Дека не можеме да си го замислиме животот без нив. Овие кутии за вртење на нашите работни маси се составени од многу различни парчиња хардвер. Интересно е да се забележи дека ниту еден од овие градежни блокови сам по себе ги нема истите својства како компјутерот.

И склопени, тие се нешто сосема уникатно!

Каква и да земете тула, тоа е само парче печена глина; Не е веднаш јасно за која цел - сама по себе - може да се прилагоди.

Тоа е како куќа изградена од тули.

Но, неколку илјади од овие парчиња глина собрани на одреден начин се живеалиште кое штити од лоши временски услови и обезбедува покрив над вашата глава.

Се разбира, можете да користите компјутер (и да живеете во куќа) и да немате идеја како функционираат овие работи.

Но, ако сакате да научите како да ги „лекувате“ вашите компјутери, ќе мора да разберете како функционираат нивните компоненти.

Затоа, денес ќе зборуваме за еден од компјутерските „градежни блокови“ малку подетално. Ќе се обидеме накратко да се запознаеме со што се работи полупроводнички диодии зошто се потребни.

Што е диода?

Диодите се користат во компјутерите за исправување на наизменична струја.

Исправувачка диода е дел кој содржи два типа на полупроводници поврзани заедно - p-тип (позитивен) и n-тип (негативен).

Кога ќе се поврзат (спојуваат), се формира таканаречен p-n спој. Овој спој има различен отпор за различен поларитет на применетиот напон.

Ако напонот се примени во насока нанапред (позитивниот приклучок на изворот на напон е поврзан со p-полупроводникот - анодата, а негативниот приклучок е поврзан со n-полупроводникот - катодата), тогаш отпорот на диодата е мал.

Во овој случај, се вели дека диодата е отворена. Ако поларитетот на врската е обратен, отпорот на диодата ќе биде многу висок. Во овој случај, се вели дека диодата е затворена (заклучена).

Кога диодата е отворена, одреден напон паѓа низ неа.

Овој пад на напон се создава од таканаречената напредна струја што тече низ диодата и зависи од големината на оваа струја.

Покрај тоа, оваа зависност нелинеарни.

Специфичната вредност на падот на напонот во зависност од струјата што тече може да се одреди од карактеристиката струја-напон.

Оваа карактеристика мора да биде дадена во целосниот технички опис (листови со податоци, референтни листови).

На пример, на заедничката диода 1N5408 што се користи во напојувањето на компјутерот, кога струјата се менува од 0,2 на 3 А, падот на напонот се менува од 0,6 на 0,9 V. Колку е поголема струјата што тече низ диодата, толку е поголем падот на напонот. тоа и, соодветно, моќта потрошена на неа (P = U * I). Колку повеќе моќ се троши од диодата, толку повеќе таа се загрева.

Во компјутерските системи, при исправување на напонот во мрежата, обично се користи коло за исправување на мостот - 4 диоди поврзани на одреден начин.

Ако терминалот 1 има потенцијален позитивен во однос на терминалот 2, тогаш струјата ќе тече низ диодата VD1, оптоварувањето и диодата VD3.

Ако терминалот 1 има негативен потенцијал од терминалот 2, тогаш струјата ќе тече низ диодата VD2, оптоварувањето и диодата VD4. Така, иако струјата низ оптоварувањето варира во големина (при наизменичен напон), таа секогаш тече во една насока - од терминалот 3 до терминалот 4.

Ова е ефектот на зацрвстувањето. Ако немаше диоден мост, струјата на оптоварување ќе тече во различни насоки. Тече во иста насока како и мостот. Оваа струја се нарекува пулсирачка.

Во текот на вишата математика е докажано дека пулсирачкиот напон содржи константна компонента и збир на хармоници (фреквенции кои се множители на основната фреквенција на наизменичен напон од 50 Херци). DC компонентата е изолирана со филтер (кондензатор со висок капацитет), кој не дозволува хармоници да минуваат низ.

Исправувачките диоди се присутни и во нисконапонскиот дел од напојувањето. Само преклопното коло не се состои од 4 диоди, туку од две.

Внимателниот читател може да праша: „Зошто се користат различни кола за префрлување? Дали е можно да се користи диоден мост во нисконапонскиот дел?

Можно е, но нема да биде најдоброто решение. Во случај на диоден мост, струјата поминува низ товарот и две диоди поврзани во серија.

Ако се користат 1N5408 диоди, вкупниот пад на напонот преку нив може да биде 1,8 V. Ова е многу малку во споредба со мрежниот напон од 220 V.

Но, ако такво коло се користи во нисконапонскиот дел, тогаш овој пад ќе биде многу забележлив во споредба со напоните од +3,3, +5 и +12 V. Употребата на коло од две диоди ги намалува загубите за половина, бидејќи една Диодата е поврзана во серија со товарот, а не со две.

Покрај тоа, струјата во секундарните кола на напојувањето е многу поголема (неколку пати) отколку во примарното коло.

Треба да се напомене дека за ова коло трансформаторот мора да има две идентични намотки, а не еден. Колото за исправување со две диоди ги користи двата полу-циклуси на наизменичниот напон, исто како и мостното коло.

Ако потенцијалот на горниот крај на секундарното намотување на трансформаторот (види дијаграм) е позитивен во однос на долниот, тогаш струјата тече низ терминалот 1, диодата VD1, терминалот 3, оптоварувањето, терминалот 4 и средната точка на ликвидацијата. Диодата VD2 во овој момент е заклучена.

