređaj, koji se u početku zvao detektor, a tek kasnije je dobio svoje moderno ime - dioda.

Dioda je uređaj koji se sastoji od samo dva sloja poluvodiča. Ovo je sloj "p" - pozitivan i sloj "n" - negativan. Na granici dva poluprovodnička sloja, “ p-n” tranzicija. Anoda je “p” područje, a katoda “n” područje. Svaka dioda može provoditi struju samo od anode do katode. Na shematskim dijagramima je označen na sljedeći način.

Kako radi poluvodička dioda?

U poluprovodniku tipa "n" postoje slobodni elektroni, čestice sa predznakom minus, au poluprovodniku tipa "p" postoje joni sa pozitivnim nabojem, obično se nazivaju "rupama". Spojimo diodu na izvor napajanja u obrnutoj vezi, odnosno na anodu ćemo primijeniti minus, a na katodu plus. Do privlačenja dolazi između naboja različitih polariteta i pozitivno nabijeni ioni se povlače u minus, a negativni elektroni odlaze na plus izvora energije. U “p-n” spoju nema nosilaca naboja i nema kretanja elektrona. Nema kretanja elektrona - nema električne struje. Dioda je zatvorena.

Kada se dioda uključi direktno, događa se obrnuti proces. Kao rezultat odbijanja unipolarnih naboja, svi nosioci su grupirani u prijelaznoj zoni između dvije poluvodičke strukture. Između čestica nastaje električno prijelazno polje i rekombinacija elektrona i rupa. Električna struja počinje teći kroz p-n spoj. Sam proces se naziva "provođenje elektron-rupa". U ovom slučaju, dioda je otvorena.

Postavlja se sasvim prirodno pitanje: kako se iz jednog poluprovodničkog materijala, odnosno poluvodiča tipa „n“ i poluprovodnika tipa „p“, mogu dobiti strukture različitih svojstava. To se može postići elektrohemijskim procesom koji se naziva doping, odnosno uvođenjem nečistoća drugih metala u poluvodič, koji daju željeni tip provodljivosti. U elektronici se uglavnom koriste tri poluprovodnika. Ovo germanij (Ge), silicijum (Si) I galijum arsenid (GaAs). Silicijum je, naravno, najrašireniji, jer su njegove rezerve u zemljinoj kori zaista ogromne, pa je cena poluprovodničkih uređaja na bazi silicijuma veoma niska.

Prilikom dodavanja zanemarljive količine arsena u talog silicijuma ( As) dobijamo poluprovodnik“ n” tip i doping silicijum sa elementom retke zemlje indijem ( U), dobijamo poluprovodnik“ str” tip. Postoji mnogo aditiva za dopiranje poluvodičkih materijala. Na primjer, uvođenje atoma zlata u strukturu poluvodiča povećava performanse dioda, tranzistora i integriranih kola, a dodavanje malog broja raznih nečistoća u kristal galij-arsenida određuje boju LED-a.

Vrste dioda i njihov opseg.

Familija poluvodičkih dioda je veoma velika. Izvana su vrlo slični, s izuzetkom nekih grupa koje se razlikuju strukturno i po nizu parametara. Najčešće modifikacije poluvodičkih dioda su:

Također je vrijedno napomenuti da svaka vrsta dioda ima podgrupe. Na primjer, među ispravljačima postoje i ultra-brze diode. Može se zvati kao Ultra-brzi ispravljač , HyperFast Rectifier i tako dalje. Primjer - Ultrabrza dioda s malim ispadanjem STTH6003TV/CW(analogno VS-60CPH03). Ovo je visokospecijalizirana dioda, koja se koristi, na primjer, u mašinama za zavarivanje inverterskog tipa. Schottky diode su brze, ali ne mogu izdržati visoke reverzne napone, pa se umjesto njih koriste ultra-brze ispravljačke diode, koje mogu izdržati visoke reverzne napone i ogromne struje naprijed. Štaviše, njihove performanse su uporedive sa Schottky diodama.

Parametri poluvodičkih dioda.

