Предвидени са диоди. полупроводников диод

Не можем да си представим живота си без тях. Тези бръмчащи кутии на нашите бюра са съставени от много различни части от хардуер. Интересно е да се отбележи, че нито един от тези градивни елементи сам по себе си не може да се похвали със свойствата, които притежава компютърът.

А събрани заедно, те са нещо напълно уникално!

Каквато и тухла да вземете, това е просто парче печена глина; не е веднага и ясно за какъв бизнес той - сам по себе си - може да бъде адаптиран.

Това е като къща, построена с тухли.

Но няколко хиляди такива глинени парчета, сглобени по определен начин, са жилище, което предпазва от времето и осигурява покрив над главата.

Разбира се, можете да използвате компютър (и да живеете в къща) и да не си представяте как работят тези неща.

Но ако искате да научите как да "лекувате" компютрите си, ще трябва да разберете как са подредени техните компоненти.

Затова днес ще говорим малко по-подробно за един от компютърните „градивни елементи“. Ще се опитаме накратко да се запознаем с това, което е полупроводникови диодии защо са необходими.

Какво е диод?

Диодите се използват в компютрите за коригиране на променлив ток.

Токоизправителният диод е част, която има два вида полупроводници, свързани заедно - p-тип (положителен - положителен) и n-тип (отрицателен - отрицателен).

При тяхното свързване (сливане) се образува т. нар. p-n преход. Този преход има различно съпротивление при различна полярност на приложеното напрежение.

Ако напрежението се прилага в права посока (положителният извод на източника на напрежение е свързан към p-полупроводника - анода, а отрицателният извод - към n-полупроводника - катода), тогава съпротивлението на диода е малък.

В този случай се казва, че диодът е отворен. Ако полярността на връзката е обърната, тогава съпротивлението на диода ще бъде много голямо. В този случай се казва, че диодът е затворен (заключен).

Когато диодът е отворен, малко напрежение пада върху него.

Този спад на напрежението се създава от така наречения прав ток, протичащ през диода, и зависи от големината на този ток.

Освен това тази зависимост нелинейни.

Конкретната стойност на спада на напрежението в зависимост от протичащия ток може да се определи от характеристиката ток-напрежение.

Тази характеристика трябва да бъде дадена изцяло техническо описание(информационни листове, справочни листове).

Например, на обикновен диод 1N5408, използван в компютърно захранване, когато токът се промени от 0,2 на 3 A, спадът на напрежението се променя от 0,6 на 0,9 V. Колкото по-голям ток протича през диода, толкова по-голям е спадът на напрежението върху него и съответно мощността, разсейвана върху него (P = U * I). Колкото повече мощност се разсейва от диода, толкова повече той се нагрява.

В компютъра при изправяне на мрежовото напрежение обикновено се използва мостова изправителна схема - 4 диода, свързани по определен начин.

Ако клема 1 има положителен потенциал спрямо клема 2, токът ще тече през диода VD1, товара и диода VD3.

Ако клема 1 има отрицателен потенциал на клема 2, токът ще тече през диода VD2, товара и диода VD4. Така токът през товара, въпреки че варира по големина (с променливо напрежение), винаги протича в една посока - от клема 3 към клема 4.

Това е изправящият ефект. Ако нямаше диоден мост, токът на натоварване щеше да тече в различни посоки. С моста се влива в едно. Такъв ток се нарича пулсиращ.

В хода на висшата математика се доказва, че пулсиращото напрежение съдържа постоянен компонент и сумата от хармоници (честоти, кратни на основната честота AC напрежение 50 херца). DC компонентът е отделен от филтър (голям капацитет), който не позволява преминаването на хармоници.

Внимателният читател може да попита: „Защо се използват различни схемивключвания? Възможно ли е да се използва диоден мост и в нисковолтовата част?“

Възможно е, но няма да е най-доброто решение. При диоден мост токът протича през товара и два последователно свързани диода.

В случай на използване на диоди 1N5408, общият спад на напрежението върху тях може да бъде 1,8 V. Това е много малко в сравнение с мрежово напрежение 220 V.

Но ако такава верига се приложи в частта с ниско напрежение, тогава този спад ще бъде много забележим в сравнение с напрежения от +3,3, +5 и +12 V. Използването на двудиодна верига намалява загубите наполовина, тъй като един диодът е свързан последователно с товара, а не два.

Освен това токът във вторичните вериги на захранването е много по-голям (на моменти), отколкото в първичния.

Трябва да се отбележи, че за тази схема трансформаторът трябва да има две еднакви намотки, а не една. Веригата на токоизправител с два диода използва и двата полупериода на променливотоковото напрежение, точно като мостова верига.

Ако потенциалът на горния край вторична намоткатрансформатор (виж диаграмата) е положителен по отношение на дъното, тогава токът протича през клема 1, диод VD1, клема 3, товар, клема 4 и средната точка на намотката. Диод VD2 е заключен в този момент.

