Виды диоды: Виды диодов. Краткая информация | joyta.ru

Какими бывают виды диодов, характеристики, применение

Официальное определение диода гласит, что это элемент, который имеет различную проводимость, в зависимости от того, в каком направлении течёт электрический ток. Его использование необходимо в цепях, нуждающихся в ограничении пути его следования. Данная статья более подробно расскажет об устройстве диода, а также о том, какие существуют виды и как их различать.

История появления

Работы, связанные с диодами, начали вести параллельно сразу два учёных — британец Фредерик Гутри и немец Карл Браун. Открытия первого были основаны на ламповых диодах, второго — на твердотельных. Однако развитие науки того времени не позволило совершить большой рывок в этом направлении, но дали новую пищу для ума.

Затем через несколько лет открытие диодов заново произвёл Томас Эдисон и в дальнейшем запатентовал изобретение. Однако по каким-то причинам, в своих работах применения ему на нашлось. Поэтому развитие диодной технологии продолжали другие учёные в разные годы.

Кстати, до начала 20 века диоды назывались выпрямителями. Затем учёный Вильям Генри Иклс применил два корня слов — di и odos. Первое с греческого переводится как «два», второе — «путь». Таким образом, слово «диод» означает «два пути».

Принцип работы и основные сведения о диодах

Диод имеет два электрода — анод и катод. Если анод обладает положительным потенциалом по отношению к катоду, то диод становится открытым. То есть, ток проходит и имеет малое сопротивление диода.

Если же на катоде находится положительный потенциал, то значит диод не раскрыт, обладает большим сопротивлением и не пропускает электрический ток.

Как устроен диод?

В основном, корпус элемента изготовлен из стекла, металла или керамических соединений. Под покрытием расположены два электрода. Самый простой диод содержит в себе нить малого диаметра.

Внутри катода может находится особая проволока. Она обладает свойством нагреваться под воздействием электрического тока и называется «подогреватель».

Вещества, используемые при изготовлении, чаще всего кремний или германий. Одна сторона элемента обладает нехваткой электронов, вторая — наоборот их переизбытком. Между ними существует граница, которая и обеспечивает p-n переход. Именно он позволяет проводить ток в нужном направлении.

Характеристики диодов

При выборе элемента в основном ориентируются на два показателя — предельное обратное напряжение и максимальная сила тока.

Использование диодов в быту

Один из ярких примеров использования диодов — автомобильный генератор. В нем размещён комплекс из нескольких таких элементов, который называется «диодный мост».

Также элементы активно применяются в телевизорах или радиоприёмниках. В соединении с конденсаторами диоды могут выделять частоты из разнообразных модулированных сигналов.

Очень часто комплекс из диодов используется в схемах для защиты потребителей от поражения электрическим током.

Также стоит сказать о том, что любой блок питания многих электронных устройств обязательно содержит диоды.

Виды диодов

В основном, элементы можно разделить на две группы. Первая — вид полупроводниковых диодов, вторая — не полупроводниковые.

Широкое распространение получила именно первая группа. Название происходит от материалов, из которых изготовлен диод: два полупроводника либо полупроводник с металлом.

Также имеется целый ряд специальных видов диодов, которые применяются в особых схемах и приборах.

Диод Зенера или стабилитрон

Данный вид характерен тем, что при возникновении пробоя происходит резкое увеличение тока с высокой точностью. Эту особенность применяют в стабилизации напряжения.

Туннельный

Если говорить простыми словами, то данный вид диодов образует отрицательное сопротивление на вольт-амперной характеристике. Применяется в основном в усилителях и генераторах.

Обращённый диод

Обладает свойством значительно понижать напряжение в открытом режиме. Это также основано на туннельном эффекте, подобному предыдущему диоду.

Варикап

Относится к виду диодов полупроводниковых, которые обладают повышенной ёмкостью, управляемой электрически в случае изменения обратного напряжения. Используется в настройке и калибровке колебательных контуров.

Светодиод

Особенность данного типа диодов заключается в том, что он излучает свет при течении тока в прямом направлении. В современном мире применяется практически везде, где требуется освещение с экономичным источником света.

Фотодиод

Имеет обратные предыдущему экземпляру свойства. То есть, начинает вырабатывать электрический заряд при попадании на него света.

Маркировка

Для того чтобы определить вид, узнать характеристику полупроводникового диода, производители наносят специальные обозначения на корпус элемента. Она состоит из четырёх частей.

На первом месте — буква или цифра, означающая материал, из которого изготовлен диод. Может принимать следующие значения:

• Г (1) — германий;
• К (2) — кремний;
• А (3) — арсенид галлия;
• И (4) — индий.

На втором — типы диода. Они тоже могут иметь разное значение:

• Д — выпрямительные;
• В — варикап;
• А — сверхвысокочастотные;
• И — туннельные;
• С — стабилитроны;
• Ц — выпрямительные столбы и блоки.

На третьем месте располагается цифра, указывающая на область применения элемента.

Четвёртое место — числа от 01 до 99, означающее порядковый номер разработки.

Также на корпус могут быть нанесены и дополнительные обозначения. Но, как правило, они используются в специализированных приборах и схемах.

Для удобства восприятия диоды могут маркироваться также и разнообразными графическими символами, например, точками и полосками. Особой логики в таких рисунках нет. То есть, чтобы определить, что это за диод, придется заглянуть в специальную таблицу соответствия.

Триоды

Данный вид электронных элементов чем-то схож с диодом, однако выполняет другие функции и имеет свою конструкцию.

Основное различие между диодом и триодом в том, что последний имеет три вывода и в его отношении чаще используется название «транзистор». Принцип работы основан на управлении токами в выходных цепях с помощью небольшого сигнала.

Диоды и триоды (транзисторы) применяются практически в каждом электронном устройстве. В том числе и процессорах.

Плюсы и минусы

Перед заключением можно обобщить всю информацию о диодах и составить список их преимуществ и недостатков.

Плюсы:

• Невысокая цена диодов.
• Отличный КПД.
• Высокий ресурс работы.
• Маленькие размеры, что позволяет удобно их размещать на схемах.
• Возможность использования диода в переменном токе.

Из минусов, пожалуй, можно выделить то, что не существует полупроводникового типа для высоких напряжений в несколько киловольт. Поэтому придется применять более старые ламповые аналоги. Также воздействие высоких температур неблагоприятно сказывается на работе и состоянии элемента.

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры выпускались с применением малой точности. Поэтому разброс получившихся характеристик диодов был очень большим, вследствие чего уже готовые приборы приходилось, что называется, «разбраковывать». То есть, некоторые диоды, казалось бы, одной серии могли получить совершенно разные свойства. После отсева, элементы маркировались в соответствии с фактическими характеристиками.

Диоды, изготовленные в стеклянном корпусе, имеют одну интересную особенность — чувствительность к свету. То есть если прибор, в составе которого имеется такой элемент, имеет открывающуюся крышку, то работать вся схема может по-разному в закрытом и открытом состоянии.

Заключение

В общем, чтобы полностью понять и разобраться, как правильно применять и где использовать диоды, нужны изучить больше литературы. Для определения типа элемента на глазок потребуется соответствующий опыт. Ну а новичкам в этом могут помочь таблицы и справочники по маркировкам.

Также необходимо иметь хотя бы базовые представления об электрическом токе, его свойствах. Конечно, это все проходилось в школе, но кто сейчас навскидку сможет вспомнить даже закон Ома?

Поэтому без базовых знаний нырять в мир электроники будет очень проблематично.

Диоды как основа выпрямительного моста сварочного аппарата

Диод — это полупроводниковый прибор, работающий на принципе p–n-перехода, и служит для преобразования входящей энергии определенного типа в другой тип. Самое распространенное преобразование — “выпрямление” электрического тока. Выпрямительные диоды используются непосредственно в блоках питания, зарядных устройствах для перевода переменного тока в постоянный, без них не обходятся и сварочные аппараты.

Основные виды

• Выпрямительные диоды. Главной характеристикой является переменное внутреннее сопротивление, которое зависит прямо пропорционально от приложенного напряжения.
• Светодиоды. Основная функция — индикатор при наличии на нем электрического тока.
• ИК диоды. Применяется в устройствах дистанционного управления.
• Фотодиоды. Преобразовывает световой поток в электрический ток.
• Стабилитроны. Работает данный вид исключительно в цепях с постоянным током и выполняет пороговую функцию, ограничивая напряжения на определенном уровне.
• Емкостные диоды (варикапы). Работает как управляемый конденсатор за счет варьирования своей внутренней емкости (сопротивления) при подаче на него различного напряжения.
• Диоды Шоттки. Они характеризуются малым падением напряжения и быстродействием.
• Тиристоры. Диод имеет принципиальное отличие — три вывода: анод, катод и управляющий диодный электрод. Главной особенностью является возможность находится в двух состояниях: низкой проводимости (закрытое) и высокой проводимости (открытое) и осуществлять переход под действием сигнала из одного состояние в другое.
• Симисторы. Сборка из двух тиристоров, которые включены параллельно навстречу друг другу. Удобный для схем с переменным напряжением, пропускает ток в двух направлениях.

Некоторые диоды лучше всего работают в различных связках (парами), дополняя друг друга и расширяя возможности подобной компоновки.

к меню ↑

Основные характеристики

По максимальному значению допустимого прямого тока различают диоды мощностью:

• Малой — до 3х102 mA.
• Средней — от 3х102 mA до 10 А.
• Большой — от 10 А.

По технологии изготовления различают:

• Точечные.
• Плоскостные.

По материалу изготовления:

• Германиевые.
• Кремневые.

По физическим характеристикам кремневые диоды значительно превосходят германиевые, что в свою очередь повлияло и на области их применения, сварочные аппараты так же расширили свои возможности.

Однополупериодные выпрямители состоят из диодов. Они не дорогие, но с одним большим недостатком: используют только половину волн переменного тока, поэтому потери напряжения составляют больше 50%. Исправить ситуацию без привлечения дорогостоящих элементов помогает диодный мост.

Сборка из четырех диодов, которая способна пропускать ток в течение всего полу периода, представляет собой диодный мост. Его основное предназначение — это преобразование переменного тока в пульсирующий постоянный электрический ток и без потери мощности. Для сварочного аппарата выпрямитель, в котором диодный вопрос решается наличием моста, является более предпочтительным. Диодные мосты изготовляют в отдельном корпусе, печатают схему непосредственно на плате или диодный мост можно собрать самостоятельно.

к меню ↑

Принцип работы, включение в схему

Диодный мост — сборная электрическая схема состоящая из четырех диодов, два из которых подключены последовательно и встречно друг к другу, а с остальными находятся в последовательном соединении. Выпрямительный мост основан на параллельной работе отрицательных и положительных диодов, а именно:

• Положительные — пропускают только положительную полуволну переменного напряжения;
• Отрицательные — одновременно обрезают отрицательную полуволну составляющую переменное напряжение.

На выходе диодного моста получается пульсирующее положительное напряжение постоянной величины. Пульсация незначительна, но этот диодный эффект убирают за счет фильтров или добавления конденсатора.

Распространенными включениями диодных схем являются:

• Однофазная мостовая схема

Переменное напряжение подается на вход схемы и в каждый полупериод ток проходит через два диода («+»или «-«), а два других являются закрытыми. Результат: частота напряжения на выходе в двое больше частоты подаваемого пульсирующего напряжения.

• Трехфазная мостовая схема

Результатом такого включения является получение напряжения на выходе с значительно меньшей пульсацией чем дает диодный мост при однофазном включении.

Сегодня сварочные аппараты представлены широким разнообразием. За умеренную цену для сварочного дела можно подобрать современный инверторный аппарат или для плазменной резки. Без сварочного аппарата сейчас не обойтись, и при небольших строительных работах, и в авто мастерской.

Принцип устройства и работы сварочного аппарата прост. Примитивная конструкция состоит из: силового трансформатора с первичной обмоткой, тепловой защита и вентилятора для охлаждения. Среднее значение рабочего тока аппарата до 160 А и рассчитаны обычные модели на работу с покрытыми электродами до d=4 мм.

к меню ↑

Причины необходимости доработки сварочного аппарата

Основные причины вынуждающие провести некую переделку чаще всего зависят не от самого аппарата, а от условий его применения и желания расширить его изначальные возможности. Так можно выделить:

• Перебои в бытовой сети напряжения. Некоторые аппараты при низком напряжении даже не запускаются.
• Желание повысить эстетические характеристика производимого сварного шва.
• Возможность упростить задачу “зажжения” дуги при номинальном и пониженном напряжении.
• Увеличение теплового режима при долгой работе сварочного аппарата.
• Желание получить стабильную электрическую дугу.

Всего этого можно добиться используя выпрямительные диоды, тем самым, переориентировав сварочные аппараты на работу с постоянным током.

к меню ↑

Основные моменты усовершенствования

Главную роль в техническом преобразовании сварочного аппарата выполняет выпрямитель. Его конструирование требует подбора моста из диодов и низкочастотного фильтра. Данная сборка должна давать удовлетворительное выходное напряжение при работе на холостом ходу.

Так же следует учесть:

1. Применение обычной схемы моста приведет к резкому снижению выпрямительного напряжения при повышении тока нагрузки в момент зажигания дуги, что затрудняет сварочные работы. Проблема решается использованием электролитического конденсатора большой емкости или же заменой схемы подключения.
2. Для сборки лучше использовать более компактные диоды (Д161, В200). Даже если они с разной проводимостью их радиаторы можно скрепить без прокладок шпильками между собой.
3. Особенности крепления диодного моста к сварочному аппарату: интенсивное использование — один вывод моста подключается к общей клемме, а другой вывод остается свободным для последующего соединения с нужным выводом трансформатора; работа с малым напряжением — диодный мост остается с двумя свободными выводами.

Модернизация сварочного прибора при самостоятельной сборке диодного выпрямителя требует тщательной подготовки и изучения схем. Практически все сварочные агрегаты можно усовершенствовать выпрямителем по схеме Трифонова, который способен улучшить конструкцию по многим параметрам.

Похожие статьи

Ответы на вопрос «Диоды в электронных схемах. Функции и работа …»

Дио́д  — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом (Диод Шоттки).

Ламповые диоды

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается нитью накала. Благодаря этому, часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду. Если же поле направлено в противоположную сторону, электрическое поле препятствует этим электронам и тока (практически) нет.

Специальные типы диодов

• Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.
• Туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.
• Варикапы(диоды Джона Джеумма). Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости.
• Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако, выпускаются светодиоды и с излучением в ИК диапазоне, а с недавних пор — и в УФ.
• Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет.
• Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.
• Солнечный элемент. Подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p-n переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
• Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
• Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.
• Лавинный диод — диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений
• Лавинно-пролётный диод — диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
• Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
• Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.
• Смесительный диод — предназначен для перемножения двух высокочастотных сигналов.
• pin диод — содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Применение диодов

 Диодные выпрямители

Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный. Диодный выпрямитель или диодный мост (То есть 4 диода для однофазной схемы, 6 для трёхфазной полумостовой схемы или 12 для трёхфазной полномостовой схемы, соединённых между собой по схеме) — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова А. Н. на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, он преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.

В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той особенностью данных выпрямителей, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена (участками), не приводящее (до определенной степени) ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою

Диодные детекторы

Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т.п. Используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода.