Ако потенцијалот на долниот крај на секундарното намотување е позитивен во однос на горниот крај, тогаш струјата тече низ терминалот 2, диодата VD2, терминалот 3, оптоварувањето, терминалот 4 и средната точка на намотката. Диодата VD1 во овој момент е заклучена. Резултатот е истата пулсирачка струја како кај мостното коло.

Сега да ставиме крај на здодевната теорија и да преминеме на најинтересното - практиката.

За почеток, да речеме дека пред да започнете со проверка на диодите, би било добро да се запознаете со тоа како да работите со дигитален тестер.

Ова е дискутирано во соодветните статии, и.

Диодата на електричните кола е симболично прикажана во форма на триаголник (стрелка) и стап.

Стапчето е катодата, стрелката (ја означува насоката на струјата, т.е. движењето на позитивните полнежи) е анодата.

Можете да го проверите диодниот мост со дигитален тестер со поставување на прекинувачот за работа во положбата за тестирање на диодата (покажувачот на прекинувачот за опсег на тестерот треба да биде спроти симболичната слика на диодата).

Ако ја поврзете црвената сонда на тестерот со анодата, а црната со катодата на посебна диода, тогаш диодата ќе се отвори од напонот од тестерот.

Екранот ќе прикаже вредност од 0,5 - 0,6 V.

Ако го промените поларитетот на сондите, диодата ќе биде блокирана.

Екранот ќе прикаже една во најлевата цифра.

Диодниот мост често има симболична ознака на типот на напон на телото (~ наизменичен напон, +, - директен напон).

Диодниот мост може да се провери со инсталирање на една сонда на еден од терминалите „~“, а втората - наизменично на терминалите „+“ и „-“.

Во овој случај, едната диода ќе биде отворена, а другата ќе биде затворена.

Ако го промените поларитетот на сондите, тогаш диодата што беше затворена сега ќе се отвори, а другата ќе се затвори.

Треба да се напомене дека катодата е позитивниот терминал на мостот.

Ако некоја од диодите е скратена, тестерот ќе покаже нула (или многу мал) напон.

Таков мост е природно несоодветен за работа.

Може да потврдите дека диодата е скратена ако ги тестирате диодите во режим на мерење отпор.

Со скратена диода, тестерот ќе покаже мал отпор во двете насоки.

Како што веќе беше споменато, во секундарните кола се користи коло за исправување од две диоди.

Но, дури и на една диода напонот паѓа доста во споредба со излезните напони +12 V, +5 V, +3,3 V.

Потрошувачката струја може да достигне 20 А или повеќе, а многу енергија ќе се троши на диодите.

Како резултат на тоа, тие ќе станат многу жешки.

Дисипацијата на енергијата ќе се намали ако напредниот напон низ диодата е помал.

Затоа во такви случаи се користат таканаречените Шотки диоди кои имаат помал пад на напонот напред.

Шотки диоди

Шотки диодата не се состои од два различни полупроводници, туку од метал и полупроводник.

Добиената таканаречена потенцијална бариера ќе биде помала.

Компјутерските напојувања користат двојни Шотки диоди во пакет со три терминали.

Типичен претставник на такво склопување е SBL2040. Падот на напонот на секоја од неговите диоди при максимална струја нема да надмине (според листот со податоци) 0,55 V. Ако го проверите со тестер (во режим на тестирање на диоди), тој ќе покаже вредност од околу 0,17 V.

Понискиот напон се должи на фактот што низ диодата тече многу мала струја, далеку од максимумот.

Како заклучок, да речеме дека диодата има таков параметар како максимално дозволениот обратен напон. Ако диодата е заклучена, на неа се применува обратен напон. При замена на диодите, оваа вредност мора да се земе предвид.

Ако во реално коло обратниот напон го надмине максимално дозволеното, диодата ќе пропадне!

Диодата е важен дел од хардверот во електрониката. Како инаку би можеле да ја исправиме тензијата?

Можете да купите диоди за експерименти

Се гледаме на блогот!

Диодата е еден од видовите уреди дизајнирани на полупроводничка основа. Има еден p-n спој, како и анодни и катодни терминали. Во повеќето случаи, тој е дизајниран за модулација, исправка, конверзија и други дејства со дојдовни електрични сигнали.

Принцип на работа:

1. Електрична енергијаделува на катодата, грејачот почнува да свети, а електродата почнува да испушта електрони.
2. Помеѓу две електродисе создава електрично поле.
3. Ако анодата има позитивен потенцијал, тогаш почнува да привлекува електрони кон себе, а добиеното поле е катализатор за овој процес. Во овој случај, се генерира емисиона струја.
4. Помеѓу електродитесе формира негативен просторен полнеж, кој може да го попречи движењето на електроните. Ова се случува ако потенцијалот на анодата е премногу слаб. Во овој случај, некои од електроните не успеваат да го надминат влијанието на негативниот полнеж и тие почнуваат да се движат во спротивна насока, враќајќи се повторно во катодата.
5. Сите електрони, кој стигна до анодата и не се врати во катодата, утврдете ги параметрите на катодната струја. Затоа, овој индикатор директно зависи од позитивниот аноден потенцијал.
6. Проток на сите електрони, кои беа во можност да стигнат до анодата, се нарекува струја на анодата, чии индикатори во диодата секогаш одговараат на параметрите на катодната струја. Понекогаш и двата индикатора може да бидат нула; ова се случува во ситуации кога анодата има негативен полнеж. Во овој случај, полето што се појавува помеѓу електродите не ги забрзува честичките, туку, напротив, ги забавува и ги враќа во катодата. Диодата во овој случај останува во заклучена состојба, што доведува до отворено коло.