Ако потенциалът на долния край на вторичната намотка е положителен по отношение на горния, тогава токът протича през клема 2, диод VD2, клема 3, товар, клема 4 и средната точка на намотката. Диод VD1 е заключен в този момент. Оказва се същият пулсиращ ток като в мостовата верига.

Сега нека сложим край на скучната теория и да преминем към най-интересното - да практикуваме.

Като начало нека кажем, че преди да започнете да тествате диоди, би било добре да се запознаете с това как да работите с цифров тестер.

Това се обсъжда в съответните статии и.

Диод включен електрически схемиизобразени символично под формата на триъгълник (стрела) и пръчици.

Пръчката е катод, стрелка (показва посоката на тока, т.е. движението положителни заряди) е анодът.

Можете да проверите диодния мост с цифров тестер, като поставите работния превключвател в позиция за тестване на диода (показателят на превключвателя на обхвата на тестера трябва да е срещу символичното изображение на диода).

Ако свържете червената сонда на тестера към анода и черната сонда към катода на отделен диод, тогава диодът ще се отвори от напрежението от тестера.

Дисплеят ще покаже стойност от 0,5 - 0,6 V.

Ако промените полярността на сондите, диодът ще бъде заключен.

След това дисплеят ще покаже единицата в най-лявата цифра.

Диодният мост често има символично обозначение на типа напрежение на кутията (~ променливо напрежение, +, - постоянно напрежение).

Диодният мост може да се провери чрез инсталиране на една сонда на един от клемите "~", а втората - последователно на клемите "+" и "-".

В този случай един диод ще бъде отворен, а другият затворен.

Ако промените полярността на сондите, диодът, който е бил затворен, сега ще се отвори, а другият ще се затвори.

Трябва да се отбележи, че катодът е положителният извод на моста.

Ако някой от диодите е накъсо, тестерът ще покаже нула (или много малко напрежение).

Такъв мост, разбира се, не е подходящ за работа.

Можете да проверите дали диодът е накъсо, като тествате диодите в режим на измерване на съпротивлението.

При късо съединение на диода тестерът ще покаже малко съпротивление и в двете посоки.

Както вече беше споменато, във вторичните вериги се използва двудиодна токоизправителна верига.

Но дори и на един диод пада достатъчно голямо напрежение в сравнение с изходните напрежения от +12 V, +5 V, +3,3 V.

Консумационните токове могат да достигнат 20 A или повече и повече мощност ще се разсейва върху диодите.

В резултат на това те ще станат много горещи.

Разсейването на мощността ще намалее, ако предното напрежение през диода е по-ниско.

Затова в такива случаи се използват така наречените диоди на Шотки, при които прекият спад на напрежението е по-малък.

Шотки диоди

Диодът на Шотки не се състои от два различни полупроводника, а от метал и полупроводник.

Получената така наречена потенциална бариера ще бъде по-малка.

В компютърните захранвания се използват двойни диоди на Шотки в пакет с три извода.

Типичен представител на такъв монтаж е SBL2040. Спадът на напрежението на всеки от неговите диоди при максимален ток няма да надвишава (според листа с данни) 0,55 V. Ако го проверите с тестер (в режим на тестване на диоди), той ще покаже стойност от около 0,17 V.

По-ниската стойност на напрежението се дължи на факта, че през диода протича много малък ток, далеч от максимума.

В заключение, нека кажем, че диодът има такъв параметър като максимално допустимото обратно напрежение. Ако диодът е затворен, към него се прилага обратно напрежение. При подмяна на диоди тази стойност трябва да се вземе предвид.

Ако в реална верига обратното напрежение надвиши максимално допустимата стойност, диодът ще се повреди!

Диодът е важно "желязо" в електрониката. Как иначе бихме коригирали напрежението?

Можете да закупите диоди за експерименти

Ще се видим в блога!

Диоде елемент с различна проводимост. Това му свойство се използва в различни електрически и електронни вериги. На негова основа се създават устройства, които се използват в различни области.

Видове диоди: електровакуумни и полупроводникови. Последният тип в момента се използва в по-голямата част от случаите. Никога няма да е излишно да знаете как работи диодът, за какво е предназначен, както е показано на диаграмата, какви видове диоди съществуват и използването на различни видове диоди.

Електровакуумни диоди

Устройствата от този тип са направени под формата на електронни тръби. Лампата изглежда като стъклен съд, вътре в който са поставени два електрода. Единият е анод, другият е катод. Те са във вакуум. Структурно анодът е направен под формата на тънкостенен цилиндър. Вътре е катодът. Обикновено има цилиндрична форма. Вътре в катода е прокарана изолирана нишка. Всички елементи имат изводи, които са свързани към щифтовете (крачетата) на лампата. Краката на лампата се изнасят.