Диодная защита

Диоды применяются также для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.Известна схема диодной защиты схем постоянного тока с индуктивностями от скачков при выключении питания. Диод включается параллельно катушке так, что в «рабочем» состоянии диод закрыт. В таком случае, если резко выключить сборку, возникнет ток через диод и сила тока будет уменьшаться медленно (ЭДС индукции будет равна падению напряжения на диоде), и не возникнет мощного скачка напряжения, приводящего к искрящим контактам и выгорающим полупроводникам.

Диодные переключатели

Применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны. Совершенно другую область применимости имеют специальные диоды, поэтому они будут рассмотрены в отдельных статьях.

Условные графические обозначения диодов (ГОСТ 2.730-73)
http://radiospravka.narod.ru/diod/vd0004.htm
 

Виды светодиодов их маркировка и параметры

Светодиодные, или LED-экраны пришли на смену жидкокристаллическим и продолжают набирать популярность. Их используют как в домашних телевизорах или мониторах, так и в качестве уличного оборудования на всевозможных массовых мероприятиях. Светодиоды используются в ландшафтном освещении, архитектурной подсветке зданий. Давайте поговорим о том, что из себя представляет эта технология, какие существуют виды светодиодов и их маркировка и параметры, а также о том, как можно определить разновидность светодиода по тому, как он выглядит.

Что такое светодиоды и как они работают

Светодиод – это полупроводниковый прибор, который излучает свет определенной цветовой гаммы, если пропускать через него электрический ток. Конструктивно все виды LED-светодиодов представляют из себя набор следующих элементов:

• алюминиевая (медная) основа, которая выступает проводником электричества;
• анод и катод;
• кристалл, который излучает определенный цвет;
• силикон;
• пластиковая линза.

Впервые технология LED была применена в 1962 году. Тогда внешний вид светодиодов существенно отличался от нынешнего, и стоили они очень много: около 200 долларов за штуку.

Однако принцип их работы был таким же. Кристалл светодиода изначально излучает конкретный цвет, который получается путем применения различного химического состава используемых проводников. Благодаря этой технологии можно получать огромное количество различных оттенков цветов, что и является основой работы популярных сегодня светодиодных мониторов.

У светодиодной технологии можно выделить такие преимущества как высокая световая отдача, достигающая 160 лм/1 Вт, высокая стойкость к вибрациям, механическая прочность, длительный срок службы (до 100 000 часов при работе 8 часов в день).

А от того, какое расстояние будет между двумя соседними светодиодами, зависит такой фактор как шаг пикселя, что выступает ключевым показателем качества и контрастности изображения. Это, а также некоторые другие характеристики светодиодов легли в основу того, что светодиоды делятся на различные виды и типы.

Виды светодиодов их маркировка и параметры

Каждая из разновидностей имеет свой принцип работы, а также некоторые преимущества и недостатки перед другими. По типу линзы можно выделить следующие разновидности:

• фокусирующая. В свою очередь, такая линза может быть круглой, конусообразной, либо плоской. Они используются исключительно в осветительном оборудовании и позволяют обеспечить направленный поток света с различными заданными характеристиками;
• рассеивающая. Они могут выполнять как осветительную, так и индикаторную функцию, и именно рассеивающих линз подавляющее большинство.

В зависимости от цвета линзы и, соответственно, того цвета излучения, который будет создавать данный светодиод, выделяют линзы бесцветные, прозрачные, окрашенные (прозрачные, либо матовые).

Если и другое, не менее важное разделение на виды ЛЕД-светодиодов: по сфере применения. Так, можно выделить:

Индикаторные светодиоды

Такой тип используется только в качестве световых индикаторов, подсветки дисплея, либо приборных панелей. Их повсеместно можно увидеть в подсветке чайников, ноутбуков (в том числе в индикаторах, которые загораются, когда мы подключаем их к зарядному устройству).

Осветительные светодиоды

Они используются для обеспечения высокого уровня освещенности при наружном монтаже. Все светодиоды такого типа имеют общую конструкцию: полупроводниковый чип или кристалл, подложку, на которую он устанавливается, контакты для его подключения.

Как определить светодиод по внешнему виду

Одна из основных классификаций касается выполнения внешнего корпуса. Так, бывают светодиоды:

• круглые;
• овальные;
• прямоугольные;
• SMD-корпус;
• корпус типа «пиранья»;
• корпус типа «звезда».

Первые 3 используются в индикаторных моделях, последние – в осветительных. Однако помимо типа корпуса их внешний вид позволяет узнать и многие другие параметры. Очень важной характеристикой является диаметр линзы. Если у вас есть эта информация, при помощи поисковой строки в интернете вы сможете узнать его назначение, а также такие его характеристики как материал, длина световой волны, максимальное напряжение, рабочая температура и т.д.

Цены на светодиодные экраны

Ниже приставлены варианты светодиодных экранов в аренду, которые можно взять на ваше мероприятие в компании «PlasmaOnLine», и стоимость моделей:

Выводы

Для определения характеристик светодиодов можно также использовать мультиметр. Нужно перевести его режим в проверку цепи на обрыв, а затем щупами коснуться выводов светодиодов. Так можно сделать вывод о цвете свечения, если корпус прозрачный или бесцветный. Впоследствии, зная цвет излучения, можно узнать длину волны, максимальное напряжение, а также материал полупроводника, который использовался при изготовлении. Кроме того, используя увеличительную линзу, можно узнать количество излучающих кристаллов, которые используются в данном светодиоде.

Теперь вы знаете все о видах светодиодов их маркировках и параметрах.

Светоизлучающие диоды (InGaN СИД)/КОРПОРАЦИЯ НИЧИА

Нажимайте на иконки, чтобы увидеть список моделей СИД, подходящих для каждого применения.

Широкий выбор для целей общего освещения, с точным цветовоспроизведением, высокой эффективностью и продолжительным сроком службы.

Светодиоды различных оттенков, размеров и направленности, для бесконечно разнообразных видов специальной подсветки.

Светодиоды для полноцветных дисплеев, различного назначения и для использования в различных условиях окружающей среды.

Очень надёжные светодиоды для применения там, где действуют строгие стандарты безопасности. *Соответствует IATF16949

Светодиоды, идельно подходящие для подсветки ЖКД.

УФ-светодиод с самой высокой мощностью, большим временем работы и высокой эффективностью.

Директива RoHS и бессвинцовая пайка

Все СИД Ничиа соответствуют требованиям Директивы RoHS и пригодны к бессвинцовой пайке

Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.RU

Светодиоды различных цветов

Сегодняшний мир невозможно себе вообразить без электрического освещения. Огромные мегаполисы и самые отдаленные уголки земного шара освещаются всевозможными электрическими источниками искусственного света. Однако, непрерывное развитие технологий приводит к тому, что мастодонт электрического освещения — «лампочка Ильича» — уверенно уступает лидирующие позиции современным высокотехнологичным и высокоэкономичным источникам электрического света, среди которых, безусловно, безоговорочно лидируют светодиоды.

Содержание статьи

Что такое светодиод и история его изобретения

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий фотоны определенной частоты при пропускании через него электрического тока.

Часто термин «светодиод» заменяется англоязычной аббревиатурой LED от «led emitting diod» — светоизлучающий диод. Русскоязычный аналог данного словосочетания — СИД — используется значительно реже.

Эффект испускания фотонов достигается благодаря наличию в этих приборах электронно-дырочного перехода, рекомбинация электронов и дырок в котором сопровождается переходом электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего избыток энергии высвобождается в виде свободного фотонного излучения.

Олег Лосев, советский ученый, изобретатель, один из праотцов светодиода

Впервые подобное явление было обнаружено в далеком 1907 году английским исследователем Генри Раундом. Позднее независимо от него советский ученый Олег Лосев в 1923 году также зафиксировал электролюминесценцию в точке контакта карбида кремния и стали под воздействием электрического тока и даже смог запатентовать своё изобретение под названием «Световое реле» в 1927 году. Но, как часто бывает, открытие не было должным образом оценено современниками и до победного шествия светодиодов оставались долгие десятилетия.

Технология создания инфракрасных светодиодов была освоена в США лишь в 1961 году, а первый реально применимый светодиод в видимом диапазоне спектра (красный) был создан в 1962 году Ником Холоньяком. Позднейшие исследования привели к созданию в 1971 году синего светодиода, а в 1972 году был создан первый жёлтый светодиод и были разработаны способы десятикратного увеличения яркости красных светодиодов.

Тем не менее, несмотря на очевидный прогресс в развитии светодиодной техники, светодиоды оставались чрезмерно дорогими вплоть до конца 60-х годов ХХ века. Их широкое промышленное производство и применение начинается лишь в 70-х годах ХХ века, а производство дешевых синих светодиодов началось лишь после 1990 года, когда японским ученым, получившим позднее за это Нобелевскую премию, удалось критически усовершенствовать технологию их создания.

Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами, то и материалы, используемые для их создания, являются традиционными для полупроводниковой техники. Самый распространенный, безусловно, галлий в химических соединениях с другими элементами. Широко применяются также индий, алюминий, кремний.

Использование разнообразных соединений дает возможность получать светодиоды, испускающие свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. А использование дополнительно нанесенных люминофоров и цветных пластиков еще больше расширяет цветовую палитру получаемого света.

Типоразмеры SMD светодиодов

SMD — Surface Mount Device — электронные детали или устройства, монтируемые на поверхность (как правильно, на поверхность платы). Именно такой тип монтажа стал самым распространенным в мире электроники и, соответственно, самыми распространенным являются и SMD светодиоды, т.е. светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Иногда их называют чип-светодиодами, но такое название скорее редкость.

Существует несколько самых распространенных размеров SMD светодиодов. Как правило, разные производители придерживаются общепринятых стандартов, хотя, например, световой поток светодиодов одного типоразмера у разных изготовителей может отличаться.

SMD 3528

Светодиод SMD 3528

Светодиоды для поверхностного монтажа типоразмера 3528 являются, пожалуй, одним из наиболее распространенных вариантов. Они имеют прямоугольную форму со сторонами 3,5 и 2,8 миллиметра. Толщина составляет 1,4 мм. Для облегчения монтажа на корпусе светодиода со стороны катода делается срез угла, позволяющий однозначно определить правильное расположение элемента. Светоизлучающая поверхность сформирована в виде круга и, как правило, покрыта люминофором, отличающимся в зависимости от целей использования светодиода. Существенной особенностью данных светодиодных элементов является сильная зависимость их яркости от температуры. Так, при нагревании светодиода до 80 °C его яркость может упасть на 25% и более.

SMD 5050

Светодиод SMD 5050

Светодиоды SMD 5050 обладают квадратным корпусом размером 5,0 на 5,0 мм, внутри которого расположены три кристалла по своим характеристикам идентичных тем, которые устанавливаются в SMD 3528. Фактически SMD 5050 можно считать более совершенной версией светодиодов 3528. Возможность установки трёх кристаллов в один корпус позволяет создавать более мощные и яркие светодиоды, а наличие возможности независимого управления каждым кристаллом позволяет создавать многоцветные RGB светодиоды, способные излучать практически весь видимый человеческим глазом световой спектр.

SMD 5630

Светодиод SMD 5630

Появление нового типа светодиодов с габаритами корпуса 5,6 на 3,0 мм засвидетельствовало не только внешние изменения привычных размеров SMD, но и ознаменовало внесение в их конструкцию заметных улучшений, влияющих на существенные показатели их работы. Применение новых материалов и инженерных решений позволило увеличить мощность и светоотдачу светодиодов 5630 по сравнению с их более ранними собратьями.

Несмотря на наличие в SMD 5630 четырёх выводов используется всего два из них. Второй является отрицательным катодом, а четвертый положительным анодом. При этом ключ катода расположен возле первого вывода. Размещение чипов SMD 5630 на металлической подложке является хорошим тоном, так как способствует значительному улучшению отвода тепла из рабочей зоны и, соответственно, продлению срока службы высокотехнологичного устройства.

На следующем рисунке наглядно представлена разница между направлением светового потока и углами обзора у светодиодов 3528, 5050 и 5630. Невооруженным глазом заметен рост данных показателей с увеличением форм-фактора чип-светодиода.

Сравнительная характеристика направления и угла излучения светодиодов 3528, 5050 и 5630

SMD 5730

Светодиод SMD 5730

Братья-близнецы светодиодов 5630 — светодиоды SMD 5730 — появились на рынке практически одновременно со своими младшими соплеменниками и во многом являются их аналогами. Среди конструктивных отличий необходимо отметить, что светоизлучающие диоды 5,7 на 3,0 мм имею лишь два контакта, в отличие от светодиодов 5630. При этом они несколько выше (приблизительно на 0,5 мм). Также светодиоды 5730 подразделяются по потребляемой мощности на два класса: 0,5 Вт и 1 Вт, и часто обозначаются соответственно SMD 5730-05 и SMD 5730-1. Устройства обоих этих классов являются высокоэффективными светоизлучающими устройствами с низким тепловым сопротивлением кристалл/подложка около 4 °C, что значительно повышает энергоэффективность и долговечность оборудования на их базе.

Сравнительные характеристики чип-светодиодов SMD5730-05 и SMD5730-1

Параметр SMD	Максимально допустимое значение		Единица измерения
	SMD5730-05	SMD5730-1
Прямой ток	180	350	mA
Импульсный прямой ток	400	800	mA
Рассеиваемая мощность	0. 5	1.1	W
Температура перехода	130	130	°C
Рабочая температура	— 40 / + 65	— 40 / + 65	°C
Температура хранения	— 55 / + 100	— 55 / + 100	°C
Температура пайки	300°C в течении 2 сек.	300°C в течении 2 сек.

Как видно из приведенных данных, светодиоды 5730-1, имея вдвое большую рассеиваемую мощность, функционируют и при больших токах. Таким образом, при выборе между светодиодами 5730-05 и 5730-1 необходимо учитывать как условия отвода тепла в готовом изделии, так и электротехнические параметры работы светоизлучающего диода.

SMD 3014

Светодиод SMD 3014

Сравнительно недавно появившиеся светоизлучающие диоды форм-фактора 3,0 на 1,4 мм не только имеют существенно меньшие внешние размеры, чем более ранние SMD, но и обладают значительно более высокой энергетической эффективностью.

Данные светодиоды работают при максимальном токе 30 мА, что позволяет отнести их к слаботочным устройствам. Также при их монтаже необходимо учитывать, что контакты анода и катода не только выведены на боковые поверхности, но и уходят под нижнюю часть изделия. Целью данного изменения было увеличение теплоотвода от меньшего по размеру, но более мощного потребителя.

SMD 2835

Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 вобрали в себя, пожалуй, самые лучшие черты других LED SMD. Несмотря на то, что размеры светодиодов 2835 совпадают с размерами светодиодов 3528 (3,5 х 2,8 мм), SMD2835 имеют иную конструкцию светоизлучающей поверхности, выполненной в форме прямоугольника, что снижает неэффективные потери энергии и повышает оптические показатели, в частности, угол обзора.

Конструктивные особенности светодиодов 2835 (использование контактов анода и катода в качестве теплоотводящей подложки) сближает эти устройства с SMD3014, в которых реализован такой же принцип. По электротехническим же характеристикам наиболее близкими к SMD2835 являются SMD5730-05

Энергетическая эффективность различных светодиодов

Развитие LED технологий направлено в первую очередь на увеличение их энергоэффективности. Средние показатели световой отдачи для различных типов чип-светодиодов составляют следующие значения:

• SMD 3528 — 70 лм/Вт
• SMD 5050 — 80 лм/Вт
• SMD 5630 — 80 лм/Вт
• SMD 5730-05 — 80 лм/Вт
• SMD 5730-1 — 100 лм/Вт

Из приведенных данных видно, что со сменой поколений светодиодов кардинального роста световой отдачи не произошло. В тоже время, если сравнить светодиоды SMD3528 и светодиоды SMD5730-1, то можно обнаружить, что световой поток вырос почти в 22 раза, в то время как потребление энергии возросло всего в 15 раз.

