Vad är en diod? Detta är ett element som har fått olika konduktivitet. Det beror på exakt hur den elektriska strömmen flyter. Användningen av enheten beror på kretsen som behöver begränsa följande av detta element. I den här artikeln kommer vi att prata om utformningen av dioden, samt vilka typer som finns. Låt oss titta på diagrammet och var dessa element används.

Utseendehistoria

Det hände så att två forskare började arbeta med att skapa dioder: en britt och en tysk. Det bör noteras att deras resultat var något annorlunda. Den första baserade uppfinningen på tubtrioder och den andra på solid-state sådana.

Tyvärr kunde vetenskapen vid den tiden inte göra ett genombrott på detta område, men det fanns många anledningar till eftertanke.

Några år senare upptäcktes dioder igen (formellt). Thomas Edison patenterade denna uppfinning. Tyvärr var detta inte användbart för honom i alla hans verk under hans livstid. Därför har liknande teknik utvecklats av andra forskare under åren. Fram till början av 1900-talet kallades dessa uppfinningar likriktare. Och först efter ett tag använde William Eakles två ord: di och odos. Det första ordet översätts som två, och det andra är väg. Språket som namnet gavs på är grekiska. Och om vi översätter uttrycket i sin helhet, betyder "diod" "två vägar".

Funktionsprincip och grundläggande information om dioder

Dioden har elektroder i sin struktur. Vi pratar om anoden och katoden. Om den första har en positiv potential, kallas dioden öppen. Därmed blir motståndet litet och ström flyter. Om potentialen är positiv vid katoden, öppnas inte dioden. Han saknar inte elektricitet och har ett högt motståndsvärde.

Hur fungerar en diod?

I princip kom vi på vad en diod är. Nu måste du förstå hur det fungerar.

Kroppen är ofta gjord av glas, metall eller keramik. Oftast används vissa föreningar istället för det senare. Under huset kan du se två elektroder. Den enklaste kommer att ha en tråd med liten diameter.

Det finns en tråd inuti katoden. Det anses vara en värmare, eftersom dess funktioner inkluderar uppvärmning, vilket sker enligt fysikens lagar. Dioden värms upp på grund av driften av elektrisk ström.

Kisel eller germanium används också i tillverkningen. Ena sidan av enheten har en brist på elektroder, den andra har ett överskott av dem. På grund av detta skapas särskilda gränser som säkerställer övergången p-n typ. Tack vare det utförs strömmen i den riktning i vilken det är nödvändigt.

Diodegenskaper

Dioden visas redan i diagrammet, nu bör du ta reda på vad du behöver vara uppmärksam på när du köper en enhet.

Som regel styrs köpare av endast två nyanser. Vi talar om maximal ström, såväl som omvänd spänning vid maximala nivåer.

Använder dioder i vardagen

Ganska ofta används dioder i bilgeneratorer. Du bör själv bestämma vilken diod du ska välja. Det bör noteras att maskinerna använder komplex av flera enheter, som känns igen som en diodbrygga. Ofta är sådana enheter inbyggda i tv-apparater och mottagare. Om du använder dem tillsammans med kondensatorer kan du uppnå isolering av frekvenser och signaler.

För att skydda konsumenten från elektrisk ström är ett komplex av dioder ofta inbyggt i enheter. Detta skyddssystem anses vara ganska effektivt. Det måste också sägas att strömförsörjningen oftast för alla enheter använder en sådan enhet. Således är LED-dioder numera ganska vanliga.

Typer av dioder

Efter att ha övervägt vad en diod är, är det nödvändigt att betona vilka typer som finns. Som regel är enheter indelade i två grupper. Den första anses vara halvledare och den andra är icke-halvledare.

På det här ögonblicket Den första gruppen är populär. Namnet är associerat med de material som en sådan enhet är gjord av: antingen från två halvledare eller från en vanlig metall med en halvledare.

För tillfället har ett antal speciella typer av dioder utvecklats som används i unika kretsar och enheter.

Zenerdiod, eller zenerdiod

Denna typ används vid spänningsstabilisering. Faktum är att en sådan diod, när ett sammanbrott inträffar, kraftigt ökar strömmen, medan noggrannheten är så hög som möjligt. Följaktligen är egenskaperna hos denna typ av diod ganska fantastiska.