Принцип на действие

При преминаване електрически токв спирала, той се нагрява и нагрява катода, вътре в който се намира. От повърхността на нагретия катод напусналите го електрони без допълнително ускоряващо поле се натрупват в непосредствена близост до него. След това някои от тях се връщат обратно към катода.

Когато към анода се приложи положително напрежение, електроните, излъчени от катода, се втурват към него, създавайки аноден електронен ток.

Катодът има ограничение за емисия на електрони. При достигане на тази граница анодният ток се стабилизира. Ако към анода се приложи малко отрицателно напрежение по отношение на катода, тогава електроните ще спрат да се движат.

Материалът на катода, от който е изработен е с висока степен на излъчване.

Волт-амперна характеристика (VAC)

I-V характеристиката на диоди от този тип показва графично зависимостта на анодния ток от напрежението в права посока, приложено към катодните и анодните клеми. Състои се от три раздела:

• Бавно нелинейно нарастване на тока;
• Работна част на характеристиката;
• Област на насищане на аноден ток.

Нелинейният участък започва след граничната област на анодния ток. Нелинейността му се свързва с малък положителен потенциал на катода, който електроните напускат при нагряването му от нишка.

Активният сайт се определя почти сам вертикална линия. Той характеризира зависимостта на анодния ток от нарастващото напрежение.

Секцията на насищане е линия на постоянен аноден ток с нарастващо напрежение между електродите на лампата. Вакуумната тръба в тази област може да се сравни с проводник на електрически ток. Катодната емисия е достигнала най-високата си стойност.

Полупроводникови диоди

Свойството на p - n прехода да пропуска електрически ток в една посока е намерило приложение при създаването на устройства от този тип. Директното включване е подаване на отрицателен потенциал към n-областта на прехода, по отношение на p-областта, чийто потенциал е положителен. При включен този ключ устройството е в отворено състояние. Когато полярността на приложеното напрежение е обърната, то ще бъде в заключено състояние и токът няма да преминава през него.

Класификацията на диодите може да се извърши според предназначението им, според производствените характеристики, според вида на материала, използван при производството му.

По принцип за производството на полупроводникови устройства се използват силициеви или германиеви пластини, които имат n-тип електрическа проводимост. Те имат излишък от отрицателно заредени електрони.

Прилагане различни технологиипроизводство, можете да получите точкови или пластинчати диоди на изхода.

При производството на точкови устройства заострен проводник (игла) е заварен към плочата тип n. На повърхността му се нанася определен примес. За германиеви пластини иглата съдържа индий; за силициеви пластини иглата е покрита с алуминий. И в двата случая се създава p-n преходна област. Формата му наподобява полусфера (точка).

За равнинни устройства се използва методът на дифузия или синтез. Областта на преходите, получена чрез този метод, варира в широки граници. Предназначението на продукта зависи от неговия размер в бъдеще. Проводниците са запоени към зоните на p - n прехода, които се използват под формата на проводници от тялото на крайния продукт при инсталиране на различни електрически вериги.

В диаграмите полупроводниковите диоди са посочени под формата на равностранен триъгълник, до горен ъгълкойто има вертикална лента, прикрепена успоредно към основата му. Изходът на линията се нарича катод, а изходът на основата на триъгълника е анод.

Директно е такова включване, при което положителният полюс на източника на захранване е свързан към анода. Когато се включи отново, "плюсът" на източника е свързан към катода.

Волт-амперни характеристики

I-V характеристиката определя зависимостта на тока, протичащ през полупроводниковия елемент, от големината и полярността на напрежението, което се прилага към неговите клеми.

В областта на предните напрежения се разграничават три области: малък преден ток и постоянен работен ток през диода. Преходът от една област към друга се случва, когато напрежението напред достигне прага на проводимост. Тази стойност е от порядъка на 0,3 волта за германиеви диоди и 0,7 волта за базирани на силиций диоди.

Когато към клемите на диода се приложи обратно напрежение, токът през него има много малко количество и се нарича обратен ток или ток на утечка. Такава зависимост се наблюдава до определена стойност на обратното напрежение. Нарича се пробивно напрежение. При превишаването му обратният ток нараства лавинообразно.

Граници на параметрите

За полупроводниковите диоди има стойности на техните параметри, които не могат да бъдат превишавани. Те включват:

• Максимален прав ток;
• Максимално обратно пробивно напрежение;
• Максимално разсейване на мощността.

Полупроводниковият елемент може да издържи ограничен ток напред през него. Ако се превиши, настъпва прегряване. p-n преходи неговия провал. Планарните устройства за захранване имат най-голям марж за този параметър. Правият ток през тях може да достигне десетки ампери.

Превишаването на максималната стойност на напрежението на пробив може да превърне диод с еднопосочни свойства в конвенционален проводник на електрически ток. Повредата може да бъде необратима и варира в широки граници в зависимост от конкретния използван инструмент.

