Где используются диоды: Применение диодов — Club155.ru

Применение диодов

Диоды применяются очень широко в электронике. Пожалуй, наиболее часто диоды используются для выпрямления переменного напряжения. Без диодов и полупроводников вообще вы бы не смогли прочитать этот документ в электронном виде, так как компьютера у вас бы просто не было (ну во всяком случае такого, который можно купить за разумные деньги и который поместится в комнате))). Ниже приведём простой пример применения диода на практике (рис. 5).

Рис. 5. Применение диодов.

На рис. 5 приведена упрощённая схема системы индикации аварии генератора автомобиля. Работает это так. Когда мы поворачиваем ключ зажигания SA1, ток начинает течь по цепи +GB1 – SA1 – KK1.1 – HL1 – -GB1. То есть цепь замыкается через контакты ключа зажигания, контакты реле и лампу, следовательно, лампа начинает светиться. Когда машина заведётся, начинает работать генератор. Напряжение генератора +Uген подаётся на катушку реле К1. Реле срабатывает и контакты К1.1 размыкаются, что приводит к погасанию лампы. Это означает, что генератор работает. Если генератор почему-то перестаёт работать (например, оборвался ремень привода генератора), то с катушки реле К1 снимается напряжение и контакты К1.1 замыкаются. Но так как двигатель работает и ключ зажигания включен, то замыкание контактов К1.1 приводит к тому, что лампа HL1 загорается (что свидетельствует об аварии генератора, точнее о том, что зарядка на аккумулятор не идёт). Если генератор не работает, то на катушку реле напряжение не поступает, так как диод VD1 не пропускает ток от аккумулятора GB1 на катушку реле. В то же время, когда генератор работает, то аккумулятор нормально заряжается, так как ток от генератора через диод проходит и поступает на аккумулятор.

Конечно, в реальном автомобиле схема может отличаться от приведённой на рис. 5. Вместо реле может использоваться транзистор или вообще все системы могут управляться микропроцессором. Но микропроцессоры и транзисторы – это уже другая история.

Для любопытных могу сказать, что сам генератор внутри тоже содержит несколько диодов. Дело в том, что современные генераторы вырабатывают переменный ток, в то время как в цепях питания автомобиля используется постоянный ток. Это значит, что выработанный генератором переменный ток, нужно преобразовать в постоянный, то есть «выпрямить». Этим и занимаются выпрямительные диоды.

Ну а для самых любопытных скажу, что на старых машинах были генераторы постоянного тока. Например, у моего отца когда-то был «Москвич-407», у которого был генератор постоянного тока. И этот Москвич можно было завести «с толкача» вообще без аккумулятора. Современную машину без аккумулятора не заведёшь. А всё потому, что генераторы переменного тока, которые устанавливаются в автомобилях, имеют обмотку возбуждения, на которую надо подавать постоянное напряжение, чтобы генератор начал работать.

Светодиоды и их применение / Статьи и обзоры / Элек.ру

Светодиод это полупроводниковый прибор, который имеет электронно-дырочный переход, способный создавать оптическое излучение при пропускании через него в прямом направлении электрического тока. На английском светодиод (светоизлучающий диод) звучит как Light Emitting Diode, а в аббревиатуре, как LED.

Мощные и современные светодиоды, так не похожие на свои прототипы, сейчас активно применяются в большом количестве сфер, начиная с освещения жилых помещений, производственных, административных и заканчивая архитектурной, даже уличной подсветкой.

В течение последних лет область применения светоизлучающих диодов прилично расширилась. Если ранее светодиоды относились к индикаторам электронных приборов, то сегодня, где только их не увидишь, на дорожных знаках, на светофорах, на приборной панели машин и т.д. Отметим тот факт, что автопромышленность без светодиодов уже не обходится, их очень активно внедряют в сигнальные огни торможения, а также габаритные фонари.

Широкую область применения источников света LED можно легко объяснить технологическими достижениями в разработке мощных диодов, благодаря чему с каждым годом такое освещение все увереннее вытесняет уже привычные, но порядком устаревшие источники освещения, такие как, лампы накаливания (ЛОН), галогенные лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы (ЛЛ) и т. д. Перечислять весь фронт, их применения можно бесконечно:

• освещение на промышленных/производственных предприятиях, рабочих мест,
• освещение подъездов и коридоров домов,
• освещение в магазинах прилавков и витрин.