Poluvodičke diode imaju mnogo parametara i oni su određeni funkcijom koju obavljaju u određenom uređaju. Na primjer, kod dioda koje generiraju mikrovalne oscilacije, vrlo važan parametar je radna frekvencija, kao i granična frekvencija na kojoj generacija ne uspijeva. Ali za ispravljačke diode ovaj parametar je potpuno nevažan.

Kod sklopnih i sklopnih dioda bitni su brzina uključivanja i vrijeme oporavka, odnosno brzina potpunog otvaranja i potpunog zatvaranja. Kod dioda velike snage, disipacija snage je važna. Da biste to učinili, montiraju se na posebne radijatore. Ali diode koje rade u niskostrujnim uređajima ne trebaju nikakve radijatore.

Ali postoje parametri koji se smatraju važnima za sve vrste dioda, navodimo ih:

U ave. – dozvoljeni napon na diodi kada struja teče kroz nju u smjeru naprijed. Ne biste trebali prekoračiti ovaj napon, jer će to dovesti do njegovog oštećenja.

U arr. – dozvoljeni napon na diodi u zatvorenom stanju. Naziva se i probojnim naponom. U zatvorenom stanju, kada struja ne teče kroz p-n spoj, na terminalima se formira obrnuti napon. Ako prelazi dozvoljenu vrijednost, to će dovesti do fizičkog "kvara" pn spoja. Kao rezultat toga, dioda će se pretvoriti u običan provodnik (izgorjeti).

Schottky diode su vrlo osjetljive na višak obrnutih napona, koje iz tog razloga vrlo često otkazuju. Konvencionalne diode, na primjer, silikonski ispravljači, otpornije su na višak obrnutog napona. Kada se malo prekorači, prelaze u režim reverzibilni kvar. Ako diodni kristal nema vremena da se pregrije zbog prekomjernog stvaranja topline, tada proizvod može raditi dugo vremena.

I ave. – prednja struja diode. Ovo je vrlo važan parametar koji treba uzeti u obzir pri zamjeni dioda s analognim ili pri dizajniranju kućnih uređaja. Veličina prednje struje za različite modifikacije može doseći desetine i stotine ampera. Posebno moćne diode su ugrađene na radijator za uklanjanje topline, koja nastaje zbog toplinskog efekta struje. P-N spoj u direktnom spoju također ima nizak otpor. Pri malim radnim strujama njegov učinak nije primjetan, ali pri strujama od nekoliko do desetina ampera diodni kristal se primjetno zagrijava. Na primjer, ispravljački diodni most u inverterskom aparatu za zavarivanje mora biti ugrađen na radijator.

I dol. – reverzna struja diode. Reverzna struja je takozvana struja manjinskog nosioca. Nastaje kada je dioda zatvorena. Količina reverzne struje je vrlo mala i u velikoj većini slučajeva se ne uzima u obzir.

U stabilan – stabilizacijski napon (za zener diode). Više o ovom parametru pročitajte u članku o zener diodi.

Osim toga, treba imati na umu da su svi ovi parametri u tehničkoj literaturi odštampani sa „ max" Ovdje je navedena maksimalna dozvoljena vrijednost ovog parametra. Stoga, pri odabiru vrste diode za svoj dizajn, morate računati na maksimalno dopuštene vrijednosti.

Dioda je jedna od vrsta uređaja dizajniranih na bazi poluvodiča. Ima jedan p-n spoj, kao i anodne i katodne terminale. U većini slučajeva dizajniran je za modulaciju, ispravljanje, konverziju i druge radnje s dolaznim električnim signalima.