Мощност- това е стойност, която пряко зависи от тока и напрежението, което се прилага към клемите на диода. Освен превишаването на максималния постоянен ток, превишаването на лимита на разсейване на мощността води до необратими последици. Диодът просто изгаря и престава да изпълнява предназначението си. За да се предотврати такава ситуация, захранващите устройства инсталират устройства на радиатори, които премахват (разсейват) излишната топлина в околната среда.

Видове полупроводникови диоди

Свойството на диода да пропуска ток в права посока и да не го пропуска в обратна посока е намерило приложение в електротехниката и радиотехниката. Разработени са и специални видове диоди за изпълнение на тесен кръг от задачи.

Токоизправители и техните свойства

Тяхното приложение се основава на изправителните свойства на тези устройства. Те се използват за получаване на постоянно напрежение чрез коригиране на входния променлив сигнал.

Един токоизправителен диод ви позволява да получите пулсиращо напрежение с положителна полярност на изхода му. Използвайки комбинация от тях, можете да получите форма на изходно напрежение, която прилича на вълна. Когато се използва в токоизправителни вериги допълнителни елементи, като електролитни кондензатори с голям капацитет и индуктори с електромагнитни сърцевини (дросели), на изхода на устройството може да се получи постоянно напрежение, наподобяващо напрежението на галванична батерия, което е толкова необходимо за работата на повечето потребителско оборудване.

Полупроводникови ценерови диоди

Тези диоди имат C-V характеристика с обратен клон с голям наклон. Тоест, чрез прилагане на напрежение, чиято полярност е обърната, към клемите на ценеровия диод, е възможно с помощта на ограничителни резистори да се въведе в режим на контролирани лавини на пробив. Напрежението в точката на лавинообразно повреда има постоянна стойност със значителна промяна на тока през ценеровия диод, чиято стойност е ограничена в зависимост от устройството, използвано във веригата. Така че получете ефекта от стабилизиране на изходното напрежение на желаното ниво.

Технологичните операции при производството на ценерови диоди постигат различни стойности на пробивното напрежение (стабилизиращо напрежение). Обхватът на тези напрежения е (3-15) волта. Конкретната стойност зависи от избраното устройство от голямо семейство ценерови диоди.

Принципът на действие на детекторите

За откриване на високочестотни сигнали се използват диоди, направени по точкова технология. Задачата на детектора е да ограничи половината от модулирания сигнал. Това позволява впоследствие да се използва високочестотен филтър, за да се остави само модулиращият сигнал на изхода на устройството. Той съдържа звукова информацияниска честота. Този метод се използва в радиоприемници, които приемат амплитудно модулиран сигнал.

Характеристики на светодиодите

Тези диоди се характеризират с това, че когато през тях протича прав ток, кристалът излъчва поток от фотони, които са източник на светлина. В зависимост от вида на кристала, използван в светодиода, светлинният спектър може да бъде както във видимия за човешкото око, така и в невидимия диапазон. Невидимата светлина е инфрачервено или ултравиолетово лъчение.

При избора на тези елементи е необходимо да се представи целта, която трябва да се постигне. Основните характеристики на светодиодите са:

• Консумация на енергия;
• Номинално напрежение;
• Ток на консумация.

Консумация на ток на светодиода, използван за индикация в устройства широко приложение, не повече от 20 mA. При този ток светенето на светодиода е оптимално. Началото на сиянието започва при ток над 3 mA.

Номиналното напрежение се определя от вътрешното съпротивление на прехода, което е променлива стойност. Тъй като токът през светодиода се увеличава, съпротивлението постепенно намалява. Захранващото напрежение, използвано за захранване на светодиода, трябва да бъде поне напрежението, посочено в паспорта за него.

Консумираната мощност е стойност, която зависи от консумацията на ток и номиналното напрежение. Той се увеличава с увеличаване на стойностите, които го определят. Трябва да се отбележи, че мощните светлинни диоди могат да включват 2 или дори 4 кристала.

пред другите осветителни телаСветодиодите имат неоспорими предимства. Те могат да бъдат изброени дълго време. Основните са:

• Висока доходност;
• Голяма издръжливост;
• Високо ниво на безопасност поради ниските захранващи напрежения.

Недостатък при работата им е необходимостта от допълнително стабилизирано постояннотоково захранване, а това оскъпява.

Какво е диод? Това е елемент, който е получил различна проводимост. Зависи от това как протича електрическият ток. Приложението на устройството зависи от веригата, която се нуждае от следващото ограничение. даден елемент. В тази статия ще говорим за устройството на диода, както и какви видове съществуват. Помислете за схемата и къде се прилагат тези елементи.

История на появата

Случи се така, че двама учени започнаха да работят върху създаването на диоди наведнъж: британски и германски. Трябва да се отбележи, че техните открития са малко по-различни. Първият базира изобретението на лампови триоди, а вторият - на твърдотелни.

