И резистор и диод: И резистор, и диод, 11 букв

Разница между диодом и резистором — Разница Между

Разница Между 2021

Ключевая разница: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые

Содержание:

Ключевая разница: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые размещены вместе. Резистор — это электрический компонент, который используется для обеспечения сопротивления току в цепи. Они в основном используются для производства тепла или света.

Диод может быть описан как электронный компонент, который позволяет протекать току в одном направлении. В дополнение к этому, он также подавляет ток в противоположном направлении. Другими словами, это самый простой из двух терминальных односторонних полупроводниковых приборов. Две клеммы диодов известны как анод и катод. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые размещены вместе. Катод — это сторона P-типа, а анод — это N-тип. Диод может быть тесно связан с выключателем. Одним из наиболее распространенных типов диодов является «кремниевый диод». Он заключен в стеклянный цилиндр, а также содержит темную полосу, которая отмечает катодную клемму.

Диоды часто используются для выпрямления напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Существуют различные типы диодов. Например, фотодиод — это тот, который позволяет току течь при попадании на него света. Эти типы диодов широко используются в качестве детекторов света. Диод также известен как выпрямитель.

Резисторы — это электронные компоненты, которые используются для создания точного количества сопротивления в цепи. Следовательно, резистор также можно назвать пассивным устройством с двумя выводами. Они обычно сделаны из металлической проволоки или углерода. Эти компоненты спроектированы так, чтобы поддерживать стабильное значение сопротивления. Они доступны в различных формах и размерах.

Если резисторы соединены последовательно, ток через каждый резистор остается неизменным. Однако когда резисторы подключены параллельно, то подводимый ток эквивалентен сумме токов через каждый резистор. Существует множество типов резисторов, таких как прецизионный проволочный обмоток, стандарты NIST, силовой проволочный обмоток, резисторы с плавкими предохранителями, углеродная композиция, углеродная пленка, металлическая пленка, фольга, намотка намотки и резисторные силовые резисторы. Каждый из этих резисторов имеет полезное назначение.

Резистор обычно выполнен из резистивного материала и имеет цилиндрическую форму. Обычно резистор имеет коричневатый корпус с несколькими полосками, нарисованными на его корпусе. Эти полосы на самом деле код, определяющий значение резистора (в омах).

Сравнение между диодом и резистором:

Изображения предоставлены: wikipedia.org

Резистор и диод последовательно

Зачем соединяют диоды последовательно ? Последовательное соединение диодов можно рассматривать как один диод, у которого увеличивается такой важный параметр, как обратное напряжение диода U_обр. И увеличивается он пропорционально количеству соединённых диодов. Такое включение можно увидеть на рисунке 1.

Если каждый из диодов имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр возрастает троекратно и равняется 300 В. Постоянный прямой ток при этом не меняется. Если каждый из диодов имеет ток в 500 мА, то полученный в результате диод будет иметь прямой ток 0.5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Соединение диодов последовательно используется довольно часто. К примеру, диоды с U_обр=1000 В довольно распространены и достаточно дёшевы. Но если понадобится большее напряжение, то поиски покажут, что диоды на такие напряжения достаточно дороги. Т.е. получается так, что выгоднее соединить несколько дешёвых диодов последовательно, чем ставить один дорогой.

Шунтирование диодов

Характеристики любых, даже однотипных диодов всегда будут несколько отличаться. При последовательном соединении диодов этот факт необходимо обязательно учитывать. Каждый диод в обязательном порядке имеет некое внутреннее сопротивление, которое очень сильно отличается для проводящего и непроводящего состояния. К примеру, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при его прямом смещении составляет всего около 0.3 В. Но при соединении диодов последовательно важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. При этом обратное напряжение распределяется по диодам неравномерно. Оно будет максимально на том диоде, у которого окажется максимальное обратное сопротивление. Это может привести к пробою диода с большой вероятностью. Чтобы избежать такой аварийной ситуации проводят шунтирование диодов. Каждый из последовательно соединённых диодов шунтируется своим резистором. Резисторы ставят высокоомные и маломощные. Пример такого соединения диодов показан на рис. 2.

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Это шунтирование обеспечивает выравнивание напряжения на соединённых диодах.

При выпрямлении более высоких напряжений приходится соединять дио­ды последовательно, с тем, чтобы обрат­ное напряжение на каждом диоде не превышало предельного. Но вследствие разброса обратных сопротивлений у раз­личных экземпляров диодов одного и того же типана отдельных диодах обратное напряжение может оказаться выше предельного, что повлечет пробой диодов. Поясним это примером.

Пусть в некотором выпрямителе амплитуда обратного напряжения сос­тавляет 1000 В и применены диоды с U_обрmax = 400 В. Очевидно, что необ­ходимо соединить последовательно не менее трех диодов. Предположим, что обратные сопротивления диодов R_о6р1, = R_обр2 = 1 МОм и R_о6р3 = 3 МОм. Обратное напряжение распределяется пропорционально обратным сопротивле­ниям, и поэтому получится U_о6р1, = U_обр2 = 200 В и U_о6р3, = 600 В.

На третьем диоде (кстати говоря, он явля­ется лучшим, так как у него наиболь­шее R_обр) обратное напряжение выше предельного, и он может быть пробит. Если это произойдет, то напряжение 1000 В распределится между оставши­мися диодами и на каждом из них будет 500 В. Ясно, что любой из этих диодов может пробиться, после чего все обратное напряжение 1000 В будет при­ложено к одному диоду, который его не выдержит. Такой последовательный пробой диодов иногда происходит за доли секунды.

Для того чтобы обратное напряжение распределялось равномерно между диодами независимо от их обратных сопротивлений, применяют шунтирова­ние диодов резисторами (рисунок 2.24).

Рисунок 2.24 – Последовательное соединение диодов

Сопротивления R_шрезисторов должны быть одинаковы и значительно меньше наименьшего из обратных сопротивле­ний диодов. Но вместе с тем R_шне должно быть слишком малым, чтобы чрезмерно не возрос ток при обратном напряжении, т. е. чтобы не ухудшилось выпрямление. Для рассмотренного при­мера можно взять резисторы с сопро­тивлением 100 кОм.

Тогда при обратном напряжении сопротивление каждого участка цепи, состоящего из диода и шунтирующего резистора, будет не­сколько меньше 100 кОм и общее об­ратное напряжение разделится между этими участками примерно на три рав­ные части. На каждом участке это напряжение окажется меньше 400 В и диоды будут работать надежно. Обыч­но шунтирующие резисторы имеют сопротивление от нескольких десятков до нескольких сотен килоом.

Параллельное соединение диодов применяют в том случае, когда нужно получить прямой ток, больший предель­ного тока одного диода. Но если диоды одного типа просто соединить парал­лельно, то вследствие неодинаковости вольт-амперных характеристик они ока­жутся различно нагруженными и в не­которых ток будет больше предельного. Различие в прямом токе у однотипных диодов может составлять десятки про­центов.

Для примера на рисунке 2. 25, а показа­ны характеристики прямого тока двух диодов одного и того же типа, у кото­рых I_прmax = 0,2 А. Пусть от этих дио­дов требуется получить прямой ток 0,4 А. Если их соединить параллельно, то при токе 0,2 А на первом диоде напряжение равно 0,4 В (кривая 1). А на втором диоде при таком же напряжении ток будет лишь 0,05 А (кривая 2). Таким образом, общий ток составит 0,25 А, а не 0,4 А. Увеличивать напряжение на диодах нельзя, так как в первом диоде ток станет больше предельного.

Рисунок 2.25 – Параллельное соединение диодов

Из характеристик видно, что для получения во втором диоде тока 0,2 А надо иметь на нем напряжение 0,5 В, т. е. на 0,1 В больше, чем на первом диоде. Поэтому, чтобы установить пра­вильный режим работы диодов, надо подвести к ним напряжение 0,5 В, но последовательно с первым диодом включить уравнительный резистор (рисунок 2.25, б) – сцелью поглощения из­лишнего для первого диода напряжения 0,1 В. Ясно, что сопротивление этого резистора R_у = 0,1 : 0,2 = 0,5 Ом. При наличии такого резистора оба диода будут нагружены одинаково током в 0,2 А.

Практически редко включают парал­лельно больше трех диодов. Уравни­тельные резисторы с сопротивлением в десятые доли ома или единицы ом обычно подбирают экспериментально до получения в рабочем режиме одинако­вых токов в диодах. Иногда включают уравнительные резисторы с сопротивле­нием, в несколько раз большим, чем прямое сопротивление диодов, для того чтобы ток в каждом диоде определялся главным образом сопротивлением R_у.

Но в этом случае происходит допол­нительное падение напряжения на R_y, превышающее в несколько раз прямое напряжение диодов, и КПД, конечно, снижается. Если нежелательно вклю­чать уравнительные резисторы, то надо подобрать диоды с примерно одинако­выми характеристиками. Однако реко­мендуется по возможности не прибегать к параллельному соединению диодов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9514 – | 7342 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Зачем соединяют диоды последовательно ? Последовательное соединение диодов можно рассматривать как один диод, у которого увеличивается такой важный параметр, как обратное напряжение диода U_обр. И увеличивается он пропорционально количеству соединённых диодов. Такое включение можно увидеть на рисунке 1.

Если каждый из диодов имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр возрастает троекратно и равняется 300 В. Постоянный прямой ток при этом не меняется. Если каждый из диодов имеет ток в 500 мА, то полученный в результате диод будет иметь прямой ток 0.5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Соединение диодов последовательно используется довольно часто. К примеру, диоды с U_обр=1000 В довольно распространены и достаточно дёшевы. Но если понадобится большее напряжение, то поиски покажут, что диоды на такие напряжения достаточно дороги. Т.е. получается так, что выгоднее соединить несколько дешёвых диодов последовательно, чем ставить один дорогой.

Шунтирование диодов

Характеристики любых, даже однотипных диодов всегда будут несколько отличаться. При последовательном соединении диодов этот факт необходимо обязательно учитывать. Каждый диод в обязательном порядке имеет некое внутреннее сопротивление, которое очень сильно отличается для проводящего и непроводящего состояния. К примеру, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при его прямом смещении составляет всего около 0. 3 В. Но при соединении диодов последовательно важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. При этом обратное напряжение распределяется по диодам неравномерно. Оно будет максимально на том диоде, у которого окажется максимальное обратное сопротивление. Это может привести к пробою диода с большой вероятностью. Чтобы избежать такой аварийной ситуации проводят шунтирование диодов. Каждый из последовательно соединённых диодов шунтируется своим резистором. Резисторы ставят высокоомные и маломощные. Пример такого соединения диодов показан на рис. 2.

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Это шунтирование обеспечивает выравнивание напряжения на соединённых диодах.

Зачем нам нужны резисторы в светодиоде

Светодиод — это диод, изготовленный из полупроводникового материала, который генерирует фотоны света при прохождении тока через материал. Чем больше ток через светодиод, тем больше света он будет излучать, тем ярче он будет. Однако существует верхний предел, который представляет собой величину тока, достаточную для повреждения светодиода.

Светодиод предлагает небольшое сопротивление току, протекающему через него. Большая часть небольшого сопротивления, которое он предлагает, исходит от энергии, потерянной излучаемым светом, и генерация фотонов настолько эффективна, что сопротивление довольно незначительно. Однако по мере увеличения тока при увеличении количества света светодиод в какой-то момент выходит из строя, поскольку величина тока, проходящего через светодиод, вызывает разрушение материала. При достаточно больших количествах тока испарение катастрофического материала может привести к небольшому взрыву внутри внешней оболочки светодиода. При более низких уровнях тока, обнаруженных в цифровых цепях 3,3 В или 5 В, наиболее вероятным результатом является разрушение полупроводникового материала и прекращение его проводки, а светодиод больше не светится.

Как напряжение цепи влияет на потребление тока светодиодом? Поскольку светодиод представляет собой тип диода, уравнение диода Шокли описывает ток, который диод допускает при различных уровнях напряжения. Уравнение показывает, что результаты функции Шокли для данного диапазона напряжений следуют экспоненциальной кривой. Это означает, что небольшие изменения напряжения могут привести к значительным изменениям тока. Поэтому использование светодиода в простой цепи, напряжение которого выше, чем прямое напряжение светодиода, может привести к тому, что светодиод будет потреблять на удивление больший ток, чем его рекомендуемые уровни, что приведет к выходу из строя светодиода.

Смотрите Википедию в разделе Светодиодная схема, а также в Википедии в разделе Уравнение диода Шокли .

Таким образом, идея состоит в том, чтобы спроектировать схему светодиодов так, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод. Мы хотим сбалансировать наличие достаточного тока, чтобы вызвать желаемый уровень яркости, не имея такого большого количества, что светодиодный материал выходит из строя. Самый распространенный способ ограничения тока — добавить резистор в цепь.

Светодиод должен иметь паспорт, в котором описаны электрические характеристики и допуски светодиода. Например, см. Этот паспорт Модель №: YSL-R531R3D-D2 .

Первые характеристики, которые нас интересуют: (1) каков максимальный ток, который светодиод может выдержать до возможного выхода материала из строя, что приведет к выходу из строя светодиода, и (2) каков рекомендуемый диапазон тока. Эти и другие максимальные значения для стандартного стандартного красного светодиода (разные светодиоды будут иметь разные значения) приведены в таблице, как показано ниже.

В таблице из спецификации для этого стандартного красного светодиода мы видим, что максимальный ток составляет 20 мА с рекомендуемым диапазоном от 16 мА до 18 мА. Этот рекомендуемый диапазон — это ток для светодиода, который будет самым ярким, при этом не рискуя поломкой материала. Мы также видим, что номинальная мощность рассеивания составляет 105 мВт. Мы хотим быть уверенными, что в нашей конструкции светодиодных цепей мы придерживаемся этих рекомендуемых диапазонов.

Глядя в следующую таблицу, мы находим значение прямого напряжения для светодиода 2.2v. Значение прямого напряжения — это падение напряжения при прохождении тока через светодиод в прямом направлении от анода к катоду. См. Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами? ,

Если бы мы использовали этот светодиод в цепи с напряжением 2,2 В и током 20 мА, то светодиод рассеял бы 44 мВт, что находится в пределах нашей зоны безопасности рассеивания мощности. Если ток изменяется от 20 мА до 100 мА, рассеивание будет в 5 раз больше или 220 мВт, что значительно выше номинальной рассеиваемой мощности 105 мВт для светодиода, поэтому можно ожидать, что светодиод выйдет из строя. См. Что происходит с моим светодиодом, когда я подаю слишком большой ток? ,

Чтобы уменьшить ток через светодиод до рекомендуемых уровней, мы введем резистор в цепь. Какое значение резистора мы должны использовать?

Мы рассчитываем значение резистора, используя закон Ома V = I x R. Однако мы сделаем алгебраическое преобразование, потому что мы хотим найти сопротивление, а не напряжение, поэтому вместо этого используем формулу R = V / I.

Значение I, ток в амперах, довольно очевидно, давайте просто воспользуемся рекомендуемым минимумом 16 мА или 0,016 А из таблицы данных светодиодов в преобразованной формуле. Но какое значение мы должны использовать для вольт, В?

Нам нужно использовать падение напряжения резистора, которое является вкладом резистора в общее падение напряжения всей цепи. Таким образом, нам нужно будет вычесть вклад падения напряжения светодиода из общего напряжения цепи, чтобы определить вклад падения напряжения, необходимый от резистора. Падение напряжения светодиода представляет собой прямое значение напряжения, падение напряжения в прямом направлении от анода к катоду, из таблицы выше.

Для стандартного проекта Raspberry Pi, использующего шину 3.3 В в качестве источника питания, расчет будет (3. 3v - 2.2v) / .016A = 69 ohms (rounding 68.75 up)

Так почему же значение резистора, например 200 Ом, обычно используется, когда расчеты показывают 69 Ом?

Простой ответ заключается в том, что резистор 200 Ом является обычным резистором, включенным во многие экспериментальные комплекты. Мы хотим использовать общий резистор, если свет, излучаемый светодиодом, не будет заметно уменьшаться.

Итак, если мы изменим резистор 69 Ом на резистор 200 Ом, как изменится ток? Опять же, на этот раз мы используем закон Ома для определения тока в цепи, I = V / Rили, 3.3v / 200 ohms = .0165Aкогда мы смотрим на таблицу данных светодиодов, мы видим, что это значение находится в рекомендованном диапазоне от 16 мА до 18 мА, поэтому светодиод должен быть достаточно ярким.

Реле, резисторы и диоды для авто,описание…

Реле — это электромагнитный переключатель, состоящий из катушки (контакты 85 и 86), одного общего контакта (30), одного нормально разомнкнутого (87) и одного нормально замкнутого (87a) контактов. Такие реле — самые распостраненные и называются однополюсными на два направления.

Когда напряжение на катушке такого реле отсутствует, контакты 30 и 87a — общий и нормально замкнутый — соединены.

Если подать на катушку напряжение то реле переключится и теперь будут замкнуты контакты 30 и 87 — общий и нормально разомкнутый. Если напряжение на катушке теперь пропадет — то реле вернется в свое исходное состояние.

При подключении реле полярность включения катушки не имеет значения, если только нет защитного диода, соединяющего контакты катушки. Если его нет, вы можете подключать провод положительного напряжения (плюсовой) к любому из контактов катушки, а провод отрицательного к оставшемуся из них, в противном случае нужно подключать плюсовой провод к тому контакту, к которому подключен катод диода (он помечен полоской на его корпусе), а провод отрицательного напряжения (минусовой) к его аноду.