Princip rada:

1. Struja djeluje na katodu, grijač počinje svijetliti, a elektroda počinje emitirati elektrone.
2. Između dve elektrode nastaje električno polje.
3. Ako anoda ima pozitivan potencijal, tada počinje privlačiti elektrone k sebi, a rezultirajuće polje je katalizator ovog procesa. U tom slučaju se stvara emisiona struja.
4. Između elektroda formira se negativan prostorni naboj, koji može ometati kretanje elektrona. To se događa ako je anodni potencijal preslab. U tom slučaju neki od elektrona ne uspijevaju savladati utjecaj negativnog naboja i počinju se kretati u suprotnom smjeru, vraćajući se ponovo na katodu.
5. Svi elektroni, koji je stigao do anode i nije se vratio na katodu, određuju parametre katodne struje. Stoga ovaj pokazatelj direktno ovisi o pozitivnom anodnom potencijalu.
6. Protok svih elektrona, koji su mogli doći do anode, naziva se anodna struja, čiji indikatori u diodi uvijek odgovaraju parametrima katodne struje. Ponekad oba indikatora mogu biti nula; to se događa u situacijama kada anoda ima negativan naboj. U ovom slučaju, polje koje nastaje između elektroda ne ubrzava čestice, već ih, naprotiv, usporava i vraća na katodu. Dioda u ovom slučaju ostaje u zaključanom stanju, što dovodi do otvorenog kruga.

Uređaj

Ispod je detaljan opis strukture diode; proučavanje ovih informacija je neophodno za dalje razumijevanje principa rada ovih elemenata:

1. Okvir je vakuumski cilindar koji može biti napravljen od stakla, metala ili izdržljive keramike.
2. Unutar cilindra postoje 2 elektrode. Prva je zagrijana katoda, koja je dizajnirana da osigura proces emisije elektrona. Najjednostavnija katoda u dizajnu je filament malog promjera, koji se zagrijava tijekom rada, ali danas su indirektno zagrijane elektrode češće. Oni su cilindri napravljeni od metala i imaju poseban aktivni sloj sposoban da emituje elektrone.
3. Unutar katode indirektna toplota Postoji specifičan element - žica koja svijetli pod utjecajem električne struje, zove se grijač.
4. Druga elektroda je anoda, potrebno je prihvatiti elektrone koje je otpustila katoda. Da bi se to postiglo, mora imati potencijal koji je pozitivan u odnosu na drugu elektrodu. U većini slučajeva, anoda je također cilindrična.
5. Obe elektrode Vakumski uređaji su potpuno identični emiteru i bazi poluvodičkih elemenata.
6. Za izradu diodnog kristala Najčešće se koristi silicijum ili germanijum. Jedan od njegovih dijelova je p-tipa električno provodljiv i ima nedostatak elektrona, koji se formira umjetnom metodom. Suprotna strana kristala također ima provodljivost, ali je n-tipa i ima višak elektrona. Postoji granica između dva regiona, koja se naziva p-n spoj.

Takve karakteristike unutrašnje strukture daju diodama njihovo glavno svojstvo - sposobnost provođenja električne struje samo u jednom smjeru.

Svrha

Ispod su glavna područja primjene dioda, iz kojih postaje jasna njihova glavna svrha:

1. Diodni mostovi su 4, 6 ili 12 dioda spojenih jedna na drugu, njihov broj ovisi o vrsti strujnog kola, koje može biti jednofazno, trofazno polumostno ili trofazno punomostno. Oni obavljaju funkcije ispravljača; ova opcija se najčešće koristi u automobilskim generatorima, budući da je uvođenje takvih mostova, kao i upotreba četkicnih kolektorskih jedinica s njima, omogućilo značajno smanjenje veličine ovog uređaja i povećati njegovu pouzdanost. Ako je veza napravljena u seriji iu jednom smjeru, to povećava minimalni napon potreban za otključavanje cijelog diodnog mosta.
2. Diodni detektori se dobijaju kombinovanjem ovih uređaja sa kondenzatorima. Ovo je neophodno kako bi se mogla izolovati niskofrekventna modulacija od različitih moduliranih signala, uključujući i amplitudno moduliranu raznolikost radio signala. Takvi detektori su dio dizajna mnogih kućanskih aparata, poput televizora ili radija.
3. Osiguravanje zaštite potrošača od nepravilnog polariteta pri uključivanju ulaza kola od nastalih preopterećenja ili prekidača od kvara elektromotornom silom koja nastaje prilikom samoindukcije, a koja nastaje kada se induktivno opterećenje isključi. Kako bi se osigurala sigurnost krugova od preopterećenja koja se javljaju, koristi se lanac koji se sastoji od nekoliko dioda povezanih na sabirnice napajanja u obrnutom smjeru. U tom slučaju, ulaz na koji je obezbeđena zaštita mora biti povezan sa sredinom ovog lanca. Tokom normalnog rada kola, sve diode su u zatvorenom stanju, ali ako otkriju da je ulazni potencijal prešao granice dozvoljenog napona, aktivira se jedan od zaštitnih elemenata. Zbog toga je ovaj dozvoljeni potencijal ograničen unutar dozvoljenog napona napajanja u kombinaciji sa direktnim padom napona na zaštitnom uređaju.
4. Prekidači, stvoreni na bazi dioda, koriste se za prebacivanje signala visokih frekvencija. Ovakvim sistemom se upravlja pomoću jednosmerne električne struje, visokofrekventnog odvajanja i dovoda upravljačkog signala, koji se javlja zbog induktivnosti i kondenzatora.
5. Izrada diodne zaštite od varničenja. Koriste se šant-diodne barijere koje obezbeđuju sigurnost ograničavanjem napona u odgovarajućem električnom kolu. U kombinaciji s njima koriste se otpornici za ograničavanje struje, koji su neophodni za ograničavanje električne struje koja prolazi kroz mrežu i povećanje stupnja zaštite.