Уред

Подолу е детален опис на структурата на диодите; проучувањето на овие информации е неопходно за понатамошно разбирање на принципите на работа на овие елементи:

1. Рамкае вакуум цилиндар кој може да биде направен од стакло, метал или издржливи керамички сорти на материјал.
2. Внатре во цилиндеротима 2 електроди. Првата е загреана катода, која е дизајнирана да го обезбеди процесот на емисија на електрони. Наједноставната катода во дизајнот е филамент со мал дијаметар, кој се загрева за време на работата, но денес индиректно загреаните електроди се почести. Тие се цилиндри направени од метал и имаат посебен активен слој способен да емитува електрони.
3. Внатре во катодата индиректна топлинаПостои специфичен елемент - жица што свети под влијание на електрична струја, таа се нарекува грејач.
4. Втора електродае анодата, потребно е да се прифатат електроните кои биле ослободени од катодата. За да го направите ова, мора да има потенцијал кој е позитивен во однос на втората електрода. Во повеќето случаи, анодата е исто така цилиндрична.
5. Двете електродивакуумските уреди се целосно идентични со емитерот и основата на разновидните полупроводнички елементи.
6. За правење диоден кристалНајчесто се користи силикон или германиум. Еден од неговите делови е електрично спроводлив од типот p и има недостаток на електрони, кој се формира со вештачки метод. Спроводливоста има и спротивната страна на кристалот, но таа е n-тип и има вишок електрони. Помеѓу двата региони постои граница, која се нарекува p-n спој.

Ваквите карактеристики на внатрешната структура им даваат на диодите нивната главна особина - способност да спроведуваат електрична струја само во една насока.

Цел

Подолу се дадени главните области на примена на диоди, од кои станува јасна нивната главна цел:

1. Диодни мостовисе 4, 6 или 12 диоди поврзани едни со други, нивниот број зависи од типот на колото, кое може да биде еднофазно, трифазно полумост или трифазен полн мост. Тие ги извршуваат функциите на исправувачите; оваа опција најчесто се користи кај автомобилските генератори, бидејќи воведувањето на такви мостови, како и употребата на единици за собирање четки со нив, овозможи значително да се намали големината на овој уред и зголемете ја неговата сигурност. Ако поврзувањето е направено во серија и во една насока, ова го зголемува минималниот напон потребен за отклучување на целиот диоден мост.
2. Диодни детекторисе добиваат со комбинирање на овие уреди со кондензатори. Ова е неопходно за да може да се изолира нискофреквентната модулација од различни модулирани сигнали, вклучувајќи ја и амплитудно-модулираната разновидност на радио сигналот. Ваквите детектори се дел од дизајнот на многу апарати за домаќинство, како што се телевизори или радија.
3. Обезбедување заштита на потрошувачите од неправилен поларитет при вклучување на влезовите на колото од настанати преоптоварувања или прекинувачи од дефект од електромоторна сила што се јавува при самоиндукција, што се случува кога индуктивното оптоварување е исклучено. За да се обезбеди безбедност на кола од преоптоварувања што се случуваат, се користи синџир кој се состои од неколку диоди поврзани со автобусите за снабдување во обратна насока. Во овој случај, влезот на кој е обезбедена заштита мора да биде поврзан со средината на овој синџир. При нормална работа на колото, сите диоди се во затворена состојба, но ако забележат дека влезниот потенцијал ги надминал дозволените напонски граници, се активира еден од заштитните елементи. Поради ова, овој дозволен потенцијал е ограничен во рамките на дозволениот напон на напојување во комбинација со директен пад на напонот на заштитниот уред.
4. Прекинувачи, создадени врз основа на диоди, се користат за префрлување сигнали со високи фреквенции. Таквиот систем се контролира со користење на директна електрична струја, високофреквентно одвојување и снабдување со контролен сигнал, што се јавува поради индуктивноста и кондензаторите.
5. Создавање на диодна заштита од искри. Се користат шант-диодни бариери, кои обезбедуваат сигурност со ограничување на напонот во соодветното електрично коло. Во комбинација со нив, се користат отпорници за ограничување на струјата, кои се неопходни за ограничување на електричната струја што минува низ мрежата и зголемување на степенот на заштита.

Употребата на диоди во електрониката денес е многу распространета, бидејќи практично ниту еден модерен тип на електронска опрема не може без овие елементи.

Директно поврзување со диоди

На p-n спојот на диодата може да влијае напонот што се снабдува од надворешни извори. Индикаторите како што се големината и поларитетот ќе влијаат на неговото однесување и на електричната струја што се спроведува низ него.