При подключении реле полярность включения катушки не имеет значения, если только нет защитного диода, соединяющего контакты катушки. Если его нет, вы можете подключать провод положительного напряжения (плюсовой) к любому из контактов катушки, а провод отрицательного к оставшемуся из них, в противном случае нужно подключать плюсовой провод к тому контакту, к которому подключен катод диода (он помечен полоской на его корпусе), а провод отрицательного напряжения (минусовой) к его аноду.

Диоды чаще всего используются для защиты реле от перегрузок возникающих в момент размыкания цепи катушки. При наличии диода ток катушки через него свободно стекает предотвращая возникновения пиков напряжения в момент размыкания и защищая таким образом контакты от искрения и другие чувствительные цепи от этих толчков.

Зачем нужно использовать реле? Каждый раз когда требуется подключить устройство, потребляющее ток больший, нежели управлящее устройтво способно выдать на свой выход — требуется установка реле. Катушка реле для его активизации требует очень малых токов (не более 200 миллиапер), а ток проходящий через общий нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты напротив, может быть весьма велик и достигать в пределе 30-40 ампер.

Это свойство реле позволяет управлять такими устройствами, как фары, парковочные огни, гудки и т.п. используя слаботочные выходы сигнализаций, центральных замков или других систем. В некоторых случаях необходимо одновременно включить несколько устройств используя один выход. Тогда подключают этот выход к множеству реле которые в свою очередь одновременно замыкают и размыкают множество цепей одновременно.

Существует огромное множество задач которые требуют применения реле, далее мы рассмотрим лишь самую простую из них в качестве примера.

Смена полярности с отрицательной на положительную

Если у вас имеется отрицательный выход на каком-нибудь устройстве, таком как сигнализация или центральный замок, и вы хотите использовать его для управления устройством которое требует +12 вольт для работы (например фары или замок люка в крыше) вам потребуется подключить реле как показано ниже для смены полярности управляющего напряжения.

Смена полярности с положительной на отрицательную

Если Вам наоборт необходимо использовать положительный выход сигнализации с устройством которое требует замыкания на «землю», подключите реле следующим образом для смены полярности управляющего сигнала на отрицательную.

Резисторы, также как реле и диоды — компоненты которые часто используются в работе инсталлятора.Чаще всего одни применяются в схемах блокировки дверей, цепей задержки, удаленного запуска или для разряда конденсатора.

Резистор — это прибор, который создает некоторое, заданное, сопротивление течению электрического тока. Чем больше сопротивление, тем меньший может течь ток.

Основная харатеристика резистора — это его сопротивление, измеряемое в Омах. Сопротивление обычно кодируют цветными полосками на корпусе. Если используется 4 полоски, то первые две кодируют номинал, третья — множитель а четвертая — погрешность, если используется 5 плосок, то 3 первые из них задают номинал. Предположим что у нас имеется обычный резистор 1 КОм и 5% допуском. Чтобы узнать его номинал нам нужно взять цифру соответствующую цвету первой полоски (в данном случае это коричневый) — это 1. Затем взять цифру соответствующую цвету второй полоски (черный) — это 0. У нас получается значение 10, которое нужно умножить на значение множителя соответствующее цвету 3 полоски (красный) — это 100. Таким образом у нас получается 10*100 = 1000 Ом = 1 кОм.

Т.к. резисторы сложно изготовить в строгом соответствии номиналу производители маркируют резисторы полоской погрешности. Она обычно бывает золотая или серебряная, хотя иногда может и отсутствовать. Золотой цвет означает что погрешность значения номинала составляет максимум 5%, серебряный — 10%, а отсутствие полоски погрешности означает, что погрешность составляет 20%. Погрешность означает диапазон возможных значений, к примеру наш резистор 1кОм имеет золотую полоску погрешности (5%) — это означает, что его реальный номинал лежит в диапазоне от 950 ом до 1050 ом.

Если цветного кода нет на корпусе резистора то его номинал может быть указан на корпусе (в большинстве отчественных моделей). Если кода или значения на корпусе нет — то тогда остается использовать мультиметр для измерения номинада.

Таблица цветной кодировки резисторов

Цвет	1-ая полоска	2-ая полоска	3-я полоска*	Множитель	Погрешность ± %
Черный	0	0	0	1
Коричневый	1	1	1	10	± 1%
Красный	2	2	2	100	± 2 %
Оранжевый	3	3	3	1000
Желтый	4	4	4	10,000
Зеленый	5	5	5	100,000	± 0.5 %
Синий	6	6	6	1,000,000	± 0.25 %
Фиолетовый	7	7	7	10,000,000	± 0.10 %
Серый	8	8	8	100,000,000	± 0.05 %
Белый	9	9	9	1,000,000,000
Золотой				0.1	± 5 %
Серебряный				0. 01	± 10 %
Отсутствует					± 20 %

* Если резистор марикирован 5 полосками, то значение до использования множителя будет 3-х значным и третью цифру надо взять из третьей колонки таблицы. Если используется только 4 полоски, то просто игнорируйте эту колонку.

Диоды и все о них:

Начинать изучение инсталляторского дела следует непременно с основ электроники и электротехники.

Используя всего-навсего реле и несколько диодов вы можете создать цепь дистанционного запуска используя уже установленную сигнализацию или центральный замок. Добавив к этому конденсатор и резистор вы получите таймер который создаст необходимую задержку. Или добавив реле к одному из дистанционно управляемых выходов вашей сигнализации сможете включить одновременно сразу несколько устройств — например усилитель, фары и т.п.

Испольуя закон Ома, легко подсчитать правильный номинал плавкого предохранителя в цепи, или подсчитать полное сопротивление нагрузки из нескольких колонок на усилитель а также многое другое.

Диоды

Самый простой в использовании и один из самых часто используемых компонентов — это диоды. Диод — это полупроводниковый прибор, который пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода — анод и катод (катод помечен полоской).

Ток через диод течет лишь в том случае, когда потенциал на аноде больше чем на катоде.

Как можно использовать диоды? Вот пример: многие автомобили имеют два отдельных концевых выключателя (триггера) дверей которые установлены изолированно друг от друга (обычно так бывает на американских авто), один выключатель для водительской двери, а второй — для всех остальных. Если блок автосигнализации имеет только один вход для подключения концевых выключателей дверей — то Вам необходимо соединить оба выключателя с этим входом, потому что если вы не подключите к сигнализации хотя-бы один из них то часть дверей автомобиля не будет находится под охраной.

С другой стороны, если Вы просто соедините оба выключателся с соответствующим входом блока сигнализации, то некоторые полезные функции, такие как звуковая сигнализация открытия дверей или индикаторы открытия дверей на прибороной панели могуть пропасть или выдавать неверную информацию (например неправильно отображать, какая именно дверь открылась, одна из пассажирских или водительская).

Чтобы изолировать два и более положительных концевых выключателей дверей просто соедините их через диоды, таким образом, чтобы анод каждого диода был соединен с соответсвующим триггером, а катоды всех диодов были соединены с положительным входом блока сигнализации.

По такой-же схеме можно подключать несколько датчиков с отрицательными выходами, например несколько датчиков удара и к одному входу сигнализации.

Обычно, если не указано особо, подразумевается что используемые диоды рассчитаны на максимальный ток в 1 ампер.
Ток — это то что течет по проводнику. Ток всегда течет от точки с больщим потенциалом к точке с наименьшим потенциалом по поверхности проводника. Ток обозначается символом I, а силу тока измеряют в амперах (а.)

Напряжение — это разность электрического потенциала между двумя точками электрической цепи. Его можно представить как давление, благодаря которому течет ток. Напряжение обозначают U и измеряют в вольтах (в.)

Сопротивление определяет насколько большой ток может протекать через какой-либо компонент. Резисторы используются для ограничения уровней тока и напряжения. Большое сопротивление определяет что ток уменшится до малых величин, малое сопротивление, наоборот позволяет течь токам больших величин. Сопротивление обозначают R и измеряют в омах (ом.)

Мощность определяет скорость передачи или преобразования электрической энергии. Ее обозначают P и измеряют в ваттах (вт.). Мощность равна произведению значений тока и напряжения.

Закон Ома определяет соотношение между напряжением и током. Он гласит, что сила постоянного электрического тока I в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) U между двумя фиксированными точками этого проводника. Коэффициент пропорциональности называется сопротивлением и измеряется в омах. Один ом — сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 ампер возникает напряжение 1 вольт.

На диаграмме показаны соотношения этих четырех величин, следующие из закона Ома.

Как правильно рассчитать и подобрать резистор для светодиода

Светодиод имеет очень небольшое внутреннее сопротивление, если его подключить напрямую к блоку питания, то сила тока будет достаточной высокой, чтобы он сгорел. Медные или золотые нити, которыми кристалл подключается к внешним выводам, могут выдерживать небольшие скачки, но при сильном превышении перегорают и питание прекращает поступать на кристалл. Онлайн расчёт резистора для светодиода производится на основе его номинальной рабочей силы тока.

Содержание

• 1. Онлайн калькулятор
• 2. Основные параметры
• 3. Особенности дешёвых ЛЕД

Онлайн калькулятор

Предварительно составьте схему подключения, чтобы избежать ошибок в расчётах. Онлайн калькулятор покажет вам точное сопротивление  в Омах. Как правило окажется, что резисторы с таким номиналом не выпускаются, и вам будет показан ближайший стандартный номинал. Если не удаётся сделать точный подбор сопротивления, то используйте больший номинал. Подходящий номинал можно сделать подключая сопротивление параллельно или последовательно. Расчет сопротивления для светодиода можно не делать, если использовать мощный переменный или подстроечный резистор. Наиболее распространены типа 3296 на 0,5W. При использовании питания на 12В, последовательно можно подключить до 3 LED.

Резисторы бывают разного класса точности, 10%, 5%, 1%. То есть их сопротивление может погрешность в этих пределах в положительную или отрицательную сторону.

Не забываем учитывать и мощность токоограничивающего резистора, это его способность рассеивать определенное количество тепла.  Если она будет мала, то он перегреется и выйдет из строя, тем самым разорвав электрическую цепь.

Чтобы определить полярность можно подать небольшое напряжение или использовать функцию проверки диодов на мультиметре. Отличается от режима измерения сопротивления, обычно подаётся от 2В до 3В.

Основные параметры

Отличие характеристик кристаллов для дешевых ЛЕД

Так же при расчёте светодиодов следует учитывать разброс параметров, для дешевых они будут максимальны, для дорогих они будут более одинаковыми.  Чтобы проверить этот параметр, необходимо включить их в равных условиях, то есть последовательно.

Уменьшая тока или напряжение снизить яркость до слегка светящихся точек. Визуально вы сможете оценить, некоторые будут светится ярче, другие тускло.  Чем равномернее они горят, тем меньше разброс.

Калькулятор расчёта резистора для светодиода подразумевает, что характеристики светодиодных чипов идеальные, то есть отличие равно нулю.

Напряжение падения для распространенных моделей маломощных до 10W может быть от 2В до 12В. С ростом мощности увеличивается количество кристаллов в COB  диоде, на каждом есть падение. Кристаллы включаются цепочками последовательно, затем они объединяются в параллельные цепи. На мощностях от  10W до 100W снижение растёт с 12В до 36В.

Этот параметр должен быть указан в технических характеристиках LED чипа  и зависит от назначения:

• цвета синий, красный, зелёный, желтый;
• трёхцветный RGB;
• четырёхцветный RGBW;
• двухцветный, теплый и холодный белый.

Особенности дешёвых ЛЕД

Прежде чем подобрать резистор для светодиода на онлайн калькуляторе, следует убедится в параметрах диодов. Китайцы на Aliexpress продают множество led, выдавая их за фирменные. Наиболее популярны модели  SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Всё самое плохое обычно делается под брендом Epistar.

Например, чаще всего китайцы обманывают на SMD5630 и SMD5730. Цифры в маркировке обозначают лишь размер корпуса 5,6мм на 3,0мм.

В фирменных такой большой корпус используется для установки мощных кристаллов на 0,5W , поэтому у покупателей диодов СМД5630 напрямую ассоциируется с мощностью 0,5W.

Хитрый китаец этим пользуется, и в корпус 5630 устанавливает дешевый и слабенький кристалл в среднем на 0,1W , при этом указывая потребление энергии 0,5W.

Китайские светодиодные лампы кукурузы

Наглядным примером будут автомобильные лампы и светодиодные кукурузы, в которых поставлено большое количество слабеньких и некачественных ЛЕД чипов. Обычный покупатель считает, чем больше светодиодов чем лучше светит и выше мощность.

Автомобильные лампы на самых слабых лед 0,1W

Чтобы сэкономить денежку, мои  светодиодные коллеги ищут приличные ЛЕД на Aliexpress. Ищут хорошего продавца, который обещает определённые параметры, заказывают , ждут доставку месяц.

После тестов оказывается, что китайский продавец обманул, продал барахло. Повезёт, если на седьмой раз придут приличные диоды, а не барахло.

 Обычно сделают 5 заказов, и не добившись результата и идут делать заказ в отечественный магазин, который может сделать обмен.

Правильный расчет резистора для светодиода (онлайн калькулятор)

Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U). В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (UR) и на светодиоде (ULED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство: или его интерпретация

В приведенных формулах R – это сопротивление рассчитываемого резистора (Ом), RLED – дифференциальное сопротивление светодиода (Ом), U – напряжения (В).

Значение RLED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода.

На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего RLED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора: ULED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

Графический расчет

Имея на руках ВАХ исследуемого светодиода, можно рассчитать резистор графическим способом. Конечно, такой способ не имеет широкого практического применения.

Ведь зная ток нагрузки, из графика можно легко вычислить величину прямого напряжения. Для этого достаточно с оси ординат (I) провести прямую линию до пересечения с кривой, а затем опустить линию на ось абсцисс (ULED).

В итоге все данные для расчета сопротивления получены.

Рассчитаем резистор для светодиода АЛ307 с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5 В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED.

Далее через точку 5 В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (Imax), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление: Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным.

Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт.

Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В.

В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно.

Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера.

Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

Cree XM–L T6

В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода Cree XM–L к источнику напряжения 5 В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое ULED = 2,9 В и максимальное ULED = 3,5 В при токе ILED=0,7 А. В расчёты следует подставлять типовое значение ULED, так как. оно чаще всего соответствует действительности. Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора.

Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96).

В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для SMD светодиода 5050. Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов.

Если LED SMD 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1 В.

Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую.

Подберем резистор для подключения белого SMD 5050 с параметрами: типовое ULED=3,3 В при токе одного чипа ILED=0,02 А. Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25 Вт и сопротивлением в 30 Ом ±5%.

У RGB светодиода SMD 5050 различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

Онлайн-калькулятор

Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную.

Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания.

Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.

Дополняя вышесказанное стоит отметить, что если прямое напряжение светодиода значительно ниже напряжения питания, то схемы включения через резистор малоэффективны. Вся лишняя энергия впустую рассеивается резистором, существенно занижая КПД устройства.

Расчёт резистора для светодиода

Светодиоды. Виды, типы светодиодов. Подключение и расчёты.

Вот так светодиод выглядит в жизни :    А так обозначается на схеме : 

 Для чего служит светодиод?  Светодиоды излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

  Были изобретены в 70-е года прошлого века для смены электрических лампочек, которые часто перегорали и потребляли много энергии.

   Подключение и пайка    Светодиоды должны быть подключены правильным образом, учитывая их полярность + для анода и к для катода Катод имеет короткий вывод, более короткую ножку.   Если вы видите внутри светодиода его внутренности — катод имеет электрод большего размера (но это не официальные метод).

  Проверка светодиодов    Никогда не подключайте светодиодов непосредственно батарее или источнику питания!   Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком большой ток сожжет его.

  Светодиоды должны иметь ограничительный резистор.Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

Не забывайте подключать светодиоды правильно, соблюдая полярность!

  Цвета светодиодов   Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый.  Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.

  Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса.

  Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его… 

  Многоцветные светодиоды

  Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками.  Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

  Расчет светодиодного резистора   Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически мгновенно…  Резистор R определяется по формуле :

  R = (V S — V L) / I

V S = напряжение питания  V L= прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до 4волт)  I  = ток светодиода (например 20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего диода Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда возьмите резистор большего номинала.  На самом деле вы вряд-ли заметите разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем незначительно.  Например:  Если напряжение питания V S = 9 В, и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,

 R = (- 9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное значение, которые больше). 

•   Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома  Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где :  V = напряжение через резистор (V = S — V L в данном случае)  I = ток через резистор
•  Итак R = (V S — V L) / I

  Последовательное подключение светодиодов.  Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды.

  Все светодиоды, которые соединены последовательно, долдны быть одного типа.  Блок питания должен иметь достаточную мощность и  обеспечить соответствующее напряжение.

1.  V L = 2V +  2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).
2.  Резистором R = (V S — V L) / I = (9 — 6) /0,015 = 200 Ом
3. Избегайте подключения светодиодов в параллели!  Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

 Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A,  Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше).

  Мигающие светодиоды   Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему.  Светодиод мигает на низких частотах, как правило 2-3 вспышки в секунду.  Такие безделушки делают для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек.

•  Цифробуквенные светодиодные индикаторы   Светодиодные цифробуквенные индикаторы сейчас применяются очень редко, они сложнее и дороже жидкокристаллических. Раньше, это было практически единственным и самым продвинутым средством индикации, их ставили даже на сотовые телефоны 🙂 

      При последовательном соединении надо учитывать падение напряжения на каждом диоде, эту сумму сложить и из напряжения питания вычесть вышеозначенную сумму и уже для неё посчитать ток, еа который рассчитан один светодиод.

При параллельном несколько сложнее, когда ставишь в параллель второй диод, резистор, необходимый для одного, делишь пополам, а когда три — тогда номинал резистора для двух диодов надо умножить на 0.7, когда четыре диода — номинал для трёх умножаешь на 0.69, для пяти — номинал для четырёх умножаешь на 0.68 и т.д.