Подключение светодиодов в электрическую цепь

Обозначение светодиода на электрической схеме

Штатное функционирование светоизлучающих диодов возможно только при подаче на анод положительного потенциала, а на катод — отрицательного, т.е. при прохождении через него тока только в прямом направлении.

Поскольку p-n переход имеет резко возрастающую вольт-амперную характеристику, светодиод должен подключаться к источнику тока. При подключении светодиода к источнику напряжения должна предусматриваться установка ограничивающих ток элементов (например, резисторов). Роль таких элементов может выполнять сама электрическая цепь. Модели светодиодов некоторых производителей поставляются с уже встроенными токолимитирующими элементами. В таких случаях в техническом описании к светодиодам указываются максимальные и минимальные допустимые значения подаваемого на светоизлучающий диод напряжения.

Вольт-амперная характеристика p-n перехода в светодиодах

Выход из строя светодиода может быть связан с подачей на его контакты напряжения, превышающего заявленные производителем пределы. В этом случае на светодиоде выделяется количество тепла, которое не может быть отведено теплоотводящими элементами, что приводит к перегреву SMD светодиода и его необратимому выходу из строя.

Токолимитирующая цепь для маломощных светодиодов (простейший вариант) может представлять собой элементарный резистор, включенный последовательно со светодиодом. В более сложных случаях, когда существует необходимость защиты мощных светодиодов, применяются схемы с широтно-импульсной модуляцией. Такой вариант позволяет решить сразу две задачи: во-первых, поддерживает среднее значение тока, идущего через светодиод на безопасном уровне и, во-вторых, позволяет диммировать светодиод, т.е. регулировать яркость его свечения.

Необходимо помнить, что при использовании источников питания с низким внутренним сопротивлением, не допускается подача на светодиод напряжения обратной полярности, т. к. у большинства светодиодов обратное пробивное напряжение составляет всего несколько вольт. В том случае, если светодиод используется в схеме, где есть вероятность появления обратного напряжения, светодиод следует защищать путём установки параллельно с ним обычного диода в обратной полярности.

Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света

Являясь качественно новыми источниками электромагнитного излучения, светодиоды обладают рядом существенных преимуществ перед своими предшественниками, что способствует их широкому перманентному внедрению в различных областях народно-хозяйственного комплекса.

Среди преимуществ светодиодов необходимо выделить следующие их качества и характеристики:

• Отсутствие в LED светодиодах чувствительных к механическим воздействиям конструктивных элементов (таких, например, как нить накаливания) определяет их повышенную вибро- и механическую стойкость к неблагоприятным воздействиям во время изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
• Крайне эффективное преобразование светодиодами электрической энергии в световую определяет крайне высокий коэффициент их световой отдачи. Натриевые газоразрядные и металлогалогенные лампы, бывшие многие десятилетия бесспорными лидерами на рынке по показателю световой отдачи, в настоящее время утратили свои лидирующие позиции из-за появления не менее эффективных светоизлучающих диодов. Так, если показатель световой отдачи у натриевых газоразрядных ламп составляет около 150 лм на Вт потребляемой мощности, то у самых современных светодиодов он достиг 146 лм/Вт и продолжает повышаться вместе с развитием технологий и применением новых конструкторских решений.
• Срок эксплуатации светодиодов составляет от 30 тыс. до 100 тыс. часов, что значительно превышает показатели источников света, изготовленных по другим технологиями. Недостатком светоизлучающих диодов является то, что при длительной эксплуатации и/или неэффективном отводе тепла их кристаллы подвержены так называемой деградации, приводящей к плавному снижению яркости излучения.
• Существенным плюсом светодиодов является независимость длительности их службы от количества итераций включения-выключения. Этим они выгодно отличаются от других светоизлучающих устройств (например, газоразрядных ламп и ламп накаливания), чувствительных к количеству циклов включения-выключения.
• Излучению светодиодов имманентно присуща спектральная чистота, в то время как в других устройствах она достигается за счет использование различных светофильтров.

  Спектрографический анализ излучения красного светодиода

• Экологическая безопасность LED обусловлена тем, что в их производстве не используются опасные элементы и соединения (ртуть, фосфор, галогениды металлов). Также в спектре их излучения отсутствует ультрафиолет, что приводит к отсутствию необходимости создания защиты от него.
• Светодиоды безопасны в эксплуатации, т.к. обычно они питаются относительно низкими напряжениями и, благодаря высокой светоотдаче, редко нагреваются выше 50-60 °C
• Немаловажным фактором, способствующим широкому применению светодиодов, является отсутствие инерционности их включения: максимальная яркость излучения достигается сразу после включения, в то время как у энергосберегающих люминесцентных ламп время включения колеблется от 1 секунды до 1 минуты, а выход на стопроцентную яркость происходит в течение 3-10 минут после начала работы (в зависимости от температуры окружающей среды и особенностей лампы).
• Практически нулевая чувствительность светодиодов к низким и ультранизким температурам позволяет использовать их вне помещений в странах с суровым климатом. В тоже время, как уже отмечалось, светодиоды (как и любые другие полупроводниковые приборы) чувствительны к высоким температурам. В связи с этим при монтаже LED устройств всегда необходимо уделять особое внимание наличию достаточного уровня отвода тепла.
• Широкое варьирование угла излучения у различных видов светодиодов (от 15° до 180°) позволяет решать различные конструкторские и технологические задачи при создании устройств с их использованием.
• Наличие широкого спектра белых светодиодов (белый теплый, белый дневной, белый холодный) дает возможность использовать различные их типы для решения различных задач в зависимости от конкретной ситуации и необходимости получения того или иного эффекта от освещения.
• Относительно низкая стоимость светодиодов (особенно индикаторных).
• Высокие показатели коэффициента цветопередачи CRI.

Применение светодиодов

Благодаря широкому спектру преимуществ, светодиодные источники излучения нашли применения в разнообразных областях. Основными направлениями использования LED являются:

• Исторически первой областью применения светодиодов было приборостроение. Именно здесь светодиоды стали массово применяться в качестве устройств индикации. Индикаторами могут быть как одиночные LED (например, индикатор включения в сеть), так и собранные в различные табло (цифровые, цифро-буквенные).
• В последние десятилетия стали широко использоваться так называемые светодиодные кластеры. По сути это массив светодиодов, находящихся под общим цифровым (как правило) управлением. Обывателю такие кластеры знакомы в виде бегущих строк, больших экранов, размещаемых на улицах городов.
• Также светодиоды обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов мобильных устройств, телевизоров и мониторов персональных компьютеров и ноутбуков.
• Мощные и сверхмощные светодиоды нашли своё применение в фонарях уличного освещения, а также в современных светофорах. Применение LED излучателей в светофорах крупных городов не только способствует оптимизации потребления электроэнергии, но и за счет высокой светоотдачи и цветопередачи способствует снижению аварийности на дорогах.
• Повышению безопасности на дорогах способствует и внедрение принципиально новых элементов дорожной обстановки: дорожных знаков на основе светодиодов. Такие знаки прекрасно видны в любое время суток и практически в любую погоду.
• В последние годы светодиоды получили широкое распространение в качестве основных источников промышленного и бытового освещения. Светильники на основе LED, а также светодиодные ленты уверенно вытесняют с рынка другие виды источников света. В первую очередь это происходит за счет лавинообразного снижения цен на светодиоды в последнее время, а также благодаря появлению множества локальных производителей достаточно качественной светодиодной продукции.
• Использование LED технологий в растениеводстве позволяет создавать узкоспециализированные источники освещения (фитолампы) с особым спектром излучения, обеспечивающим максимальную эффективность процесса фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных растений. Применение подобных приборов особенно перспективно на территориях с северным климатом.
• Стремительное развитие информационных технологий также обуславливает значительный спрос на светодиодную продукцию. Использование LED в качестве легкодоступных источников модулированного электромагнитного излучения широко распространено при создании систем передачи информации по оптическим волокнам.
• Заняли свою нишу светодиоды и в сфере дизайна в виде цветных светодиодных лент, гибких шнуров дюралайт, светодиодных гирлянд. С их помощью оформляются как интерьеры жилых помещений, так и архитектурные и арт-объекты, а также концертные и выставочные залы, бары, дискотеки, ночные клубы.
• Дешевизна и чарующая привлекательность LED привела к их повсеместному использованию в игрушках, детских играх, различных USB-устройствах.
• Менее известно, но от того не менее широко распространено использование светодиодов в оптронах, позволяющих создавать разнообразные детекторы наличия, дискретные спидометры, детекторы начала и конца, а также устройства передачи сигнала без передачи электрического напряжения.

  Устройство и обозначение оптрона (оптопары)

LIGHT-ru.RU — С НАМИ СВЕТЛЕЕ!

Полупроводниковые диоды. Типы диодов и схемы обозначения. Электронные выпрямители и стабилизаторы

ЛЕКЦИЯ №2

ТЕМА: Полупроводниковые диоды

ПЛАН

Введение.

2.1. 
Типы диодов и
схемы обозначения.

2.1.1. 
Точечные диоды.

2.1.2. 
Плоскостные
диоды.

2.1.2.1.  Стабилитроны.

2.1.2.2.  Туннельный диод.

2.1.2.3.  Обращенный диод.

2.1.2.4.  Варикап.

2.1.2.5.  Магнитодиод.

2.1.2.6.  Тензодиод.

2.1.2.7.  Оптоэлектронные диоды.

2.2. 
Электронные
выпрямители и стабилизаторы.

2.2.1. 
Однополупериодный
выпрямитель.

2.2.2. 
Двухполупериодный
выпрямитель.

2.2.2.1.  Мостовая схема выпрямления.

2.2.2.2.  Схема с выводом нулевой точки
трансформатора.

2.2.3. 
Параметрический
стабилизатор напряжения.

2.1. Типы
диодов и схемы обозначения.

Полупроводниковым
диодом называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор состоящий
из одного p-n перехода.

Типы диодов
определяются их свойствами и ВАХ.

Условное
графическое обозначение полупроводникового диода, и его структура. Электрод
диода, подключенный к области Р, называют анодом, а электрод, подключенный к
области N, — катодом.

2.1.1. Точечный
диод.

Технология изготовления точечного диода позволяет получить p-n переход путем впаивания стальной проволоки в кристалл
полупроводника. В результате, в месте пайки образуется p-n переход.
Впаивание проволоки осуществляется путем пропускания через контакт импульсного
тока большой величины.

1 –
стеклянный баллон;

2 – стальная
проволока;

3 – вывод
диода;

4 –
полупроводниковый кристалл.

При прямом
включении к p-n переходу точечного диода можно подключать напряжение не более
1 В. В противном случае диод выйдет из строя. При обратном включении точечного
диода ток может достигать десятков вольт.

При
увеличении температуры, ВАХ точечного диода значительно изменяется, что
приводит к изменению режимов работы диода.

2.1.2. Плоскостные
диоды.

1 –
электрические отводы;

2 –
металлический герметичный корпус;

3 –
стеклянная трубка;

4 –
стеклянный изолятор;

5 – p-n переход;

6 – вывод.

Плоскостные
диоды довольно часто применяют в качестве выпрямительных диодов. Выпрямительные
диоды бывают микроплоскостные (у которых поверхность кристалла составляет доли
квадратного миллиметра) и макроплоскостные (у которых поверхность кристалла
может достигать нескольких квадратных сантиметров), поэтому токи у этих диодов
могут быть от десятков долей Ампера до тысяч Ампер.

2.1.2.1.
Стабилитрон.

Стабилитрон –
полупроводниковый диод, который имеет ВАХ, в области электрического пробоя практически
не зависящую от обратного напряжения.

Стабилитрон
предназначен  для стабилизации постоянного напряжения при изменении тока
нагрузки устройства или изменении входного напряжения.

Параметры
стабилитрона:

1) 
I_ст.мин. – минимальный ток стабилизации,
обусловленный начальным участком прямолинейной характеристики.

2) 
 I_{ст.макс.} – максимальное значение тока
стабилизации, обусловленное тепловым пробоем p-n перехода.

3) 
U_ст – напряжение
стабилизации.

4) 
R_д – динамическое сопротивление стабилизации.

5) 
T_KU – температурный коэффициент
напряжения, показывает приращение напряжения относительно приращения
температуры.

2.1.2.2.
Туннельный диод.

Туннельный
диод. Изготавливается из сильнолегированного кремния или арсенида галлия. По
конструкции данный диод практически не отличается от других плоскостных диодов
и имеет следующую характеристику:

Принцип
работы данного диода основан на туннельном эффекте, заключающимся в наличии
отрицательного дифференциального сопротивления на втором участке
характеристики.

Таким
образом, на данном участке ВАХ положительное приращение напряжения
сопровождается отрицательным приращением тока. На третьем участке ВАХ диод
практически не отличается от подобных ему диодов. На участке четыре, при
обратном включении, наблюдается резкий рост тока уже при незначительном
обратном напряжении, т.е. проводимость при обратном включении очень высока.

2.1.2.3.
Обращенный диод.

Обращенный
диод предназначен для выпрямителей очень малых напряжений при прямом включении.
Изготавливается на основе сильнолегированных полупроводников с критической
концентрацией примесей и является разновидностью туннельных диодов.

Применяется в
микроэлектронике, в выпрямительных устройствах. Прямая ветвь характеризуется
незначительным приростом прямого тока на начальном участке и резком возрастании
на втором участке. Данный участок характеризуется электрическим пробоем.
Обратная ветвь сопровождается резким увеличением тока даже при незначительном
обратном напряжении.

2.1.2.4.
Варикап.

Варикап —
диод, у которого ёмкость p-n перехода зависит от величины приложенного обратного
напряжения.

Как видно из
графика, с увеличением приложенного обратного напряжения, ёмкость варикапа
падает, что обеспечивает возможность использовать его в качестве регулируемой
ёмкости. Характеризуется коэффициентом перекрытия.

              С (5…..100 пкФ)

Используется
в электронных устройствах дистанционного управления или автоматической
подстройки частоты (АПЧ).

2.1.2.5.
Магнитодиод.

Для измерения
магнитного поля в качестве активных элементов используют магнитодиоды, у
которых обратное напряжение будет зависеть от величины магнитного поля, в
которое помещен магнитодиод.

2.1.2.6.
Тензодиод.

Диод, в
котором механическое воздействие на его корпус преобразуется в электрический
сигнал.

2.1.2.7.
Оптоэлектронные диоды.

К
оптоэлектронным диодам относятся светодиоды, фотодиоды.

Диоды, в
который осуществляется принцип оптического взаимодействия с кристаллом
полупроводника

2.2. Параметрический
стабилизатор напряжения.

Для питания
электрической аппаратуры помимо выпрямительных устройств используют
стабилизирующие устройства, которые позволяют поддерживать необходимое выходное
напряжение на одном и том же уровне при изменениях входного напряжения или тока
нагрузки.

R_б – балластное сопротивление;

VD – стабилитрон;

R_н – сопротивление нагрузки;

I – входной ток;

I_н – ток нагрузки;

I_VD – ток стабилитрона.