Подолу детално ја разгледуваме опцијата во која позитивниот пол е поврзан со регионот од типот p, а негативниот со регионот од типот n. Во овој случај, ќе се случи директно префрлување:

1. Под напонод надворешен извор, во p-n спојот ќе се формира електрично поле, а неговата насока ќе биде спротивна на внатрешното дифузно поле.
2. Теренски напонзначително ќе се намали, што ќе предизвика нагло стеснување на бариерниот слој.
3. Под влијание на овие процесизначителен број електрони ќе можат слободно да се движат од p-регионот во n-регионот, како и во спротивна насока.
4. Показатели на струјата на лебдатза време на овој процес остануваат исти, бидејќи тие директно зависат само од бројот на малцинските наполнети носачи лоцирани во регионот на pn-спојот.
5. Електрониимаат зголемено ниво на дифузија, што доведува до инјектирање на малцински носители. Со други зборови, во n-регионот ќе има зголемување на бројот на дупки, а во p-регионот ќе се забележи зголемена концентрација на електрони.
6. Недостаток на рамнотежа и зголемен број на малцински носителипредизвикува тие да навлезат длабоко во полупроводникот и да се мешаат со неговата структура, што на крајот доведува до уништување на неговите својства на електрична неутралност.
7. Полупроводникво исто време, тој е во состојба да ја врати својата неутрална состојба, ова се случува поради приемот на полнења од поврзан надворешен извор, што придонесува за појава на директна струја во надворешното електрично коло.

Обратна врска со диоди

Сега ќе разгледаме друг метод на вклучување, при што се менува поларитетот на надворешниот извор од кој се пренесува напонот:

1. Главната разлика од директната врска е тоадека создаденото електрично поле ќе има насока која целосно се совпаѓа со насоката на внатрешното дифузно поле. Соодветно на тоа, слојот на бариерата повеќе нема да се стеснува, туку, напротив, ќе се прошири.
2. Поле лоцирано во pn спојот, ќе има забрзувачки ефект врз голем број на малцински носачи на полнење, поради оваа причина, индикаторите за струја на дрифт ќе останат непроменети. Ќе ги одреди параметрите на добиената струја што минува низ pn-спојот.
3. Како што растеш обратен напон, електричната струја што тече низ спојот ќе има тенденција да достигне максимални вредности. Има посебно име - струја на сатурација.
4. Според експоненцијалниот закон, со постепено зголемување на температурата, ќе се зголемат и индикаторите за струја на заситеност.

Напреден и обратен напон

Напонот што влијае на диодата е поделен според два критериуми:

1. Напреден напон- тоа е кога диодата се отвора и директна струја почнува да поминува низ неа, додека отпорот на уредот е исклучително низок.
2. Обратен напон- ова е оној што има обратен поларитет и осигурува дека диодата се затвора со обратна струја што минува низ неа. Во исто време, индикаторите за отпор на уредот почнуваат да се зголемуваат нагло и значително.

Отпорот на pn-спој е индикатор кој постојано се менува, првенствено под влијание на напонот што се применува директно на диодата. Ако напонот се зголеми, тогаш отпорноста на спојницата ќе се намали пропорционално.

Ова доведува до зголемување на параметрите на напредната струја што минува низ диодата. Кога овој уред е затворен, практично целиот напон се применува на него, поради оваа причина обратната струја што минува низ диодата е незначителна, а отпорот на транзиција достигнува врвни параметри.

Работа на диодата и нејзините струјно-напонски карактеристики

Струјно-напонската карактеристика на овие уреди се подразбира како крива линија која ја покажува зависноста на електричната струја што тече низ p-n спојот од волуменот и поларитетот на напонот што дејствува на него.

Таков график може да се опише на следниов начин:

1. Вертикална оска:Горната површина одговара на вредностите на напредната струја, долната област на параметрите на обратна струја.
2. Хоризонтална оска:Областа од десната страна е за вредностите на напредниот напон; област лево за параметри на обратен напон.
3. Директна гранка на струјно-напонската карактеристикаго рефлектира преминувањето на електрична струја низ диодата. Тој е насочен нагоре и работи во непосредна близина на вертикалната оска, бидејќи го претставува зголемувањето на напредната електрична струја што се јавува кога соодветниот напон се зголемува.
4. Втора (обратна) гранкаодговара и ја прикажува затворената состојба на електричната струја која исто така поминува низ уредот. Неговата положба е таква што оди практично паралелно со хоризонталната оска. Колку е поостра оваа гранка се приближува кон вертикалата, толку се поголеми можностите за исправување на одредена диода.
5. Според распоредот можете да видитедека по зголемувањето на напредниот напон кој тече низ p-n спојот, доаѓа до бавно зголемување на електричната струја. Сепак, постепено, кривата достигнува област во која е забележлив скок, по што се јавува забрзано зголемување на нејзините показатели. Ова се должи на отворањето на диодата и спроведувањето на струјата при напреден напон. За уредите направени од германиум, тоа се случува при напон од 0,1V до 0,2V (максимална вредност 1V), а за силиконски елементи потребна е поголема вредност од 0,5V до 0,6V (максимална вредност 1,5V).
6. Прикажано е моментално зголемувањеможе да доведе до прегревање на полупроводничките молекули. Ако отстранувањето на топлината што се јавува поради природните процеси и работата на радијаторите е помало од нивото на неговото ослободување, тогаш структурата на молекулите може да се уништи, а овој процес ќе биде неповратен. Поради оваа причина, неопходно е да се ограничат параметрите на напредната струја за да се спречи прегревање на полупроводничкиот материјал. За да го направите ова, специјални отпорници се додаваат во колото, поврзани во серија со диодите.
7. Истражување на обратната гранкаможете да забележите дека ако обратниот напон применет на раскрсницата p-n почне да се зголемува, тогаш зголемувањето на тековните параметри е практично незабележливо. Меѓутоа, во случаи кога напонот достигнува параметри што ги надминуваат дозволените норми, може да се појави ненадеен скок на обратната струја, што ќе го прегрее полупроводникот и ќе придонесе за последователно распаѓање на раскрсницата p-n.