При последовательном соединении мощность резистора как для одного диода, независимо от колиества, а при параллельном, при каждом добавлении диода, мощность надо пропорционально увеличивать. Только в параллельном и последовательном соединении должны быть диоды одного типа.

Но я всегда ставлю на каждый диод свой резистор, потому как диоды имеют довольно большой разброс параметров. И, как показывет практика, обязательно находится слабое звено.

Основы электроники. Урок №4: Расчет резистора для светодиода

Сегодня мы начнем с изучения нового элемента, а именно светодиода. Основные сведения о светодиоде собраны в отдельной статье здесь.

Светодиод, в основном, имеет 2 вывода: длинный вывод (анод) соединяется с плюсом питания, более короткий вывод (катод) с минусом. Светодиод, подключенный наоборот не будет светиться, и кроме того, при превышении определенного напряжения может даже сгореть.

С чего следует начать при работе со светодиодом? С просмотра технических параметров на конкретный светодиод! Иногда необходимые нам сведения можно также получить при покупке в магазине. Что же нам нужно знать? То, что мы ищем – это прямой ток (forward current) и прямое напряжение (forward voltage).

Для светодиода главное — это правильно подобранный ток, так как он напрямую влияет на срок службы светодиода. Поэтому мы говорим, что светодиод — это элемент, питаемый током (не напряжением!).

При изучении datasheet для одноцветных светодиодов размером 5мм вот что было обнаружено:

• красный светодиод: 20 мА / 2,1 В
• зеленый светодиод: 20 мА / 2,2 В
• желтый светодиод: 20 мА / 2,2 В
• оранжевый светодиод: 25 мА / 2,1 В
• синий светодиодный индикатор: 20 мА / 3,2 В
• светодиод белый: 25 мА / 3,4 В

(параметры светодиодов могут незначительно отличаться в зависимости от экземпляра и производителя светодиодов)

Нашим источником питания, как и в предыдущих упражнениях, является кассета из 4 батареек, дающие напряжение около 6 вольт. Теперь встает вопрос: как подобрать резистор для ограничения тока красного светодиода, подключенного согласно следующей схеме:

Наша батарея обеспечивает напряжение порядка 6 вольт. Красному светодиоду необходим ток около 20мА. Плюс ко всему нужно учесть падение напряжения на этом светодиоде, т. е. 2,1 вольт:

• UR1 = UB1 – UD1
• UR1 = 6В – 2,1В
• UR1 = 3,9В
•  Теперь достаточно подставить наши данные в формулу:
• R1 = UR1 / I
• R1 = 3,9В / 20мА
• R1 = 3,9В / 0,02А
• R1 = 195 Ом

Таким вот простым способом мы рассчитали сопротивление резистора R1 для красного светодиода, который должен иметь сопротивление минимум 195 Ом. Но вы не сможете найти резистор такого номинала! Что же делать в таком случае? Надо взять из номинального ряда резистор большей величины, но с максимально близким сопротивлением.

См. Подбор сопротивления резистора по цветным полоскам

Ближайший в номинальном ряду резисторов находится резистор с сопротивлением 200 Ом, и именно такой мы должны использовать в нашей схеме. Почему? Конечно, ничто не мешает нам использовать резистор большего сопротивления, например, 470 Ом, 2,2 кОм… Но как это повлияет на свечение нашего светодиода? Давайте проверим!

На фото этого конечно не заметно, но светодиод светит очень ярко с резистором 200 Ом. Но что случится, если мы заменим резистор на другой, с большим сопротивлением, например, 470 Ом? Светодиод по-прежнему горит.

Дальше будем последовательно увеличивать сопротивление: 2,2кОм, 3,9кОм, 4,7кОм… Обратите внимание, что светодиод с увеличением сопротивления резистора светит все слабее и слабее пока, наконец, вообще не перестает светиться.

Еще одно замечание по существу — необходимо использовать резисторы немного больше, чем это следует из расчетов (например, 210 Ом вместо 200 Ом).

Почему? Наверно вы обратили внимание, что для расчетов мы взяли номинальное напряжение нашей батареи, в реальности свежие батарейки могут давать более высокое напряжение и поэтому сопротивление резистора может быть недостаточным.

Ток на светодиоде будет выше необходимого, что в конечном счете скажется на сроке его службы.

Еще один пример, из жизни (вернее из частых вопросов). Как подобрать резистор для схемы (в автомобиль) , в которой последовательно соединены два красных светодиода (прямой ток 20 мА, прямое напряжение 2,1 В)?

1. Величину сопротивления резистора R1 рассчитываем аналогично, как в примере выше, с той лишь разницей, что от напряжения бортовой сети автомобиля (14В), необходимо вычесть падение напряжения на обоих диодах D1 и D2:
2. UR1 = UE1 – UD1 – UD2
3. UR1 = 14В – 2,1В – 2,1В
4. UR1 = 9,8В
5. Теперь подставим данные в формулу:
6. R1 = UR1 / I
7. R1 = 9,8В / 20мА
8. R1 = 9,8В / 0,02А
9. R1 = 490 Ом

Резистор R1, к которому подключены последовательно два красных светодиода, должен иметь сопротивление минимум 490 Ом. Ближайший в ряду является резистор номиналом 510 Ом. Если у вас нет резистора номиналом 510 Ом, помните, что вы можете соединить последовательно несколько резисторов, например, 5 резисторов по 100 Ом.

А можем ли мы в этой схеме последовательно подключить еще 5 светодиодов? Нет! На каждом из подключенных светодиодов возникает некоторое падение напряжения, другими словами каждый из них потребляет некоторое количество напряжения, например, каждому красному светодиоду нужно 2,1 вольт. Легко подсчитать, что наша батарея не в состоянии обеспечить такое напряжение:

• 14В
• 14В
• Приведенный выше пример касается схемы, установленной в автомобиле, где источник напряжения 14В.

Таким же образом вы можете рассчитать сопротивление резистора для аналогичной схемы с напряжением питания 6 вольт. Какое получится сопротивление резистора R1? По нашим расчетам следует, что 90 Ом.

Следующий пример будет касаться параллельного соединения светодиодов, так как показано на следующем рисунке:

1. На этот раз предположим, что светодиод — D1 красный (прямой ток 20 мА, прямое напряжение около 2,1 В), а светодиод D2 имеет белый цвет (прямой ток 25 мА, прямое напряжение 3,4 В).
2. Из первого закона Кирхгофа мы знаем, что:
3. I = I1 + I2
4. I = 20мА + 25мА
5. I =45 мА
6. Подключая светодиоды параллельно к источнику питания, следует помнить, что каждый светодиод должен иметь свой резистор! Теперь давайте посчитаем падение напряжения на каждом из резисторов:
7. UR1 = UB1 – UD1
8. UR1 = 6В – 2,1В
9. UR1 = 3,9В
10. UR2 = UB1 – UD2
11. UR2 = 6В – 3,4В
12. UR2 = 2,6В
13. Мы знаем, силу тока и напряжение, давайте посчитаем сопротивление:
14. R1 = UR1 / I1
15. R1 = 3,9В / 20мА
16. R1 = 3,9В / 0,02А
17. R1 = 195 Ом
18. R2 = UR2 / I2
19. R2 = 2,6В / 25мА
20. R2 = 2,6В / 0,025А
21. R2 = 104 Ом
22. Резистор R1 должен иметь сопротивление как минимум 195 Ом (ближайший в номинальном ряду резистор на 200 Ом), а резистор R2 должен иметь сопротивление не менее 104 Ом (ближайший в ряду будет на 120 Ом).

Как лучше соединять светодиоды: последовательно или параллельно? Ответ не простой, потому что оба варианта имеют свои плюсы и минусы:

Под конец урока рассмотрим еще один популярный вид – мощные светодиоды. Благодаря им, мы можем получить яркий свет. Мощные светодиоды используются, например, в автомобилях, поэтому следующий пример будет касаться именно проблемы установки мощных светодиодов в автомобиле.

Напряжение в сети автомобиля 14 вольт. Мощный светодиод имеет прямой ток 350 мА и падение напряжения 3,3 вольт. Рассчитаем сопротивление для мощного светодиода так, как мы это делали выше:

• UR1 = UE1 – UD1
• UR1 = 14В – 3,3В
• UR1 = 10,7В
• R1 = UR1 / I
  R1 = 10,7В / 350мА
• R1 = 31 Ом

Для нашего примера надо подобрать резистор минимум 31 Ом. Проблема в том, что мощный светодиод, как указывает само название, имеет большую мощность и здесь обычный резистор не достаточен. Помимо соответствующего сопротивления наш резистор должен иметь соответствующую номинальную мощность, т. е. допустимую мощность, которая выделяется на резисторе при его работе.

Помните, что основная задача резистора — это сопротивление току. При сопротивлении всегда будет выделяться тепло в той или иной степени. Слишком большая мощность может повредить резистор.
Мощность вычисляем по следующей формуле:

1. P = U x I
2. P = UR1 x I1
3. P = 10,7В x 350мА
4. P = 3,7 Вт

Номинальная мощность нашего резистора — это минимум 3,7 Вт. В связи с этим, наши стандартные резисторы мощностью 0,25 Вт быстро сгорят.

В приведенном выше примере необходимо применить резистор на 5 Вт, но лучшим решением использование нескольких резисторов по 5 Вт, соединенных последовательно или параллельно.

Почему? Причина в том, что резисторы плохо отводят тепло (хотя бы из-за их формы), а использование нескольких резисторов сразу увеличит общую площадь поверхности, через которую происходит отдача тепла.

При подборе резистора для мощного светодиода необходимо дополнительно учитывать значительное повышение температуры самого светодиода, что вызывает изменение прямого тока. Поэтому лучше взять резистор большего сопротивления, что обеспечит стабильную работу светодиода при увеличении прямого тока из-за его нагрева во время работы.

Но на практике для питания мощных светодиодов применяют стабилизаторы тока, которые будут обсуждаться в последующих уроках.

Общее правило при подборе резистора (резисторов) для светодиодов является использование чуть большего сопротивления, чем это следует из расчетов. Прямой ток и падение напряжения, протекающие через светодиод лучше измерить мультиметром, чтобы в расчетах учитывать реальные параметры конкретного светодиода.

Калькулятор светодиодов

Я уже прочитал статью, сразу перейти к калькулятору.

Для устойчивой работы светодиоду необходим источник постоянного напряжения и стабилизированный ток, который не будет превышать величины, допустимые спецификой конкретного светодиода. Если необходимо подключить светодиоды индикаторные, рабочий ток которых не превышает 50-100мА, можно ограничить ток посредством резисторов. Если речь идет о питании мощных светодиодов с рабочими токами от сотен миллиампер до единиц ампер, то не обойтись без специальных устройств – драйверов (подробнее об этих устройствах читайте в статье «Драйвера для светодиодов», готовые модели драйверов можно увидеть здесь.). Далее рассмотрим варианты, когда требуемый ток небольшой и обойтись резисторами все же можно.

Резисторы являются пассивными элементами – ток они просто ограничивают, но никак не стабилизируют. Сила тока будет меняться с изменением напряжения в соответствии с законом Ома. Ограничивается ток резистором банальным преобразованием «лишнего» электричества в тепло по формуле

P = I2R, где P — выделяемое тепло в ваттах, I — сила тока в цепи в амперах, R — сопротивление в омах.

Устройство при этом, естественно, греется. Способность резистора рассеивать тепло не безгранична и, при превышении допустимого тока, он сгорит. Допустимая рассеиваемая мощность определяется корпусом резистора. Это нужно учитывать при планировании подключения светодиодов и выбирать элементы с, как минимум, двойным запасом прочности.

Схема подключения одного светодиода

Если необходимо подключить один светодиод, то сопротивление резистора можно рассчитать, в соответствии с законом Ома, по простой формуле:

R = (U — UL) / I, где R — требуемое сопротивление в омах, U — напряжение источника питания, UL — падение напряжения на светодиоде в вольтах, I — нужный ток светодиода в амперах.

Очень часто нужно подключить не один, а несколько светодиодов. В этом случае возможно их последовательное или параллельное подключение.

Схема последовательного подключения светодиодов

Падение напряжения на последовательно соединенных светодиодах суммируется, через каждый из них протекает одинаковый ток. Напряжение источника питание должно быть больше, чем суммарное падение напряжения.

Рассчитывается сопротивление резистора по такому же принципу, как и в случае одного светодиода, только учитывается падение напряжения не на одном светляке, а суммарно для всей цепочки.

Последовательное подключение удобно тем, что требует минимум дополнительных деталей, кроме того, от источника питания не требуется большой ток. Но при большом количестве светодиодов может потребоваться существенное напряжение.

Кроме того, если один из последовательной цепочки сгорит, то цепь оборвется и светить перестанут все светодиоды. Также при таком варианте подключения важно использовать совершенно одинаковые светодиоды, иначе их разные параметры будут служить источником дисбаланса.

В итоге они могут либо светить неравномерно, либо значительно быстрее выходить из строя.

Схема параллельного подключения светодиодов

Параллельное подключение равносильно одновременному подключению отдельных светодиодов, которым совсем «не обязательно знать» о наличии других светодиодов. При этом напряжение источника питания должно превышать падение напряжения на одном светодиоде. Сила тока каждого светодиода может регулироваться индивидуально, выбором сопротивления подсоединенного к нему резистора.

Важно, чтобы источник питания «знал», сколько светодиодов к нему подключено, поскольку общая сила тока, которую потребуется от него предоставить, равна сумме токов, протекающих через все светодиоды. Если один из светодиодов выйдет из строя, со свечением остальных ничего не произойдет, поскольку работают они индивидуально.

Учтите, что это не относится к параллельным светодиодам, которые питаются от токоограничивающего драйвера! Драйвер стабилизирует ток, выход из строя одной из веток приведет к общему снижению тока. Это снижение драйвер немедленно компенсирует, что приведет к повышению тока на оставшихся ветках. А они могут это и не пережить.

По аналогичной причине следует избегать подключения нескольких параллельных светодиодов через один токоограничивающий резистор.

Схема правильного и неправильного параллельного подключения светодиодов

Сопротивление каждого резистора при параллельном подключении светодиодов рассчитывается, повторюсь, так же, как и при подключении одного светодиода.

Параллельное подключение светодиодов не требует высокого напряжения питания, но при его использовании необходимо обеспечить достаточную силу тока.

Требуется большее количество деталей, но можно одновременно подключить светодиоды с разными параметрами.

Также большее количество токоограничивающих резисторов, которые будут выделять тепло, даст более низкий общий КПД схемы по сравнению с последовательным подключением.

Быстро рассчитать сопротивление резистора при подключении одного или нескольких одинаковых светодиодов поможет предложенная ниже форма онлайн-калькулятора светодиодов.

Расчет резистора для светодиода

Расчет резистора для светодиода при различных соединениях

Подключать светодиоды — дело не из сложных. Для правильного подключения достаточно знать школьный курс физики и соблюсти ряд правил.

Сегодня рассмотрим как правильно рассчитать резистор для светодиода и подключить его, чтобы он горел долго и на радость потребителю.

Главный параметр у любого светодиода — ток, а не напряжение, как считают многие. Светодиод необходимо питать стабилизированным током, величина которого всегда указана производителем на упаковке или в datasheet.

Ток на светодиодах ограничивается резистором — это самый дешевый вариант. Но есть и более «продвинутый» — использовать светодиодный драйвер.

По факту, использование резисторов — пережиток прошлого, ведь на сегодняшний день драйверов на любой вкус и цвет полным-полно и по самой привлекательной цене. К примеру, самые дешевые можно приобрести тут.

Драйверы обеспечивают стабильный ток на светодиодах независимо от изменения напряжения на его входе.

Правильное подключение светодиода к драйверу следует так: сперва необходимо подключить светодиод к драйверу, только после этого включаем драйвер.

Существует несколько типов подключения светодиодов:

к оглавлению ↑

Расчет резистора для светодиода

• Вспомним закон Ома:
• U=I*R
• R=U/I где,
• R — сопротивление — измеряется в Омах
• U — напряжение-  измеряется в вольтах (В)
• I — ток- измеряется в амперах (А)
• Пример расчета резистора для светодиода:
• Допустим, источник питания выдает 12 В: Vs=12 В
• Светодиод — 2 В и 20 мА
• Чтобы рассчитать резистор нам необходимо преобразовать миллиамперы в амперы:
• 20 мА=0,02 А.
• R=10/0.02=500 Ом
• На сопротивление рассеивается 10 В (12-2)
• Посчитаем мощность сопротивления:
• P=U*I

P=10*0.02 A=0.2 Вт

Необходимый резистор — R=500 Ом и Р=0,2 Вт

к оглавлению ↑

Расчет резистора для светодиода при последовательном соединение светодиодов

Минус светодиода подключается с плюсом последующего. Так соединить можно до бесконечности. При таком соединении падение напряжения на светодиоде умножается на количество диодов в цепи. Т.е. если у нас 5 светодиодов с номинальным током 700 мА и падением напряжения 3,4 Вольта, то и драйвер нам необходим на 700 мА 3,4*5=17В

Это мы рассмотрели какие можно подбирать драйверы, а теперь вернемся непосредственно к тому, как произвести расчет резистора для светодиода при таких соединениях.

Выше мы рассмотрели расчет резистора для светодиода (одного). Пр последовательном соединении расчет аналогичный, но необходимо учитывать, что падение напряжения на резисторе меньше. Если «на пальцах», то от источника питания Мы отнимается суммарное падение напряжения на светодиодах Vl=3*2=6В. При условии, что у нас источник выдает 12В, то 12-6=6В.

R=6/0.02=300 Ом.