Светодиоды, которые используют для подсветок, тоже являются мощными LED, по многим параметрам, а именно, световой поток, надежность в эксплуатации, отличный индекс цветопередачи, световая отдача и поэтому они совершенно не уступают и порой превосходят привычные для нас источники освещения, в осветительных приборах.

Если сравнивать с другими лампочками, то главные преимущества LED — это срок службы с номиналом до 50000 часов, а также направленное излучение. Светоизлучающие диоды не содержат ртути, как газоразрядные или люминесцентные лампочки, что значительно облегчает, уже наболевшую проблему с утилизацией.

Время выхода светового потока на максимальное значение, сразу после включения лампы, это всего доля секунды, благодаря чему вы можете подбирать освещение любого тона, начиная с желтого теплого и заканчивая белым дневным или голубым холодным.

Использование светодиодов, как источников света, помогает значительно уменьшить расходы на электроэнергию. Именно поэтому так важно и нужно рассматривать два самых основных фактора, где преимущества применения LED наиболее существенно. Такими факторами являются, отсутствие обслуживания приборов и экономия на электрической энергии.

Используя светодиодные источники вместо устаревших лампочек накаливания, экономия на электроэнергию составит 95%, а вместо люминесцентных около 50%.

В России периодически предпринимаются попытки полностью перевести весь город или определенные районы на полупроводниковое освещение. И это имеет большой смысл, поскольку светодиодные лампы сегодня это самые мощные и экономичные источники освещения.

принцип действия, схемы, примеры и т.д.

Светодиод — диод с простым P-N переходом, главной особенностью которого является то, что он испускает свет, когда через него проходит ток. Используется во многих цифровых дисплеях, а также в других типах индикаторных устройств.

Светодиод

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип работы светодиода

Основные рабочие характеристики любого светоизлучающего диода сходны с характеристиками обычного диода. Когда подается напряжение, то электроны двигаются от материала N-типа через P-N переход и соединяются с отверстиями в материале P-типа. В обычных диодах энергия, которая возникает в результате соединения электронов с отверстиями, выделяется в виде тепла. Однако, когда речь идет о светодиодах, то энергия в них выделяется в первую очередь в виде света.

Схема светодиода

Светодиоды могут изготавливаться таким образом, что будут испускать красный, зеленый, голубой, инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Это достигается путем изменения количества и типа материалов, которые используются в качестве присадки. Яркость света также может изменяться, что осуществляется с помощью управления количеством тока, проходящего через светодиод. Однако, как и любой другой диод, СИД имеет предельные значения тока, которые он может выдержать.

Где используются светодиоды

Одной из основных областей применения светодиодов является использование их в качестве сигнальных лампочек. Например, этот прибор может использоваться для того, чтобы проконтролировать идет ли по цепи ток или она обесточена.

Цепь с сигнальной лампочкой представляет собой ряд приборов, последовательно соединенных между собой: светодиод, резистор, выключатель и источник постоянного тока.

Схема типичной цепи с сигнальной лампочкой

Когда выключатель цепи с сигнальной лампочкой замкнут, то напряжение прямого смещения от источника тока подается на светодиод (который разработан таким образом, чтобы срабатывать только, когда имеется прямое смещение). Электроны, которые прорываются через P-N переход, соединяются с отверстиями, в результате чего энергия высвобождается в виде света. Резистор, установленный в этой цепи, ограничивает протекание тока по ней, с тем, чтобы защитить светодиод от повреждений, которые может вызвать чрезмерный ток.

Светодиоды могут также использоваться в цифровых дисплеях, например, в наручных часах или калькуляторах.

С помощью высвечивания различных комбинаций из семи элементов на дисплее можно отображать любую цифру от нуля до девяти.

Цифровой дисплей на калькуляторе из семи элементов

Каждый светодиод соединен последовательно с резистором и выключателем, где каждый выключатель представляет собой внешнюю управляющую цепь. Выключатели имеют обозначения от А до G, чтобы соответствовать элементам дисплея. Семь последовательных проводов соединены параллельно с источником постоянного тока. Для того, чтобы подать питание на какой-либо светодиод, замыкается соответствующий выключатель. Каждый последовательно включенный в цепь резистор ограничивает ток, проходящий по проводу, и, тем самым, предотвращает повреждение светодиодов от чрезмерно большого тока.