Tunnel

Om med enkla ord förklara vilken typ av diod detta är, då ska det sägas att denna typ skapar en negativ typ av resistans på ström-spänningsegenskaperna. Ofta används en sådan anordning i generatorer och förstärkare.

Omvänd diod

Om tala om den här typen dioder, då kan den här enheten ändra spänningen till minimisidan, i öppet läge. Denna enhet är en analog till en diod av tunneltyp. Även om det fungerar på ett lite annorlunda sätt, så bygger det just på effekten som beskrivs ovan.

Varicap

Denna enhet är en halvledare. Den kännetecknas av att den har ökad kapacitet, som kan kontrolleras. Detta beror på de omvända spänningsindikatorerna. Ofta används en sådan diod vid inställning och kalibrering av kretsar av oscillerande typ.

Ljusdiod

Denna typ av diod avger ljus, men bara om strömmen flyter i framåtriktningen. Oftast används denna enhet varhelst belysning behöver skapas med minimikostnader elektricitet.

Fotodiod

Denna enhet har helt motsatta egenskaper, om vi pratar om det tidigare beskrivna alternativet. Således producerar den bara laddningar när ljus träffar den.

Märkning

Det bör noteras att en funktion hos alla enheter är att varje element har en speciell beteckning. Tack vare dem kan du ta reda på egenskaperna hos dioden om den är av halvledartyp. Kroppen består av fyra komponenter. Nu bör vi överväga markeringarna.

I första hand kommer det alltid att finnas en bokstav eller siffra som anger vilket material som dioden är gjord av. Således kommer parametrarna för dioden att vara lätta att ta reda på. Om bokstaven G, K, A eller I anges betyder det germanium, kisel, galliumarsenid och indium. Ibland kan siffror från 1 till 4 anges i stället.

Den andra platsen kommer att indikera typen. Det har också olika betydelser och sina egna egenskaper. Det kan finnas likriktare (C), varicaps (V), tunneldioder (I) och zenerdioder (C), likriktare (D), mikrovågor (A).

Den näst sista platsen upptas av ett nummer som kommer att indikera det område där dioden används.

Den fjärde platsen kommer att sättas till ett nummer från 01 till 99. Det kommer att indikera utvecklingsnumret. Dessutom kan tillverkaren applicera olika märkningar på kroppen. Men som regel används de endast på enheter skapade för specifika kretsar.

För enkelhetens skull kan dioder märkas med grafiska bilder. Vi pratar om prickar och ränder. Det finns ingen logik i dessa ritningar. Därför, för att förstå vad tillverkaren hade i åtanke, måste du läsa instruktionerna.

Trioder

Denna typ av elektrod är en analog till en diod. Vad är en triod? Den liknar i komplexitet de enheter som beskrivs ovan, men har olika funktioner och design. Huvudskillnaden mellan en diod och en triod kommer att vara att den har tre terminaler och oftast benämns själva transistorn.

Funktionsprincipen är utformad för att mata ut ström till kretsen med hjälp av en liten signal. Dioder och transistorer används i nästan alla enheter som har elektronisk typ. Vi pratar också om processorer.

Fördelar och nackdelar

En laserdiod, som alla andra, har fördelar och nackdelar. För att betona fördelarna med dessa enheter är det nödvändigt att specificera dem. Dessutom kommer vi att göra en liten lista över nackdelar.

Fördelarna inkluderar den låga kostnaden för dioder, utmärkt livslängd, hög livslängd, och du kan också använda dessa enheter när du arbetar med växelström. Det bör också noteras att enheterna är små i storlek, vilket gör att de kan placeras på vilken krets som helst.

När det gäller nackdelarna bör det betonas att det för närvarande inte finns några enheter av halvledartyp som kan användas i enheter med högspänning. Det är därför du måste bygga in gamla analoger. Det bör också noteras att dioder har en mycket skadlig effekt värme. Det förkortar livslängden.

De första kopiorna hade mycket liten noggrannhet. Det är därför enhetens prestanda var ganska dålig. LED-lamporna fick packas upp. Vad betyder det här? Vissa enheter kan få helt andra egenskaper, till och med tillverkade i samma batch. Efter att ha sålt bort olämpliga anordningar markerades elementen, vilket beskrev deras verkliga egenskaper.