Р=6*0,02=0,12Вт

Т.е. нам нужен резистор на 300 Ом и 0,125 Вт.

Характеристики светодиода и источника питания аналогичные предыдущему примеру.

к оглавлению ↑

Расчет резистора для светодиода при параллельном соединении

При таком соединении плюс светодиода соединяется с плюсом другого, минус с минусом. При таком соединении ток суммируется, а падение остается неизменным. Т.е. если мы имеем 3 светодиода 700 мА и падением 3,4 В, то 0,7*3=2,1А, то нам потребуется драйвер с параметрами 4-7 В и не менее 2,1А.

Расчет резистора для светодиода в этом случае аналогичен первому случаю.

к оглавлению ↑

Расчет резистора для светодиода при последовательно-параллельное соединении

Интересное соединение. При таком расположении диодов несколько последовательных цепочек соединяются параллельно. Необходимо знать, что количество светодиодов в цепочках должно быть равным.

Драйвер подбирается с учетом падения напряжения на одной цепочке и произведению тока на количество цепочек. Т.е. 3 последовательные цепи с параметрами 12В и 350 мА подключаются параллельно, напряжение остается 12В, а ток 350*3=1,05А.

Для долгой работы чипов нам нужен светодиодный драйвер с 12-15В и током 1050мА.

Расчет резистора для светодиода в этом случае будет таким:

Резистор аналогичен при последовательном соединении, однако, стоит учитывать, что потребление от источника питания увеличится в три раза (0,2+0,2+0,2=0,06А).

При подключении светодиодов через резистор нужен стабилизированный источник питания, т.к. при изменении напряжения будет изменяться и ток, идущий через диод.

Существует еще один способ соединения светодиодов — параллельно-последовательное с перекрестным соединением. но это достаточно сложная тема в расчетах, поэтому не буду ее тут раскрывать. Если потребуется, конечно, опишу, но думаю это нужно только узкому кругу специалистов.

В сети можно найти много онлайн-калькуляторов, которые Вам рассчитают сразу резисторы. Но слепо верить им не стоит, а лучше перепроверить, следуя поговорке: «Хочешь сделать это хорошо, сделай это сам».

к оглавлению ↑

Видео на тему правильного расчета резисторов для LEDs

Резисторы для светодиодов: калькулятор для правильного расчёта сопротивления

Что такое резистор и его предназначение?

Резистор — это одна из составляющих электрической сети, характеризующаяся своей пассивностью и в лучшем случае, отличающаяся показателем сопротивления электротоку. То есть, в любое время для такого устройства должен быть справедлив закон Ома.

Главное предназначение устройств — способность энергично сопротивляться электрическому току. Благодаря этому качеству, резисторы нашли широкое применение при необходимости устройства искусственного освещения, в том числе и с использованием светодиодов.

Для чего необходимо использование резисторов в случае устройства светодиодного освещения?

Большинству потребителей известно, что обыкновенная лампочка накаливания даёт свет при её прямом подключении к какому-либо источнику питания. Лампочка может работать на протяжении длительного времени и перегорает лишь тогда, когда по причине подачи слишком высокого напряжения чрезмерно нагревается накаливающая нить.

В таком случае лампочка, некоторым образом, реализует функцию резистора, потому как прохождение электротока через неё затруднительно, но чем выше подаваемое напряжение, тем легче току удаётся преодолеть сопротивление лампочки.

Конечно же, ставить в один ряд такую сложную полупроводниковую деталь, как светодиод и обыкновенную лампочку накаливания нельзя.

Важно знать, что светодиод – это такой электрический прибор, для функционирования которого предпочтительнее не сама сила тока, а напряжение, имеющееся в сети. Например, если таким устройством выбрано напряжение 1,8 В, а к нему приходит 2 В, то, вероятнее всего, он перегорит – если вовремя не снизить напряжение до требующегося приспособлению уровня. Вот именно с этой целью и требуется резистор, посредством которого осуществляется стабилизация использующегося источника питания, чтобы подаваемое им напряжение не вывело устройство из строя.

В связи с этим крайне важно:

• определиться, какого типа резистор требуется;
• определить необходимость использования для конкретного прибора индивидуального резистора, для чего требуется расчёт;
• учесть вид соединения источников света;
• планируемое число светодиодов в осветительной системе.

Видео: Зачем нужны резисторы

Схемы соединения

При последовательной схеме расстановки светодиодов, когда они располагаются один за одним, обычно хватает одного резистора, если получится правильно рассчитать его сопротивление. Это объясняется тем, что в электрической цепи имеется один и тот же ток, в каждом месте установки электрических приборов.

Но в случае параллельного соединения, для каждого светодиода требуется свой резистор. Если пренебречь этим требованием, то все напряжение придётся тянуть одному, так называемому «ограничивающему» светодиоду, то есть тому, которому необходимо наименьшее напряжение.

Он слишком быстро выйдет из строя, при этом напряжение будет подано на следующий в цепи прибор, который точно так же скоропостижно перегорит.

Такой поворот событий недопустим, следовательно, в случае параллельного подключения какого-либо числа светодиодов требуется использование такого же количества резисторов, характеристики которых подбираются расчётом.

Видео: Параллельное подключение светодиодов

Расчёт резисторов для светодиодов

При правильном понимании физики процесса, расчёт сопротивления и мощности данных устройств нельзя назвать невыполнимой задачей, с которой не под силу справиться обычному человеку. Для расчёта требующегося сопротивления резисторов, нужно обязательно учесть следующие моменты:

• специальная маркировка, присутствующая на устройствах, обычно показывает не требующееся напряжение питания, а напряжение, выбирающееся светодиодом для своей работы, то есть напряжение падения. Это числовое значение используется для расчёта определения минимально необходимого напряжения либо для подбора резисторов питания;
• численное значение напряжения на резисторе определяется как разница между напряжением питания светодиода и напряжением агрегата;
• величина, протекающего через резистор электротока, получается делением остаточного напряжения на приспособлении на величину его сопротивления;
• для расчёта необходимого сопротивления, остаточное напряжение следует разделить на требующуюся для бесперебойной работы системы величину тока.

Видео: Подбор резистора для светодиода

Расчёт резисторов при помощи специального калькулятора

Калькулятор расчёта резисторов позволяет с высокой точностью определить требуемую мощность и показатель сопротивления резистора, устанавливающегося в светодиодную цепь.

Для расчёта требующегося сопротивления необходимо в соответствующие строки онлайн-калькулятора внести:

• напряжение питания светодиода;
• номинальное напряжение светодиода;
• номинальный ток.

После нажатия соответствующей кнопки выполняется расчёт и на экран монитора выводятся полученные расчётные данные, при помощи которых можно в дальнейшем без особого труда организовать искусственное светодиодное освещение.

Также в онлайн-калькуляторах имеется некоторая база, содержащая данные о светодиодах и их параметрах. Представлена возможность расчёта:

• номинала приспособления;
• цветовой маркировки;
• потребляемого цепью тока;
• рассеиваемой мощности.

Человек, не сильно разбирающийся в электрике и физике, в большинстве случаев не сможет самостоятельно рассчитать устройства для светодиодов. По этой причине, проведение расчётов при помощи функционального и удобного онлайн-калькулятора – неоценимая помощь для обычных людей, не владеющих методикой расчётов с применением физических формул.

Большинство известных производителей светодиодов и созданных на их основе лент, на своих официальных сайтах выкладывают и собственный онлайн-калькулятор, с помощью которого можно не только подобрать требующиеся резисторы и светодиоды, но и вычислить параметры использующихся токовых приборов в различных режимах эксплуатации при переменных значениях тока, температуры, подаваемого напряжения и пр.

знакомство с радиодеталями

Калькулятор светодиодов.

Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Калькулятор нарисует принципиальную и монтажную схему одного светодиода с ограничительным резистором или светодиодного массива, состоящего из нескольких параллельных ветвей светодиодов, с последовательно включенным ограничительным резистором. Если вы только начинаете изучать электронику или учитесь в техническом университете, вы можете использовать этот калькулятор для изучения светодиодов. Если же вы не в первый раз разрабатываете массив светодиодов, воспользуйтесь им для проверки своих расчетов. И конечно, этот и другие калькуляторы на TranslatorsCafe.com пригодятся всем, кто хочет изучить технический английский, так как все они есть и в английской версии.

Пример: Рассчитать последовательно-параллельный массив, состоящий из 30 красных светодиодов с прямым напряжением 2 В и прямым током 20 мА для напряжения источника 12 В.

Входные данные

Напряжение источника питания

V_sВ

Напряжение источника питания должно быть выше прямого напряжения светодиода и менее 250 В.

Прямой ток светодиода

I_fмА

Для питания мощных светодиодов необходимо использовать стабилизаторы тока, а не ограничительные резисторы.

Выберите тип светодиода

Выберите тип светодиодаинфракрасныйкрасныйзелёныйжёлтыйоранжевый/янтарныйсинийбелыйдругой

или Прямое напряжение светодиода

V_fВ

Количество светодиодов в массиве

N_t

Количество светодиодов в цепи последовательно включенных светодиодов с ограничительным резистором. Если этот параметр не задан, он будет рассчитан автоматически.

N_s

Число светодиодов в цепи последовательно включенных светодиодов не должно быть больше {0} для заданных напряжения источника питания и прямого напряжения светодиода.

Выходные данные

Такая схема имеет слишком низкий КПД из-за большой мощности, рассеиваемой на одном или нескольких ограничительных резисторах.

Массив {0} x {1}, всего светодиодов {2}

Число светодиодов в одной цепи {0}

Принципиальная схема

Монтажная схема

Номинал и максимальная рассеиваемая мощность резистора для последовательной цепи с максимальным для данного напряжения питания количеством светодиодов:

Общая мощность, рассеиваимая на всех ограничительных резисторах:

Общая мощность, рассеиваемая всеми светодиодами:

Общая мощность, потребляемая массивом светодиодов:

Ток, потребляемый от источника питания:

Количество светодиодов в матрице:

Количество последовательных ветвей, соединенных параллельно:

Количество светодиодов в последовательной ветви с макс. количеством светодиодов:

Количество светодиодов в дополнительной ветви с количеством светодиодов, меньшим максимального:

Определения и формулы для расчета

Одиночный светодиод

Светодиод (светоизлучающий диод) — полупроводниковый источник излучения в оптическом диапазоне с двумя или более выводами. Монохромные светодиоды обычно имеют два вывода, двухцветные — два или три вывода, трехцветные снабжены четырьмя выводами. Светодиод излучает свет, если к его вывода приложено определенное прямое напряжение.

Обычный инфракрасный светодиод и его условное обозначение на принципиальных схемах (на российских принципиальных схемах светодиоды изображают без разрыва проводника). Квадратный кристалл светодиода установлен на отрицательном электроде (катоде). К положительному электроду (аноду) кристалл подключается с помощью тонкого проводника.

Для подключения светодиода к источнику питания можно использовать простую схему с последовательно включенным токоограничительным резистором. Резистор необходим в связи с тем, что падение напряжение на светодиоде является постоянным в относительно широком диапазоне рабочих токов.

Поведение светодиодов и резисторов в схемах отличается. В соответствии с законом Ома, резисторы имеют линейную зависимость падения напряжения от протекающего через них тока:

Вольтамперные характеристики типичных светодиодов различных цветов

Если напряжение на резисторе увеличивается, ток также пропорционально увеличивается (здесь мы предполагаем, что величина сопротивления резистора остается постоянной). Светодиоды ведут себя не так. Их поведение соответствует поведению обычных диодов. Вольтамперные характеристики светодиодов разного цвета приведены на рисунке. Они показывают, что ток через светодиод не прямо пропорционален падению напряжения на светодиоде. Видно, что имеется экспоненциальная зависимость тока от прямого напряжения. Это означает, что при небольшом изменении напряжения ток может измениться очень сильно.

Если прямое напряжение на светодиоде невелико, его сопротивление очень большое и светодиод не горит. При превышении указанного в технических характеристиках порогового уровня светодиод начинает светиться и его сопротивление быстро падает. Если приложенное напряжение превышает рекомендуемую величину прямого напряжения, которое может быть в пределах 1,5—4 В для светодиодов различных цветов, ток через светодиод резко растет, что может привести к выходу его из строя. Для ограничения этого тока, последовательно со светодиодом включают резистор, который ограничивает ток таким образом, что он не превышал рабочий ток, указанный в характеристиках светодиода.

Формулы для расчетов

Светодиод в прямоугольном корпусе с плоским верхом применяется, например, для индикаторов уровня

Ток через ограничительный резистор R_s можно рассчитать по формуле закона Ома, в которой из напряжения питания V_s вычитается прямое падение напряжения на светодиоде V_f:

Здесь V_s напряжение источника питания в вольтах (например, 5 В от шины USB), V_f прямое падение напряжения на светодиоде и I прямой ток через светодиод в амперах. Значения V_f и I_f приводятся в технических характеристиках светодиода. Типичные значения V_f показаны выше в таблице. Типичный ток индикаторных светодиодов 20 мА.

После расчета сопротивления резистора, из ряда номиналов сопротивлений выбирается ближайшее большее стандартное значение. Например, если расчет показывает, что нужен резистор R_s = 145 ом, мы (и калькулятор) выберем резистор R_s = 150 ом.

Токоограничительный резистор рассеивает определенную мощность, которая рассчитывается по формуле

Оранжевые светодиоды обычно используются в маршрутизаторах для указания скорости обмена 10/100 Мбит/с. Зеленые светодиоды горят при скорости 1000 Мбит/с

Для надежной работы резистора его мощность выбирается вдвое выше расчетой. Например, если по формуле получилось 0,06 Вт, мы выберем резистор на 0,125 Вт.

А теперь рассчитаем эффективность работы нашей схемы (ее КПД), который покажет какой процент мощности, отдаваемой источником питания, потребляется светодиодом. На светодиоде рассеивается такая мощность:

Тогда общее потребление будет равно

КПД схемы включения светодиода с ограничительным резистором:

Для выбора источника питания необходимо рассчитать ток, который он должен отдавать в схему. Это делается по формуле:

Светодиодная лента со светодиодами типа 5050; цифры 50 и 50 означают длину и ширину микросхемы в миллиметрах; токоограничительные резисторы 150 ом уже установлены на ленте последовательно со светодиодами

Светодиодные массивы

Одиночный светодиод можно зажигать с помощью токоограничительного резистора. Однако для питания светодиодных массивов, которые все чаще используются для освещения, подсветки в телевизорах и компьютерных мониторах, в рекламе и для других целей, необходимы специализированные источники питания. Мы все привыкли к источникам, выдающим стабилизированное напряжение питания. Однако, для питания светодиодов нужны источники, в которых стабилизируется ток, а не напряжение. Однако и с такими источниками ограничительные резисторы все равно устанавливают.

Если нужно изготовить светодиодный массив, используют несколько последовательных светодиодных цепей, соединенных параллельно. Для цепи из последовательных светодиодов необходим источник питания с напряжением, которое превышает сумму падений напряжений на отдельных светодиодах. Если его напряжение выше этой суммы, необходимо включить в цепь один токоограничительный резистор. Через все светодиоды течет одинаковый ток, что (до определенной степени) позволяет получить одинаковую яркость.

Однако если один из светодиодов в цепи откажет так, что он будет в обрыве (именно такой отказ чаще всего и происходит), вся цепочка светодиодов погаснет. В некоторых схемах и конструкциях для предотвращения таких отказов вводят особый шунт, например, ставят стабилитрон параллельно каждому диоду. Когда диод сгорает, напряжение на стабилитроне становится достаточно высоким и он начинает проводить ток, обеспечивая работу исправных светодиодов. Этот подход хорош для маломощных светодиодов, однако в схемах, предназначенных для наружного освещения, нужны более сложные решения. Конечно, это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройств. Сейчас (в 2018 году) можно наблюдать, что светодиодные фонари на улицах, при планируемом сроке службы в 10 лет служат не более года. То же относится и к бытовым светодиодным лампам, в том числе и производителей с известными именами.

Полоса светодиодов, используемая для подсветки телевизионного ЖК -дисплея. Такая полоска устанавливается с двух сторон панели дисплея. Данная конструкция позволяет делать очень тонкие дисплеи. Отметим, что телевизионные ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой, которые обычно продаются под названием LED TV, то есть «светодиодные телевизоры» таковыми на самом деле не являются. В настоящих светодиодных телевизорах (OLED TV) используются светодиодные графические экраны на органических светодиодах и стоят они значительно дороже телевизоров с ЖК-дисплеем.

При расчете требуемого сопротивления токоограничительного резистора R_s, все падения напряжения на каждом светодиоде складываются. Например, если падение напряжения на каждом из пяти соединенных последовательно горящих светодиодов составляет 2 В, то полное падение напряжение на всех пяти будет 2 × 5 = 10 В.

Несколько идентичных светодиодов можно соединять и параллельно. У параллельно соединенных светодиодов прямые напряжения V_f должны быть одинаковыми — иначе в них не будут протекать одинаковые токи и их яркость будет различной. Если светодиоды соединяются параллельно, очень желательно ставить токоограничительный резистор последовательно с каждым из них. При параллельном соединении отказ одного светодиода, при котором он будет в обрыве, не приведет к выходу из строя всего массива — он будет работать нормально. Другой проблемой параллельного соединения является выбор эффективного источника питания, обеспечивающего большой ток при низком напряжении. Такой источник питания будет стоить намного больше, чем источник той же мощности, но на высокое напряжение и меньший ток.

В этом обычном уличном фонаре 8 параллельных цепей из пяти последовательно соединенных мощных светодиодов питаются от источника питания со стабилизацией тока с высоким КПД. Отметим, что две цепи в этом фонаре (слева вверху и справа внизу), установленном всего несколько месяцев назад, уже сгорели, так как в каждой из них светодиоды соединены последовательно, а схемы для предотвращения отказов отсутствуют или не работают.