Дестабилизирующими
факторами при работе аппаратуры являются входное напряжение и ток нагрузки.
Параметрический стабилизатор осуществляет стабилизацию в обоих случаях.

В
параметрическом стабилизаторе стабилитрон выполняет роль резистора, на котором
имеется падение напряжения, изменяющееся при изменении входного напряжения или
тока нагрузки. Работа стабилизатора связана с составным уравнением данной
схемы:

На графике
наносятся ВАХ стабилитрона и «опрокинутая» характеристика балластного сопротивления.

Балластное
сопротивление выбирается таким образом, чтобы его характеристика проходила
приблизительно через середину прямолинейного участка ВАХ (точка А).

При любых
изменениях входного напряжения, например от U_вх1 до U_вх2
характеристика R_б переместится параллельно самой себе из точки А в точку
А` при этом напряжение стабилизации изменится на ΔU (→0)

ΔU= U_ст1 – U_ст2

В результате,
в соответствии с составным уравнением данной схемы изменится величина входного
тока от значения I₁ до значения I₂ , а соответственно и падение напряжения R_б.

Как видно их
графика, в реальной ВАХ стабилитрона U_ст незначительна.

Входное
напряжение можно изменять в диапазоне, лежащем от значения, соответствующего
току I_ст.мин. до I_{ст.макс.}

Стабилизатор
характеризуется параметрами:

1.  К_ст. – коэффициент
стабилизации;

2.  R_стаб. – внутреннее сопротивление
стабилизатора;

3.  η – КПД стабилизатора (η~0,3 или 30%)

Типы диодов и их применение

Различные типы диодов с их характеристиками и применением

Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухконтактный электрический обратный клапан, пропускающий ток в одном направлении . Они в основном состоят из кремния, но также используется германий. Обычно они используются для ректификации. Но существуют разные свойства и характеристики диодов, которые можно использовать для разных целей. Эти характеристики изменены для формирования различных типов диодов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов с различными свойствами.

Некоторые из различных типов диодов, их свойства и применение обсуждаются ниже:

Диод P-N перехода

Диод с P-N переходом изготовлен из полупроводникового материала. Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа.Комбинация этих слоев P- и N-типа образует соединение, известное как соединение P-N.  Отсюда и название PN-переходный диод .

Позволяет протекать току в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительные диоды, используемые для выпрямления.

Существуют различные типы диодов, в которых используется переход P-N с различной концентрацией примеси. Они обсуждаются ниже.

Малый сигнальный диод

Это тип диода с PN-переходом, который работает на низковольтных сигналах. Площадь его соединения очень мала. Из-за чего переход имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет маленькому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень коротким временем восстановления. Однако его ограничения: низкое напряжение и параметры тока .

Благодаря высокой скорости переключения эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.

Выпрямительный диод

Выпрямительный диод представляет собой тип диода с PN-переходом, площадь PN-перехода которого очень велика.Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.

Это самый распространенный и часто используемый тип диода. Эти типы диодов могут выдерживать большие токи и используются для преобразования переменного тока в постоянный ( Rectification ).

Диод Шоттки

Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика. У него нет соединения P-N.  

Преимущество диода Шоттки в том, что он имеет очень низкое прямое напряжение падение и быстрое переключение . Поскольку емкостной переход (PN-переход) отсутствует, скорость переключения диода Шоттки очень высока.

Ограничение диода Шоттки заключается в том, что он имеет низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки.

Супербарьерные диоды

Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но они имеют низкое падение прямого напряжения , как и диоды Шоттки.Они имеют низкий обратный ток утечки точно так же, как обычный диод с PN-переходом.

SBR использует MOSFET , создавая короткий контакт между его затвором и истоком.

SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и быстрое переключение.

Светоизлучающий диод (LED)

Светоизлучающий диод также представляет собой тип диода с PN-переходом, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.

Светодиод состоит из полупроводника с прямой полосой пропускания. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от энергетической щели полупроводника.

Светодиод

преобразует электрическую энергию в световую.

Фотодиод

Фотодиод представляет собой тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток.Его работа противоположна работе светодиода .

Каждый полупроводниковый диод подвержен влиянию оптических носителей заряда. Вот почему они упакованы в светонепроницаемый материал.

В фотодиоде есть специальное отверстие, позволяющее свету проникать в его чувствительную часть.

Когда свет (фотонные частицы) попадает на PN-переход, он создает электронно-дырочную пару. Эти электроны и дырки вытекают в виде электрического тока. Для повышения эффективности используется диод с контактным соединением .

Фотодиод используется в обратном смещении, и их можно использовать в солнечных элементах.

Лазерный диод

Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в световую. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазерный диод состоит из PIN-перехода, где электрон и дырка объединяются вместе в собственной (I) области. когда они объединяются, генерируется лазерный луч.

Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерных указках, приводах компакт-дисков, лазерных принтерах и т. д.

Туннельный диод

Туннельный диод

был изобретен Лео Эсаки в 1958 году.

Туннельный диод представляет собой сильнолегированный диод с PN-переходом . Он работает по принципу туннельного эффекта . Из-за высокой концентрации легирования барьер перехода становится очень тонким. Это позволяет электрону легко покинуть барьер.Это явление известно как туннельный эффект .

Туннельный диод имеет область на кривой VI , где ток уменьшается по мере увеличения напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и микроволновый усилитель .

Символ с характеристикой VI кривой туннельного диода приведен ниже:

Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении и является быстродействующим переключающим устройством.

Стабилитрон

Диод Зенера

назван в честь Кларенса Малвина Зенера , открывшего эффект Зенера .

Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении. когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение Зенера , оно позволяет течь току.

Диод Зенера имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом.Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.

При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).

При обратном смещении блокируется до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он пропускает ток с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой Зенера вызван двумя причинами: квантовым туннелированием электронов и Лавинным пробоем .

Стабилитрон в основном используется в конфигурации с обратным смещением.Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.

Задний диод

Обратный диод или задний диод представляет собой диод с PN-переходом, работа которого аналогична работе туннельного диода и стабилитрона . Но рабочие напряжения гораздо ниже.

Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию примеси по сравнению с другой стороной.

При прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно меньше по сравнению с туннельным диодом.В противном случае он работает как обычный диод с PN-переходом.

В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжение пробоя намного ниже.

Широко не используется, но его можно использовать для выпрямления сигнала небольшого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ смесителе и умножителе.

Лавинный диод

Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, специально разработанный для работы в области лавинного пробоя .

Лавинный пробой — это явление, при котором на PN-переход подается достаточное обратное напряжение. Из-за этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.

Лавинный диод

работает аналогично диоду Зенера. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.

Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкое напряжение может легко его разрушить.Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжений по сравнению с простым диодом Зенера.

Диод подавления переходных напряжений (TVS)

Диод подавления переходного напряжения или диод TVS представляет собой тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков высокого напряжения.

Диод

TVS может выдерживать более высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.

Однонаправленный диод TVS работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и защита от перенапряжения при обратном смещении.

Двунаправленный TVS-диод действует как два последовательно включенных лавинных диода. Изготавливается как единый компонент. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжений при использовании параллельно с цепью.

Легированный золотом диод

В диоде такого типа в качестве примеси (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с PN-переходом.

Диод постоянного тока

Диод постоянного тока, также известный как токоограничивающий диод (CLD), представляет собой диод с двумя выводами, изготовленный из JFET. Он регулирует протекающий через него ток до фиксированного уровня.

CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.

Диод ступенчатого восстановления

Диод с ступенчатым восстановлением или диод с отсечкой представляет собой диод с PN-переходом, который резко прекращает протекание тока при изменении его направления на противоположное.

SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) изготовлен из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирующей примеси вблизи перехода. Из-за чего носители заряда (электроны и дырки) вблизи перехода также уменьшаются. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится пренебрежимо малой.Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ON на OFF.

В обычном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальный диод требует некоторого времени на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому он может мгновенно прекратить подачу тока.

Пельтье или термодиод

Пельтье или термодиод — это тип диода, тепловое сопротивление которого в одном направлении отличается от другого.Таким образом, генерируемое тепло течет в одном направлении к одной стороне (терминалу), оставляя другую сторону более прохладной.

Этот диод используется для контроля тепла в микропроцессорах и холодильниках для охлаждающего эффекта.

Вакуумный диод

Это простейшая форма диода, состоящего из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).

Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод подхватывает электроны, и поток продолжается.

Катод можно нагревать прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде выбрасывается в вакуум после нагревания. Анод собирает эти электроны и течет ток.

При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.

Таким образом, ток течет только в одном направлении.

Варакторный диод

Варакторный диод

, также известный как диод Vericap, представляет собой конденсаторы, управляемые напряжением.Они имеют P-N переход с переменной емкостью перехода.

Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.

Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варакторный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.

Варакторные диоды применяются в качестве управляемого напряжением генератора в контуре фазовой синхронизации, ВЧ-фильтров и умножителей частоты .

Связанная запись: Типы интегральных схем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Диод Ганна

Диод Ганна

, также известный как « Устройство переноса электронов » (TED), представляет собой диод с отрицательным сопротивлением, такой как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , открывшего « Эффект Ганна » в 1962 году.

Диод Ганна не имеет P-N перехода. На самом деле он состоит из только материала N-типа , поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод.Это также причина, по которой многие люди называют его «устройством переноса электронов» (TED) вместо диода.

Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне терминала, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет более легкую концентрацию легирования.

Когда на диод Ганна подается напряжение, сначала его ток увеличивается с увеличением напряжения.

При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает увеличиваться с ростом напряжения.Это приводит к падению текущего потока. Это область отрицательного сопротивления , в которой работает диод Ганна .

Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .

PIN-диод

PIN-диод

представляет собой трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой I расположен между сильнолегированным P и полупроводником N-типа.

Электроны и дырки из N- и P-областей соответственно перетекают во внутреннюю область (I). Как только область «I» полностью заполняется электронами-дырками, диод начинает проводить.

При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.

При более высокой частоте PIN-диод будет работать как линейный резистор. Это связано с тем, что PIN-диод имеет плохое обратное время восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.

На низкой частоте действует как выпрямительный диод. Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и отключиться во время цикла.

Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает электронно-дырочную пару. Эта электронно-дырочная пара вытекает как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотогальванических элементах .

PIN-диоды

используются в выпрямлении высокого напряжения, в радиочастотных приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.

Кремниевый выпрямитель (SCR)

SCR представляет собой четырехслойное полупроводниковое коммутационное устройство P-N-P-N. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор.

SCR представляет собой диод с внешним управляющим входом, известным как вход затвора. Он позволяет току течь в одном направлении.

Когда SCR подключен к прямому смещению, он еще не пропускает ток. Это известно как режим прямой блокировки .

Чтобы заставить SCR работать в прямом режиме, ему нужно либо необходимое напряжение для пересечения предела пробоя, либо подача положительного импульса на его вход затвора.

Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки тока удержания, либо выключите вход затвора и на мгновение замкните анод-катод.

При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после применения входа затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, тринистор начинает проводить ток из-за лавинных явлений.

SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока большой мощности

Диод Шокли

Диод Шокли

представляет собой четырехслойный диод PNPN.Он похож на SCR, но не имеет входа управления или затвора.

Диод Шокли имеет тенденцию оставаться включенным, когда он включен, и имеет тенденцию оставаться выключенным, когда он выключен.

Поскольку мы знаем, что диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — это подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.

После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он позволит протекать току.

В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение уменьшится по сравнению с напряжением пробоя.Чтобы он отключился, напряжение должно быть значительно ниже напряжения пробоя.

Диод точечного контакта

Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .

Это тип диода, в котором небольшой точечный переход формируется между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа.

« кошачий ус » представляет собой тонкую пружинящую проволоку из фосфористой бронзы или вольфрама. Он образует точечный контакт с полупроводником N-типа, отсюда и название точечный диод .

Поскольку образованный переход очень мал, емкость перехода диода с точечным контактом очень мала. Таким образом, емкость хранения заряда очень мала, что делает его быстро переключающимся устройством.

Во время производства пропускание относительно большого тока через провод с кошачьими усами приводит к образованию небольшой P-области на полупроводнике N-типа . Этот небольшой переход действует как P-N переход.

Диоды с точечным контактом

используются для сигналов низкого напряжения, а также в микроволновых смесителях и детекторах.

Это одни из наиболее распространенных типов диодов, используемых при разработке и эксплуатации электронных схем. Если вы хотите добавить больше видов диодов, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.

Различные типы диодов и принцип их работы

Стабилитрон, Шоттки, выпрямители, тиристор, кремний и симисторы

Меган Танг

Диод представляет собой электрическое устройство с двумя выводами. Диоды изготавливаются из полупроводника, чаще всего из кремния, но иногда и из германия.Существуют различные типы диодов, но здесь обсуждаются стабилитрон, выпрямитель, диод Шоттки, подавитель переходного напряжения, тиристор, выпрямитель с кремниевым управлением и симистор.
Затвор выбора транзистора импульсно «включен», вызывая большой ток стока. Высокое напряжение на соединении затвора притягивает электроны, которые проникают через тонкий оксид затвора и сохраняются на плавающем затворе. EPROM можно стереть, подвергнув его воздействию сильного источника ультрафиолетового света, что означает, что их можно перезаписывать много раз (в отличие от PROM).СППЗУ не подходят для хранения информации, которая будет часто меняться, потому что чип необходимо будет удалить из устройства, в котором он находится, чтобы перепрограммировать его.

Стабилитроны

Зенеровские диоды

— это кремниевые полупроводниковые устройства, которые позволяют току течь либо в прямом (от анода к катоду), либо в обратном направлении. Высоколегированный p-n переход позволяет устройству работать в обратном направлении, когда достигается напряжение пробоя. Обратный пробой Зенера происходит из-за квантового туннелирования электронов, вызванного сильным электрическим полем.В режиме прямого смещения стабилитроны работают как обычные диоды. При подключении в обратном режиме может протекать небольшой ток утечки. При приближении обратного напряжения к напряжению пробоя через диод начинает протекать ток. Максимальный ток определяется последовательным резистором. Как только достигается максимум, ток стабилизируется и остается постоянным в широком диапазоне приложенных напряжений.

Выпрямители

Выпрямители представляют собой двухпроводные полупроводники, пропускающие ток только в одном направлении.Выпрямитель состоит из одного или нескольких диодов, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Однополупериодный выпрямитель — это когда на вход подается питание переменного тока, на нагрузке становится виден только положительный полупериод, а отрицательный полупериод скрыт (заблокирован или потерян). В однополупериодном выпрямителе используется только один диод. Двухполупериодные выпрямители преобразуют полный входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. Для двухполупериодного выпрямителя используются два или четыре диода.КПД однополупериодного выпрямителя ниже, потому что показана только положительная часть формы входного сигнала. Выпрямители используются в различных устройствах, включая источники питания постоянного тока, радиосигналы или детекторы, высоковольтные системы передачи постоянного тока и несколько бытовых приборов (ноутбуки, игровые системы и телевизоры).

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки представляют собой полупроводниковые устройства, образованные соединением кремниевого полупроводника (n-типа) с металлическим электродом.Диоды Шоттки известны своим быстрым переключением и малым падением напряжения в прямом направлении. Прямое падение напряжения значительно меньше, чем у обычного кремниевого диода с p-n переходом. Падение напряжения на диодах Шоттки обычно находится в пределах 0,15-0,45В. При прямом смещении электроны перемещаются от материала n-типа к металлическому электроду, позволяя течь току. Диоды Шоттки не имеют обедненного слоя, а значит, они униполярны.