Upotreba dioda u elektronici danas je vrlo raširena, jer gotovo nijedna moderna vrsta elektroničke opreme ne može bez ovih elemenata.

Direktna diodna veza

Na p-n spoj diode može utjecati napon koji se dovodi iz vanjskih izvora. Indikatori kao što su veličina i polaritet će uticati na njegovo ponašanje i električnu struju koja se provodi kroz njega.

U nastavku ćemo detaljno razmotriti opciju u kojoj je pozitivni pol spojen na područje p-tipa, a negativni pol na područje n-tipa. U ovom slučaju doći će do direktnog prebacivanja:

1. Pod naponom iz vanjskog izvora će se formirati električno polje u p-n spoju, a njegov smjer će biti suprotan od unutrašnjeg difuzijskog polja.
2. Napon polja značajno će se smanjiti, što će uzrokovati oštro sužavanje sloja barijere.
3. Pod uticajem ovih procesa značajan broj elektrona će se moći slobodno kretati iz p-područja u n-područje, kao iu suprotnom smjeru.
4. Indikatori struje pomaka tokom ovog procesa ostaju isti, jer direktno zavise samo od broja manjinskih naelektrisanih nosilaca koji se nalaze u oblasti pn spoja.
5. Elektroni imaju povećan nivo difuzije, što dovodi do ubrizgavanja manjinskih nosača. Drugim riječima, u n-području će doći do povećanja broja rupa, au p-području će se bilježiti povećana koncentracija elektrona.
6. Nedostatak ravnoteže i povećan broj manjinskih nosača uzrokuje da idu duboko u poluvodič i miješaju se s njegovom strukturom, što na kraju dovodi do uništenja njegovih svojstava električne neutralnosti.
7. Semiconductor istovremeno je u stanju vratiti svoje neutralno stanje, to se događa zbog primanja naboja iz povezanog vanjskog izvora, što doprinosi pojavi istosmjerne struje u vanjskom električnom kolu.

Reverzna veza diode

Sada ćemo razmotriti još jednu metodu uključivanja, tokom koje se mijenja polaritet vanjskog izvora iz kojeg se prenosi napon:

1. Glavna razlika od direktne veze je u tome da će stvoreno električno polje imati smjer koji se potpuno poklapa sa smjerom unutrašnjeg difuzijskog polja. U skladu s tim, sloj barijere se više neće sužavati, već se, naprotiv, širiti.
2. Polje se nalazi u pn spoju, imaće ubrzavajući efekat na brojne manjinske nosioce naboja, zbog čega će indikatori struje drifta ostati nepromenjeni. On će odrediti parametre rezultujuće struje koja prolazi kroz pn spoj.
3. Kako rasteš obrnuti napon, električna struja koja teče kroz spoj će težiti da dostigne maksimalne vrijednosti. Ima poseban naziv - struja zasićenja.
4. Prema eksponencijalnom zakonu, s postepenim povećanjem temperature, indikatori struje zasićenja će se također povećati.