Расчет токоограничительных резисторов

Если количество светодиодов в последовательной цепи N_{LEDs in string} (обозначенное N_s в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов N_{LEDs in string max} определяется как

Если количество светодиодов в последовательной цепи N_{LEDs in string} (обозначенное N_s в поле ввода) введено, то максимальное количество светодиодов в цепи последовательно соединенных светодиодов N_{LEDs in string max} определяется как

Светодиоды типа 3014 (3,0 × 1,4 мм) для поверхностного монтажа, используемые для боковой подсветки ЖК-панели телевизора.

Количество цепей с максимальным количество светодиодов в цепи N_strings:

Количество светодиодов в дополнительной цепи с остатком светодиодов N_{remainder LEDs} :

Если N_{remainder LEDs} = 0, то дополнительной цепи не будет.

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с максимальным количеством светодиодов:

Определим сопротивление токоограничительного резистора в цепи с количеством светодиодов меньше максимального:

Общая мощность P_LED, рассеиваемая всеми светодиодами:

Мощность, потребляемая всеми резисторами:

Гибкие светодиодные дисплеи на железнодорожной станции; в таких дисплеях используются группы светодиодов в качестве отдельных пикселей. В связи с высокой яркостью светодиодов и их хорошей видимостью при ярком солнечном свете, такие дисплеи часто можно увидеть на наружной рекламных щитах и дорожных указателях маршрута. Светодиодные дисплеи также можно использовать для освещения и в этой роли их часто используют в фонарях с регулируемой цветовой температурой для видео и фотосъемки.

Номинальная мощность резисторов определяется с учетом двойного запаса k = 2, который обеспечивает надежную работу резистора. Выбираем из ряда значений мощности : 0.125; 0.25; 0.5; 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 50 W резистор с мощностью вдвое выше, чем расчетная.

Рассчитаем общую мощность, потребляемую всеми резисторами:

Рассчитаем общую мощность, потребляемую светодиодным массивом:

Рассчитаем ток, который должен обеспечить источник питания:

И наконец, рассчитаем КПД нашего массива:

Возможно, вас заинтересуют конвертеры Яркости, Силы света and Освещенности.

Разница между диодом и резистором

Ключевое отличие: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, соединенных вместе. Резистор — это электрический компонент, который используется для обеспечения сопротивления току в цепи. В основном они используются для производства тепла или света.

Диод можно описать как электронный компонент, который позволяет току течь в одном направлении.В дополнение к этому, он также препятствует прохождению тока в обратном направлении. Другими словами, это простейший из двух оконечных односторонних полупроводниковых приборов. Два вывода диодов известны как анод и катод. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, соединенных вместе. Катод — это сторона P-типа, а анод — это сторона N-типа. Диод может быть тесно связан с переключателем. Одним из наиболее распространенных типов диодов является «кремниевый диод». Он заключен в стеклянный цилиндр и также имеет темную полосу, которая отмечает катодный вывод.

Диоды часто используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Существуют разные типы диодов. Например, фотодиод — это тот, который пропускает ток при попадании на него света. Эти типы диодов широко используются в качестве детекторов света. Диод также известен как выпрямитель.

Резисторы

— это электронные компоненты, которые используются для создания точного количества сопротивления в цепи. Следовательно, резистор можно также назвать пассивным устройством с двумя выводами.Обычно их делают из металлической проволоки или углерода. Эти компоненты спроектированы таким образом, чтобы поддерживать стабильное значение сопротивления. Они доступны в различных формах и размерах.

Если резисторы соединены последовательно, ток через каждый резистор остается прежним. Однако при параллельном подключении резисторов подаваемый ток эквивалентен сумме токов, протекающих через каждый резистор. Существует множество типов резисторов, таких как прецизионные проволочные резисторы, стандарты NIST, силовые проволочные резисторы, плавкие предохранители, углеродный состав, углеродная пленка, металлическая пленка, фольга, намотка накала и силовые пленочные резисторы.У каждого из этих резисторов есть полезное назначение.

Резистор обычно изготавливается из резистивного материала и имеет цилиндрическую форму. Обычно резистор имеет корпус коричневатого цвета с нанесенными на нем несколькими полосами. Эти полосы на самом деле являются кодом, определяющим номинал резистора (в омах).

Сравнение диода и резистора:

Ток через резистор с диодом

Я собираюсь предположить, что вам нужен не просто ответ «да» / «нет». Я вижу, что вы написали, что немного запутались и спросили, какое сопротивление диода вступает в силу.{k V} $$

где \ $ A \ $ — некоторая константа, \ $ k \ $ — некоторая другая константа, \ $ I \ $ — ток через диод, а \ $ V \ $ — напряжение на диоде.

Короче говоря, небольшое увеличение напряжения приводит к значительному увеличению тока через диод.

Кроме того, это означает, что даже при небольшом напряжении на диоде будет некоторый ток. Это не волшебным образом, просто включает при некотором напряжении. Но похоже, что это действительно так » для всех намерений и целей .«

Итак, когда вы написали « прямое напряжение для диода составляет 1,8 В, », это на самом деле означает « [если ток достаточно большой, то] прямое напряжение для диода составляет 1,8 В.». На самом деле такого напряжения почти никогда не бывает. Но вы можете предположить, что он рядом, если вы также предположите, что ток близок к некоторому предполагаемому значению.

Математический символ \ $ A \ $ обычно заменяется в электронике специальным символом \ $ I_S \ $ или \ $ I_ {sat} \ $, который называется током насыщения .Если вы нарисуете кривую тока и напряжения на странице графика log-lin, кривая станет прямой линией в очень широком диапазоне кривой, а пересечение оси Y (ток) будет этим особым значением. Итак, \ $ A = I_S \ $.

Математический символ \ $ k \ $ обычно заменяется в электронике на \ $ 1 \ $, разделенный на выражение, которое включает другой специальный символ, \ $ n \ $, известный как коэффициент излучения , , умноженный на физическую величину, известную как тепловое напряжение. Тепловое напряжение имеет фундаментальное значение и применимо ко всем частям материи.Итак, \ $ k = \ frac {1} {n V_T} \ $, где \ $ V_T = \ frac {k T} {q} \ $ — тепловое напряжение. (Существует новая постоянная \ $ k \ $, известная как постоянная Больцмана, новая постоянная \ $ q \ $, известная как заряд электрона или протона, и абсолютная температура \ $ T \ $, обычно выражаемая в Кельвинах. )

Тепловое напряжение при комнатной температуре очень близко к \ $ V_T = 26 \: \ textrm {mV} \ $. Но учтите, что это зависит от температуры. Также оказывается, что \ $ I_S \ $ также зависит от температуры. Поэтому иногда важно помнить эту деталь и понимать, что следует ожидать, что температура повлияет на ваши результаты.\ frac {V_D} {n V_T} -1 \ right) $$

[Вы можете найти его как уравнение Шокли .]

Член \ $ — 1 \ $ в конце предназначен для математической корректировки упомянутой мной кривой логарифмической линии так, чтобы кривая проходила прямо через точку (0,0). Или иначе, чтобы ток через диод был точно равен нулю, когда напряжение на нем также точно равно нулю. Обычно это не так уж и много, поэтому для большинства практических целей его можно игнорировать (а часто и игнорировать).

Давайте перепишем приведенное выше уравнение, чтобы игнорировать член \ $ — 1 \ $ и решить его для \ $ V_D \ $:

$$ V_D \ приблизительно n \ frac {k T} {q} \ operatorname {ln} \ left (\ frac {I_D} {I_S} \ right) $$

Вышесказанное вскоре станет полезным.

Вернемся к вашему вопросу.

Вы упомянули идею диода с напряжением \ $ 1.8 \: \ textrm {V} \ $. Однако на самом деле это будет верно только при некотором точном токе через него. Итак, предположим, что этот ток (вы не сказали, поэтому я должен придумать значение) равен \ $ 20 \: \ textrm {mA} \ $. Предполагая, что температура фиксирована на уровне окружающей среды, в основном уравнении Шокли есть две настраиваемые константы конфигурации: \ $ n \ $ и \ $ I_S \ $. (На самом деле в зависимом от температуры уравнении для \ $ I_S \ $ есть еще несколько, но это другое дело.) Итак, представим, что \ $ n = 3 \ $ и \ $ I_S = 2 \: \ textrm {pA} \ $. Мы получили бы \ $ V_D = 1.796 \: \ textrm {V} \ $, используя уравнение Шокли, которое очень близко к вашей фигуре.

Ток через резистор зависит от напряжения на диоде: \ $ I_R = \ frac {V_ {CC} -V_D} {R} \ $. Но напряжение на диоде \ $ V_D \ $ зависит от тока через резистор (поскольку \ $ I_D = I_R \ $ и \ $ V_D \ $ является функцией \ $ I_D \ $). Поэтому мы можем написать :

$$ V_D \ приблизительно n \ frac {k \: T} {q} \ cdot \ operatorname {ln} \ left (\ frac {V_ {CC} -V_D} {R \ cdot I_S} \ right) $$

(Обратите внимание, что \ $ V_D \ $ находится по обе стороны от этого уравнения и что новое решение для \ $ V_D \ $ будет сложным .)

Давайте использовать ваш \ $ R = 1000 \: \ Omega \ $ и ваше начальное значение \ $ V_D = 1.8 \: \ textrm {V} \ $, а также мои \ $ n = 3 \ $ и \ $ I_S = 2 \: \ textrm {pA} \ $ и \ $ V_T = 26 \: \ textrm {mV} \ $, и посмотрим, к чему это приведет.

Используя \ $ V_D = 1.8 \: \ textrm {V} \ $, мы можем вычислить, что \ $ V_D \ приблизительно 1.594 \: \ textrm {V} \ $. Подключив его во второй раз, мы получим \ $ V_D \ приблизительно 1.604 \: \ textrm {V} \ $. Тогда \ $ V_D \ приблизительно 1.60355 \: \ textrm {V} \ $. Тогда \ $ V_D \ приблизительно 1.603575 \: \ textrm {V} \ $. Тогда \ $ V_D \ приблизительно 1.603574 \: \ textrm {V} \ $.

Итак, вы видите, что он успокаивается очень быстро. И теперь у нас есть значение диода. \ $ V_D \ приблизительно 1.6 \: \ textrm {V} \ $ вместо \ $ V_D \ приблизительно 1.8 \: \ textrm {V} \ $, с которого мы начали. Это не большая корректировка.

Я протащил вас через все это, чтобы показать вам, что на практике можно предположить, что напряжение на диоде равно \ $ 1.8 \: \ textrm {V} \ $. Фактическое значение, вероятно, тоже будет другим. Но если вы используете напряжение на диоде, которое предполагает ток, который вы собираетесь применять при вычислении номинала резистора, то есть вероятность, что окончательный фактический ток будет довольно близок к вашему ожидаемому значению.

Но здесь есть еще один урок. Я установил параметры своего диода, исходя из предположения, что напряжение было истинным, когда ток в диоде был \ $ 20 \: \ textrm {mA} \ $. Однако, если бы мы проектировали резистор для этого случая, значение было бы \ $ R = \ frac {3.3 \: \ textrm {V} -1.8 \: \ textrm {V}} {20 \: \ textrm {mA }} = 75 \: \ Omega \ $. Очевидно, значение для \ $ R \ $, которое вы указали, сильно отличается. Итак, либо напряжение \ $ 1.8 \: \ textrm {V} \ $ было для другого тока, либо \ $ R \ $ не было настроено правильно.В любом случае, приведенный выше расчет автоматически скорректировал ситуацию, чтобы в конце концов решить ее. Мы вычислили более низкое напряжение (очевидно, поскольку я предположил, что ток был выше) для работы. И это более низкое напряжение означает меньший ток (чем на рисунке \ $ 20 \: \ textrm {mA} \ $.) В этом случае мы получим \ $ I_D = \ frac {3.3 \: \ textrm {V} -1.6. \: \ textrm {V}} {1000 \: \ Omega} = 1,7 \: \ textrm {mA} \ $. Это немного выше, чем вы могли бы получить, просто предположив, что напряжение на диоде все еще было на самом деле \ $ 1.8 \: \ textrm {V} \ $. Но опять же, это тоже не так уж и далеко.

Итак, все это указывает на то, почему можно просто предположить некоторые вещи, чтобы быстро и легко решить проблему. Разумно предположить, что если \ $ V_D = 1.8 \: \ textrm {V} \ $, то ток будет \ $ 1.5 \: \ textrm {mA} \ $. Даже если вы использовали диод в условиях, которые довольно далеки от предполагаемой работы, вы все равно будете иметь тенденцию приближаться к нему в конце. Это связано с тем, что диод будет сдвигать свое напряжение примерно на \ $ 100-200 \: \ textrm {mV} \ $ на каждые 10 раз в токе !! Вы можете в огромной степени умножить ток в диоде и вызвать лишь небольшое изменение падения напряжения.Именно этот факт делает предположение о фиксированном напряжении на диоде достаточно безопасным для многих целей при рассмотрении диодов.

ВАХ

диода и резистора

ВАХ диода и резистора

Что такое омическая составляющая?

ВАХ диода и резистора

Цель: Цель этого эксперимента — сравнить I-V
характеристики диода с характеристиками резистора. Измеряя
напряжение
падение через диод или резистор при изменении тока,
студент будет
обнаружить взаимосвязь между током и
Напряжение.

Время: 40-50 минут

Обзор научных принципов:

Требования: чтобы ток проходил через материал,
три
требования должны быть выполнены.

1) должно существовать электрическое поле; 2) должны присутствовать носители заряда
в
материал; 3) носители заряда должны быть мобильными. Установить
электрический
поле, на цепь подается напряжение. Носителями заряда являются
валентность
электроны в проводнике или электроны в зоне проводимости
и дыры
в валентной зоне полупроводника или изолятора.Мобильность
зависит
от кристаллической структуры и температуры.

Проводник: для проводника, такого как металл, валентность
электроны занимают
частично заполненные энергетические уровни с образованием валентной зоны. Кристалл
структура
металл позволяет валентным электронам в валентной зоне двигаться
свободно через
кристалл. Однако с повышением температуры атомы
вибрировать с
большая амплитуда, и уйти достаточно далеко от своего равновесия
позиции для
мешают перемещению электронов.Только около абсолютного нуля
это
мобильность в максимальном значении.

Полупроводник: для полупроводника или изолятора валентность
электроны
занимают заполненную валентную зону. Электроны должны уйти из валентности
группа к
зона проводимости (оставление дырок, вакансий в валентной зоне).
Оба
электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне
находятся
считаются носителями заряда. Количество этих носителей заряда
зависимый
от температуры и материала.При повышении температуры
более
электроны обладают энергией, необходимой для «прыжка» в зону проводимости.
(Важный:
Электроны не перемещаются из места в кристалле, называемого
валентная полоса
в другое место, называемое зоной проводимости. Электроны имеют
энергия
связанных с валентной зоной, и получить достаточно энергии, чтобы иметь
энергия
связанный с зоной проводимости. Происходит изменение энергии, а не
позиция
изменить.)

Легирование: легирование полупроводникового материала путем добавления атомов.
с еще одним
или на один валентный электрон меньше, чем у основного материала, это один метод
из
увеличение количества носителей заряда (например, добавление Ga, с
три валентности
электронов или As с пятью валентными электронами на Ge или Si, которые
имеет четыре
валентные электроны).Добавление элемента группы V, например As,
образует n-тип
материал, обеспечивающий новые «донорские» уровни энергии. Добавление
Группа III
элемент, такой как Ga, образует материал p-типа, который обеспечивает новые
«акцептор»
уровни энергии. Энергия, необходимая для движения электрона из
валентная полоса
на акцепторный уровень, как с Ga (образуя дырку), или с
донорский уровень
зона проводимости, как и в случае As (дающая проводящий электрон), равна
меньше, чем
энергия, необходимая для первоначального «прыжка» из валентности
группа к
зона проводимости чистого полупроводникового материала.Таким образом, для
допированный
полупроводниковый материал по сравнению с чистым полупроводниковым материалом
(на
такая же температура), легированный полупроводник будет иметь больше
электроны в
зона проводимости (n-тип) или несколько дырок в валентной зоне
(р-тип). Для и
Материал n-типа, носитель электричества — отрицательный электрон.
Для
Материал p-типа, носитель — положительное отверстие. Как
повышается температура,
атомы действительно колеблются с большей амплитудой.Однако увеличение
в количестве
носители заряда в большей степени влияют на увеличение прочности материала.
проводимость
чем уменьшение, вызванное колеблющимися атомами.

Резистор: когда на резистор подается напряжение,
электрическое поле
Установлено. Это электрическое поле «толкает» носители заряда.
сквозь
резистор. Этот «толчок» дает носителям заряда «дрейф».
скорость «в
направление от энергии с высоким потенциалом к ​​энергии с низким потенциалом. В качестве
напряжение
увеличивается, скорость дрейфа увеличивается. Поскольку сумма
текущий текущий
через резистор прямо пропорциональна скорости дрейфа,
г.
ток прямо пропорционален напряжению , которое производит
то
электрическое поле, которое создает скорость дрейфа. Это
происхождение Ома
Закон.

Диод: Однако в диоде количество носителей заряда равно
зависит от
количество электронов, у которых достаточно энергии, чтобы двигаться вверх
энергетический холм и
через p-n переход, создавая ток, протекающий через диод.Размер
этот холм или энергетический барьер зависит от количества и типа
примесей в
полупроводниковый материал, из которого изготовлен диод. Как напряжение
применяется
(в прямом смещении) размер холма уменьшен, поэтому больше
электроны
иметь энергию, необходимую для пересечения p-n перехода, производящего ток
поток. В
количество электронов с энергией, необходимой для движения вверх по холму и
через
переход увеличивается экспоненциально с увеличением напряжения. Таким образом,
электрический ток
увеличивается экспоненциально с увеличением напряжения.