За съжаление, по това време науката не успя да направи пробив в тази област, но бяха дадени много причини за размисъл.

Няколко години по-късно диодите отново бяха открити (официално). Томас Едисон патентова това изобретение. За съжаление във всичките му творби през живота му това не му е било полезно. Следователно подобна технология е разработена от други учени в различни години. До началото на 20 век тези изобретения се наричат ​​токоизправители. И едва след известно време Уилям Екълс използва две думи: di и odos. Първата дума се превежда като две, а втората - пътят. Езикът, на който е дадено името, е гръцки. И ако преведете израза изцяло, тогава "диод" означава "два начина".

Принципът на действие и основна информация за диодите

Диодът в своята структура има електроди. Това е заотносно анода и катода. Ако първият има положителен потенциал, тогава диодът се нарича отворен. Така съпротивлението става малко и токът преминава. Ако потенциалът на катода е положителен, тогава диодът не е отворен. Не пропуска електрически ток и има висок индекс на съпротивление.

Как работи диодът

По принцип какво е диод, разбрахме го. Сега трябва да разберем как работи.

Корпусът често е изработен от стъкло, метал или керамика. Най-често вместо последните се използват определени съединения. Под тялото можете да видите два електрода. Най-простият ще има нишка с малък диаметър.

Вътре в катода има жица. Счита се за нагревател, тъй като в неговите функции има нагряване, което се извършва според законите на физиката. Диодът се нагрява поради работата на електрически ток.

При производството се използва също силиций или германий. Едната страна на устройството има недостиг на електроди, другата страна има излишък. Поради това се създават специални граници, които преходът осигурява p-n тип. Благодарение на него токът се провежда в посоката, в която е необходимо.

Характеристики на диодите

Диодът на диаграмата вече е показан, сега трябва да разберете на какво трябва да обърнете внимание, когато купувате устройство.

По правило купувачите се ръководят само от два нюанса. Става въпрос за максималната сила на тока, както и обратно напрежениепри максимална производителност.

Използването на диоди в ежедневието

Доста често диодите се използват в автомобилни генератори. Кой диод да изберете, трябва да решите сами. Трябва да се отбележи, че машините използват комплекси от няколко устройства, които се разпознават като диоден мост. Често такива устройства са вградени в телевизори и приемници. Ако ги използвате заедно с кондензатори, можете да постигнете разделяне на честотите и сигналите.

За да се защити потребителят от електрически ток, в устройствата често се вграждат комплекс от диоди. Такава система за защита се счита за доста ефективна. Трябва също така да се каже, че захранването най-често използва такова устройство за всякакви устройства. По този начин LED диодите вече са доста разпространени.

Видове диоди

След като разгледахме какво е диод, е необходимо да подчертаем какви видове съществуват. По правило устройствата се разделят на две групи. Първият се счита за полупроводник, а вторият не е полупроводник.

На този моментпървата група е популярна. Името е свързано с материалите, от които е направено такова устройство: или от два полупроводника, или от обикновен метал с полупроводник.

В момента са разработени редица специални видове диоди, които се използват в уникални схеми и устройства.

Ценеров диод или ценеров диод

Този тип се използва за стабилизиране на напрежението. Факт е, че такъв диод, когато възникне повреда, рязко увеличава тока, докато точността е възможно най-висока. Съответно работата на този тип диод е доста изненадваща.

тунел

Ако с прости думиобяснете какъв вид диод е, тогава трябва да се каже, че този тип създава отрицателен тип съпротивление върху характеристиките на тока и напрежението. Често такова устройство се използва в генератори и усилватели.

обърнат диод

Ако говорим за този виддиоди, тогава това устройство може да промени напрежението до минималната страна, работейки в отворен режим. Това устройство е аналог на диод от тунелен тип. Въпреки че работи на малко по-различна основа, той се основава точно на ефекта, описан по-горе.

Варикап

Това устройство е полупроводниково устройство. Характеризира се с това, че има повишен капацитет, който може да се контролира. Зависи от обратното напрежение. Често такъв диод се използва при настройка и калибриране на осцилаторни вериги.

Светодиод

Този тип диод излъчва светлина, но само ако токът тече в права посока. Най-често това устройство се използва навсякъде, където трябва да се създаде осветление с минимална консумация на енергия.

Фотодиод

Това устройство има напълно противоположни характеристики, ако говорим за предишния описан вариант. По този начин той генерира заряди само ако светлината го удари.

Маркиране

Трябва да се отбележи, че характеристика на всички устройства е, че всеки от елементите има специално обозначение. Благодарение на тях можете да разберете характеристиката на диода, ако той принадлежи към полупроводников тип. Тялото се състои от четири компонента. Сега нека да разгледаме маркировките.