Napon naprijed i nazad

Napon koji utječe na diodu dijeli se prema dva kriterija:

1. Napon naprijed- to je kada se dioda otvara i jednosmjerna struja počinje da prolazi kroz nju, dok je otpor uređaja izuzetno nizak.
2. Reverzni napon- ovo je onaj koji ima obrnuti polaritet i osigurava da se dioda zatvori uz obrnutu struju koja prolazi kroz nju. Istovremeno, pokazatelji otpora uređaja počinju naglo i značajno rasti.

Otpor pn spoja je indikator koji se stalno mijenja, prvenstveno pod utjecajem napona naprijed koji se primjenjuje direktno na diodu. Ako se napon poveća, tada će se otpor spoja proporcionalno smanjiti.

To dovodi do povećanja parametara struje naprijed koja prolazi kroz diodu. Kada je ovaj uređaj zatvoren, na njega se primjenjuje gotovo cijeli napon, zbog čega je reverzna struja koja prolazi kroz diodu neznatna, a prijelazni otpor dostiže vršne parametre.

Rad diode i njene strujno-naponske karakteristike

Pod strujno-naponskom karakteristikom ovih uređaja podrazumijeva se kriva linija koja pokazuje ovisnost električne struje koja teče kroz p-n spoj o volumenu i polarnosti napona koji na njega djeluje.

Takav graf se može opisati na sljedeći način:

1. Vertikalna os: Gornja oblast odgovara vrednostima prednjih struja, donja oblast parametrima reverzne struje.
2. Horizontalna os: Područje desno je za vrijednosti napona naprijed; područje s lijeve strane za parametre obrnutog napona.
3. Direktna grana strujno-naponske karakteristike odražava prolazak električne struje kroz diodu. Usmjeren je prema gore i teče u neposrednoj blizini vertikalne ose, budući da predstavlja povećanje prednje električne struje koje se javlja kada se odgovarajući napon poveća.
4. Druga (obrnuta) grana odgovara i prikazuje zatvoreno stanje električne struje koja također prolazi kroz uređaj. Njegov položaj je takav da ide praktično paralelno s horizontalnom osom. Što se ova grana strmije približava vertikali, to su veće ispravljačke sposobnosti određene diode.
5. Prema rasporedu možete pogledati da nakon povećanja napona naprijed koji teče kroz p-n spoj, dolazi do sporog povećanja električne struje. Međutim, postupno, kriva dostiže područje u kojem je primjetan skok, nakon čega dolazi do ubrzanog povećanja njegovih pokazatelja. To je zbog otvaranja diode i vođenja struje pri prednjem naponu. Za uređaje napravljene od germanijuma to se dešava pri naponu od 0,1V do 0,2V (maksimalna vrednost 1V), a za silicijumske elemente potrebna je veća vrednost od 0,5V do 0,6V (maksimalna vrednost 1,5V).
6. Prikazano trenutno povećanje može dovesti do pregrijavanja molekula poluvodiča. Ako je uklanjanje topline do kojeg dolazi zbog prirodnih procesa i rada radijatora manje od razine njegovog oslobađanja, tada se struktura molekula može uništiti, a ovaj proces će biti nepovratan. Iz tog razloga, potrebno je ograničiti parametre prednje struje kako bi se spriječilo pregrijavanje poluvodičkog materijala. Da biste to učinili, u krug se dodaju posebni otpornici, povezani serijski s diodama.
7. Istraživanje obrnute grane možete primijetiti da ako obrnuti napon primijenjen na p-n spoj počne rasti, tada je povećanje parametara struje gotovo neprimjetno. Međutim, u slučajevima kada napon dosegne parametre koji prelaze dozvoljene norme, može doći do naglog skoka obrnute struje, što će pregrijati poluvodič i doprinijeti naknadnom kvaru p-n spoja.