Заявки:

Поведение компонентов в цепи — очень важный аспект.
схемы
дизайн. Диоды используются во многих полупроводниковых схемах. Их
нелинейный I-V
поведение делает их весьма полезными для множества приложений.
Резисторы есть
часто используется последовательно с другим компонентом схемы, чтобы уменьшить
Напряжение
через этот компонент или параллельно, чтобы уменьшить ток через
компонент.

Материалы и принадлежности:

Источник питания постоянного тока

Германий или стабилитрон

Резисторы 2-1 кОм

6 подводящих проводов (в том числе на блоке питания)

Миллиамперметр или гальванометр

Вольтметр

Общие правила техники безопасности:

* Всегда сбрасывайте шкалу источника питания на ноль перед сборкой или
изменение
схема.

* Держите руки и рабочую зону сухими, чтобы избежать ударов.

* Соблюдайте безопасные и правильные процедуры эксплуатации источника питания.
поставлять.

Экспериментальные установки:

Процедура:

Схема подключения:

1. Соберите схему, как показано на рисунке 1. Не включайте питание.
поставлять.

2. Убедитесь, что выводные провода на блоке питания
подключен к
DC

терминалы.

3. Поверните шкалу напряжения и тока (если применимо) на ноль.Поверните
текущий наберите один

четверть оборота по часовой стрелке.

4. Теперь включите питание.

5. Медленно поверните шкалу напряжения по часовой стрелке и следите за
миллиамперметр и
циферблаты вольтметра.

Если стрелка перемещается вправо, счетчики выставлены правильно.
связаны. Если
игла движется

слева, поменяйте местами провода отведений на этом измерителе.

Резистор (передний):

6.Медленно вращайте шкалу напряжения по часовой стрелке, пока миллиамперметр не
игла показывает
полный

прогиб. Запишите показания миллиметра и вольтметра как
максимальное, I _max и V _max.

7. Разделите значение I _max на 5. Это приращение I, на которое вы увеличите ток. (Вы соберете 5 наборов данных.)

8. Поверните шкалу напряжения на ноль.

9. Медленно вращайте шкалу напряжения по часовой стрелке, пока миллиамперметр не покажет
Я.

10. Запишите значения I и V в таблицу данных резистора.

11. Увеличивайте напряжение до тех пор, пока миллиамперметр не покажет
2I.

12. Запишите значения I и V в таблицу данных в строках 1-5.

13. Продолжайте увеличивать напряжение и записывать I и V, пока не
вылет I _макс .

14. Поверните шкалу напряжения на ноль.

Резистор (обратный):

15. Поменяйте местами резистор, чтобы через него протекал ток.
противоположный
направление.

16. Повторите шаги 10–16, записав значения I и V как
отрицательные числа в
резистор

таблица данных в строках 6-10.

Диод (передний):

17. Удалите резистор из цепи и замените его на
диод, как показано
на рисунке 2.

18. Убедитесь, что положительный конец диода подключен.
к
положительный вывод

блок питания.

19.Повторите шаги 6-14, но на этот раз разделите I _max на 10,
и записать
данные в

таблица данных диодов.

Диод (реверс):

20. Переверните диод и повторите шаги 9-14, используя те же значения.
из
[[Delta]] I, как на шаге 19. Запишите эти значения I и V как
отрицательные числа.

21. Выключите источник питания.

22. Отсоедините подводящие провода и замените оборудование на их место.
подходящее
места.

Данные и анализ:

Таблица данных резистора

2 

2 

Разделите значение V (вольт) на значение I (амперы), чтобы найти значения V / I (), и заполните таблицу данных.

Таблица данных диодов

 9039 

Разделите V (вольт) на I (ампер), чтобы найти V / I (), и заполните таблицу данных.

Вопросы:

1. Постройте график зависимости напряжения (горизонтальная ось) от тока (вертикальная
оси) от
резистор и

таблица данных диодов на миллиметровой бумаге.

2. Какова форма графика данных для резистора?

3. Какова форма графика данных для диода?

4. Если форма линейная, определите наклон и уравнение
линия.

5. Сравните наклон со значениями V / I.

6. Согласно закону Ома, V / I представляет то, что можно измерить.
количество?

7. Какую измеримую величину представляет наклон линии I / V?

8. Для нелинейного графика, как менялись значения V / I
как
значения V

повысился?

9. Какое устройство проводит электричество в обоих направлениях?

10. Какое устройство проводит электричество только в одном направлении?

11.Назовите 2 типа носителей заряда.

12. Что в металле проводит электричество (несет заряд)?

13. Что несет заряд в полупроводнике?

14. В резисторе повышенное напряжение влияет на заряд.
перевозчики?

15. Какие изменения в диоде позволяют протекать большему току?
напряжение
повысился?

Добавочный номер:

График V (вольт) по оси x и ln I (натуральный логарифм значений
Я в усилителях,
не миллиампер) по оси ординат, для данных из диодной секции
для
эксперимент (в прямом смещении).Уравнение для этой связи
это:

I = I _o (ехр ^{эВ / кТ} -1)

где значения переменных и констант:

е = 1 электронвольт / вольт

V = вольт

k = 8,62 x 10 ^-5 электрон-вольт
/ К

T = Температура, К

I _o = текущее значение при V = 0

I = амперы

Решите это уравнение, взяв натуральный логарифм от обеих частей.

ln I = ln I _o + ln (exp ^{эВ / кТ} -1)

подстановка значений e, k и T в уравнение докажет
что
значение эВ / кТл будет около 100В. Следовательно, exp ^{эВ / kT} будет exp ^100V , что намного больше 1,
так что мы можем
не обращайте внимания на 1. Теперь уравнение:

ln I = ln I _o + эВ / кТ

Наклон графика (линии) равен e / kT. На графике найдите
склон.Набор
величина крутизны равна e / kT. Наклон = e / kT, используя
значения k и
e, найдите значение T. Сравните это значение T с комнатой
температура
в К.

Заметки учителя:

* Время подготовки учителя составляет примерно 30 минут.

* Этот эксперимент предназначен для использования в электричестве.
единица физики
класс со студентами

кто уже научился настраивать схемы и использовать
тестовые счетчики.

* Для шагов процедуры:

1. Учитель должен продемонстрировать правильную процедуру
подключение
амперметр и

вольтметр в цепи.

2. Учитель должен продемонстрировать правильную процедуру
управление мощностью
поставлять.

3. Если в блоке питания есть текущий циферблат, студент может
иметь
установите этот циферблат на

позволить достаточному току течь через цепь, так как
напряжение
повысился.

4. Если используются цифровые мультиметры, используйте напряжения от 0 до 2 В, как показано на рисунке.
в
образец.

Ответы на вопросы:

1. Используйте отдельные миллиметровые листы, потому что масштаб каждого будет
разные.

2. Это должна быть прямая линия. Убедитесь, что ученики нарисовали
лучшая линия
через данные

точки; они не должны «соединять точки».

3. Это должно быть экспоненциально. Попросите учащихся использовать линейку
(прямой край) до
приблизительно

наклон графика по мере увеличения V, проведя касательную
линия в
различные точки на

изгиб.

4. Попросите учащихся нарисовать большой прямоугольный треугольник, представляющий
[[Delta]] I
и [[Delta]] V, стороны

треугольник. Единицы должны быть частью описания
наклон.
Единицы могут помочь

ученики соотносят наклон с измеряемой величиной,
представляет.

5. Поскольку наклон равен I / V, его значение должно быть
обратная величина V / I.

6. Сопротивление.

7.Проводимость - это величина, обратная сопротивлению.

8. Значения V / I уменьшались с увеличением V.

9. Резистор

10. Диод

11. Электроны и дырки.

12. Электроны в валентной зоне.

13. Электроны, перескочившие в зону проводимости и
соответствующий
отверстия в

валентная полоса.

14. Повышенное напряжение вызывает более сильное электрическое поле, которое
подталкивает
электронов тяжелее

направление, противоположное полю, что увеличивает
скорость дрейфа;
так больше ток

потоки.

15. По мере увеличения напряжения размер холма (энергетический зазор) составляет
уменьшился,
так еще

электроны (при этой температуре) могут двигаться в гору и
через р-н
соединение.

Данные и анализ:

Пример таблицы данных резистора
(вперед как назад)

Пример таблицы данных диодов
* Нет тока в обратном смещении

Следующая лаборатория

Полупроводники Содержание

Домашняя страница MAST

Как работают электронные компоненты

Электронные гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они сделали нашу жизнь комфортнее и удобнее. От авиации до медицины и здравоохранения, электронные гаджеты находят широкое применение в современном мире. Фактически, революция в электронике и революция в компьютерах идут рука об руку.

Большинство гаджетов имеют крошечные электронные схемы, которые могут управлять машинами и обрабатывать информацию. Проще говоря, электронные схемы - это линия жизни различных электроприборов. В этом руководстве подробно рассказывается об общих электронных компонентах, используемых в электронных схемах, и о том, как они работают.

В этой статье я дам обзор электронных схем. Затем я предоставлю дополнительную информацию о 7 различных типах компонентов. Для каждого типа я буду обсуждать состав, принцип работы, а также функцию и значение компонента.

1. Конденсатор
2. Резистор
3. Диод
4. Транзистор
5. Индуктор
6. Реле
7. Кристалл кварца

Обзор электронной схемы

Электронная схема - это структура, которая направляет и управляет электрическим током для выполнения различных функций, включая усиление сигнала, вычисление и передачу данных.Он состоит из нескольких различных компонентов, таких как резисторы, транзисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды. Проводящие провода или дорожки используются для соединения компонентов друг с другом. Однако цепь считается завершенной, только если она начинается и заканчивается в одной и той же точке, образуя цикл.

Элементы электронной схемы

Сложность и количество компонентов в электронной схеме могут изменяться в зависимости от ее применения. Однако простейшая схема состоит из трех элементов, включая токопроводящую дорожку, источник напряжения и нагрузку.

Элемент 1: токопроводящий путь

Электрический ток течет по токопроводящей дорожке. Хотя медные провода используются в простых цепях, они быстро заменяются токопроводящими дорожками. Проводящие дорожки - это не что иное, как медные листы, наклеенные на непроводящую основу. Они часто используются в небольших и сложных схемах, таких как печатные платы (PCB).

Элемент 2: Источник напряжения

Основная функция цепи - обеспечить безопасное прохождение электрического тока через нее.Итак, первый ключевой элемент - это источник напряжения. Это двухконтактное устройство, такое как аккумулятор, генераторы или энергосистемы, которые обеспечивают разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в цепи, так что ток может течь через них.

Элемент 3: Нагрузка

Нагрузка - это элемент в цепи, который потребляет мощность для выполнения определенной функции. Лампочка - простейшая нагрузка. Однако сложные схемы имеют разные нагрузки, такие как резисторы, конденсаторы, транзисторы и транзисторы.

Факты об электронных схемах

Факт 1: Обрыв цепи

Как упоминалось ранее, цепь всегда должна образовывать петлю, чтобы через нее протекал ток. Однако, когда дело доходит до разомкнутой цепи, ток не может протекать, поскольку один или несколько компонентов отключены намеренно (с помощью переключателя) или случайно (сломанные части). Другими словами, любая цепь, не образующая петли, является разомкнутой.

Факт 2: Замкнутый контур

Замкнутый контур - это контур, который образует контур без каких-либо прерываний.Таким образом, это полная противоположность разомкнутой цепи. Однако полная цепь, которая не выполняет никаких функций, остается замкнутой цепью. Например, цепь, подключенная к разряженной батарее, может не выполнять никакой работы, но это все еще замкнутая цепь.

Факт 3: короткое замыкание

В случае короткого замыкания между двумя точками электрической цепи образуется соединение с низким сопротивлением. В результате ток имеет тенденцию течь через это вновь образованное соединение, а не по намеченному пути.Например, если есть прямое соединение между отрицательной и положительной клеммами батареи, ток будет проходить через нее, а не через цепь.

Однако короткое замыкание обычно приводит к серьезным несчастным случаям, поскольку ток может протекать с опасно высоким уровнем. Следовательно, короткое замыкание может повредить электронное оборудование, вызвать взрыв батарей и даже вызвать пожар в коммерческих и жилых зданиях.

Факт 4: Печатные платы (PCB)

Для большинства электронных приборов требуются сложные электронные схемы.Вот почему разработчикам приходится размещать крошечные электронные компоненты на печатной плате. Он состоит из пластиковой платы с соединительными медными дорожками с одной стороны и множества отверстий для крепления компонентов. Когда макет печатной платы наносится химическим способом на пластиковую плату, она называется печатной платой или печатной платой.

Рисунок 1: Печатная плата . [Источник изображения]

Факт 5: Интегральные схемы (ИС)

Хотя печатные платы могут предложить множество преимуществ, для большинства современных приборов, таких как компьютеры и мобильные телефоны, требуются сложные схемы, состоящие из тысяч и даже миллионов компонентов.Вот тут-то и пригодятся интегральные схемы. Это крошечные электронные схемы, которые могут поместиться внутри небольшого кремниевого чипа. Джек Килби изобрел первую интегральную схему в 1958 году в компании Texas Instruments. Единственная цель ИС - повысить эффективность электронных устройств при уменьшении их размера и стоимости производства. С годами интегральные схемы становились все более сложными по мере развития технологий. Вот почему персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны и другая бытовая электроника с каждым днем ​​становятся все дешевле и лучше.

Рисунок 2: интегральных схем. [Источник изображения]

Электронные компоненты

Благодаря современным технологиям, процесс сборки электронных схем был полностью автоматизирован, особенно это касается изготовления микросхем и печатных плат. Количество и расположение компонентов в схеме может варьироваться в зависимости от ее сложности. Однако он построен с использованием небольшого количества стандартных компонентов.

Следующие компоненты используются для создания электронных схем.

Компонент 1: Конденсатор

Конденсаторы

широко используются для построения различных типов электронных схем.Конденсатор - это пассивный двухконтактный электрический компонент, который может электростатически накапливать энергию в электрическом поле. Проще говоря, он работает как небольшая аккумуляторная батарея, накапливающая электричество. Однако, в отличие от аккумулятора, он может заряжаться и разряжаться за доли секунды.

Рисунок 3: Конденсаторы [Источник изображения]

A. Состав

Конденсаторы

бывают всех форм и размеров, но обычно они имеют одинаковые первичные компоненты. Между ними уложены два электрических проводника или пластины, разделенные диэлектриком или изолятором.Пластины состоят из проводящего материала, такого как тонкие пленки из металла или алюминиевой фольги. С другой стороны, диэлектрик - это непроводящий материал, такой как стекло, керамика, пластиковая пленка, воздух, бумага или слюда. Вы можете вставить два электрических соединения, выступающих из пластин, чтобы зафиксировать конденсатор в цепи.

B. Как это работает?

Когда вы прикладываете напряжение к двум пластинам или подключаете их к источнику, на изоляторе возникает электрическое поле, в результате чего на одной пластине накапливается положительный заряд, а на другой накапливается отрицательный заряд.Конденсатор продолжает сохранять заряд, даже если вы отключите его от источника. В тот момент, когда вы подключаете его к нагрузке, накопленная энергия перетекает от конденсатора к нагрузке.

Емкость - это количество энергии, хранящейся в конденсаторе. Чем выше емкость, тем больше энергии он может хранить. Увеличить емкость можно, сдвинув пластины ближе друг к другу или увеличив их размер. В качестве альтернативы вы также можете улучшить изоляционные качества, чтобы увеличить емкость.

C. Функция и значение

Хотя конденсаторы выглядят как батареи, они могут выполнять различные типы функций в цепи, такие как блокировка постоянного тока, позволяя переменному току проходить или сглаживать выходную мощность от источника питания. Они также используются в системах передачи электроэнергии для стабилизации напряжения и потока мощности. Одной из наиболее важных функций конденсатора в системах переменного тока является коррекция коэффициента мощности, без которой вы не сможете обеспечить достаточный пусковой момент для однофазных двигателей.

Фильтры для конденсаторов

Если вы используете микроконтроллер в цепи для запуска определенной программы, вы не хотите, чтобы его напряжение упало, поскольку это приведет к сбросу контроллера. Вот почему дизайнеры используют конденсатор. Он может обеспечить микроконтроллер необходимой мощностью на долю секунды, чтобы избежать перезапуска. Другими словами, он отфильтровывает шумы в линии питания и стабилизирует источник питания.

Применения удерживающего конденсатора

В отличие от батареи, конденсатор быстро разряжается.Вот почему он используется для кратковременного питания цепи. Батареи вашей камеры заряжают конденсатор, прикрепленный к вспышке. Когда вы делаете снимок со вспышкой, конденсатор высвобождает свой заряд за доли секунды, создавая вспышку света.

Применение конденсатора таймера

В резонансной или зависящей от времени схеме конденсаторы используются вместе с резистором или катушкой индуктивности в качестве элемента синхронизации. Время, необходимое для зарядки и разрядки конденсатора, определяет работу схемы.

Компонент 2: Резистор

Резистор - это пассивное двухконтактное электрическое устройство, которое препятствует прохождению тока. Это, наверное, самый простой элемент в электронной схеме. Это также один из наиболее распространенных компонентов, поскольку сопротивление является неотъемлемым элементом почти всех электронных схем. Обычно они имеют цветовую маркировку.