На първо място винаги ще има буква или цифра, която показва материала, от който е направен диодът. Така параметрите на диода ще бъдат лесни за намиране. Ако е посочена буквата G, K, A или I, това означава германий, силиций, галиев арсенид и индий. Понякога вместо тях могат да се посочат съответно числа от 1 до 4.

Второто място ще бъде типът. Той също има различни значенияи техните характеристики. Може да има токоизправителни блокове (C), варикапи (B), тунелни (I) и ценерови диоди (C), токоизправители (D), микровълнова печка (A).

Предпоследното място е заето от число, което ще покаже областта, в която се използва диодът.

Четвъртото място ще бъде настроено на число от 01 до 99. То ще показва номера на разработката. Освен това производителят може да кандидатства различни обозначения. Въпреки това, като правило, те се използват само на устройства, създадени за определени вериги.

За удобство диодите могат да бъдат маркирани с графични изображения. Говорим за точки, райета. Няма никаква логика в тези цифри. Ето защо, за да разберете какво е имал предвид производителят, ще трябва да прочетете инструкциите.

триоди

Този тип електрод е аналогичен на диод. Какво е триод? Той е малко подобен по своя комплекс на описаните по-горе устройства, но има други функции и дизайн. Основната разлика между диод и триод ще бъде, че той има три терминала и най-често се нарича самият транзистор.

Принципът на работа се изчислява на факта, че с помощта на малък сигнал токът ще бъде изведен към веригата. Диоди и транзистори се използват в почти всяко устройство, което има електронен тип. Става дума и за процесори.

Предимства и недостатъци

Лазерният диод, както всеки друг, има предимства и недостатъци. За да подчертаем предимствата на тези устройства, е необходимо да ги уточним. Освен това ще направим малък списък с минуси.

От предимствата трябва да се отбележи ниската цена на диодите, отличен експлоатационен живот, висока скорост на работа, все още можете да използвате тези устройства при работа с променлив ток. Трябва също да се отбележи малкият размер, който ви позволява да поставите устройства на всяка схема.

Що се отнася до минусите, трябва да се подчертае, че в момента няма полупроводникови устройства, които да могат да се използват в устройства с високо напрежение. Ето защо трябва да вградите старите двойници. Трябва също да се отбележи, че високите температури са много вредни за диодите. Скъсява експлоатационния живот.

Първите копия имаха много малка точност. Ето защо характеристиките на устройствата бяха доста лоши. Диодните лампи трябваше да бъдат разопаковани. Какво означава това? Някои устройства могат да получат напълно различни свойства, дори направени в една и съща партида. След отсяването на неизползваемите устройства елементите бяха етикетирани, които описваха реалните им характеристики.

Всички диоди, които са направени от стъкло, са получили функция: те са чувствителни към светлина. Така, ако устройството може да се отваря, тоест има капак, тогава цялата верига ще работи по съвсем различен начин, в зависимост от това дали пространството за светлина е отворено или затворено.

Диод (Диод-инж.) е електронно устройство с 2 електрода, чието основно функционално свойство е ниско съпротивлениепри прехвърляне на ток към една странаИ Високопри прехвърляне наобратно.

Тоест, когато токът се прехвърля към една странатой минава няма проблем, и при предаване на друг,съпротивамногократно се увеличава, предотвратявайки преминаването на тока без големи загуби на мощност. В същото време диодът е доста силен загрява се.

Диодите са електровакуум, газоразряднии най-разпространените полупроводник. Свойствата на диодите, най-често във връзка един с друг, се използват AC преобразуванеелектрически мрежи в постоянноток, за нуждите на полупроводникови и други устройства.

Диоден дизайн.

Структурно, полупроводникДиодът е съставен от малък записиполупроводникови материали ( силицийили Германия), едната страна (част от плочата), която има p-тип електрическа проводимост, тоест приемане на електрони (съдържащи изкуствено създадена липса на електрони (« перфориран”)), другият има n-тип електрическа проводимост, това е даряване на електрони(съдържащ излишни електрони (« електронен»)).

Слоят между тях се нарича p-n преход. Ето ги писмата стрИ н- първо с латински думи отрицателен - « отрицателен", И положителен - « положителен". отстрани p-тип, за полупроводниково устройство е анод (положителенелектрод), и площта n-тип - катод (отрицателенелектрод) на диода.

Електровакуум(тръбни) диоди са лампас два електрода вътре, единият от които има нишка, По този начин загрявамсебе си и създавайки около себе си магнитно поле.

При загрявам, електроните се отделятот един електрод ( катод) и започнете движение към другелектрод ( анод), благодарение наелектрически магнитно поле. Ако насочите тока в обратна страна(промяна на полярността), тогава електроните са практически няма да се движиДа се катодзащото няма нишка с нажежаема жичка V анод. Такива диоди най-често използвани V токоизправителиИ стабилизаторикъдето има компонент с високо напрежение.