Osnovni kvar dioda

Ponekad uređaji ovog tipa pokvare, to se može dogoditi zbog prirodne amortizacije i starenja ovih elemenata ili iz drugih razloga.

Ukupno postoje 3 glavne vrste uobičajenih kvarova:

1. Slom tranzicije dovodi do činjenice da dioda, umjesto poluvodičkog uređaja, postaje u suštini najčešći provodnik. U tom stanju gubi svoja osnovna svojstva i počinje propuštati električnu struju u apsolutno bilo kojem smjeru. Takav kvar se lako otkriva pomoću standardnog, koji počinje piskati i pokazuje nizak nivo otpora u diodi.
2. Kada se pokvari događa se obrnuti proces - uređaj općenito prestaje da propušta električnu struju u bilo kojem smjeru, odnosno u suštini postaje izolator. Da biste točno odredili prekid, potrebno je koristiti testere s visokokvalitetnim i servisiranim sondama, inače ponekad mogu lažno dijagnosticirati ovaj kvar. Kod varijanti legiranih poluvodiča takav je slom izuzetno rijedak.
3. Curenje, tokom kojeg je narušena nepropusnost tijela uređaja, uslijed čega on ne može pravilno funkcionirati.

Slom p-n spoja

Takvi kvarovi nastaju u situacijama kada obrnuta električna struja počinje naglo i naglo rasti, to se događa zbog činjenice da napon odgovarajućeg tipa doseže neprihvatljive visoke vrijednosti.

Obično postoji nekoliko tipova:

1. Termički kvarovi, koje su uzrokovane naglim porastom temperature i naknadnim pregrijavanjem.
2. Električni kvarovi, koji nastaje pod uticajem struje na tranziciju.

Grafikon strujno-naponske karakteristike omogućava vam da vizualno proučavate ove procese i razliku između njih.

Električni kvar

Posljedice uzrokovane električnim kvarovima nisu nepovratne, jer ne uništavaju sam kristal. Stoga je postupnim smanjenjem napona moguće vratiti sva svojstva i radne parametre diode.

Istovremeno, kvarovi ovog tipa podijeljeni su u dvije vrste:

1. Kvarovi tunela nastaju kada visoki napon prolazi kroz uske spojeve, što omogućava pojedinačnim elektronima da klize kroz njega. Obično se javljaju ako poluvodičke molekule sadrže veliki broj različitih nečistoća. Tokom takvog kvara, reverzna struja počinje naglo i brzo rasti, a odgovarajući napon je na niskom nivou.
2. Lavinske vrste kvarova mogući su zbog utjecaja jakih polja sposobnih da ubrzaju nosioce naboja do maksimalnog nivoa, zbog čega iz atoma izbijaju određeni broj valentnih elektrona, koji zatim odlete u vodljivo područje. Ova pojava je lavinske prirode, zbog čega je ova vrsta kvara i dobila ime.

Termički slom

Do takvog kvara može doći iz dva glavna razloga: nedovoljnog odvođenja topline i pregrijavanja p-n spoja, što nastaje zbog protoka električne struje kroz njega previsokim brzinama.

Povećanje temperature u prijelaznim i susjednim područjima uzrokuje sljedeće posljedice:

1. Rast atomskih vibracija, uključen u kristal.
2. Hit elektrona u provodni pojas.
3. Oštar porast temperature.
4. Destrukcija i deformacija kristalna struktura.
5. Potpuni neuspjeh i kvar cijele radio komponente.

Često čujemo da ovaj ili onaj uređaj radi na diodama. Šta je dioda?

Dioda je elektronski element koji dobro propušta struju u jednom smjeru, ali pokazuje jak otpor kada pokušava proći struju kroz nju u suprotnom smjeru.

Kako rade moderne diode

Trenutno se koriste poluvodičke diode od germanija ili silicija. Takva dioda je ploča podijeljena na dva dijela. U jednom dijelu, nedostatak elektrona je umjetno stvoren. Ovo je oblast sa p-tipom provodljivosti (od reči pozitivno). Pozitivni terminal diode naziva se anoda.