Ограничитель переходного напряжения

Диоды

Transient Voltage Suppressor (TVS) используются для защиты электроники от скачков напряжения.Переходные процессы — это временные всплески или скачки напряжения или тока, которые могут негативно повлиять на цепи. Диоды TVS шунтируют избыточный ток, когда наведенное напряжение превышает потенциал лавинного пробоя. Благодаря своей способности подавлять все перенапряжения выше напряжения пробоя, TVS является зажимным устройством. TVS может быть однонаправленным или двунаправленным. Однонаправленный допускает только напряжение выше или ниже земли (положительное или отрицательное напряжение). Двунаправленный выбирается, когда ожидается, что защищенный сигнал будет колебаться над или под землей, как при напряжении переменного или постоянного тока, предназначенном для работы как положительное, так и отрицательное напряжение. Некоторые приложения включают в себя линии передачи данных и сигнальные линии, микропроцессоры и МОП-память, линии электропередач переменного тока, телекоммуникационное оборудование и отвод/фиксацию в цепях/системах с низким энергопотреблением.

Тиристорные диоды

Тиристорные диоды представляют собой три оконечных устройства. Три клеммы — затвор, анод и катод. Затвор управляет током, протекающим между анодом и катодом. В тиристорном диоде небольшой ток на затворе вызывает гораздо больший ток между анодом и катодом.Даже если ток затвора удален, больший ток продолжает течь от анода к катоду. Диод остается в этом состоянии до сброса схемы. В семействе тиристоров есть несколько типов диодов, включая SCR и TRIAC.

Кремниевые управляемые выпрямители

Кремниевые управляемые выпрямители (SCR) — это тип диода в семействе тиристоров. SCR представляют собой четырехслойные твердотельные устройства управления током. Четыре слоя полупроводника P-N-P-N. Есть три вывода: анод, катод и затвор. Устройство изготовлено из кремниевого материала, который контролирует высокую мощность и преобразует большой переменный ток в постоянный (выпрямление). SCR являются однонаправленными, электрический ток допускается только в одном направлении. SCR используются в приложениях управления мощностью, таких как питание электродвигателей, управление системой освещения, управление реле или индукционные нагревательные элементы.

Симисторы

Симисторы

— это три оконечных устройства, также входящие в семейство тиристоров. Первый терминал — это ворота, которые действуют как триггер для включения устройства.Две другие клеммы называются анодом 1 и анодом 2 (также называемые основной клеммой 1 и основной клеммой 2). Эти две клеммы не взаимозаменяемы, ток затвора должен поступать со стороны анода 2 схемы. Компоновка аналогична двум SCR, соединенным параллельно друг с другом; однако симисторы фактически сконструированы из цельного куска полупроводникового материала, который соответствующим образом легирован и слоистый. Симисторы коммутируют высокие напряжения и высокие уровни тока. Это двунаправленные переключатели, поэтому ток может проходить в обоих направлениях после срабатывания затвора.Некоторые из приложений включают управление питанием переменного тока, регуляторы освещенности, управление двигателем и другие простые схемы с низким энергопотреблением, где требуется переключение питания.

Меган Танг проходит летнюю стажировку в Jameco Electronics , учится в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.

Типы диодов – пояснения, символы и применение – Wira Electrical

Очень важно изучить типы диодов, особенно для схем силовой электроники.Диод представляет собой электрический компонент с двумя выводами, который может пропускать ток в одном направлении и блокировать ток в противоположном направлении. Наше руководство здесь в основном посвящено типам диодов, изображениям, символам и функциям.

Что такое диод

Мы не будем тратить много времени на изучение этого вопроса, так как наша основная тема будет довольно длинной. Диод известен как полупроводниковый компонент, потому что он сделан из полупроводниковых материалов, таких как кремний или германий (оба дают разные результаты для диодов).

Как упоминалось выше, диоды могут пропускать ток в нужном нам направлении и блокировать ток, если он течет в противоположном направлении. Просто представьте, что это улица с односторонним движением. Вот почему мы можем преобразовать переменное напряжение в постоянное напряжение, потому что оно блокирует ток, когда его значение находится в отрицательной области.

Что такое символ диода

Символ диода наглядно иллюстрирует его функцию. Он содержит стрелку со «стеной» на конце, как показано ниже.

Диод представляет собой компонент с двумя клеммами, а его клеммы названы так:

Анод представляет направление, в котором мы хотим течь, или также известное как прямое смещение. Катод представляет направление, которое мы хотим заблокировать, или также известное как обратное смещение.

Что такое структура диода

Посмотрев на объяснение выше, нам нужно знать, как диоды могут вести себя подобным образом. Его уникальный принцип работы исходит из полупроводниковых материалов, таких как кремний или германий.

Пока анодное напряжение выше, чем катодное, ток смещен в прямом направлении, ток протекает в цепи без каких-либо проблем.

Пока напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде, ток смещен в обратном направлении, ток не может протекать через диод и ток в цепи не течет.

Типы диодов

Здесь мы будем проводить большую часть времени, изучая, какие типы диодов используются в каждой схеме. Типы диодов:

1. Светоизлучающий диод (LED)
2. лазерный диод
3. Avalanche Diode
4. ZENER DIOODE
5. SCHOTTKY DIOODE
6. PR DIODEODE
7. PN Переходные диод
8. Маленький сигнал диод
9. Большой сигнальный диод
10. Постоянные ток Диоды
11. Shockley Diode
12. ступенчатые диоды
13. Туннельный диод
14. Вариатор диода
15. ДИОД ДИОД ДИОД
16. Золотые легированные диоды
17. Супер барьерные диоды
18. PELTIER DIODE
19. Кристаллический диод
20. Кристовый выпрямитель
21. Вакуумные диоды
22. PIN-диод
23. Точечные контактные устройства
24. Диод Ганна

Знание типов диодов ничего не даст нам, если мы не узнаем, что они из себя представляют и каковы их функции. Тогда давайте перейдем к подробному объяснению ниже.

Что такое светоизлучающий диод (LED)

Из названия следует, что этот диод излучает свет, когда диод смещен в прямом направлении или, другими словами, когда электроды проходят через диод. Когда ток достаточен, диод смещается в прямом направлении и излучается свет.

Его свет может быть видимым или невидимым невооруженным глазом в зависимости от его функции. В нашем пульте от телевизора он использует инфракрасный светодиод для отправки сигналов, и он невидим для нашего глаза.Другой пример — наша комнатная лампа, она часто использует белый цвет и видна невооруженным глазом.

Что такое лазерный диод

Этот диод работает так же, как светодиод, но излучает когерентный свет, такой как лазерный. Он часто используется для чтения дисководов CD или DVD и других лазерных устройств. Очевидно, что он стоит больше, чем светодиод, но все же дешевле, чем другие типы лазерных генераторов. Этот лазерный диод не имеет длительного срока службы, поэтому имейте в виду, прежде чем использовать его.

Есть несколько типов лазерных диода

Лавинный диод относится к типу диодов с обратным смещением и имеет лавинную характеристику.Этот диод предназначен исключительно для обнаружения или обнаружения лавинного пробоя в одной конкретной точке напряжения обратного смещения.

Лавинный диод имеет специальный переход для предотвращения несчастных случаев (концентрация тока, горячая точка), поэтому диод защищен от пробоя.

Лавинные диоды в основном используются для опорного напряжения, защиты, генератора радиочастотного шума, генератора микроволновой частоты и фотонного лавинного детектора.

Лавинные диоды в основном используются в качестве:

• Генератора СВЧ частоты
• Генератора высокочастотного шума
• Однофотонного лавинного детектора
• Радиооборудования
• Аппаратного ГСЧ (генератора случайных чисел).

Что такое стабилитрон

Стабилитроны очень популярны среди разработчиков электрических цепей. Его можно использовать для стабильного опорного напряжения. Диод Зенера реализует принцип обратного смещения и достигает состояния пробоя при достижении определенного напряжения.

Пока ток ограничен до определенной степени, создается стабильное напряжение. Этот диод в основном используется в цепях питания для обеспечения опорного напряжения.

Зенеровский диод работает иначе, чем обычный диод.Он реализует «Zener Breakdown». Его прямое смещение по-прежнему похоже на обычные диоды, но обратное смещение отличается.

Обратное смещение стабилитрона происходит только тогда, когда приложенное напряжение равно напряжению пробоя (пробой стабилитрона). Он хорошо разработан в качестве регулятора напряжения для предотвращения мгновенных импульсов напряжения на других полупроводниковых устройствах.

Что такое диод Шоттки

Диоды Шоттки имеют более низкое напряжение прямого смещения, чем диоды с PN-переходом. В то время как кремниевый PN-переход имеет падение напряжения 0,7 В, этот диод Шоттки имеет только 0,15–0,4 В. Этот диод популярен для создания схем выпрямителей.

Диод Шоттки изготовлен из полупроводникового материала, соединенного с металлом. Таким образом, снижается падение напряжения до минимального значения. Его тип полупроводника — кремний N в качестве анода и металл в качестве катода (вольфрам, платина, хром и т. Д.).

Благодаря этой конструкции этот диод имеет уменьшенное время переключения и высокую пропускную способность по току.Этот диод превосходит другие типы диодов по коммутационному назначению.

Поскольку в диоде есть металл, падение напряжения низкое, поэтому производительность диода увеличивается, а потери мощности ниже.

Что такое фотодиод

Принцип работы этого диода противоположен светоизлучающему диоду. Если светодиоды способны излучать свет при протекании тока, то фотодиод может пропускать ток, когда на него поступает свет некоторой интенсивности.

Фотодиоды очень хорошо подходят для детекторов света и обычно используются для солнечных элементов и фотометров, которые способны генерировать электричество.

Что такое PN-диод

PN-диод широко используется в схемах выпрямителей. Этот диод изготовлен из полупроводникового материала, такого как кремний. Диод с PN-переходом состоит из двух слоев полупроводника с P-материалом и N-материалом.

Отсюда и происходит название узла PN.Этот диод работает так же, как обычный диод, пропускает ток в том же направлении и блокирует ток в противоположном направлении.

Что такое диод слабого сигнала

Этот диод в основном используется для высокочастотных, но слаботочных цепей (радио, телевидение и т. д.). Этот диод также известен как стеклянный пассивированный диод, поскольку он покрыт стеклом для предотвращения загрязнения. Одним из его примеров является 1N4148.

Его размер очень мал по сравнению с силовым диодом. Подобно тому, как катодный вывод силового диода обозначен маркером с одной стороны, маломощный сигнальный диод также имеет черный или красный маркер с одной стороны, обозначающий катодный вывод.

Из-за своего небольшого размера диод с малым сигналом способен выдерживать только небольшой ток около 150 мА и рассеивать мощность около 500 мВт. Его материал изготовлен из полупроводникового материала, такого как кремний или германий. Его производительность зависит от материала.

При проектировании высокочастотной цепи очень эффективно использовать маломощные сигнальные диоды.Этот диод обычно используется для высокочастотных коммутационных цепей, усилителей, любых диодов общего назначения и многого другого.

Что такое диод с большим сигналом

В отличие от диодов с малым сигналом, этот диод имеет большой слой PN-перехода и часто используется в схемах выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный. Большой сигнальный диод способен выдерживать более высокий порог прямого тока и обратного напряжения.

В отличие от маломощных сигнальных диодов, этот диод неэффективен для высокочастотных цепей.Диод с большим сигналом может работать в цепях с высоким напряжением и током, поэтому он используется для подавления высокого пикового напряжения.

Большой сигнальный диод эффективен для цепей питания, таких как инвертор, преобразователь, выпрямитель, зарядная цепь и т.д. Его обратное сопротивление блокировки почти бесконечно в мегаомах, в то время как прямое сопротивление низкое.

Что такое постоянный ток диод

постоянный токовый диод также известен как:

• Текущий регулирующий диод
• Текущий предельный диод
• Diode Connected Transistor

Этот диод используется в качестве регулятора напряжения в специфике Текущий.Это ограничитель тока с двумя клеммами, и этот JFET работает как ограничитель тока, чтобы получить высокий выходной импеданс.

Что такое диод Шокли

Несмотря на то, что его название похоже на диод Шоттки, он совершенно другой. Диод Шокли состоит из четырех слоев PN, поэтому он также известен как диод PNPN.

По своей конструкции похож на тиристор, но без вывода Gate. Когда терминал Gate удален, нам не нужно запускать его, чтобы сделать его смещенным вперед.Единственное, что нам нужно сделать, это подать прямое напряжение.

Он останется в состоянии «ВКЛ.» после включения и останется в состоянии «ВЫКЛ.» после выключения. С этими характеристиками диоды Шокли используются в качестве переключателей для запуска тринистора и могут использоваться для генераторов релаксации.

Что такое ступенчатый восстанавливающий диод

Этот диод также называется:

• Отпирающий диод
• Зарядно-накопительный диод

Это один из специальных диодов.Он будет хранить заряд, полученный от прямого напряжения или положительного импульса. Позже он будет использовать этот заряд на отрицательном импульсе синусоидального напряжения.

Время его нарастания равно «времени привязки», поэтому время восстановления импульса быстрое.

Поскольку у него есть время восстановления скорости, он подходит для цепей высокого порядка, так как его частота среза очень высока. Одно из его применений — множитель с частотой среза в ГГц.

Что такое туннельный диод

Среди типов диодов; это еще один быстродействующий диод переключения, даже в наносекундном таймере.Он имеет паразитную емкость проводки и емкостной переход, чтобы ограничить его переходную характеристику.

Поскольку его скорость составляет наносекунды, он имеет высокую частоту переключения и используется в высокочастотных устройствах, таких как усилители и микроволновые генераторы.

Туннельный диод в основном используется для обеспечения отрицательной проводимости в некоторых устройствах и регулируется механически или электрически.

Несколько его приложений:

Этот тип диода также известен как:

• VARICAP Диоды
• VARICAP Diodes
• Переменный емкость Диода
• Диод переменного сопротивления
• Настраивая диод

Поскольку в его имени есть слово «переменная», это означает, что в нем содержится переменное значение. Варакторный диод используется в качестве переменного конденсатора, и его рабочая область в основном смещена в обратном направлении.

Несмотря на то, что это диод, он способен изменять емкость в цепи с высоким пороговым значением. Его обедненный слой может увеличиваться или уменьшаться при изменении напряжения обратного смещения.

Его популярные приложения:

• Генераторы с контролируемыми напряжением (мобильный телефон, предварительный фильтр спутник и т. Д.)
• Конденсаторы, управляемые напряжением
• Multielliers
• Параметрические усилители

Что такое давление подавления преходяного напряжения

Полупроводниковые компоненты и устройства испытывают переходный период при внезапном изменении напряжения.Это приведет к повреждению устройства выходным откликом. Вот здесь-то и начинают действовать диоды подавления напряжения.

Принцип работы диода подавления напряжения аналогичен диоду Зенера.

Образован обычным p-n переходом, поэтому работает аналогично обычным диодам. Единственное отличие состоит в том, что его состояние изменяется во время появления переходного напряжения.

При запуске (нормальное состояние) его импеданс будет высоким, а когда появится переходное напряжение, он уменьшится, и диод перейдет в состояние лавинного пробоя, имеющего низкий импеданс.

Что такое диод, легированный золотом

В конструкции этого диода в качестве легирующей примеси используется золото. Этот золотой материал увеличивает скорость этого диода. Мало того, его ток утечки также меньше, чем у других типов диодов при обратном смещении.