Рисунок 4: Резисторы [Источник изображения]

A. Состав

Резистор - это совсем не модное устройство, потому что сопротивление - это естественное свойство, которым обладают почти все проводники.Итак, конденсатор состоит из медной проволоки, обернутой вокруг изоляционного материала, такого как керамический стержень. Количество витков и толщина медного провода прямо пропорциональны сопротивлению. Чем больше количество витков и чем тоньше провод, тем выше сопротивление.

Также можно встретить резисторы, изготовленные по спирали из углеродной пленки. Отсюда и название резисторы с углеродной пленкой. Они разработаны для схем с низким энергопотреблением, потому что резисторы с углеродной пленкой не так точны, как их аналоги с проволочной обмоткой.Однако они дешевле проводных резисторов. К обоим концам прикреплены клеммы проводов. Поскольку резисторы не учитывают полярность в цепи, ток может протекать в любом направлении. Таким образом, не нужно беспокоиться о том, чтобы прикрепить их вперед или назад.

B. Как это работает?

А резистор может выглядеть не очень. Можно подумать, что он ничего не делает, кроме как потребляет энергию. Однако он выполняет жизненно важную функцию: контролирует напряжение и ток в вашей цепи.Другими словами, резисторы дают вам контроль над конструкцией вашей схемы.

Когда электрический ток начинает течь по проводу, все электроны начинают двигаться в одном направлении. Это похоже на воду, текущую по трубе. По тонкой трубе будет течь меньше воды, потому что у нее меньше места для ее движения.

Точно так же, когда ток проходит через тонкий провод в резисторе, электронам становится все труднее двигаться через него. Короче говоря, количество электронов, проходящих через резистор, уменьшается с увеличением длины и толщины провода.

C. Функция и значение

У резисторов

есть множество применений, но три наиболее распространенных - это управление током, деление напряжения и цепи резистор-конденсатор.

Ограничение тока

Если вы не добавите в цепь резисторы, ток будет опасно высоким. Это может привести к перегреву других компонентов и их повреждению. Например, если вы подключите светодиод непосредственно к батарее, он все равно будет работать.Однако через некоторое время светодиод нагреется, как огненный шар. В конечном итоге он сгорит, поскольку светодиоды менее устойчивы к нагреву.

Но, если ввести в схему резистор, он снизит протекание тока до оптимального уровня. Таким образом, вы можете дольше держать светодиод включенным, не перегревая его.

Делительное напряжение

Также используются резисторы

для понижения напряжения до нужного уровня. Иногда для определенной части схемы, такой как микроконтроллер, может потребоваться более низкое напряжение, чем для самой схемы.Здесь на помощь приходит резистор.

Допустим, ваша схема работает от аккумулятора 12 В. Однако для микроконтроллера требуется только питание 6 В. Итак, чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно два резистора с равным сопротивлением. Проволока между двумя резисторами снизит наполовину напряжение вашей цепи, к которой может быть подключен микроконтроллер. Используя соответствующие резисторы, вы можете снизить напряжение в цепи до любого уровня.

Резисторно-конденсаторные сети

Резисторы

также используются в сочетании с конденсаторами для создания интегральных схем, содержащих массивы резистор-конденсатор в одной микросхеме.Их также называют RC-фильтрами или RC-сетями. Они часто используются для подавления электромагнитных помех (EMI) или радиочастотных помех (RFI) в различных инструментах, включая порты ввода / вывода компьютеров и ноутбуков, локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN), среди прочего. Они также используются в станках, распределительных устройствах, контроллерах двигателей, автоматизированном оборудовании, промышленных приборах, лифтах и ​​эскалаторах.

Компонент 3: Диод

Диод - это устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току течь только в одном направлении.Таким образом, это электронный эквивалент обратного клапана или улицы с односторонним движением. Он обычно используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Он изготовлен либо из полупроводникового материала (полупроводниковый диод), либо из вакуумной трубки (вакуумный ламповый диод). Однако сегодня большинство диодов изготавливается из полупроводникового материала, особенно из кремния.

Рисунок 5: Диод [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, существует два типа диодов: вакуумные диоды и полупроводниковые диоды.Вакуумный диод состоит из двух электродов (катода и анода), помещенных внутри герметичной вакуумной стеклянной трубки. Полупроводниковый диод состоит из полупроводников p-типа и n-типа. Поэтому он известен как диод с p-n переходом. Обычно он изготавливается из кремния, но также можно использовать германий или селен.

B. Как это работает?

Вакуумный диод

Когда катод нагревается нитью накала, в вакууме образуется невидимое облако электронов, называемое пространственным зарядом.Хотя электроны испускаются катодом, отрицательный объемный заряд отталкивает их. Поскольку электроны не могут достичь анода, через цепь не протекает ток. Однако, когда анод становится положительным, объемный заряд исчезает. В результате ток начинает течь от катода к аноду. Таким образом, электрический ток внутри диода течет только от катода к аноду и никогда от анода к катоду.

P-N переходной диод

Диод с p-n переходом состоит из кремниевых полупроводников p-типа и n-типа.Полупроводник p-типа обычно легируется бором, оставляя в нем дырки (положительный заряд). С другой стороны, полупроводник n-типа легирован сурьмой, добавляя в него несколько дополнительных электронов (отрицательный заряд). Таким образом, электрический ток может протекать через оба полупроводника.

Когда вы соединяете блоки p-типа и n-типа, лишние электроны n-типа объединяются с дырками p-типа, создавая зону обеднения без каких-либо свободных электронов или дырок. Короче, ток через диод больше не может проходить.

Когда вы подключаете отрицательную клемму батареи к кремнию n-типа, а положительную клемму к p-типу (прямое смещение), ток начинает течь, поскольку электроны и дырки теперь могут перемещаться по переходу. Однако, если вы перевернете клеммы (обратное смещение), ток не будет течь через диод, потому что дырки и электроны отталкиваются друг от друга, расширяя зону истощения. Таким образом, как и вакуумный диод, переходной диод может пропускать ток только в одном направлении.

С.Функция и значение

Хотя диоды являются одними из простейших компонентов электронной схемы, они находят уникальное применение в различных отраслях промышленности.

Преобразование переменного тока в постоянный

Наиболее распространенное и важное применение диодов - преобразование переменного тока в постоянный. Обычно полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель используется для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока, особенно в бытовых источниках питания. Когда вы пропускаете источник питания переменного тока через диод, через него проходит только половина формы волны переменного тока.Поскольку этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, он создает устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций. Различные комбинации диодов и конденсаторов также используются для создания различных типов умножителей напряжения для умножения небольшого переменного напряжения на высокие выходы постоянного тока.

Обходные диоды

Обходные диоды часто используются для защиты солнечных панелей. Когда ток от остальных элементов проходит через поврежденный или пыльный солнечный элемент, это вызывает перегрев.В результате общая выходная мощность снижается, создавая горячие точки. Диоды подключаются параллельно солнечным элементам, чтобы защитить их от проблемы перегрева. Эта простая конструкция ограничивает напряжение на неисправном солнечном элементе, позволяя току проходить через неповрежденные элементы во внешнюю цепь.

Защита от скачков напряжения

Когда источник питания внезапно прерывается, в большинстве индуктивных нагрузок возникает высокое напряжение.Этот неожиданный скачок напряжения может повредить нагрузку. Однако вы можете защитить дорогое оборудование, подключив диод к индуктивным нагрузкам. В зависимости от типа безопасности эти диоды известны под разными названиями, включая демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод и диод свободного хода, среди других.

Демодуляция сигнала

Они также используются в процессе модуляции сигнала, поскольку диоды могут эффективно удалять отрицательный элемент сигнала переменного тока.Диод выпрямляет несущую волну, превращая ее в постоянный ток. Звуковой сигнал извлекается из несущей волны, этот процесс называется звуковой частотной модуляцией. Вы можете слышать звук после некоторой фильтрации и усиления. Следовательно, в радиоприемниках обычно используются диоды для извлечения сигнала из несущей волны.

Защита от обратного тока

Изменение полярности источника постоянного тока или неправильное подключение батареи может привести к протеканию значительного тока через цепь.Такое обратное подключение может повредить подключенную нагрузку. Вот почему защитный диод включен последовательно с положительной стороной клеммы аккумулятора. В случае правильной полярности диод становится смещенным в прямом направлении, и ток течет по цепи. Однако в случае неправильного подключения он становится смещенным в обратном направлении, блокируя ток. Таким образом, он может защитить ваше оборудование от возможных повреждений.

Компонент 4: Транзистор

Один из важнейших компонентов электронной схемы, транзисторы произвели революцию в области электроники.Эти крошечные полупроводниковые устройства с тремя выводами существуют уже более пяти десятилетий. Их часто используют как усилители и переключающие устройства. Вы можете думать о них как о реле без каких-либо движущихся частей, потому что они могут включать или выключать что-то без какого-либо движения.

Рисунок 6: Транзисторы [Источник изображения]

A. Состав

Вначале германий использовался для создания транзисторов, которые были чрезвычайно чувствительны к температуре. Однако сегодня они изготавливаются из кремния, полупроводникового материала, обнаруженного в песке, потому что кремниевые транзисторы гораздо более устойчивы к температуре и дешевле в производстве.Есть два разных типа биполярных переходных транзисторов (BJT), NPN и PNP. Каждый транзистор имеет три контакта, которые называются базой (b), коллектором (c) и эмиттером (e). NPN и PNP относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор.

B. Как это работает?

Когда вы помещаете кремниевую пластину p-типа между двумя стержнями n-типа, вы получаете транзистор NPN. Эмиттер присоединен к одному n-типу, а коллектор - к другому.Основание прикреплено к р-образному. Избыточные дырки в кремнии p-типа действуют как барьеры, блокирующие прохождение тока. Однако, если вы приложите положительное напряжение к базе и коллектору и отрицательно зарядите эмиттер, электроны начнут течь от эмиттера к коллектору.

Расположение и количество блоков p-типа и n-типа остаются инвертированными в транзисторе PNP. В этом типе транзистора один n-тип находится между двумя блоками p-типа. Поскольку распределение напряжения отличается, транзистор PNP работает иначе.Транзистор NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Короче говоря, ток должен течь от базы, чтобы включить PNP-транзистор.

C. Функция и значение

Транзисторы работают как переключатели и усилители в большинстве электронных схем. Дизайнеры часто используют транзистор в качестве переключателя, потому что, в отличие от простого переключателя, он может превратить небольшой ток в гораздо больший. Хотя вы можете использовать простой переключатель в обычной цепи, для усовершенствованной схемы может потребоваться различное количество токов на разных этапах.

Транзисторы в слуховых аппаратах

Одно из самых известных применений транзисторов - слуховой аппарат. Обычно небольшой микрофон в слуховом аппарате улавливает звуковые волны, преобразовывая их в колеблющиеся электрические импульсы или токи. Когда эти токи проходят через транзистор, они усиливаются. Затем усиленные импульсы проходят через динамик, снова преобразуя их в звуковые волны. Таким образом, вы можете слышать значительно более громкую версию окружающего шума.

Транзисторы в компьютерах и калькуляторах

Все мы знаем, что компьютеры хранят и обрабатывают информацию, используя двоичный язык «ноль» и «единица». Однако большинство людей не знают, что транзисторы играют решающую роль в создании чего-то, что называется логическими вентилями, которые являются основой компьютерных программ. Транзисторы часто соединяются с логическими вентилями, чтобы создать уникальный элемент устройства, называемый триггером. В этой системе транзистор остается включенным, даже если вы уберете ток базы.Теперь он переключается или выключается всякий раз, когда через него проходит новый ток. Таким образом, транзистор может хранить ноль, когда он выключен, или единицу, когда он включен, что является принципом работы компьютеров.

Транзисторы Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух соединенных вместе транзисторов с полярным соединением PNP или NPN. Он назван в честь своего изобретателя Сидни Дарлингтона. Единственное назначение транзистора Дарлингтона - обеспечить высокий коэффициент усиления по току при низком базовом токе.Вы можете найти эти транзисторы в приборах, которым требуется высокий коэффициент усиления по току на низкой частоте, таких как регуляторы мощности, драйверы дисплея, контроллеры двигателей, световые и сенсорные датчики, системы сигнализации и усилители звука.

IGBT и MOSFET транзисторы

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) часто используются в качестве усилителей и переключателей в различных инструментах, включая электромобили, поезда, холодильники, кондиционеры и даже стереосистемы.С другой стороны, полевые транзисторы металл-оксид-полупроводник (MOSFET) обычно используются в интегральных схемах для управления уровнями мощности устройства или для хранения данных.

Компонент 5: Индуктор

Катушка индуктивности, также известная как реактор, представляет собой пассивный компонент цепи, имеющей два вывода. Это устройство хранит энергию в своем магнитном поле, возвращая ее в цепь при необходимости. Было обнаружено, что когда две катушки индуктивности размещаются рядом, не касаясь друг друга, магнитное поле, создаваемое первой катушкой индуктивности, воздействует на вторую катушку индуктивности.Это был решающий прорыв, который привел к изобретению первых трансформаторов.

Рисунок 7: Катушки индуктивности [Источник изображения]

A. Состав

Это, вероятно, самый простой компонент, состоящий только из мотка медной проволоки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Однако иногда катушка наматывается на ферромагнитный материал, такой как железо, слоистое железо и порошковое железо, для увеличения индуктивности. Форма этого сердечника также может увеличить индуктивность.Тороидальные (в форме бублика) сердечники обеспечивают лучшую индуктивность по сравнению с соленоидными (стержневыми) сердечниками на такое же количество витков. К сожалению, соединить индукторы в интегральную схему сложно, поэтому их обычно заменяют резисторами.

B. Как это работает?

Когда ток проходит по проводу, он создает магнитное поле. Однако уникальная форма индуктора приводит к созданию гораздо более сильного магнитного поля. Это мощное магнитное поле, в свою очередь, сопротивляется переменному току, но пропускает через него постоянный ток.Это магнитное поле также хранит энергию.

Возьмем простую схему, состоящую из батареи, переключателя и лампочки. Лампа загорится ярко, как только вы включите выключатель. Добавьте в эту цепь индуктивность. Как только вы включаете выключатель, лампа переключается с яркой на тусклую. С другой стороны, когда переключатель выключен, он становится очень ярким, всего на долю секунды до полного выключения.

Когда вы включаете переключатель, индуктор начинает использовать электричество для создания магнитного поля, временно блокируя прохождение тока.Но только постоянный ток проходит через индуктор, как только магнитное поле заполнено. Вот почему лампочка переключается с яркой на тусклую. Все это время индуктор накапливает некоторую электрическую энергию в виде магнитного поля. Итак, когда вы выключаете выключатель, магнитное поле поддерживает постоянный ток в катушке. Таким образом, лампочка некоторое время горит ярко перед тем, как погаснуть.

C. Функция и значение

Хотя индукторы полезны, их трудно включить в электронные схемы из-за их размера.Поскольку они более громоздкие по сравнению с другими компонентами, они увеличивают вес и занимают много места. Следовательно, их обычно заменяют резисторами в интегральных схемах (ИС). Тем не менее, индукторы имеют широкий спектр промышленного применения.

Фильтры в настроенных схемах

Одним из наиболее распространенных применений индукторов является выбор желаемой частоты в настроенных схемах. Они широко используются с конденсаторами и резисторами, подключенными параллельно или последовательно, для создания фильтров.Импеданс катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, автономная катушка индуктивности может действовать только как фильтр нижних частот. Однако, когда вы объединяете его с конденсатором, вы можете создать режекторный фильтр, потому что сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты сигнала. Таким образом, вы можете использовать различные комбинации конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов для создания различных типов фильтров. Они присутствуют в большинстве электронных устройств, включая телевизоры, настольные компьютеры и радио.

Дроссели как дроссели

Если через дроссель протекает переменный ток, он создает противоположный ток. Таким образом, он может преобразовывать источник переменного тока в постоянный. Другими словами, он подавляет источник переменного тока, но позволяет постоянному току проходить через него, отсюда и название «дроссель». Обычно они используются в цепях питания, которым необходимо преобразовать источник переменного тока в источник постоянного тока.

Ферритовые бусины

Ферритовый шарик или ферритовый дроссель используется для подавления высокочастотного шума в электронных схемах.Некоторые из распространенных применений ферритовых шариков включают компьютерные кабели, телевизионные кабели и кабели для зарядки мобильных устройств. Эти кабели иногда могут действовать как антенны, взаимодействуя с аудио- и видеовыходами вашего телевизора и компьютера. Таким образом, индукторы используются в ферритовых шариках, чтобы уменьшить такие радиочастотные помехи.

Индукторы в датчиках приближения

Большинство датчиков приближения работают по принципу индуктивности. Индуктивный датчик приближения состоит из четырех частей, включая индуктор или катушку, генератор, схему обнаружения и выходную схему.Осциллятор генерирует флуктуирующее магнитное поле. Когда объект приближается к этому магнитному полю, начинают накапливаться вихревые токи, уменьшая магнитное поле датчика.

Схема обнаружения определяет силу датчика, в то время как выходная схема вызывает соответствующий ответ. Индуктивные датчики приближения, также называемые бесконтактными датчиками, ценятся за их надежность. Они используются на светофорах для определения плотности движения, а также в качестве датчиков парковки легковых и грузовых автомобилей.

Асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее распространенным примером применения индукторов. Обычно в асинхронном двигателе индукторы устанавливаются в фиксированном положении. Другими словами, им не разрешается выравниваться с близлежащим магнитным полем. Источник питания переменного тока используется для создания вращающегося магнитного поля, которое затем вращает вал. Потребляемая мощность регулирует скорость вращения. Следовательно, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью.Асинхронные двигатели очень надежны и прочны, поскольку нет прямого контакта между двигателем и ротором.