Схема внешней цепи управления для цифрового дисплея калькулятора

Цифры появляются на цифровом дисплее в результате различных сочетаний семи выключателей. Например, если выключатели А и В замкнуты, то соответствующие элементы на дисплее загорятся и образуют цифру 1. Подобным же образом цифра 2 может быть образована с помощью выключателей A, C, D, F и G, которые будут замкнуты одновременно.

Замыкая соответствующие выключатели в определенных комбинациях, на дисплее можно получать цифры от 0 до 9. Если элементы расположить несколько иным образом, то на дисплее можно получить знак плюса, минуса, десятичные точки или же буквы алфавита.

Светодиоды могут использоваться даже для обеспечения искусственного освещения для роста растений. Основными преимуществами светодиодов в этом случае являются: низкое потребление электричества и тепловыделения, а также возможность настройки необходимого спектра излучения.

Введение в электронику. Диоды

Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций  Дригалкина В. В.  для начинающих радиолюбителей

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Диоды

Данный элемент пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею полюсами: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод “наоборот”, то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление. Таким образом, проводимость диода сильно зависит от полярности приложенного напряжения. А это позволяет производить выпрямление переменного тока, детектировать1 сигналы и т.п. 

Разновидностей диодов существует несколько. Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Вернее это название классификации, которая включает несколько классов диодов, среди них, в частности, – выпрямительные, импульсные, стабилитроны.

Выпрямительный полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т.д.

Диодный мост – определенная последовательность соединения четырех выпрямительных диодов, предназначенная для преобразования (“выпрямления”) переменного тока в пульсирующий постоянный. Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, или в виде монолитной диодной сборки (см. Рис. 16,ж). Преимуществом такой сборки является простота монтирования на плате. Используется в блоках питания.

Высокочастотные диоды являются приборами универсального назначения. Они могут работать в выпрямителях переменного тока широкого диапазона частот (до нескольких сотен мегагерц), а также в модуляторах, детекторах и других нелинейных преобразователях электрических сигналов.

Детектирование (от лат. detectio – открытие, обнаружение) – преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении – сигналов изображения и т.д

Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах. Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды обладают минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении. Импульсные диоды применяются в качестве ключевых элементов в схеме при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд) .

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольтамперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это позволяет использовать его в усилителях, генераторах синусоидальных и релаксационных колебаний, переключающих схемах. Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта. Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.

Стабилитроны предназначенные для стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через диод тока, они подразделяются на маломощные и средней мощности с допустимой мощностью рассеивания до 0,3 Вт и от 0,3 до 5 Вт соответственно. Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. А в обратном направлении он сначала не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг “пробивается ” и начинает пропускать ток. Напряжение “пробоя” называют напряжением
стабилизации. Она будет оставаться неизменной даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон применяется во всех случаях, если надо получить стабильное напряжение питания какого-либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения. Этот прибор ранее был очень популярен в блоках питания.

Подобно стабилитрону работает стабистор. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации , которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или  трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Заметим, что у всех диодов по мере увеличения обратного напряжения емкость перехода уменьшается. Отличительная особенность варикапов состоит в том, что эта зависимость выражена более ярко — емкость может изменяться в 3—5 раз. Основными параметрами варикапов являются величина номинальной емкости и напряжения смещения (постоянное обратное напряжение, при котором емкость перехода равна номинальной
емкости) . Они используются в приемниках, генераторах и других радиоустройствах в качестве конденсатора переменной емкости.

Схемотехническое изображение диода (см. Рис. 1 справа) наглядно передает его проводимость: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости . Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. По другому обстоят дела с диодным мостом. Правильнее будет сказать, что он имеет вход и выход. Первый обозначен на схеме знаком(и) “~”, второй – “+” и “-“. На вход подается переменный ток, а на выходе получаем ток строго одной полярности.

В зависимости от использованного полупроводникового материала различают диоды германиевые, кремниевые и арсенид-галиевые. Германиевые диоды применяют в основном для детектирования слабых высокочастотных сигналов, а для выпрямителей используют кремниевые диоды.

---

Перейти к следующей статье: Транзисторы

---

---

Диоды, выпрямление тока, стабилитроны, тиристоры.