Что такое супербарьерный диод

Его прямое падение напряжения такое же низкое, как у диода Шоттки. Этот диод считается выпрямительным диодом, а также способен выдерживать скачки напряжения.

Супербарьерный диод имеет такую ​​же низкую утечку тока обратного смещения, как диод с PN-переходом.

Он считается выпрямителем, потому что он совместим с цепями высокой мощности, быстро переключается и имеет низкие потери мощности. Мало того, супербарьерный диод имеет меньшее прямое падение напряжения, чем диод Шоттки.

Что такое диод Пельтье

Как следует из названия, этот диод также действует как элемент Пельтье. Этот диод выделяет тепло на стыке полупроводников из двух материалов.Это делается в направлении, следующем за направлением течения.

Диоды Пельтье могут использоваться не только в качестве нагревателя, но и в качестве охладителя, теплового двигателя и датчика для термоэлектрического охлаждения.

Что такое кристаллический диод

Этот диод изготовлен из металлической проволоки, прижимающей полупроводниковый кристалл. Исходя из этого механизма давления, кристаллический диод является диодом контактного типа. То, как он себя ведет, зависит от давления на его кристалл и точку.

Металлическая проволока действует как анод, а полупроводниковый кристалл — как катод.Это один из особых типов диодов, который не встречается в природе.

Этот диод также известен как кошачий ус. Вы найдете этот тип диода чаще всего в микроволновых приемниках и детекторах.

Существует несколько применений кристаллического диода, такого как:

• кристаллический диодный приемник
• кристаллический диод детектор
• радиоприемник

Что такое кремниевый контролируемый выпрямитель

контролируемый кремниевый выпрямитель или SCR является популярным среди типов диодов, используемых в силовой электронике.В отличие от обычного диода, SCR имеет три вывода: катод, анод и затвор. Он почти аналогичен диодам Шокли.

Его клемма ворот предназначена для управления. Даже если он находится в состоянии прямого смещения, нам все равно нужно запустить затвор, чтобы ток прошел.

От дополнительной клеммы затвора SCR имеет дополнительные режимы работы:

• Режим прямой блокировки (состояние «Выкл») = положительное напряжение (+) подается на анод, отрицательное напряжение (-) подается на катод и затвор клемма разомкнута. SCR находится в состоянии прямого смещения, но по-прежнему блокирует ток через него.
• Режим прямой проводимости (включенное состояние) = положительное напряжение (+) подается на анод, отрицательное напряжение (-) подается на катод, положительное напряжение (+) подается на клемму затвора. SCR находится в состоянии прямого смещения, и ток может протекать через него. Другой метод достижения этого состояния без подачи напряжения на клемму затвора — это подача большего напряжения на анод, пока он не достигнет состояния пробоя.
• Обратный режим блокировки (состояние «Выкл.») = положительное напряжение (+) подается на катод, отрицательное напряжение (-) подается на анод, а клемма затвора разомкнута.SCR находится в состоянии обратного смещения и блокирует ток через него.

Что такое вакуумный диод

Этот тип диода сконструирован совершенно иначе, чем другие обычные диоды. Он сделан из двух электродов вместо полупроводникового материала в качестве катода и анода.

Вольфрам используется в качестве катода и способен испускать электроны на анод. Направление электронов всегда от катода к аноду, как и в переключателях.

Оксидный материал используется в качестве покрытия для катода, чтобы увеличить его способность к эмиссии электронов.Поверхность анода шероховатая, чтобы уменьшить температуру нагрева диода при работе.

Его проводящее состояние достигается только в том случае, если анод положителен по отношению к выводу катода.

Что такое PIN-диод

Этот диод является улучшенной версией PN-диода, о котором мы читали выше. Этот усовершенствованный диод с PN-переходом устраняет необходимость легирования.

Натуральные материалы (внутренние материалы), такие как материалы без заряда, вставляются между слоями PN между ними.Следовательно, площадь обедненного слоя увеличивается.

При подаче прямого напряжения и электроны, и дырки вталкиваются в собственный слой материала. Из-за этого поведения электрические поля будут создаваться через собственный материал из-за высоких уровней инжекции.

Довольно сложно понять и использовать этот тип диода, но он используется в некоторых приложениях:

• Аттенюаторы
• Радиопереключатели
• Фотодетектор

Что такое Point Contact Devices

типы диодов, этот не имеет названия «диод», но он по-прежнему хорошо работает как диод.Здесь мы используем вольфрам или золото, поскольку провод действует как точка контакта для создания слоя PN и областей соединения. Это достигается пропусканием через них сильного электрического тока.

После прохождения сильного тока вокруг края провода, соединенного с металлической пластиной, образуется небольшая область PN-перехода. Это состояние с прямым смещением, очень похожее на другие диоды.

Для обратного смещения провод будет действовать как изолятор между пластинами, а диод — как конденсатор.Поскольку он действует как конденсатор, он естественным образом блокирует постоянный ток, в то время как переменный ток может протекать с более высокой частотой.

Судя по этой характеристике, это устройство часто используется для детекторов высокочастотных сигналов.

Что такое диод Ганна

В отличие от других диодов, изготовленных из полупроводниковых материалов типов P и N, этот диод изготовлен только из полупроводниковых материалов n-типа. Область истощения этих двух материалов N-типа очень тонкая.

Когда мы увеличиваем напряжение, ток будет увеличиваться одновременно. После того, как напряжение достигает определенной точки, ток будет падать экспоненциально. Благодаря такому поведению этот диод реализует отрицательное дифференциальное сопротивление.

Два электрода из арсенида галлия и фосфида индия являются причиной отрицательного дифференциального сопротивления. Этот диод часто используется для микроволновых радиочастотных устройств или в качестве усилителя.

Часто задаваемые вопросы

Сколько существует типов диодов?

Диод представляет собой электрический компонент с двумя выводами. Он изготовлен из полупроводникового материала, кремния или германия. Существует много типов диодов, но наиболее популярными являются диод с PN-переходом, стабилитрон, диод Шоттки, кремниевый управляемый выпрямитель, светодиод и фотодиод.

Какие существуют 5 основных типов диодов?

Не каждый тип диода используется для общего применения. Наиболее распространенными типами диодов являются:
— диод с PN-переходом
— светоизлучающий диод
— кремниевый управляемый выпрямитель
— стабилитрон
— диод для подавления переходного напряжения

Что такое диод и его типы?

Можно сказать, что все типы диодов можно использовать для многих целей.В электронных схемах мы можем использовать обычный диод с PN-переходом, светоизлучающий диод или стабилитрон. Другие специальные диоды, такие как SCR, диод Ганна, TVS, лазерный диод или диод Шокли, имеют свои особые цели.

Каковы три основных области применения диодов?

Даже каждый тип диода играет свою роль в различных приложениях, мы можем сказать, что они связаны с выпрямителем, датчиком, детектором, генератором сигналов, логическими элементами, конструкцией и схемой источника питания, инвертором и т. д.

Как диоды классифицировано?

Типы диодов можно разделить в зависимости от их:
— Характеристики
— Применение,
— Скорость переключения
— Частотная характеристика
— Номинальная мощность

Какие существуют специальные типы диодов?

Среди типов диодов мы можем классифицировать некоторые типы в специальные группы, такие как: светоизлучающий диод, диод Шокли, стабилитрон, диод Ганна, варакторный диод и туннельный диод.

Знакомство с типами диодов

В зависимости от назначения диоды можно разделить на выпрямительные диоды, детекторные диоды, стабилитроны, варикапы, фотодиоды, светоизлучающие диоды, переключающие диоды, быстровосстанавливающиеся диоды и т.д.

Каталог

I Типы диодов

Существует много типов диодов: в зависимости от материалов есть германиевые диоды, кремниевые диоды, арсенид-галлиевые диоды и т.д.; их можно разделить на диоды с поверхностным контактом и диоды с точечным контактом в зависимости от производственного процесса; по разным назначениям их можно разделить на выпрямительные диоды, детекторные диоды, стабилитроны, варакторные диоды, фотодиоды, светоизлучающие диоды, переключающие диоды, быстровосстанавливающиеся диоды и т. д.; по типу соединения их также можно разделить на полупроводниковые переходные диоды, контактные диоды металл-полупроводник и т. д.; по форме корпуса их можно разделить на обычные корпусные диоды, специальные корпусные диоды и т. д. Ниже приведены характеристики различных типов диодов по различному назначению.

1. Выпрямительный диод  

Роль выпрямительного диода заключается в преобразовании переменного тока в пульсирующий постоянный ток.Он работает, используя односторонние проводящие характеристики диода. Поскольку прямой рабочий ток выпрямительного диода велик, в процессе в основном используется структура поверхностного контакта. Емкость перехода этой структуры относительно велика, поэтому рабочая частота выпрямительного диода обычно меньше 3 кГц.

Выпрямительные диоды в основном поставляются в герметичных корпусах из металлической конструкции и пластиковых корпусах. В нормальных условиях выпрямительный диод с номинальным прямым током Т LF более 1 А упаковывают в металлический корпус для облегчения отвода тепла; номинальный прямой рабочий ток менее 1 А в цельнопластиковом корпусе. Кроме того, в связи с постоянным совершенствованием Т-технологии появилось также много мощных выпрямительных диодов в пластиковых корпусах, которые следует отличать при использовании.

Рисунок 1. Схема мостового выпрямителя

Поскольку схема выпрямителя обычно представляет собой схему мостового выпрямителя (как показано на рисунке 1), некоторые производители объединяют четыре выпрямительных диода. Такие резервные части часто называют выпрямительными мостами или полными выпрямительными мостами. Форма обычного выпрямительного диода показана на рисунке 2.

Рисунок 2 выпрямительный диод

При выборе выпрямительного диода следует учитывать такие параметры, как максимальный ток выпрямления, максимальный обратный ток, частота отсечки и время обратного восстановления. К выпрямительным диодам, применяемым в обычных схемах последовательно регулируемого питания, не предъявляются высокие требования по времени обратного восстановления частоты среза. Если максимальный ток выпрямителя и максимальный обратный рабочий ток соответствуют требованиям, выберите выпрямительный диод (например, серию N, серию 2CZ, серию RLR и т.). Выпрямительные диоды, используемые в выпрямительных цепях и импульсных выпрямительных цепях импульсных регулируемых источников питания, должны использовать выпрямительные диоды или диоды с быстрым восстановлением с более высокими рабочими частотами и более коротким временем обратного восстановления.

2. Детекторный диод

Детекторный диод — это устройство, обнаруживающее низкочастотные сигналы, наложенные на высокочастотную несущую, обладающее высокой эффективностью обнаружения и хорошими частотными характеристиками.

Рисунок 3 детекторный диод

Детекторные диоды требуют небольшого прямого падения напряжения, высокой эффективности обнаружения, малой емкости перехода и хороших частотных характеристик.Форма детекторного диода обычно представляет собой стеклянную упаковку EA. В диоде общего обнаружения используется структура точечного контакта из германиевого материала.

При выборе детекторного диода следует выбирать детекторный диод с высокой рабочей частотой, малым обратным током и достаточно большим прямым током в соответствии со специфическими требованиями схемы.

3. Переключающий диод

Переключающий диод представляет собой тип полупроводникового диода, который специально разработан и изготовлен для включения и выключения цепи.Время, необходимое для его переключения с включения на выключение или с выключения на включение, короче, чем у обычных диодов. Обычно есть серии 2AK, 2DK и другие, которые в основном используются в электронно-вычислительных машинах, импульсах и схемах переключения. Переключающие диоды в основном используются в бытовой технике, такой как магнитолы, телевизоры, видеоплееры и электронное оборудование, включая схемы переключения, схемы обнаружения и схемы высокочастотных импульсных выпрямителей. Рис. 4. Переключающий диод диод можно использовать как переключатель.Обычно используется модель 1N4148. Поскольку полупроводниковый диод имеет характеристику однонаправленной проводимости, PN-переход включается при положительном смещении, а сопротивление во включенном состоянии очень мало, от десятков до нескольких сотен Ом; при обратном смещении он выключен. Его сопротивление очень велико. Как правило, кремниевые диоды имеют сопротивление выше 10 мегаом, а германиевые лампы также имеют сопротивление от десятков тысяч до сотен тысяч ом. Благодаря этой функции диод будет играть роль в контроле включения или выключения тока в цепи и станет идеальным электронным переключателем.

Для среднескоростных коммутационных цепей и цепей обнаружения можно выбрать обычные коммутационные диоды серии 2AK. В качестве высокоскоростной схемы переключения можно выбрать высокоскоростные коммутационные диоды серии RLS, серии 1sS, серии 1N, серии 2CK. Мы должны выбрать конкретную модель переключающего диода в соответствии с основными параметрами схемы приложения (такими как прямой ток, максимальное обратное напряжение, время обратного восстановления и т. д.)

4. Стабилитрон

Стабилитрон использует характеристики, согласно которым напряжение не изменяется при изменении тока при обратном пробое PN-перехода для достижения цели стабилизации напряжения.Диод Зенера делится в соответствии с напряжением пробоя, а его значение регулирования напряжения является значением напряжения пробоя. Стабилитроны в основном используются в качестве регуляторов или компонентов опорного напряжения. Стабилитроны можно соединить последовательно, чтобы получить более высокое значение напряжения.

Рисунок 5 Стабилитрон

Выбранный стабилитрон должен соответствовать требованиям основных параметров в соответствующей схеме. Стабильное значение напряжения стабилитрона должно быть таким же, как и значение опорного напряжения схемы приложения.Максимальный стабильный ток стабилитрона должен быть примерно на 50 % выше, чем максимальный ток нагрузки прикладной схемы.

5. Диод быстрого восстановления (FR D)

Диод быстрого восстановления представляет собой полупроводниковый диод нового типа. Этот тип диода имеет хорошие характеристики переключения и короткое время обратного восстановления. Обычно используется в качестве выпрямительного диода в высокочастотных импульсных источниках питания. Диод с быстрым восстановлением характеризуется коротким временем восстановления, что делает его пригодным для выпрямления высокой частоты (например, частоты сети в телевизоре).Диод с быстрым восстановлением имеет важный параметр, определяющий его рабочие характеристики — время обратного восстановления. Определение времени обратного восстановления состоит в том, что диод резко переходит из состояния прямой проводки в состояние выключения, начиная с падения выходного импульса до нулевых линий.

Диоды со сверхбыстрым восстановлением (SRD) разработаны на основе диодов с быстрым восстановлением. Основное различие между ними заключается в том, что время обратного восстановления короче. Время обратного восстановления обычного диода быстрого восстановления составляет несколько сотен наносекунд, а время обратного восстановления диода сверхбыстрого восстановления (SRD) обычно составляет десятки наносекунд.Чем меньше значение, тем выше рабочая частота быстровосстанавливающегося диода. Рисунок 6. Диод с быстрым восстановлением диоды не могут нормально работать в однонаправленной проводимости. Но выпрямительные диоды с быстрым восстановлением вполне годятся на данный момент. Поэтому выпрямительные диоды с питанием от импульсных блоков питания для цветных телевизоров и другой бытовой техники обычно являются диодами с быстрым восстановлением и не могут быть заменены обычными выпрямительными диодами.В противном случае электроприборы могут работать неправильно. Форма обычного диода с быстрым восстановлением показана на рис. 6.