Alla dioder som är gjorda av glas har en speciell egenskap: de är känsliga för ljus. Således, om enheten kan öppnas, det vill säga har ett lock, kommer hela kretsen att fungera helt annorlunda, beroende på om utrymmet för ljus är öppet eller stängt.

Vi vet alla mycket väl vad en halvledardiod är, men få av oss känner till principen för en diods funktion. Idag, speciellt för nybörjare, kommer jag att förklara principen för dess funktion. Som bekant passerar en diod ström bra på ena sidan, men mycket dåligt i motsatt riktning. Dioden har två terminaler - anod och katod. Inte en enda elektronisk enhet klarar sig utan användningen av dioder. Dioden används för att likrikta växelström, med hjälp av en diodbrygga som består av fyra dioder kan du vrida växelström till konstant, eller med sex dioder för att omvandla trefasspänning till enfas, används dioder i en mängd olika strömförsörjningar, i audio-videoenheter, nästan överallt. Här kan du se bilder på några.

Du kan märka ett fall i diodutgången nybörjarnivå spänning med 0,5-0,7 volt. För strömförsörjningsenheter med lägre spänning används en Schottky-diod; på en sådan diod observeras det minsta spänningsfallet - cirka 0,1V. Schottky-dioder används huvudsakligen i radiosändnings- och mottagningsenheter och i andra enheter som huvudsakligen arbetar vid höga frekvenser. Funktionsprincipen för en diod är ganska enkel vid första anblicken: en diod är en halvledarenhet med envägsledningsförmåga av elektrisk ström.

Diodterminalen som är ansluten till strömkällans positiva pol kallas anoden, och den negativa terminalen kallas katoden. Diodkristallen är huvudsakligen gjord av germanium eller kisel, vars ena region har n-typ elektrisk ledningsförmåga, det vill säga ett hålområde, som innehåller en artificiellt skapad brist på elektroner, den andra - n-typ ledningsförmåga, det vill säga innehåller ett överskott av elektroner, gränsen mellan dem kallas en n-n-övergång , n är första bokstaven i ordet positiv på latin, n är första bokstaven i ordet negativ. Om en positiv spänning appliceras på diodens anod, och en negativ spänning appliceras på katoden, kommer dioden att passera ström, detta kallas direkt anslutning, i detta läge är dioden öppen, om omvänd appliceras, dioden kommer inte att passera ström, i detta läge är dioden stängd, detta kallas omvänd anslutning.

Diodens omvända resistans är mycket hög och i kretsar anses den vara en dielektrikum (isolator). Du kan montera en halvledardiod för att visa hur den fungerar enkelt diagram som består av en strömkälla, en last (till exempel en glödlampa eller en elmotor med låg effekt) och själva halvledardioden. Vi ansluter alla komponenter i kretsen i serie, vi levererar plus från strömkällan till anoden på dioden, i serie till dioden, det vill säga vi ansluter ena änden av glödlampan till diodens katod, och anslut den andra änden av samma lampa till strömkällans minus. Vi observerar lampans glöd, nu vänder vi på dioden, lampan kommer inte längre att lysa eftersom dioden är tillbakakopplad, övergången är stängd. Jag hoppas att detta kommer att hjälpa dig på något sätt i framtiden, nybörjare - A. Kasyan (AKA).

I början av radioteknik var det första aktiva elementet elektrisk lampa. Men redan på tjugotalet av förra seklet dök de första enheterna som var tillgängliga för upprepning av radioamatörer upp och blev mycket populära. Dessa är detektormottagare. Dessutom producerades de i industriell skala, var billiga och gav mottagning för två eller tre inhemska radiostationer som verkade i mellan- och långvågsbanden.

Det var i detektormottagare som den enklaste halvledarenheten först användes, från början kallad detektor och först senare fick sitt moderna namn - en diod.

En diod är en enhet som består av endast två lager av halvledare. Detta är lager "p" - positivt och lager "n" - negativt. Vid gränsen mellan två halvledarskikt, " p-n"övergång. Anoden är "p"-regionen och katoden är "n"-regionen. Vilken diod som helst kan endast leda ström från anoden till katoden. På de schematiska diagrammen är det betecknat enligt följande.