Трансформаторы

Как упоминалось ранее, открытие индукторов привело к изобретению трансформаторов, одного из основных компонентов систем передачи энергии. Вы можете создать трансформатор, объединив индукторы общего магнитного поля. Обычно они используются для повышения или понижения напряжения в линиях электропередач до желаемого уровня.

Накопитель энергии

Катушка индуктивности, как и конденсатор, также может накапливать энергию. Однако, в отличие от конденсатора, он может накапливать энергию в течение ограниченного времени. Поскольку энергия хранится в магнитном поле, она схлопывается, как только отключается источник питания. Тем не менее, индукторы функционируют как надежные накопители энергии в импульсных источниках питания, таких как настольные компьютеры.

Компонент 6: реле

Реле - это электромагнитный переключатель, который может размыкать и замыкать цепи электромеханическим или электронным способом.Для работы реле необходим относительно небольшой ток. Обычно они используются для регулирования малых токов в цепи управления. Однако вы также можете использовать реле для управления большими электрическими токами. Реле - это электрический эквивалент рычага. Вы можете включить его небольшим током, чтобы включить (или усилить) другую цепь, использующую большой ток. Реле могут быть либо электромеханическими, либо твердотельными.

Рисунок 8: Реле [Источник изображения]

A. Состав

Электромеханическое реле (ЭМИ) состоит из корпуса, катушки, якоря, пружины и контактов.Рама поддерживает различные части реле. Якорь - это подвижная часть релейного переключателя. Катушка (в основном из медной проволоки), намотанная на металлический стержень, создает магнитное поле, которое перемещает якорь. Контакты - это токопроводящие части, которые размыкают и замыкают цепь.

Твердотельное реле (SSR) состоит из входной цепи, цепи управления и выходной цепи. Входная цепь эквивалентна катушке электромеханического реле. Схема управления действует как связующее устройство между входными и выходными цепями, в то время как выходная цепь выполняет ту же функцию, что и контакты в ЭМИ.Твердотельные реле становятся все более популярными, поскольку они дешевле, быстрее и надежнее электромеханических реле.

B. Как это работает?

Используете ли вы электромеханическое реле или твердотельное реле, это нормально замкнутое (NC) или нормально разомкнутое (NO) реле. В случае реле NC контакты остаются замкнутыми при отсутствии питания. Однако в нормально разомкнутом реле контакты остаются разомкнутыми при отсутствии питания.Короче говоря, всякий раз, когда через реле протекает ток, контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

В ЭМИ источник питания возбуждает катушку реле, создавая магнитное поле. Магнитная катушка притягивает металлическую пластину, установленную на якоре. Когда ток прекращается, якорь возвращается в исходное положение под действием пружины. EMR также может иметь один или несколько контактов в одном пакете. Если в цепи используется только один контакт, она называется цепью с одиночным разрывом (SB). С другой стороны, цепь двойного размыкания (DB) идет с буксировочными контактами.Обычно реле с одинарным размыканием используются для управления маломощными устройствами, такими как индикаторные лампы, в то время как контакты с двойным размыканием используются для управления мощными устройствами, такими как соленоиды.

Когда дело доходит до работы SSR, вам необходимо подать напряжение выше, чем указанное напряжение срабатывания реле, чтобы активировать входную цепь. Вы должны подать напряжение ниже установленного минимального напряжения падения реле, чтобы деактивировать входную цепь. Схема управления передает сигнал от входной цепи к выходной цепи.Выходная цепь включает нагрузку или выполняет желаемое действие.

C. Функция и значение

Поскольку они могут управлять сильноточной цепью с помощью слаботочного сигнала, в большинстве процессов управления используются реле в качестве первичных устройств защиты и переключения. Они также могут обнаруживать неисправности и нарушения, возникающие в системах распределения электроэнергии. Типичные приложения включают телекоммуникации, автомобили, системы управления дорожным движением, бытовую технику и компьютеры.

Реле защиты

Защитные реле используются для отключения или отключения цепи при обнаружении каких-либо нарушений. Иногда они также могут подавать сигнал тревоги при обнаружении неисправности. Типы реле защиты зависят от их функции. Например, реле максимального тока предназначено для определения тока, превышающего заданное значение. При обнаружении такого тока реле срабатывает, отключая автоматический выключатель, чтобы защитить оборудование от возможного повреждения.

Дистанционное реле или реле импеданса, с другой стороны, может обнаруживать отклонения в соотношении тока и напряжения, а не контролировать их величину независимо. Он срабатывает, когда отношение V / I падает ниже заданного значения. Обычно защитные реле используются для защиты оборудования, такого как двигатели, генераторы, трансформаторы и т. Д.

Реле автоматического повторного включения

Реле автоматического повторного включения предназначено для многократного повторного включения автоматического выключателя, который уже отключен защитным реле.Например, при внезапном падении напряжения в электрической цепи в вашем доме может наблюдаться несколько кратковременных перебоев в подаче электроэнергии. Эти сбои происходят из-за того, что реле повторного включения пытается автоматически включить защитное реле. В случае успеха питание будет восстановлено. В противном случае произойдет полное отключение электроэнергии.

Тепловые реле

Тепловое воздействие электрической энергии - принцип работы теплового реле. Короче говоря, он может обнаруживать повышение температуры окружающей среды и соответственно включать или выключать цепь.Он состоит из биметаллической полосы, которая нагревается при прохождении через нее сверхтока. Нагретая полоса изгибается и замыкает замыкающий контакт, отключая автоматический выключатель. Наиболее распространенное применение теплового реле - защита электродвигателя от перегрузки.

Компонент 7. Кристалл кварца

Кристаллы кварца находят несколько применений в электронной промышленности. Однако в основном они используются в качестве резонаторов в электронных схемах. Кварц - это встречающаяся в природе форма кремния.Однако теперь его производят синтетически, чтобы удовлетворить растущий спрос. Проявляет пьезоэлектрический эффект. Если вы приложите физическое давление к одной стороне, возникающие в результате вибрации создадут переменное напряжение на кристалле. Резонаторы из кварцевого кристалла доступны во многих размерах в зависимости от требуемых применений.

Рисунок 9: Кристалл кварца [Источник изображения]

A. Состав

Как упоминалось ранее, кристаллы кварца либо производятся синтетическим путем, либо встречаются в природе.Их часто используют для создания кварцевых генераторов для создания электрического сигнала с точной частотой. Обычно форма кристаллов кварца гексагональная с пирамидками на концах. Однако для практических целей их разрезают на плиты прямоугольной формы. К наиболее распространенным типам форматов резки относятся X, Y и AT. Эта плита помещается между двумя металлическими пластинами, называемыми удерживающими пластинами. Внешняя форма кварцевого кристалла или кварцевого генератора может быть цилиндрической, прямоугольной или квадратной.

Б.Как это работает?

Если подать на кристалл переменное напряжение, он вызовет механические колебания. Огранка и размер кристалла кварца определяют резонансную частоту этих колебаний или колебаний. Таким образом, он генерирует постоянный сигнал. Кварцевые генераторы дешевы и просты в изготовлении синтетическим способом. Они доступны в диапазоне от нескольких кГц до нескольких МГц. Поскольку кварцевые генераторы имеют более высокую добротность или добротность, они очень стабильны во времени и температуре.

C. Функция и значение

Исключительно высокая добротность позволяет использовать кристаллы кварца и резонансный элемент в генераторах, а также в фильтрах в электронных схемах. Вы можете найти этот высоконадежный компонент в радиочастотных приложениях, в качестве тактовых схем генератора в платах микропроцессоров, а также в качестве элемента синхронизации в цифровых часах.

Кварцевые часы

Проблема с традиционными часами с винтовой пружиной заключается в том, что вам нужно периодически заводить катушку.С другой стороны, маятниковые часы зависят от силы тяжести. Таким образом, они по-разному показывают время на разных уровнях моря и высотах из-за изменений силы тяжести. Однако на характеристики кварцевых часов не влияет ни один из этих факторов. Кварцевые часы питаются от батареек. Обычно крошечный кристалл кварца регулирует шестеренки, которые управляют секундной, минутной и часовой стрелками. Поскольку кварцевые часы потребляют очень мало энергии, батарея часто может работать дольше.

Фильтры

Вы также можете использовать кристаллы кварца в электронных схемах в качестве фильтров.Они часто используются для фильтрации нежелательных сигналов в радиоприемниках и микроконтроллерах. Большинство основных фильтров состоят из одного кристалла кварца. Однако усовершенствованные фильтры могут содержать более одного кристалла, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. Эти кварцевые фильтры намного превосходят фильтры, изготовленные с использованием ЖК-компонентов.

Заключение

От общения с близкими, живущими на разных континентах, до приготовления горячей чашки кофе - электронные устройства затрагивают практически все аспекты нашей жизни.Однако что заставляет эти электронные устройства выполнять, казалось бы, трудоемкие задачи всего за несколько минут? Крошечные электронные схемы - основа всего электронного оборудования. Чтение о различных компонентах электронной схемы поможет вам понять их функции и значение. Поделитесь своими предложениями и мнениями по этому поводу в разделе комментариев ниже.

// Эта статья изначально была опубликована на ICRFQ.

Резистор для светодиода | Применение резистора

Резисторы в схемах светодиодов

Светодиод (светоизлучающий диод) излучает свет, когда через него проходит электрический ток.Самая простая схема для питания светодиода - это источник напряжения с последовательно соединенными резистором и светодиодом. Такой резистор часто называют балластным резистором. Балластный резистор используется для ограничения тока через светодиод и предотвращения его возгорания. Если источник напряжения равен падению напряжения светодиода, резистор не требуется. Сопротивление балластного резистора легко рассчитать по закону Ома и по законам Кирхгофа. Номинальное напряжение светодиода вычитается из источника напряжения и затем делится на желаемый рабочий ток светодиода:

Где V - источник напряжения, V _LED - напряжение светодиода, а I - ток светодиода.Таким образом вы сможете подобрать подходящий резистор для светодиода.

светодиодов также доступны в интегрированном корпусе с резистором, подходящим для работы светодиода. Эту простую схему можно использовать в качестве индикатора включения DVD-плеера или монитора компьютера. Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, она не очень эффективна, поскольку избыток энергии источника напряжения рассеивается балластным резистором. Поэтому иногда применяются более сложные схемы с большей энергоэффективностью.

Пример простой схемы светодиода

В следующем примере светодиод с напряжением 2 вольта и силой тока 20 миллиампер должен быть подключен к источнику питания 12 вольт. Балластный резистор можно рассчитать по формуле:

Резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение недоступно, выберите следующее значение, которое выше.

Светодиод в последовательной цепи

Часто несколько светодиодов подключаются к одному источнику напряжения последовательным соединением.Таким образом, несколько резисторов могут использовать один и тот же ток. Поскольку ток через все последовательно соединенные светодиоды одинаков, они должны быть одного типа. Обратите внимание, что для освещения одного светодиода в этой цепи требуется столько же энергии, сколько для нескольких последовательно соединенных светодиодов. Источник напряжения должен обеспечивать достаточно большое напряжение для суммы падений напряжения светодиодов и резистора. Обычно напряжение источника на 50 процентов выше суммы напряжений светодиодов. Напротив, иногда выбирается источник более низкого напряжения.В этой стратегии более низкая яркость компенсируется большим количеством светодиодов. Кроме того, снижаются тепловые потери, а светодиоды имеют более длительный срок службы из-за меньшей нагрузки.

Пример серии светодиодов

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и синий светодиод с напряжением 4,5 В. Оба имеют номинальную силу тока 30 мА. Согласно законам Кирхгофа, сумма падений напряжения в цепи равна нулю. Следовательно, напряжение резистора должно быть равно напряжению источника за вычетом суммы падений напряжения светодиодов.По закону Ома рассчитываем значение сопротивления балластного резистора:

Сопротивление резистора должно быть не менее 183,3 Ом. Учтите, что падение напряжения составляет 5,5 вольт. Можно было бы подключить в схему дополнительные светодиоды.

Светодиод в параллельной цепи

Можно подключить светодиоды параллельно, но это создает больше проблем, чем последовательные цепи. Прямые напряжения светодиодов должны точно совпадать, в противном случае загорится только светодиод с самым низким напряжением и, возможно, сгорит от большего тока.Даже если светодиоды имеют одинаковую спецификацию, они могут иметь плохие согласованные ВАХ из-за различий в производственном процессе. Это заставляет светодиоды пропускать другой ток. Чтобы минимизировать разницу в токе, параллельно включенные светодиоды обычно имеют балластный резистор для каждой ветви.

Как работает светодиод?

Светодиод (светоизлучающий диод) - полупроводниковый прибор; По сути, это соединение P-N с выводами, прикрепленными к каждой стороне. Идеальный диод имеет нулевое сопротивление при прямом смещении и бесконечное сопротивление при обратном смещении.Однако в реальных диодах на диоде должно быть небольшое напряжение, чтобы он проводил. Это напряжение наряду с другими характеристиками определяется материалами и конструкцией диода. Когда напряжение прямого смещения становится достаточно большим, избыточные электроны с одной стороны перехода начинают объединяться с дырками с другой стороны. Когда это происходит, электроны переходят в менее энергичное состояние и выделяют энергию. В светодиодах эта энергия выделяется в виде фотонов. Материалы, из которых изготовлен светодиод, определяют длину волны и, следовательно, цвет излучаемого света.Первые светодиоды были сделаны из арсенида галлия и излучали красный свет. Сегодня светодиоды могут быть изготовлены из самых разных материалов и могут излучать разные цвета. Напряжение варьируется от примерно 1,6 В для красных светодиодов до примерно 4,4 В для ультрафиолетовых. Знание правильного напряжения важно, потому что приложение слишком большого напряжения на диоде может вызвать больший ток, чем светодиод может безопасно выдержать.

Светодиоды сегодня выпускаются малой и большой мощности. Светодиоды обычно выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания такой же яркости.Они служат дольше, чем аналогичные лампочки. Светодиоды используются в широком спектре осветительных и светочувствительных приложений.

Использование светодиодов в качестве фотодиодов

В качестве фотодиодов можно использовать

светодиодов. Фотодиоды - это полупроводники, которые ведут себя противоположно светодиодам. В то время как светодиод будет излучать свет, когда он проводит, фотодиод будет генерировать ток при воздействии света с правильной длиной волны. Светодиод будет проявлять эту характеристику при воздействии света с длиной волны ниже его нормальной рабочей длины волны.Это позволяет использовать светодиоды в таких схемах, как датчики света и оптоволоконные цепи связи.

Светодиодный символ

Международная группа исследователей работает над объединением диода и резистора в одном устройстве

Создание более компактных и быстрых устройств без ущерба для производительности и энергоэффективности уже несколько лет является целью инженеров-электронщиков и конструкторов во всем мире.

Однако мощность, которая требуется для современных конструкций, имеет тенденцию к перегреву, что может повредить схемы, которые обычно создаются путем последовательного соединения диодного переключателя с элементом памяти.

Это известно как резистор один диод, подход, который требует больших падений напряжения на устройстве, что приводит к более высоким требованиям к мощности. Это также затрудняет сокращение схем и разработку более мелких конструкторов, поскольку они ограничиваются тем, что требуются два отдельных элемента схемы.

Сегодня многие исследовательские группы работают над объединением диода и резистора в одно устройство, отчасти благодаря спросу, предъявляемому к ним инженерами-электриками и конструкторами, которые могли бы использовать такое устройство для разработки следующего поколения бытовой электроники.

Молекулярные переключатели One-on-One

Хотя эти переключатели «один на один» являются жизнеспособными вариантами, они были ограничены тем, что могли выполнять только одну функцию, и часто страдали от проблем, включая нестабильные колебания напряжения и ограниченный срок службы.

Теперь международная группа, возглавляемая Кристианом Нейхусом из Национального университета Сингапура, вместе с соавторами Дэмиеном Томпсоном из Университета Лимерика и Энрике дель Барко из Университета Центральной Флориды, создала новый тип молекулярного переключателя, который работает как диод и элемент памяти.

Переключатель «один-на-один», толщина которого составляет всего 2 нанометра, требует только низкого управляющего напряжения менее 1 Вольт. «Сообщество быстро продвигается в поиске новых приложений для электронных устройств на молекулярном уровне», - говорит Дель Барко, профессор, специализирующийся на квантовой физике. «Эта работа может помочь ускорить разработку новых технологий, связанных с искусственными синапсами и нейронными сетями».

Международная команда, в которую входит профессор физики UCF Энрике дель Барко (на фото), создала новый тип молекулярного переключателя, который работает как диод, так и элемент памяти.Изображение предоставлено Университетом Центральной Флориды

Как работает коммутатор

Переключатель работает по двухступенчатому механизму, при котором введенный электрический заряд стабилизируется за счет миграции заряженных ионов между молекулами и поверхностью устройства, что стало возможным благодаря соединению молекул попарно.

Согласно статье группы, используя комбинацию электрических измерений и измерений в атомном масштабе, исследовательская группа обнаружила пятно между стабильностью и возможностью переключения, что привело к созданию двухдиодной и резистивной памяти RAM в микроскопическом масштабе.

Исследовательская группа называет свое открытие «значительным прорывом», но признает, что в этой области необходимо провести дополнительную работу, прежде чем можно будет рассматривать реальные приложения и эксперименты.

Dashboard - ~ Confluence ~ Institute ~ for ~ Creative ~ Technologies

• Перейти к содержанию
• Перейти к панировке
• Перейти к меню заголовка
• Перейти к меню действий
• Перейти к быстрому поиску

Связанные приложения

Загрузка…

• Пространства

• Нажмите Enter для поиска

• Помощь

  • Онлайн помощь

  • Горячие клавиши

  • Конструктор кормов

  • Какие новости

  • Доступные гаджеты

  • О Confluence

• Авторизоваться

• На основе Atlassian Confluence 6.