6. Диод Шоттки (sBD)

Диод Шоттки — это аббревиатура от барьерного диода Шоттки (сокращенно SBD). Диоды Шоттки — маломощные, сильноточные, сверхбыстродействующие полупроводниковые приборы, выпускаемые в последние годы. Его обратное время восстановления чрезвычайно короткое (оно может составлять всего несколько наносекунд), прямое падение напряжения составляет всего около 0.4 В, а выпрямленный ток может достигать нескольких тысяч ампер. Эти превосходные характеристики не имеют себе равных среди диодов с быстрым восстановлением.

Рисунок 7 Диод Шоттки

Диоды Шоттки представляют собой металло-полупроводниковые приборы, изготовленные из драгоценных металлов (золота, серебра, алюминия, платины и т. д.) в качестве положительных электродов и полупроводников N-типа в качестве отрицательных электродов. Диоды Шоттки обычно используются в высокочастотных, сильноточных, низковольтных выпрямительных цепях. Внешний вид обычного диода Шоттки показан на рисунке 7.

7. Диод для подавления переходного напряжения

Диод для подавления переходного напряжения называется трубкой TVP (подавитель переходного напряжения). Это полупроводниковое устройство, разработанное на основе процесса трубки регулятора напряжения, в основном используется в схемах быстрой защиты от перенапряжения. Его можно широко использовать в компьютерах, электронных счетчиках, коммуникационном оборудовании, бытовой технике, а также в полевом/морском и автомобильном электронном оборудовании для полевых операций.Он также может быть использован в качестве защитного элемента от воздействия перенапряжения, вызванного действиями человека или поражения электрическим током оборудования.

Рис. 8 Диоды для подавления переходных напряжений

Диоды для подавления переходных напряжений можно разделить на четыре категории в зависимости от их пиковой импульсной мощности: 500 Вт, 1000 Вт, 1500 Вт, 5000 Вт. Каждая категория делится на несколько типов по номинальному напряжению. Когда напряжение на обоих концах диода подавления переходного напряжения выше номинального значения, он мгновенно включается.Фиксируется до заданного значения. Форма диода для подавления переходного напряжения показана на рисунке 8.

8. Светодиод

Аббревиатура светоизлучающего диода — светодиод, который представляет собой устройство, изготовленное из полупроводниковых материалов, таких как фосфид галлия и арсенид фосфида галлия. , который может напрямую преобразовывать электрическую энергию в энергию света. Помимо однонаправленной проводимости обычных диодов, светоизлучающие диоды также могут преобразовывать электрическую энергию в энергию света.Когда на светодиод подается прямое напряжение, он также находится в проводящем состоянии. Когда через кристалл протекает прямой ток, светодиод излучает свет и преобразует электрическую энергию в световую.

Цвет светодиода в основном определяется материалом трубки и типом примесей. В настоящее время распространенными светоизлучающими диодами являются в основном синие, зеленые, желтые, красные, оранжевые, белые и так далее. Среди них белый светодиод — это новый тип продукта, который в основном используется в области подсветки мобильных телефонов, подсветки ЖК-дисплеев и освещения.Рабочий ток светодиода обычно составляет от 2 до 25 мА. Рабочее напряжение (то есть прямое падение напряжения) различно для разных материалов: рабочее напряжение обычных зеленых, желтых, красных и оранжевых светодиодов составляет около 2 В; рабочее напряжение белых светодиодов обычно выше 2,4В; синие светодиоды’ рабочее напряжение обычно выше 3,3 В. Рабочий ток светодиода не должен слишком сильно превышать номинальное значение, иначе существует опасность перегорания.Поэтому резистор R обычно включают последовательно в цепь светодиода в качестве токоограничивающего резистора.

Рисунок 9 Светодиод

Инфракрасный светодиод представляет собой особый вид светодиода. По внешнему виду он похож на светодиоды, но излучает инфракрасный свет, невидимый человеческому глазу в обычных условиях. Его рабочее напряжение составляет около 1,4 В, а рабочий ток обычно менее 20 мА. Некоторые компании упаковывают два светодиода разных цветов вместе, чтобы сделать их двухцветными диодами (также известными как светоизлучающие диоды, изменяющие цвет).Этот светодиод обычно имеет три контакта, один из которых является общим выводом. Он может излучать три цвета света (один из которых представляет собой смесь двух цветов), поэтому его обычно используют в качестве индикатора различных рабочих состояний. Форма обычного светоизлучающего диода показана на рисунке 9.

9. Лавинный диод

Лавинный диод представляет собой силовое микроволновое устройство, разработанное на основе технологии трубки регулятора напряжения. Он может генерировать высокочастотные колебания под действием приложенного напряжения.

Рисунок 10 лавинный диод

В лавинных диодах используется лавинный пробой для инжекции носителей в кристалл. Поскольку носителям требуется определенное время, чтобы пересечь полупроводниковую пластину, их ток отстает от напряжения, и возникает задержка. Влияние отрицательного сопротивления на отношение напряжения будет иметь место, что вызовет высокочастотные колебания. Он часто используется в микроволновой связи, радарах, тактических ракетах, дистанционном управлении, телеметрии, контрольно-измерительных приборах и другом оборудовании.

10.DIAC

DIAC (диод для переменного тока) представляет собой диод, который проводит электрический ток только после того, как на мгновение достигается его пороговое перенапряжение, VBO. DIAC также называют симметричными триггерными диодами. Это кремниевое двунаправленное устройство переключения напряжения. Когда напряжение, приложенное к симметричному триггерному диоду, превышает его напряжение пробоя, два конца включаются, и проводимость будет продолжаться до тех пор, пока ток не прервется или не уменьшится до минимального тока удержания устройства.Выключить снова. Симметричные триггерные диоды обычно используются в схемах защиты от перенапряжения, фазовращательных схемах, тиристорных триггерных схемах и схемах синхронизации.

Рис. 11 диод для переменного тока

узел ПН. Варакторный диод эквивалентен конденсатору переменной емкости.Величина емкости PN-перехода между двумя его электродами изменяется в зависимости от величины обратного напряжения, приложенного к варакторному диоду. Когда обратное напряжение, приложенное к варакторному диоду, увеличивается, емкость варакторного диода уменьшается. Поскольку варакторный диод обладает этой характеристикой, он в основном используется в электрической схеме настройки (например, в высокочастотной головке цветного телевизора) в качестве конденсатора с автоматической подстройкой, которым можно управлять по напряжению.

Рисунок 12 варакторный диод

При выборе варикапного диода важно учитывать, соответствуют ли его рабочая частота, максимальное обратное рабочее напряжение, максимальный прямой ток, емкость перехода при нулевом смещении и другие параметры требованиям цепь приложения.

II Идентификация и обнаружение диодов

1. Идентификация диода

Кристаллические диоды обычно обозначаются на схеме VD плюс цифры, например, VD5 означает диод с номером 5. В национальных стандартных схемах символы широко используемых диодов показаны на рис. 13.

поверхность; некоторые диоды также используют символы «P» и «N» для определения полярности диода, «P» представляет положительный электрод, а «N» представляет отрицательный электрод; Диоды в металлическом корпусе обычно печатаются с символом диода той же полярности на поверхности; светодиоды обычно используют положительные и отрицательные контакты для идентификации положительных и отрицательных полюсов, причем длинные ножки являются положительными, а короткие — отрицательными.

Поверхность выпрямительного моста обычно маркируется структурой внутренней схемы или названиями входной клеммы переменного тока и выходной клеммы постоянного тока. Входной разъем переменного тока обычно обозначается «AC» или «~»; выходная клемма постоянного тока обычно представлена ​​символами «+» и «~».

Из-за различной формы чип-диодов их полярность также маркируется различными способами: в чип-диоде с выводами конец трубки с кольцом белого цвета является отрицательным электродом; в чип-диоде с выводами и без цветного кольца более длинный конец вывода положительный; в SMD-диоде без вывода конец с лентой или насечкой — минус.

2. Обнаружение диода

При использовании мультиметра стрелочного типа для обнаружения диода, первичный черный щуп меньшего номинала подключается к положительному концу, а красный щуп подключается к отрицательному концу. И прямое, и обратное сопротивления бесконечны, что указывает на то, что диод был поврежден из-за разомкнутой цепи; если все прямое и обратное сопротивления равны 0, это означает, что диод был закорочен и поврежден. В нормальных условиях прямое сопротивление германиевого диода составляет около 1.6кОм.

При использовании цифрового мультиметра для измерения диода красный щуп подключается к положительному полюсу диода, а черный щуп подключается к отрицательному полюсу диода. В это время измеренное сопротивление является прямым сопротивлением диода.

Если для обнаружения диода используется диодный блок цифрового мультиметра, удобнее поместить цифровой мультиметр в диодный блок, а затем подключить отрицательный полюс диода к черному мультиметру цифрового мультиметра, а положительный полюс к красному мультиметру.Диоды из разных материалов имеют разные значения прямого падения напряжения: от 0,55 до 0,7 В для кремниевых диодов и от 0,15 до 0,3 В для германиевых диодов. Если на дисплее отображается «0000», это означает, что трубка закорочена; если он показывает «0L» или «перегрузка», это означает, что диод внутренне открыт или находится в обратном состоянии.

III Основные параметры диодов

Диоды разных типов имеют разные характеристики. Для новичков необходимо знать следующие основные параметры:

1.Номинальный прямой рабочий ток

Номинальный прямой рабочий ток относится к максимальному значению прямого тока, допускаемому диодом во время непрерывной длительной работы T. Потому что при прохождении тока через трубку сердечник будет нагреваться, температура повысится, и температура превысит допустимый предел (около 140°С для кремниевой трубки и около 90°С для германиевой). Поэтому не превышайте номинальный прямой рабочий ток диода во время использования. Например, обычно используемый германиевый диод lN400l имеет номинальный прямой рабочий ток 1 А.

2. Максимальный пусковой ток

Максимальный пусковой ток — это допустимый избыточный прямой ток. Это не нормальный ток, а мгновенный ток. Это значение обычно примерно в 20 раз превышает номинальный прямой рабочий ток.

3．Максимальное обратное рабочее напряжение

Когда обратное напряжение, подаваемое на оба конца диода, достигает определенного значения, трубка выходит из строя и теряет свою однонаправленную проводимость. Для обеспечения безопасности указано максимальное значение обратного рабочего напряжения.Например, выдерживаемое обратное напряжение диода lN400l равно 50В, а выдерживаемое обратное напряжение диода lN4007 равно 1000В.

4．Обратный ток

Обратный ток относится к обратному току, протекающему через диод при указанной температуре и максимальном обратном напряжении диода. Чем меньше обратный ток, тем лучше однонаправленная проводимость трубки. Стоит отметить, что обратный ток имеет тесную связь с температурой.При повышении температуры на каждые 10°С обратный ток удваивается. Например, германиевый диод типа 2АПл при 25°С, обратный ток 250мкА; при повышении температуры до 35°С обратный ток возрастет до 500 мкА; а при 75°С его обратный ток достигал 8мА. Направленная проводимость также повреждает трубку из-за перегрева. Кремниевые диоды имеют лучшую стабильность при более высоких температурах, чем германиевые диоды.

5．Время обратного восстановления

При переходе от прямого напряжения к обратному идеальной ситуацией является мгновенное отключение тока. Но в целом задержится. Что определяет величину текущей задержки отсечки, так это время обратного восстановления. Хотя она напрямую влияет на скорость переключения диода, не надо говорить, что эта величина мала.

6. Максимальная мощность

Максимальная мощность представляет собой произведение напряжения на диоде на протекающий ток. Этот предельный параметр особенно важен для стабилитронов и т.п.

Рекомендуемая статья:

Что такое лазерные диоды?

Диод: определение, символ и типы диодов

Что такое диод?

Диод определяется как электронный компонент с двумя выводами, который проводит ток только в одном направлении (при условии, что он работает в пределах заданного уровня напряжения).Идеальный диод будет иметь нулевое сопротивление в одном направлении и бесконечное сопротивление в обратном направлении.

Хотя в реальном мире диоды не могут достигать нулевого или бесконечного сопротивления. Вместо этого диод будет иметь незначительное сопротивление в одном направлении (чтобы обеспечить протекание тока) и очень высокое сопротивление в обратном направлении ( предотвратить протекание тока). Диод фактически подобен клапану для электрической цепи.

Полупроводниковые диоды являются наиболее распространенным типом диодов.Эти диоды начинают проводить электричество только при наличии определенного порогового напряжения в прямом направлении (то есть в направлении «низкого сопротивления»). Говорят, что диод « смещен в прямом направлении », когда он проводит ток в этом направлении. При подключении в цепи в обратном направлении (то есть в направлении «высокого сопротивления») диод называется « с обратным смещением ».

О диоде говорят, что он « смещен в прямом направлении », когда он проводит ток в этом направлении.При подключении в цепи в обратном направлении (то есть в направлении «высокого сопротивления») диод называется « с обратным смещением ».

Диод блокирует ток только в обратном направлении (т. е. когда он смещен в обратном направлении), пока обратное напряжение находится в заданном диапазоне. Выше этого диапазона обратный барьер ломается. Напряжение, при котором происходит этот пробой, называется «обратным напряжением пробоя».

Когда напряжение цепи выше обратного напряжения пробоя, диод может проводить электричество в обратном направлении (т.е. направление «высокое сопротивление»). Вот почему на практике мы говорим, что диоды имеют высокое сопротивление в обратном направлении, а не бесконечное сопротивление.

PN-переход — это простейшая форма полупроводникового диода. В идеальных условиях этот PN-переход ведет себя как короткое замыкание, когда он смещен в прямом направлении, и как разомкнутая цепь, когда он смещен в обратном направлении. Название «диод» происходит от слова «диод», что означает устройство с двумя электродами. Диоды обычно используются во многих электронных проектах и ​​включены во многие из лучших стартовых наборов Arduino.

Символ диода

Символ диода показан ниже. Стрелка указывает направление обычного тока в условиях прямого смещения. Это означает, что анод подключен к стороне p, а катод подключен к стороне n.

Мы можем создать простой диод с PN-переходом путем легирования пятивалентной или донорной примесью в одной части и трехвалентной или акцепторной примесью в другой части кристаллического блока кремния или германия.

Эти присадки образуют PN-переход в средней части блока.Мы также можем сформировать PN-переход, соединив полупроводник p-типа и полупроводник n-типа с помощью специальной технологии изготовления. Терминал, подключенный к p-типу, является анодом. Терминал, подключенный к стороне n-типа, является катодом.

Принцип работы диода

Принцип работы диода зависит от взаимодействия полупроводников n-типа и p-типа. Полупроводник n-типа имеет много свободных электронов и очень мало дырок. Другими словами, можно сказать, что в полупроводнике n-типа концентрация свободных электронов высока, а дырок очень низка.

Свободные электроны в полупроводнике n-типа называются основными носителями заряда, а дырки в полупроводнике n-типа называются неосновными носителями заряда.

Полупроводник р-типа имеет высокую концентрацию дырок и низкую концентрацию свободных электронов. Дырки в полупроводнике p-типа являются основными носителями заряда, а свободные электроны в полупроводнике p-типа являются неосновными носителями заряда.

Если вы предпочитаете видео-объяснение того, что такое диод, посмотрите видео ниже:

Несмещенный диод

Теперь давайте посмотрим, что происходит, когда одна область n-типа и одна область p-типа вступай в контакт.Здесь из-за различий в концентрациях большинство носителей диффундируют с одной стороны на другую. Поскольку концентрация дырок высока в области p-типа и низка в области n-типа, дырки начинают диффундировать из области p-типа в область n-типа.