Основни дефекти на диодата

Понекогаш уредите од овој тип не успеваат, тоа може да се случи поради природна амортизација и стареење на овие елементи или од други причини.

Севкупно, постојат 3 главни типа на вообичаени дефекти:

1. Дефект на транзицијаводи до фактот дека диодата, наместо полупроводнички уред, во суштина станува најчест проводник. Во оваа состојба, тој ги губи основните својства и почнува да поминува електрична струја апсолутно во која било насока. Таков дефект лесно се открива со помош на стандарден, кој почнува да звучи и покажува низок степен на отпор во диодата.
2. Кога е скршенсе случува обратниот процес - уредот генерално престанува да поминува електрична струја во која било насока, односно во суштина станува изолатор. За прецизно одредување на прекин, неопходно е да се користат тестери со висококвалитетни и услужливи сонди, во спротивно тие понекогаш лажно може да ја дијагностицираат оваа неисправност. Кај полупроводничките сорти од легура, таквото распаѓање е исклучително ретко.
3. Протекување, при што се крши затегнатоста на телото на уредот, поради што не може да функционира правилно.

Дефект на p-n спој

Ваквите дефекти се случуваат во ситуации кога обратната електрична струја почнува нагло и нагло да се зголемува, тоа се случува поради фактот што напонот од соодветниот тип достигнува неприфатливи високи вредности.

Обично има неколку видови:

1. Термички дефекти, кои се предизвикани од нагло зголемување на температурата и последователно прегревање.
2. Електрични дефекти, кои произлегуваат под влијание на струјата на транзицијата.

Графикот на карактеристиката на струја-напон ви овозможува визуелно да ги проучувате овие процеси и разликата меѓу нив.

Електричен дефект

Последиците предизвикани од електричните дефекти не се неповратни, бидејќи тие не го уништуваат самиот кристал. Затоа, со постепено намалување на напонот, можно е да се вратат сите својства и работни параметри на диодата.

Во исто време, дефектите од овој тип се поделени на два вида:

1. Дефекти на тунелитесе јавуваат кога висок напон поминува низ тесни спојки, што овозможува поединечни електрони да се лизгаат низ него. Тие обично се појавуваат ако полупроводничките молекули содржат голем број различни нечистотии. За време на таков дефект, обратната струја почнува нагло и брзо да се зголемува, а соодветниот напон е на ниско ниво.
2. Лавински типови на дефектисе можни поради влијанието на силните полиња способни да ги забрзаат носителите на полнеж до максимално ниво, поради што тие исфрлаат голем број валентни електрони од атомите, кои потоа летаат во проводниот регион. Овој феномен е по природа налик на лавина, поради што овој тип на дефект го добил своето име.

Термички дефект

Појавата на таков дефект може да се случи поради две главни причини: недоволно отстранување на топлина и прегревање на раскрсницата p-n, што се јавува поради протокот на електрична струја низ него со превисоки стапки.

Зголемувањето на температурата во преодните и соседните области ги предизвикува следните последици:

1. Раст на атомски вибрации, вклучен во кристалот.
2. Удриелектрони во проводниот појас.
3. Нагло зголемување на температурата.
4. Уништување и деформацијакристални структури.
5. Целосен неуспехи распаѓање на целата радио компонента.

За да се контролира насоката на електричната струја, неопходно е да се користат различни радио и електрични компоненти. Особено, модерната електроника користи полупроводничка диода за оваа намена; нејзината употреба обезбедува рамномерна струја.

Уред

Полупроводничка електрична диода или диоден вентил е уред кој е направен од полупроводнички материјали (обично силициум) и работи само со еднонасочен проток на наелектризирани честички. Главната компонента е кристален дел, со p-n спој, кој е поврзан со два електрични контакти. Вакуум диодните цевки имаат две електроди: плоча (анода) и загреана катода.

Фото - полупроводничка диода

Германиум и селен се користат за создавање полупроводнички диоди, исто како што биле пред повеќе од 100 години. Нивната структура овозможува деловите да се користат за подобрување на електронските кола, претворање на наизменична и директна струја во еднонасочна пулсирачка струја и за подобрување на различни уреди. На дијаграмот изгледа вака:

Фото - ознака на диоди

Постојат различни типови на полупроводнички диоди, нивната класификација зависи од материјалот, принципот на работа и областа на употреба: зенер диоди, импулсни, легирани, точки, варикапи, ласерски и други видови. Доста често се користат аналози на мостови - ова се рамни и поликристални исправувачи. Нивната комуникација се врши и со помош на два контакти.

Главните предности на полупроводничка диода:

1. Целосна заменливост;
2. Одлични параметри на пропусната моќ;
3. Достапност. Можете да ги купите во која било продавница за електрични производи или да ги отстраните бесплатно од старите кола. Цената започнува од 50 рубли. Нашите продавници нудат и домашни брендови (KD102, KD103 итн.) и странски.

Обележување

Обележувањето на полупроводничка диода е кратенка за главните параметри на уредот. На пример, KD196V е силиконска диода со пробивен напон до 0,3 V, напон од 9,6, модел на третиот развој.