базирани диоди Германия, Повече ▼ чувствителенза отваряне при ниски токове, така че те се използват по-често в високо прецизно ниско напрежениетехника от силиция.

Видове диоди :

• · Смесващ диод - създаден за умножениедва високочестотни сигнала.

• · щифтов диод - съдържа област на проводимост между легираниобласти. Използвано в силова електроника или как фотодетектор .

• · Лавинен диод - кандидатства се за защита на веригата от пренапрежение . Базиран на лавинен срив обратно сечение на ток-напреженовата характеристика.

• · Лавинен диод - кандидатства се за генериране на трептене V микровълнова печка- техника. Базиран на лавинообразно умножение носители на заряд.

• · Магнитодиод . Диод, чиито съпротивителни характеристики зависят от стойността на индукцията магнитно поле и местоположението на неговия вектор спрямо равнината на p-n-преход .

• · Диоди на Гън . Са използвани за преобразуване И генериране на честота V микровълнова печкадиапазон.

• · диод на Шотки . То има ниско напрежение когато е свързан директно.

• · Полупроводникови лазери .

Прилага се в лазерно инженерство, според принципа на работа са подобни на диоди, но излъчват в кохерентния диапазон.

• · Фотодиоди . Заключеният фотодиод се отваря под въздействието на светлинно лъчение . Прилага се в светлинни сензори , движенияи т.н.

• · слънчева клетка (вариация слънчеви панели ) . При излагане на светлина, то движение на електрони от катод към анод генерира електрически ток .

• · ценерови диоди - използвайте обратния клон на характеристиката на диода с обратима повреда за стабилизиране на напрежението .

• · тунелни диоди използвайки квантово механични ефекти . Използван като усилватели , конвертори , генератории т.н.

• (диоди Хенри Раунда, LED). При преходелектрони, такива диоди имат видима радиация .

За тези диоди се използват прозрачни корпуси, за да се позволи разсейването на светлината. Произвеждат се и диоди, които могат да дадат радиация в ултравиолетовото, инфрачервенаи други необходими диапазони (главно и пространствосфера).

• · Варикапи (диод Йона Геума) Благодарение на затворен p-n преход има значителен капацитет, капацитетът зависи от приложения обратно напрежение . Приложи като кондензатори с променлив капацитет .

Само с един p-n преход, с два външни проводника, анод и катод. Използва се за коригиране, откриване, модулация, изрязване и различни видове преобразуване електрически сигнали. Според функционалното им предназначение диодите се класифицират на токоизправителни, универсални, микровълнови, ценерови, импулсни, варикапови, варистори, импулсни, тунелни и др.

Структурно диодът може да бъде представен като полупроводников кристал, състоящ се от две области. такъв с проводимост стр-тип, а другият - проводимост н-Тип.

Анодът е положителен електрод, в който дупките са основните носители на заряд.

Катодът е отрицателният електрод, в който електроните са основните носители на заряд.

По външните повърхности на двете области има контактни метални слоеве, към които са запоени външните изводи. Такива полупроводниково устройствоможе да бъде само в едно от двете състояния: отворено и затворено

Ако постоянно напрежение е свързано към клемите на полупроводниково устройство: плюс се прилага към анода и минус към катодния извод, съответно диодът ще се отвори и през него ще тече ток, чиято стойност зависи от приложеното напрежение и вътрешните свойства на диода.

При директна връзка електроните от областта n ще се втурнат към дупките в областта p, а дупките от p към областта n. На границата на прехода електрон-дупка те ще се срещнат и ще се извърши тяхното взаимно поглъщане или рекомбинация.

Изходът на диода, свързан към минуса, ще изпрати огромно количество електрони в областта n, допълвайки тяхното намаление. И терминалът, свързан към плюса, помага да се възстанови концентрацията на дупки в областта p. Тоест, проводимостта на прехода електрон-дупка ще се увеличи и съпротивлението на тока рязко ще намалее, което означава, че през диода ще тече ток, наречен преден ток на диода Ipr.

Нека променим полярността на нашата връзка и да разгледаме промените в работата на свързаното полупроводниково устройство.

В този случай електроните и дупките ще бъдат изтласкани от p-n прехода, а на границата на прехода електрон-дупка, потенциалната бариера или, с други думи, зоната, обеднена на носители на заряд от дупки и електрони, което ще предотврати преминаването на ток рязко се увеличава.

Но тъй като във всеки от регионите има малък брой миноритарни носители на заряд, все още има малък обмен на носители на заряд между регионите, но той е много малък. Този ток се нарича обратен ток Iobr.

Напрежението, което отваря диода, когато през него протича постоянен ток, се нарича директно U pr, а напрежението на обратната полярност, при което той е заключен и I arr протича през него, се нарича обратен U arr. При U pr вътрешното съпротивление не е по-високо от няколко десетки ома, но при U arr съпротивлението нараства рязко до стотици и дори хиляди килоома. Това лесно се вижда, ако измерите обратното съпротивление с мултицет.