Hur fungerar en halvledardiod?

I en halvledare av "n"-typ finns det fria elektroner, partiklar med ett minustecken, och i en halvledare av "p"-typ finns det joner med positiv laddning, de kallas vanligtvis "hål". Låt oss ansluta dioden till strömkällan i omvänd anslutning, det vill säga vi kommer att tillämpa ett minus på anoden och ett plus på katoden. Attraktion sker mellan laddningar av olika polariteter och positivt laddade joner dras till minus, och negativa elektroner driver till strömkällans plus. I en "p-n"-övergång finns det inga laddningsbärare och det finns ingen rörelse av elektroner. Ingen rörelse av elektroner - ingen elektrisk ström. Dioden är stängd.

När dioden slås på direkt sker den omvända processen. Som ett resultat av avstötningen av unipolära laddningar grupperas alla bärare i övergångszonen mellan två halvledarstrukturer. Ett elektriskt övergångsfält och rekombination av elektroner och hål uppstår mellan partiklarna. Elektrisk ström börjar flyta genom p-n-övergången. Själva processen kallas "elektronhålsledning". I detta fall är dioden öppen.

En helt naturlig fråga uppstår: hur kan strukturer med olika egenskaper erhållas från ett halvledarmaterial, det vill säga en halvledare av "n"-typ och en halvledare av "p"-typ. Detta kan uppnås med hjälp av en elektrokemisk process som kallas dopning, det vill säga att föra in föroreningar av andra metaller i halvledaren, vilket ger den önskade typen av konduktivitet. Det finns huvudsakligen tre halvledare som används inom elektronik. Detta germanium (Ge), kisel (Si) Och galliumarsenid (GaAs). Kisel är naturligtvis mest utbrett, eftersom dess reserver i jordskorpan verkligen är enorma, så kostnaden för kiselbaserade halvledarenheter är mycket låg.

När man tillsätter en försumbar mängd arsenik till kiselsmältan ( Som) vi får en halvledare " n"-typ och dopar kisel med det sällsynta jordartsmetallelementet indium ( I), får vi en halvledare " sid" typ. Det finns många tillsatser för dopning av halvledarmaterial. Till exempel ökar införandet av guldatomer i strukturen av en halvledare prestandan hos dioder, transistorer och integrerade kretsar, och tillägget av ett litet antal olika föroreningar i en galliumarsenidkristall bestämmer färgen på lysdioden.

Typer av dioder och deras omfattning.

Familjen av halvledardioder är mycket stor. Utåt sett är de väldigt lika, med undantag för vissa grupper som skiljer sig strukturellt och i ett antal parametrar. De vanligaste modifieringarna av halvledardioder är:

Det är också värt att notera att varje typ av diod har undergrupper. Bland likriktare finns till exempel även ultrasnabba dioder. Kan kallas som Ultrasnabb likriktare , HyperFast Rectifier och så vidare. Exempel - Ultrasnabb lågavfallsdiod STTH6003TV/CW(analog VS-60CPH03). Detta är en mycket specialiserad diod, som används till exempel i svetsmaskiner av invertertyp. Schottky-dioder är snabba, men klarar inte höga backspänningar, därför används istället ultrasnabba likriktardioder som tål höga backspänningar och enorma framströmmar. Dessutom är deras prestanda jämförbar med Schottky-diodernas.

Parametrar för halvledardioder.

Halvledardioder har ganska många parametrar och de bestäms av den funktion de utför i specifik enhet. Till exempel, i dioder som genererar mikrovågsoscillationer, är en mycket viktig parameter driftsfrekvensen, såväl som gränsfrekvensen vid vilken genereringen misslyckas. Men för likriktardioder är denna parameter helt oviktig.

I kopplings- och kopplingsdioder är kopplingshastigheten och återhämtningstiden, det vill säga hastigheten för full öppning och full stängning, viktiga. I högeffektsdioder är effektförlusten viktig. För att göra detta är de monterade på speciella radiatorer. Men dioder som fungerar i svagströmsenheter behöver inga radiatorer.