Врз основа на ова:

1. Првата буква го одредува материјалот од кој е направен уредот;
2. Име на уред;
3. Број кој ја дефинира целта;
4. Напон на уредот;
5. Број кој одредува други параметри (во зависност од видот на делот).

Видео: користење на диоди

Принцип на работа

Полупроводничките или исправувачките диоди имаат прилично едноставен принцип на работа. Како што веќе рековме, диодата е направена од силициум на таков начин што едниот крај е од типот p, а другиот е од типот n. Ова значи дека двата пина имаат различни карактеристики. Едниот има вишок електрони, додека другиот има вишок на дупки. Природно, постои регион во уредот во кој сите електрони пополнуваат одредени празнини. Тоа значи дека нема надворешни трошоци. Поради фактот што овој регион е исцрпен од носители на полнеж и е познат како регион на комбинирање.

Фото - принцип на работа

И покрај фактот дека областа за поврзување е многу мала (често нејзината големина е неколку илјадити дел од милиметар), струјата не може да тече во неа на вообичаен начин. Ако се примени напон така што областа од типот p станува позитивна, а областа од n-тип станува негативна, дупките се движат кон негативниот пол и им помагаат на електроните да поминат низ комбинираната област. На ист начин, електроните се движат кон позитивниот контакт и, како што беше, го заобиколуваат обединувачкиот. И покрај фактот дека сите честички се движат со различни полнежи во различни насоки, тие на крајот формираат еднонасочна струја, што помага да се исправи сигналот и да се спречат напонските бранови на контактите на диодата.

Ако напонот се примени на полупроводничка диода во спротивна насока, струјата нема да тече низ неа. Причината е што дупките се привлечени од негативниот потенцијал, кој е во регионот од типот p. Слично на тоа, електроните се привлекуваат кон позитивен потенцијал кој се применува на регионот од n-тип. Ова предизвикува зголемување на големината на комбинираниот регион, што го прави невозможно да се појави насочен проток на честички.

Фото - карактеристики на полупроводници

Струјно-напонски карактеристики

Струјно-напонската карактеристика на полупроводничка диода зависи од материјалот од кој е направена и од некои параметри. На пример, идеален полупроводнички исправувач или диода ги има следните параметри:

1. Отпор за директно поврзување – 0 Ом;
2. Термички потенцијал – VG = +-0,1 V;
3. Во директниот дел RD > rD, т.е. директниот отпор е поголем од диференцијалниот отпор.

Ако сите параметри одговараат, тогаш се добива следниот графикон:

Фото - CVC на идеална диода

Оваа диода се користи во дигиталната електротехника, ласерската индустрија, а се користи и во развојот на медицинска опрема. Неопходно е за високи барања за логички функции. Примери: ласерска диода, фотодиода.

Во пракса, овие параметри се многу различни од реалните. Многу уреди едноставно не се способни да работат со толку висока точност или таквите барања не се неопходни. Еквивалентна карактеристика на колото на вистински полупроводник покажува дека има сериозни недостатоци:

Фото - струјно-напонска карактеристика во вистинска полупроводничка диода

Оваа струјно-напонска карактеристика на полупроводничка диода покажува дека при директно поврзување, контактите мора да го достигнат максималниот напон. Тогаш полупроводникот ќе се отвори за да овозможи премин на честички наелектризирани со електрони. Овие својства исто така покажуваат дека струјата ќе тече нормално и без прекин. Но, додека сите параметри не се совпаднат, диодата не спроведува струја. Во исто време, напонот за силиконски исправувач варира во рамките на 0,7, а за исправувач на германиум варира во рамките на 0,3 волти.

Работата на уредот е многу зависна од нивото на максималната напредна струја што може да помине низ диодата. Во дијаграмот е дефиниран со ID_MAX. Уредот е дизајниран на таков начин што при директно вклучување може да издржи само електрична струја со ограничена јачина. Во спротивно, исправувачот ќе се прегрее и изгори, како обична LED диода. За контрола на температурата се користат различни видови уреди. Секако, некои од нив влијаат на спроводливоста, но ја продолжуваат работата на диодата.

Друг недостаток е тоа што кога поминува наизменична струја, диодата не е идеален уред за изолација. Работи само во една насока, но секогаш мора да се земе предвид струјата на истекување. Неговата формула зависи од другите параметри на користената диода. Најчесто, кола го означуваат како I OP. Студијата на независни експерти покажа дека германиумот пренесува до 200 µA, а силиконот пренесува до 30 µA. Во исто време, многу увезени модели се ограничени на истекување од 0,5 µA.

Фото – домашни диоди

Сите видови на диоди се подложни на дефект на напонот. Ова е својство на мрежа која се карактеризира со ограничен напон. Секој уред за стабилизација мора да го издржи (зенер диода, транзистор, тиристор, диоден мост и кондензатор). Кога надворешната потенцијална разлика помеѓу контактите на исправувачката полупроводничка диода е значително повисока од ограничениот напон, диодата станува спроводник, намалувајќи го отпорот на минимум за една секунда. Целта на уредот не му дозволува да прави такви остри скокови, во спротивно ќе ја наруши карактеристиката на струја-напон.