Съпротивлението на прехода електрон-дупка не е постоянна величина и зависи от Uпр. Колкото по-високо е, толкова по-малко p-n съпротивлениепреход, толкова по-високият Ipr преминава през полупроводника. В затворено състояние почти цялото напрежение пада върху него, следователно Iobr е незначително и съпротивлението на p-n прехода е огромно.

Ако свържем диод към верига с променлив ток, той ще бъде отворен при положителната полувълна на синусоидалното напрежение, преминавайки напред ток, и затворен при отрицателната полувълна, почти без да преминава Iobr. Това основно свойство на диодите се използва за преобразуване на променливотоково напрежение в постоянно и такива устройства се наричат ​​токоизправители.

Зависимостта на тока, преминаващ през прехода електрон-дупка, от величината и полярността на напрежението се изобразява като крива, наречена CVC

Състои се от два клона: прав клон - съответства на прав ток през диода, и обратен клон, съответстващ на обратен ток.

Директният клон на графиката се издига рязко и характеризира бързото нарастване на предния ток с увеличаване на стойността на предното напрежение. Обратният клон, напротив, следва почти успоредно на хоризонталната ос и характеризира бавния растеж на проба I. Колкото по-близо е предният клон до вертикалната ос и колкото по-близо е обратният клон до хоризонталната ос, толкова по-добри са изправителните свойства на полупроводника. Наличието на Iobr е недостатък. Може да се види от CVC кривата, че I pr е много по-голям от I arr.

Както можем да видим от графиката, с увеличаване на напрежението напред през прехода електрон-дупка, токът първо се увеличава бавно, а след това много по-бързо.

Но такова рязко увеличение на тока загрява молекулите на полупроводника. И ако количеството топлина е по-високо от това, което се отделя от кристала, тогава могат да настъпят необратими промени и разрушаване на кристалната решетка.

Следователно е необходимо да се използва ограничителен резистор, свързан последователно.

При силно увеличение на обратното напрежение може да възникне повреда на устройството с електрон-дупка. Има дори специални полупроводникови устройства, наречени ценерови диоди, които използват това свойство.

Разрушаването на p-n прехода е явлението на рязко увеличаване на обратния ток, когато обратното напрежение достигне определено критично ниво. Топлинните аварии от своя страна се делят на електрически и топлинни, а електрическите аварии са тунелни и лавинни.

електрическа повредавъзниква в резултат на силна електрическо полев преход. Такава повреда се счита за обратима, тъй като не уврежда кристала и с намаляване на нивото на обратното напрежение характеристиките на диода се запазват.

повреда на тунелавъзниква в резултат на тунелния ефект, който се състои в това, че при висока напрегнатост на електрическото поле в тесен p-nпреход, отделни електрони изтичат през прехода. Такива p-n преходи са възможни само ако концентрацията на примеси в полупроводниковата молекула е висока.

В случай на повреда на тунела има рязко увеличение на Iar при ниско обратно напрежение. Въз основа на това свойство са разработени тунелни диоди. Използват се в усилватели, генератори на синусоиди и различни превключващи устройства при високи честоти.

Лавинен сриввъзниква и под действието на силно електрическо поле, когато малцинствените носители на заряд, под действието на топлината в прехода, се ускоряват толкова много, че избиват един от валентните електрони от атома и го хвърлят в зоната на проводимост, създавайки двойка електрон-дупка. Получените свободни носители започват да се ускоряват и да се сблъскват с други атоми, като нокаутират други електрони. Процесът има лавинообразен характер, което води до рязко повишаване на I обрпри практически постоянно ниво на напрежение.

Ефектът от лавинообразното повреда се използва в мощни токоизправителни агрегати, използвани в металургичната и химическата промишленост, както и в железопътния транспорт.

термичен разпадсе случва поради p-n прегряванепреход по време на потока на голямо ниво на ток и с лошо разсейване на топлината. Това води до рязко повишаване на температурата на прехода и региона, съседен на него, вибрациите на атомите на кристалната структура се увеличават и връзката на валентните електрони изчезва. Електроните започват да излизат в зоната на проводимост, настъпва лавинообразно повишаване на температурата, което води до разрушаване на кристала и повреда на радиокомпонента.

Описание на работата на токоизправител на полупроводникови диоди

Тиристорът е полупроводниково устройство, направено на базата на монокристален полупроводник с три или повече p-n прехода.

Ценеровият диод е вид полупроводников диод, който работи при обратно напрежение в режим на повреда. Докато настъпи повреда, през ценеровия диод протичат много малки токове на утечка и съпротивлението му е доста високо. В момента на повреда токът през него рязко се увеличава, а диференциалното му съпротивление намалява до малки стойности. Поради това в режим на повреда напрежението на ценеровия диод се поддържа с добра точност в широк диапазон от обратни токове.