Men det finns parametrar som anses viktiga för alla typer av dioder, vi listar dem:

U ave. – tillåten spänning på dioden när ström går genom den i framåtriktning. Du bör inte överskrida denna spänning, eftersom detta kommer att leda till dess skada.

U arr. – tillåten spänning på dioden i stängt tillstånd. Det kallas också för genombrottsspänning. I stängt tillstånd, när ingen ström flyter genom p-n-övergången, bildas en omvänd spänning vid terminalerna. Om det överskrider det tillåtna värdet kommer detta att leda till ett fysiskt "haveri" av pn-övergången. Som ett resultat kommer dioden att förvandlas till en vanlig ledare (burn out).

Schottky-dioder är mycket känsliga för överdriven backspänning, som mycket ofta misslyckas av denna anledning. Konventionella dioder, till exempel kisellikriktare, är mer motståndskraftiga mot överdriven backspänning. När det överskrids något växlar de till läget reversibel nedbrytning. Om diodkristallen inte har tid att överhettas på grund av överdriven värmeutveckling, kan produkten fungera under lång tid.

jag ave. – framåtström för dioden. Detta är väldigt viktig parameter, vilket bör beaktas när du byter ut dioder med analoger eller när du designar hemgjorda enheter. Storleken på framåtströmmen för olika modifieringar kan uppgå till tiotals och hundratals ampere. Särskilt kraftfulla dioder är installerade på radiatorn för att avlägsna värme, som bildas på grund av strömmens termiska effekt. P-N-korsning när den är direktansluten har den också lågt motstånd. Vid små driftströmmar är dess effekt inte märkbar, men vid strömmar på några till tiotals ampere värms diodkristallen upp märkbart. Till exempel måste en likriktardiodbrygga i en invertersvetsmaskin installeras på en radiator.

jag arr. – diod omvänd ström. Den omvända strömmen är den så kallade minoritetsbärarströmmen. Den bildas när dioden stängs. Mängden backström är mycket liten och i de allra flesta fall tas den inte med i beräkningen.

U stabil – stabiliseringsspänning (för zenerdioder). Läs mer om denna parameter i artikeln om zenerdiod.

Dessutom bör man komma ihåg att alla dessa parametrar i den tekniska litteraturen är tryckta med " max" Det högsta tillåtna värdet anges här denna parameter. Därför, när du väljer typ av diod för din design, måste du räkna med de högsta tillåtna värdena.

Innehåll:

Standarddesignen för en halvledardiod är gjord i formen halvledaranordning. Den har två terminaler och en likriktande elektrisk koppling. Enheten använder olika egenskaper förknippade med elektriska övergångar. Hela systemet är sammankopplat i ett enda hus av plast, glas, metall eller keramik. Den del av kristallen med en högre koncentration av föroreningar kallas emitter, och området med en lägre koncentration kallas bas. Diodmärkningar och beteckningsscheman används i enlighet med deras individuella egenskaper, design egenskaper och tekniska egenskaper.

Karakteristika och parametrar för dioder

Beroende på vilket material som används kan dioder vara gjorda av kisel eller germanium. Dessutom används indiumfosfid och galliumarsenid för deras framställning. Germaniumdioder har en högre transmissionskoefficient jämfört med kiselprodukter. De har hög ledningsförmåga vid relativt låg spänning. Därför används de i stor utsträckning vid produktion av transistormottagare.

I enlighet med tekniska egenskaper och konstruktioner särskiljs dioder som plana eller punkt-, puls-, universella eller likriktare. Bland dem bör en separat grupp noteras, som inkluderar och. Alla dessa tecken gör det möjligt att identifiera en diod genom utseende.

Diodernas egenskaper bestäms av sådana parametrar som framåt- och bakåtströmmar och spänningar, temperaturområden, maximal bakåtspänning och andra värden. Beroende på detta appliceras lämpliga markeringar.

Beteckningar och färgkodning av dioder

Moderna diodbeteckningar följer nya standarder. De är indelade i grupper beroende på den begränsande frekvensen vid vilken strömöverföringen förbättras. Därför finns dioder i låga, medelhöga, höga och ultrahöga frekvenser. Dessutom har de olika effektförlust: låg, medium och hög.