Drugi dio ima višak elektrona. Ovo je područje sa n-tipom provodljivosti (od riječi negativan). Negativni terminal diode naziva se katoda.

Granica između ovih područja naziva se p-n spoj.

Kako radi dioda?

Ako spojite pozitivni pol izvora napajanja na anodu diode, a negativni pol na katodu, tada će kroz takav krug teći električna struja. Ako krug uključuje i sijalicu, ona će se upaliti. Što će dioda učiniti ako se pozitivni i negativni terminali napajanja obrnu? To će pružiti jak otpor struji. Struja će postati toliko slaba da sijalica neće upaliti.

Čemu služe diode?

Glavna primjena dioda je pretvaranje naizmjenične struje u jednosmjernu. Dioda je glavni strukturni element svih izvora napajanja, uključujući i onaj koji se trenutno nalazi na vašem računaru.

Diode se također široko koriste u logičkim krugovima u kojima je potrebno osigurati prolaz struje u željenom smjeru. Takvi sklopovi se koriste u uređajima analognog tipa.

Svi dobro znamo šta je poluvodička dioda, ali malo nas zna za princip rada diode.Danas, posebno za početnike, objasniću princip njenog rada. Kao što je poznato, dioda dobro propušta struju na jednoj strani, ali vrlo slabo na suprotnom smjeru. Dioda ima dva terminala - anodu i katodu. Ni jedan elektronski uređaj ne može bez upotrebe dioda. Dioda služi za ispravljanje naizmjenične struje, uz pomoć diodnog mosta koji se sastoji od četiri diode, izmjeničnu struju možete pretvoriti u jednosmjernu ili pomoću šest dioda trofazni napon pretvoriti u monofazni, koriste se diode u raznim izvorima napajanja, u audio-video uređajima, skoro svuda. Ovdje možete vidjeti fotografije nekih.

Na izlazu diode možete primijetiti pad početnog nivoa napona za 0,5-0,7 volti. Za uređaje za napajanje nižeg napona koristi se Schottky dioda, na takvoj diodi se uočava najmanji pad napona - oko 0,1V. Šotkijeve diode se uglavnom koriste u radio predajnim i prijemnim uređajima i u drugim uređajima koji rade uglavnom na visokim frekvencijama. Princip rada diode je na prvi pogled prilično jednostavan: dioda je poluvodički uređaj s jednosmjernom vodljivošću električne struje.

Izvod diode spojen na pozitivni pol izvora napajanja naziva se anoda, a negativni terminal naziva se katoda. Diodni kristal je uglavnom napravljen od germanija ili silicijuma, od kojih jedno područje ima električnu provodljivost n-tipa, odnosno područje rupe, koje sadrži umjetno stvoren nedostatak elektrona, drugo - n-tip provodljivosti, odnosno sadrži višak elektrona, granica između njih se naziva n-n spoj, n je prvo slovo riječi pozitivno na latinskom, n je prvo slovo riječi negativno. Ako se na anodu diode primijeni pozitivan napon, a na katodu negativni napon, tada će dioda proći struju, to se zove direktna veza, u ovom položaju dioda je otvorena, ako se primjenjuje obrnuto, dioda neće proći struju, u ovom položaju dioda je zatvorena, to se zove obrnuto povezivanje.

Reverzni otpor diode je vrlo visok i u krugovima se smatra dielektrikom (izolatorom). Da biste demonstrirali rad poluvodičke diode, možete sastaviti jednostavan krug koji se sastoji od izvora napajanja, opterećenja (na primjer, žarulje sa žarnom niti ili elektromotora male snage) i same poluvodičke diode. Sve komponente kola povezujemo serijski, napajamo plus od izvora napajanja do anode diode, serijski na diodu, odnosno spajamo jedan kraj sijalice na katodu diode, i spojite drugi kraj iste lampe na minus izvora napajanja. Posmatramo sjaj lampe, sada okrećemo diodu, lampa više neće svijetliti jer je dioda spojena natrag, prijelaz je zatvoren. Nadam se da će vam ovo na neki način pomoći u budućnosti, novajlije - A. Kasyan (AKA).