Разновидности диодов.

Помимо способности пропускать ток только в одном направлении, p-n переход обладает рядом других интересных особенностей. Например, способностью излучать(в т. ч. и в видимом диапазоне) при протекании тока в прямом направлении и генерировать эл. ток под воздействием излучения. Эта особенность используется при реализации таких электронных элементов как светодиоды, фотодиоды и фотоэлементы.
Кроме того, любой p-n переход обладает еще и электрической емкостью, а кроме того, возможностью ее изменять с помощью напряжения приложенного в обратном направлении. Используя ее удалось создать такие полезные элементы как ВАРИКАПЫ.

Варикапы.

Итак, p-n переход обладает электрической емкостью, величина которой зависит от его площади и ширины. Если подавать напряжение в обратном направлении — переход смещается, площадь остается неизменной, но ширина увеличивается. Емкость, при этом соответственно — уменьшается. Появляется возможность, изменяя величину приложенного напряжения, эту емкость регулировать. Электронные элементы(диоды, по сути) созданные на этом принципе называют — варикапами.

Варикапы используются в радиоаппаратуре вместо обычных конденсаторов переменной емкости для перестройки частоты колебательных контуров. Приемущество Применение варикапов позволило значительно снизить габариты и повысить эффективность блоков селекции радиоприемных устойств, относительно просто и недорого реализовать автоматизацию процессов настройки(проводимых ранее вручную).

Диоды Шоттки.

Диод Шоттки(диод с барьером Шоттки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения(0,2—0,4 вольт) при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В диодах Шоттки в отличие от обычных диодов,вместо p-n перехода используется переход металл-полупроводник. Это дает ряд особых преимуществ — пониженное падение напряжения при прямом включении, очень маленький заряд обратного восстановления.

Последнее объясняется тем, что в отличии от обычных диодов диоды Шоттки работают только на основных носителях, а их быстродействие ограничивается лишь барьерной емкостью. Диоды Шоттки наиболее целесообразно использовать в быстродействующих импульсных цепях, для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах.

Светодиоды.

При протекании прямого тока через любой p-n переход(любого диода!) происходит генерация фотонов. Это является следствием циклической рекомбинации — восстановления атомов вещества в процессе перемещения основных носителей тока.
Электронные элементы служащие для генерации света и основанный на этом принципе называется соответственно — светодиодами. Светодиоды используют для индикации, передачи информации, в составе таких электронных приборов как оптопары.

К.П.Д. и яркость современных светодиодов настолько высоки, что на настоящий момент они являются наиболее перспективными источниками искуственного освещения. В зависимости от материала выбранного в качестве полупроводника светодиоды излучают на разных длинах волн.
ИК — диоды излучают в инфракрасной области, индикаторные и осветительные светодиоды в видимой части спектра(зеленые, красные, желтые и т. п.). Наиболее высоким К.П.Д. отличаются светодиоды излучающее в ультрафиолетовой области. Интересно, что как раз этот тип наиболее часто применяется для освещения. Белый свет получается при использовании специального люминофора, преобразующего ультрафиолет.

Интенсивность излучения светодиода возрастает при увеличении тока протекающего через p-n переход, до определенного предела. После его достижения сетодиод выходит из строя. Поэтому, для нормальной работы необходимо ограничивать ток.
Как правило, это реализуется с помощью последовательного подключения резистора.

Стабисторы.

Существующие стабилитроны имеют ограничение по минимальному напряжению стабилизации(около 3 В).
Что делать, если необходим источник стабилизированного напряжения до 3-х вольт? Использовать прямую ветвь Вольт — Амперной Характеристики диода(ВАХ). В области прямого смещения p-n-перехода напряжение на нем может иметь значение 0,7…2 В(в зависимости от материала полупроводника) и мало зависит от тока.
Диоды специально используемые в этом качестве, называют — СТАБИСТОРАМИ.

Фотодиоды.

Фотодиод — это светочувствительный полупроводниковый элемент с одним p-n переходом, обратный ток которого меняется в зависимости от уровня освещенности. Величина на которую происходит его изменение при этом, называется фототоком.