Ова е диода- полупроводнички уред кој овозможува електрична струја да тече само во една насока.Ова е многу краток опис на својствата на диодата и нејзината работа и најточен. Сега ајде да погледнеме подетално, особено бидејќи го започнувате вашето запознавање со огромното семејство на полупроводници со диодата.Што е полупроводник?Од самото име, полупроводникот, јасно е дека е половина спроводлив. Во конкретен случај, диодата дозволува електрична струја да помине само во една насока и не дозволува да помине во спротивна насока. Работи како систем за брадавици или калем во комората на автомобил или велосипед. Воздухот присилен од пумпата низ макарата или брадавицата влегува во комората на автомобилот и не излегува назад поради тоа што е заклучен од макарата. Сликата покажува диода како што е означена на електричните дијаграми.

Во согласност со сликата, триаголникот (анода) покажува во која насока електричната струја тече од плус до минус, диодата ќе биде „отворена“соодветно од страната на вертикалната лента (катодата) диодата ќе биде „заклучена“.

Ова својство на диодата се користи за претворање на наизменична струја во директна струја; за ова се составуваат диоди диоден мост.

Диоден мост

Како функционира диодниот мост?На следната слика е прикажан шематски дијаграм на диоден мост. Ве молиме имајте предвид дека влезот на диодниот мост е испорачан наизменична струја, на излезот што веќе го добиваме D.C.Сега ајде да дознаеме како AC се претвора во DC.

Ако ја прочитате мојата статија „Што е наизменична струја“ мора да запомните дека наизменичната струја ја менува својата насока со одредена фреквенција. Едноставно, на влезните терминали на диодниот мост, плус и минус ќе ги менуваат местата со мрежната фреквенција (во Русија оваа фреквенција е 50 Херци), што значи (+) и (-) менувајте ги местата 50 пати во секунда. Да речеме дека во првиот циклус ќе има позитивен потенцијал (+) на терминалот „А“ и негативен потенцијал (-) на терминалот „Б“. Плус од терминалот „А“ може да помине само во една насока по црвената стрелка, преку диодата „D1“ до излезниот терминал со знакот (+), а потоа низ отпорник (R1) преку диодата „D3“ до минус терминалот „B“. Во следниот циклус, кога плус и минус ќе се префрлат, сè ќе се случи токму спротивното. Плус од терминалот „B“ ќе помине низ диодата „D2“ до излезниот терминал со знакот (+), а потоа преку отпорник (R1) преку диодата „D4“ до минус терминалот „А“. Така, на влезот на исправувачот добиваме постојана електрична струја која се движи само во една насока од плус кон минус (како кај обична батерија). Овој метод на претворање на наизменична струја во директна струја се користи во сите електронски уреди кои се напојуваат со електрична мрежа од 220 волти. Покрај диодните мостови собрани од поединечни диоди, се користат и електронски компоненти во кои, за полесно поставување, исправувачките диоди се затворени во едно компактно куќиште. Таков уред се нарекува „Склопување на диоди“.

Не постојат само исправувачки диоди. Постојат диоди чија спроводливост зависи од осветлувањето, тие се нарекуваат „фотодиоди“тие се назначени на следниов начин:

Тие може да изгледаат вака:

LED диодите ви се добро познати, тие се наоѓаат во венците на новогодишни елки и во моќните рефлектори и фаровите на автомобилот. Во дијаграмот тие се означени на следниов начин -

LED диодите изгледаат вака:

Како да тестирате диода

Проверете диодаМожете да користите обичен мултиметар - како да користите мултиметарВо оваа статија, за да проверите, префрлете го тестерот во режим на бирање. Ние ги поврзуваме сондите на уредот со електродите на диодата, црната сонда со катодата

(на модерни куќишта со диоди катодата е означена со прстенест знак),поврзете ја црвената сонда со анодата (како што веќе знаете, диодите го минуваат напонот само во една насока)Отпорот на диодата ќе биде мал т.е. Броевите на мерачот ќе направат голема разлика.

Ги префрламе сондите на уредот обратно -

Отпорот ќе биде многу голем, речиси бесконечен. Ако се работи како што напишав, диодата работи, ако во двата случаи отпорот е многу висок, тогаш „отворената диода“ е погрешна и воопшто не поминува напон, ако отпорот е многу мал, тогаш диодата е скршен и поминува напон во двете насоки.

Како да проверите диоден мост

Ако диодниот мост е составен од поединечни диоди, секоја диода се проверува посебно, како што е опишано погоре. Не е неопходно да се одлемува секоја диода од колото, но подобро е да се исклучи позитивниот или негативниот терминал на исправувачот од колото.

Ако треба да проверите склоп на диоди, каде што диодите се во едно куќиште и е невозможно да ги достигнете, постапете на следниов начин:

Поврзуваме една сонда мултимертадо плус на склопот на диодите, а со вториот ги допираме за возврат терминалите на склопот каде што се напојува наизменична струја. Во една насока, уредот треба да покаже низок отпор при менување на сонди во спротивна насока, многу висок отпор. Потоа го проверуваме и исправувачот наспроти негативниот излез. Ако при мерењето отчитувањата во двете насоки се мали или големи, склопот на диодата е неисправен. Овој метод на тестирање се користи кога електрониката се поправа.

Високофреквентни диоди, импулсни диоди, тунелни диоди, варикапи - сите овие диоди се широко користени во домаќинството и специјалната опрема. За да разберете и сфатите како правилно да користите и каде да користите кои диоди, треба да го подобрите вашето знаење, да проучувате специјализирана литература и, се разбира, не двоумете се да поставувате прашања.