Опять же, концентрация свободных электронов высока в области n-типа и низка в области p-типа, и по этой причине свободные электроны начинают диффундировать из области n-типа в область p-типа.

Свободные электроны, диффундирующие в область p-типа из области n-типа, рекомбинируют с имеющимися там дырками и создают непокрытые отрицательные ионы в области p-типа.Точно так же дырки, диффундирующие в область n-типа из области p-типа, рекомбинируют с имеющимися там свободными электронами и создают непокрытые положительные ионы в области n-типа.

Таким образом, вдоль линии соединения этих двух типов полупроводников возникнет слой отрицательных ионов со стороны p-типа и слой положительных ионов со стороны n-типа. Слои непокрытых положительных ионов и непокрытых отрицательных ионов образуют область в середине диода, где нет носителей заряда, поскольку все носители заряда рекомбинируют здесь, в этой области. Из-за отсутствия носителей заряда эта область называется обедненной.

После образования обедненной области в диоде больше не происходит диффузии носителей заряда с одной стороны на другую. Это связано с тем, что электрическое поле, возникающее поперек обедненной области, будет препятствовать дальнейшей миграции носителей заряда с одной стороны на другую.

Потенциал слоя непокрытых положительных ионов на стороне n-типа будет отражать дырки на стороне p-типа, а потенциал слоя непокрытых отрицательных ионов на стороне p-типа будет отражать свободные электроны на стороне p-типа. сторона n-типа.Это означает, что на переходе создается потенциальный барьер, предотвращающий дальнейшую диффузию носителей заряда.

Диод с прямым смещением

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если положительная клемма источника подключена к стороне p-типа, а отрицательная клемма источника подключена к стороне n-типа диода, и если мы увеличим напряжение этого источника медленно от нуля.

В начале через диод не протекает ток. Это связано с тем, что, хотя к диоду приложено внешнее электрическое поле, основные носители заряда по-прежнему не получают достаточного влияния внешнего поля, чтобы пересечь обедненную область.Как мы уже говорили, обедненная область действует как потенциальный барьер для большинства носителей заряда.

Этот потенциальный барьер называется прямым потенциальным барьером. Большинство носителей заряда начинают пересекать прямой потенциальный барьер только тогда, когда значение приложенного извне напряжения на переходе превышает потенциал прямого барьера. Для кремниевых диодов потенциал прямого барьера составляет 0,7 вольта, а для германиевых диодов — 0,3 вольта.

Когда приложенное извне прямое напряжение на диоде становится больше, чем потенциал прямого барьера, свободные основные носители заряда начинают пересекать барьер и вносят свой вклад в прямой ток диода.В этой ситуации диод будет вести себя как короткозамкнутый путь, и прямой ток ограничивается только внешними резисторами, подключенными к диоду.

Диод с обратным смещением

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если мы подключим отрицательную клемму источника напряжения к стороне p-типа, а положительную клемму источника напряжения к стороне n-типа диода. В этом случае из-за электростатического притяжения отрицательного потенциала источника дырки в области p-типа будут смещены дальше от соединения, оставляя на соединении больше непокрытых отрицательных ионов.

Таким же образом свободные электроны в области n-типа будут смещаться дальше от соединения к положительному выводу источника напряжения, оставляя больше непокрытых положительных ионов в соединении.

В результате этого явления обедненная область становится шире. Это состояние диода называется состоянием обратного смещения. В этом случае большинство носителей не пересекают перекресток, а вместо этого удаляются от него. Таким образом, диод блокирует протекание тока, когда он смещен в обратном направлении.

Как мы уже говорили в начале этой статьи, в полупроводнике p-типа всегда есть некоторое количество свободных электронов и некоторое количество дырок в полупроводнике n-типа. Эти противоположные носители заряда в полупроводнике называются неосновными носителями заряда.

В условиях обратного смещения дырки, находящиеся на стороне n-типа, легко пересекают область обеднения с обратным смещением, поскольку поле в области обеднения отсутствует, а помогает неосновным носителям заряда пересекать область обеднения.

В результате небольшой ток течет через диод от плюса к минусу. Амплитуда этого тока очень мала, так как количество неосновных носителей заряда в диоде очень мало. Этот ток называется обратным током насыщения.

Если обратное напряжение на диоде превышает безопасное значение из-за более высокой электростатической силы и более высокой кинетической энергии неосновных носителей заряда, сталкивающихся с атомами, ряд ковалентных связей разрывается, что приводит к образованию огромного количества свободных электронов -дырочные пары в диоде и процесс накопительный.

Огромное количество таких генерируемых носителей заряда будет способствовать возникновению огромного обратного тока в диоде. Если этот ток не ограничивается внешним сопротивлением, подключенным к цепи диода, диод может быть безвозвратно разрушен.

Типы диода

Типы диода включают в себя:

1. Zener Diode
2. PN Diode Diode
3. TunneL Diode
4. Diode Diode
5. Diode
6. Shottky Diode
7. PIN-код
8. PIN-код
9. Лазерный диод
10. Лавинный диод
11. Светоизлучающий диод

Типы диодов и их применение

Диод представляет собой двухполюсник (состоящий из катодной и анодной клеммы), который позволяет току течь в одном направлении.Диоды используются в электронных схемах для выпрямления, регуляторов напряжения и так далее.

Электрические характеристики

Диоды

, впервые появившиеся как ламповые диоды (также известные как термоэлектронные диоды), были изобретены Фредериком Гатри в 1873 году. Они являются главным примером пассивных компонентов, например резисторов. Однако, в отличие от резисторов, диоды не подчиняются закону Ома, поскольку являются нелинейным электронным компонентом. Ток, протекающий через него, экспоненциально пропорционален напряжению на его клеммах.Компонент имеет низкий импеданс, когда он смещен в прямом направлении, что вызывает указанный поток тока.

Диоды имеют высокое сопротивление, когда они смещены в обратном направлении, что препятствует протеканию тока. Обратное смещение достигается, когда катодный вывод диода становится более положительным, чем его анодный вывод.

Схема, показывающая расположение контактов светодиода.

Полупроводниковые диоды, такие как кремниевые диоды и германиевые диоды, характеризуются напряжением колена (или пороговым напряжением).Это минимальное напряжение, когда диод смещен в прямом направлении, чтобы начать проводить и позволить току течь. Типичные кремниевый диод и германиевый диод имеют пороговое напряжение около 0,7 В и 0,3 В соответственно (согласно графику ниже).

Существуют различные типы диодов, используемых в электрических схемах, особенно в аналоговых схемах. Их применение в электрических цепях включает выпрямление (то есть преобразование) переменного тока в постоянный, демодуляцию амплитудной модуляции (также известную как AM), регулирование напряжения и т. д.

Другие типы диодов:

PN (положительный-отрицательный) Диод

PN-диод представляет собой полупроводниковый диод, изготовленный из примесного кремния. Когда собственный кремний легируется пятивалентным элементом (таким как фосфор и мышьяк), образуется внешний кремний n-типа (то есть отрицательный). Внешний кремний P-типа (то есть положительный) образуется, когда собственный кремний легирован трехвалентным элементом (таким как бор и алюминий). Кремний p-типа и n-типа соединяются вместе, образуя PN-диод.

PN-диод проводит электричество, используя движение дырок и электронов. Тип p (составляющий анодный вывод) является основным носителем дырок, а n-тип (составляющий катодный вывод) является основным носителем электронов. Когда компонент смещен в прямом направлении, дырки и электроны движутся навстречу друг другу и объединяются, что позволяет течь току. Это вызвано электрическим полем от источника напряжения, смещающим диод. «Область истощения» компонента расширяется при обратном смещении.

PN-диод может быть поврежден при обратном смещении, когда достигается обратное напряжение пробоя компонента.

Диод PN используется для выпрямления переменного тока в постоянный, защиты от обратной полярности, диодных затворов и диодных фиксаторов.

Стабилитрон

Это тип диода, который позволяет току течь в двух направлениях. В отличие от PN-диода, стабилитрон может работать в области обратного напряжения пробоя. Диод Зенера имеет динамическое сопротивление, обратно пропорциональное току, протекающему через него.

Стабилитрон применяется для регулирования сети и нагрузки, а также для регулирования напряжения.

График, показывающий, как величина тока, протекающего через диод, зависит от способа подачи напряжения. Изображение предоставлено: Университет Сент-Эндрюс.

Диод Шоттки

Диод Шоттки обычно называют диодом с «горячим носителем». Он сделан из комбинации алюминия или золота и кремния n-типа.Он обладает способностью высокочастотного переключения и может переключаться между проводящим и непроводящим состояниями. Емкость перехода в диоде Шоттки мала, поэтому он имеет низкое прямое падение напряжения и высокий ток утечки. Его можно использовать в электрических цепях, требующих высокой скорости переключения. Он также находит применение в выпрямлении источников питания.

PIN-диод

PIN-диоды

— это диоды, которые также изготавливаются из кремния n-типа и p-типа.Однако он имеет слой слегка легированного кремния, разделяющий материал n-типа и p-типа. Это приводит к тому, что он имеет низкую емкость перехода при обратном смещении.

Он используется там, где требуются высокие частоты в электрических цепях для переключения в радиочастотных и микроволновых приложениях. Он может действовать как переменный резистор, значение которого регулируется приложенным постоянным током прямого смещения, что делает его резистором, управляемым по току. Компонент также используется в качестве фотодетекторов в волоконно-оптических системах.

Туннельный диод

Как и PIN-диоды, туннельные диоды также используются в высокочастотных устройствах. Они работают в режиме прямого смещения и могут иметь отрицательное сопротивление. Отрицательное сопротивление возникает, когда увеличение приложенного напряжения вызывает уменьшение тока, протекающего через диод.

Варакторный диод

Этот тип диода известен как диод с переменной емкостью. Он сконструирован таким образом, что его емкость перехода изменяется при обратном смещении.Его можно использовать в высокочастотных радиочастотных цепях.

Светоизлучающий диод

Это тип диода, который проявляет электролюминесценцию при прямом смещении. Светоизлучающий диод (или светодиод) изготовлен из неорганических полупроводников, таких как арсенид алюминия-галлия (AlGaA) или фосфид алюминия-галлия (или AlGaP).

Типичный входной ток светодиода составляет 350 мА. Компонент потребляет мало энергии, так как может работать от источников питания с напряжением всего 3 В. Таким образом, он потребляет меньше энергии.Он находит применение в домашнем освещении, а также может использоваться в качестве фонарика в мобильных телефонах.

Диод ＜Типы диодов＞ | Основы электроники

Выпрямительный диод

(REC): конструкция и особенности

Выпрямительные диоды, как следует из их названия, предназначены для выпрямления обычных частот переменного тока.Выпрямление в первую очередь включает преобразование переменного тока в постоянный и может включать высокие напряжения и токи. Эффективность преобразования может сильно различаться в зависимости от рабочей частоты и условий. Таким образом, предлагаются различные типы, в том числе модели с низким напряжением V _F (прямое напряжение), модели с высокой скоростью переключения и модели с низким уровнем шума.

［Конфигурация цепи выпрямления］

Переключающий диод (SW): структура и особенности

Эти диоды обеспечивают работу переключения.Подача напряжения в прямом направлении вызовет протекание тока (ON). И наоборот, подача напряжения в обратном направлении остановит протекание тока. Переключающие диоды обычно характеризуются более коротким временем обратного восстановления (trr), что приводит к лучшим характеристикам переключения.

Что такое время обратного восстановления (trr)?

Время обратного восстановления trr относится к времени, которое требуется переключающему диоду для полного выключения из включенного состояния.Как правило, электроны не могут быть остановлены сразу после отключения питания, что приводит к протеканию некоторого тока в обратном направлении. Чем выше этот ток утечки, тем больше потери. Однако время обратного восстановления можно сократить за счет диффузии тяжелых металлов, оптимизации материалов или путем разработки FRD (диодов быстрого восстановления), которые подавляют звон после восстановления.

Ключевые моменты

• Trr указывает время, необходимое для исчезновения тока после переключения напряжения в противоположном направлении.
• Чем короче trr, тем ниже потери и выше скорость переключения

Диоды с барьером Шоттки (SBD): структура и особенности

В отличие от обычных диодов, которые обеспечивают диодные характеристики через переход PN (полупроводник-полупроводник), в диодах с барьером Шоттки используется барьер Шоттки, состоящий из перехода металл-полупроводник.Это приводит к гораздо более низким характеристикам V _F (прямое падение напряжения) по сравнению с диодами с PN-переходом, что обеспечивает более высокую скорость переключения. Однако одним недостатком является более высокий ток утечки (I _R ), что требует принятия контрмер для предотвращения теплового разгона.

SBD

, которые часто используются для выпрямления вторичных источников питания, имеют характеристики, которые могут сильно различаться в зависимости от типа используемого металла. ROHM предлагает широкую линейку лучших в отрасли SBD, в которых используются различные металлы.

• RB**1 серия низковольтная _F тип
• Серия RB**0 низкая I _R тип
• ROHM предлагает серию диодов RB**8 со сверхнизким I _R для автомобильных применений

Ключевые моменты

• Low V _F и I _R можно получить, просто заменив тип металла.

Термический беглец

Диоды с барьером Шоттки

подвержены чрезмерному выделению тепла при протекании большого тока.В результате сочетание сильного нагрева с увеличением I _R (ток утечки) может привести к повышению температуры корпуса и окружающей среды. Следовательно, реализация неправильного теплового проектирования может привести к тому, что количество выделяемого тепла превысит количество рассеиваемого, что может привести к увеличению тепловыделения и тока утечки и, в конечном итоге, к повреждению. Это явление называют «тепловым разгоном».

Ключевые моменты

• Высокая температура окружающей среды может привести к тепловому выходу из строя

Стабилитрон (ZD): структура и особенности

Стабилитроны обычно используются в цепях постоянного напряжения для обеспечения постоянного напряжения даже при колебаниях тока или в качестве элементов защиты от импульсных токов и электростатических разрядов. В отличие от стандартных диодов, которые используются в прямом направлении, диоды Зенера предназначены для использования в обратном направлении. Обратное напряжение пробоя стабилитрона обозначается как напряжение Зенера V _Z , а значение тока в это время называется током Зенера (I _Z ). В последние годы, с продолжающейся миниатюризацией и повышением производительности электронных устройств, возникла потребность в более совершенных устройствах защиты, что привело к появлению диодов TVS (подавление переходного напряжения).

Ключевые моменты

• Только стабилитроны работают в обратном направлении

Высокочастотные диоды (PIN-диоды): структура и особенности

Что такое емкость диода (C

_t )

Количество заряда, накопленного внутри при подаче обратного смещения, называется емкостью диода (C _t ). Электрически нейтральный обедненный слой формируется путем заполнения внутреннего слоя, созданного между слоями P и N, носителями заряда (дырками и электронами). Обедненный слой действует как паразитный конденсатор, емкость которого пропорциональна площади PN-перехода и обратно пропорциональна расстоянию d. Расстояние определяется концентрацией слоев P и N. Подача напряжения на диод увеличивает слой истощения и уменьшает C _t . Требуемое значение Ct зависит от применения.

［При подаче обратного напряжения］

Ключевые моменты

• Чем шире обедненный слой (и больше расстояние), тем меньше емкость C _t .

ДиодыНа страницу продукта

ROHM использует оригинальную передовую технологию, чтобы предложить широкую линейку диодов. Кроме того, передовой опыт в области малосигнальных диодов и диодов средней/высокой мощности позволил разработать высококачественные диоды Шоттки и диоды с быстрым восстановлением.

.