Diodmärkning är en kort symbol för elementet i en grafisk design, med hänsyn till parametrarna och tekniska funktioner dirigent. Materialet från vilket halvledaren är gjord betecknas på höljet med motsvarande bokstavssymboler. Dessa beteckningar är fästa tillsammans med ändamål, typ, elektriska egenskaper hos enheten och dess symbol. Detta hjälper i framtiden att korrekt ansluta dioden till elektrisk krets enheter.

Anod- och katodanslutningarna indikeras med en pil eller plus- eller minustecken. Färgkoder och markeringar i form av prickar eller ränder appliceras nära anoden. Alla beteckningar och färgkodning gör att du snabbt kan bestämma typen av enhet och använda den korrekt i olika kretsar. En detaljerad förklaring av denna symbolik ges i referenstabeller, som ofta används av specialister inom elektronikområdet.

Märkning av importerade dioder

För närvarande används utländska dioder i stor utsträckning. Utformningen av elementen är gjord i form av ett bräde, på vars yta ett chip är fixerat. Produktens dimensioner är för små för att tillåta märkning på den. På större element finns beteckningar i fullständiga eller förkortade versioner.

Inom elektronik utgör SMD-dioder cirka 80 % av alla produkter av denna typ som används. En sådan mängd detaljer gör att du ägnar mer uppmärksamhet åt beteckningarna. Ibland kanske de inte sammanfaller med de deklarerade tekniska egenskaperna, så det är tillrådligt att ytterligare kontroll tveksamma element om de är planerade för användning i komplexa och precisa kretsar. Man bör komma ihåg att markeringarna av dioder av denna typ kan vara olika i helt identiska fall. Ibland finns det bara alfabetiska symboler, utan några siffror. I detta avseende rekommenderas det att använda tabeller med diodstorlekar från olika tillverkare.

För SMD-dioder används oftast pakettypen SOD123. En färgad rand eller prägling kan appliceras på en av ändarna, vilket indikerar en katod med negativ polaritet för att öppna pn-övergången. Den enda inskriptionen motsvarar fallets beteckning.

Typen av hölje spelar ingen avgörande roll vid användning av en diod. En av de viktigaste egenskaperna är bortledningen av en viss mängd värme från elementets yta. Dessutom beaktas värdena för drift- och omvändsspänningar, den maximalt tillåtna strömmen genom pn-övergången, effektförlust och andra parametrar. Alla dessa data anges i referensböcker, och markering påskyndar bara sökningen efter det önskade elementet.

Det är inte alltid möjligt att bestämma tillverkaren utifrån väskans utseende. För att hitta önskad produkt finns det speciella sökmotorer där du behöver ange siffror och bokstäver en viss sekvens. I vissa fall innehåller diodenheter ingen information alls, så i sådana fall kan endast en referensbok hjälpa. Sådana förenklingar, som gör diodbeteckningen mycket kort, förklaras av det extremt begränsade utrymmet för märkning. Vid screen- eller laserutskrift är det möjligt att få plats med 8 tecken per 4 mm2.

Det är också värt att överväga det faktum att samma alfanumeriska kod kan beteckna helt olika element. I sådana fall analyseras hela den elektriska kretsen.

Ibland anger märkningen releasedatum och batchnummer. Sådana märken appliceras för att kunna spåra mer moderna modifieringar av produkter. Motsvarande rättelsedokumentation med nummer och datum utfärdas. Detta gör att du kan bestämma mer exakt specifikationer element vid montering av de mest kritiska kretsarna. Genom att använda gamla delar för nya ritningar kanske du inte får det förväntade resultatet, i de flesta fall vägrar den färdiga produkten helt enkelt att fungera.

Diodmarkerande anodkatod

Varje diod, som ett motstånd, är utrustad med två terminaler - anod och katod. Dessa namn ska inte förväxlas med plus och minus, vilket betyder helt olika parametrar.

Det är dock mycket ofta nödvändigt att bestämma den exakta matchningen för varje diodterminal. Det finns två sätt att bestämma anoden och katoden:

• Katoden är markerad med en rand, som skiljer sig märkbart från kroppens övergripande färg.
• Det andra alternativet innebär att du kontrollerar dioden med en multimeter. Som ett resultat fastställs inte bara platsen för anoden och katoden, utan också prestandan för hela elementet kontrolleras.