Името диода се преведува како „две електрода“. Историски гледано, електрониката потекнува од електричните вакуумски уреди. Факт е дека светилките, кои многумина ги паметат од старите телевизори и приемници, носеа имиња како диода, триод, пентода итн.

Името го вклучуваше бројот на електроди или нозете на уредот. Полупроводничките диоди беа измислени на почетокот на минатиот век. Тие беа користени за откривање радио сигнали.

Главното својство на диодата е неговите карактеристики на спроводливост, кои зависат од поларитетот на напонот што се применува на терминалите. Ознаката на диодата ни ја кажува насоката на спроводливост. Движењето на струјата се совпаѓа со стрелката на UGO диодата.

UGO – конвенционална графичка ознака. Со други зборови, ова е икона што означува елемент на дијаграмот. Ајде да погледнеме како да ја разликуваме ознаката LED на дијаграмот од други слични елементи.

Диоди, кои се тие?

Покрај индивидуалните исправувачки диоди, тие се групирани според примената во едно куќиште.

Означување на диодниот мост

На пример, вака е прикажано диоден мостза исправување на еднофазен наизменичен напон. И подолу е изгледот на диодни мостови и склопови.

Друг тип на исправувач е Шотки диода– дизајниран за работа во високофреквентни кола. Достапно и во дискретна форма и во склопови. Тие често може да се најдат во прекинувачките напојувања, на пример, напојувањата за персонален компјутер AT или ATX.

Вообичаено, на склоповите на Schottky, неговиот пинут и внатрешното коло за поврзување се означени на куќиштето.

Специфични диоди

Веќе ја разгледавме исправувачката диода, ајде да погледнеме Зенер диода, што во руската литература се нарекува - Зенер диода.

Ознака на зенер диода (Зенер диода)

Однадвор, изгледа како обична диода - црн цилиндар со ознака на едната страна. Често се наоѓа во верзија со мала моќност - мал црвен стаклен цилиндар со црна ознака на катодата.

Има важно својство - стабилизација на напонот, затоа се вклучува паралелно со оптоварувањето во спротивна насока, т.е. Плус на напојувањето е поврзан со катодата, а анодата на минус.

Следниот уред е варикап, принципот на неговото работење се заснова на промена на вредноста на капацитивноста на бариерата, во зависност од големината на применетиот напон. Се користи во приемници и во кола каде што е неопходно да се извршат операции на фреквенцијата на сигналот. Назначен како диода комбинирана со кондензатор.

Varicap - ознака на дијаграмот и изгледот

– чија ознака изгледа како вкрстена диода. Всушност, тоа е она што е - тоа е 3-спој, 4-слоен полупроводнички уред. Поради својата структура има својство да поминува струја при надминување на одредена напонска бариера.

На пример, динистори од 30V или повеќе често се користат во светилки за „штедливи енергија“, за стартување на автогенератор и други напојувања изградени според такво коло.

Ознака за динистор

LED диоди и оптоелектроника

Бидејќи диодата емитира светлина, ознаката значи LEDтреба да има индикација за оваа карактеристика, така што две појдовни стрелки беа додадени на вообичаената диода.

Во реалноста, постојат многу различни начини за одредување на поларитетот; има цел дел за ова подолу, на пример, пинут на зелена LED диода.

Обично, игличките на ЛЕР се означени или со ознака или со ногарки со различна должина. Кратката нога е минус.

Фотодиода, уредот е спротивен во акција на ЛЕР. Ја менува состојбата на спроводливост во зависност од количината на светлина што паѓа на неговата површина. Нејзината ознака:

Таквите уреди се користат во телевизори, магнетофони и друга опрема што се контролира со далечински управувач во инфрацрвениот спектар. Таков уред може да се направи со отсекување на телото на обичен транзистор.

Често се користи во светлосни сензори, на уреди за автоматско вклучување и исклучување на кола за осветлување, на пример следново:

Оптоелектрониката е област која стана широко распространета во уредите за пренос на податоци и комуникација и контрола. Благодарение на неговата брза реакција и способноста за галванска изолација, тој обезбедува безбедност за уредите со напојување во случај на висок напон на примарната страна. Сепак, не во форма како што е наведено, туку во форма на оптоспојувач.

На дното на дијаграмот гледате оптоспојувач. Овде ЛЕР се вклучува со затворање на колото за напојување со помош на оптотранзистор во ЛЕД колото. Кога ќе го затворите прекинувачот, струјата тече низ ЛЕР во оптоспојувачот, на долниот квадрат лево. Се пали и транзисторот, под влијание на светлосниот флукс, почнува да поминува струја низ LED1, означена со зелена боја.

Истата апликација се користи во струјните или напонските повратни кола (за нивно стабилизирање) на многу напојувања. Опсегот на примена започнува од полначи за мобилни телефони и напојувања за LED ленти, до моќни системи за напојување.

Има голема разновидност на диоди, некои од нив се слични по нивните карактеристики, некои имаат сосема невообичаени својства и апликации, тие се обединети со присуство на само два функционални терминали.

Овие елементи можете да ги најдете во кое било електрично коло, нивната важност и карактеристики не можат да се потценат. Правилниот избор на диода во колото за забивање, на пример, може значително да влијае на ефикасноста и дисипацијата на топлина на прекинувачите за напојување и, соодветно, на издржливоста на напојувањето.

Ако има нешто нејасно за вас, оставете коментари и поставувајте прашања; во следните написи дефинитивно ќе ги откриеме сите нејасни прашања и интересни точки!