Фотодиоды используют для преобразования сигналов передаваемых в оптическом режиме в электрическую форму. Малая инерционость фотодиодов способствует приему передачи информации, с большой плотностью, например, в при передаче ее по оптоволоконным линиям. Кроме того фотодиоды могут использоваться в фотоприемниках дистанционного управления и т. д.

На главную страницу

Что такое диод: назначение, устройство, принцип работы

В электротехнике используется много радиодеталей, и все они имеют свои особенности, но семейство диодов имеет свои удивительные свойства.

Манипулируя соотношениями примесей или конструктивными особенностями, получают новые возможности этого прибора, используемые совершенно для других целей. Зная, что такое диод, его устройство и принцип работы диода можно научиться использовать его для самых неожиданных решений.

Приглашаем познакомиться с этим многоцелевым и разнообразным радиоэлементом. А начнем с назначения диода.

Назначение диода

Область применения диодов все больше и больше расширяется. Это достигается благодаря тому, что работа над их преобразованием не утихает, а только увеличивается. Рассмотрим, где их можно встретить:

• выпрямление;
• детектирование;
• защита;
• стабилизация;
• переключение;
• излучение.

На заре своего образования диоды назывались выпрямителями. Они способны пропускать ток в одном направлении и задерживать его в противоположном. Благодаря чему переменный ток становился однонаправленным, пульсирующим. То есть напряжение носило волновой характер.

Причем выпрямление могло быть как на одном диоде, тогда на выходе была только положительная полуволна, так и на четырех, в этом случае на выходе оставались и положительная, и отрицательная полуволны.

Другой способ применения – детектирование. Радио и телевизионные сигналы передаются на несущих частотах. В передающих устройствах с помощью модулятора происходит наложение полезного сигнала на несущую частоту.

Чтобы извлечь полезную информацию, чаще всего применяют диод с конденсатором. В этом случае диод работает как однопериодный выпрямитель, а конденсатор фильтрует ненужные частоты.

Диод используется для защиты, например, в коммутируемой цепи с индукционной нагрузкой. Если катушку, по которой проходит ток отключить, то электроны под действием электромагнитного поля продолжат двигаться, создавая для ключа опасное высокое напряжение.

В качестве ключа может быть использован транзистор, который может выйти из строя. Чтобы снять накопленный заряд, параллельно катушке подключают диод, но включают его в обратном направлении относительно движения тока. При отключении выключателя диод возвращает ток на начало катушки, тем самым защищая ключ.

Несколько измененные диоды способны работать в обратном направлении, пропуская через себя ток, когда напряжение превышает допустимое значение. Такие приборы называются стабилитронами, и о них будет сказано ниже.

Для переключения частот часто требуются переменные конденсаторы. Варикап, еще одна разновидность диода, способен менять свою емкость под действием меняющегося обратного напряжения.

Наконец, светодиоды и фотодиоды. Светодиоды способны излучать потоки лучистой энергии, фотодиоды, напротив, преобразуют солнечный свет в электрический ток. Фотодиоды по своему назначению также разнообразны и имеют различное применение.

Из чего состоит диод

Лучше всего понять, что такое диод поможет его строение. Выделим три основные группы:

• вакуумные;
• газонаполненные;
• полупроводниковые.

Как у любого другого радиоэлемента у диода есть выводы. Если перевести слово диод с древнегреческого, то получится два электрода. Они носят название:

В обычном состоянии на анод подается положительное напряжение, на катод отрицательное. В этом случае диод открыт и через него протекает ток.

На оба вывода могут подаваться положительные потенциалы, но на аноде этот потенциал должен превышать катодный.

В вакуумных диодах применяются стеклянные или металлические баллоны, из которых выкачан воздух. Катод может быть:

• прямого накала;
• косвенного накала.

Катод прямого накала представляет собой спиральную нить, по которой проходит ток, разогревая его. При этом высвобождаются электроны, которые устремляются к аноду, если он имеет положительный потенциал относительно катода.

Если на аноде напряжение ниже катодного, то электроны возвращаются назад. Таким образом, происходит выпрямление переменного тока. В лампах с косвенным подогревом катод представляет собой короб или цилиндр, внутри него находится нить накала, разогревающая его.

В отличие от вакуумных диодов в газонаполненных имеется ионизированный газ. Он становится проводником между анодом и катодом. Для включения диода используют сетки или поджигающий электрод.

Вакуумные и газонаполненные диоды способны пропускать большой ток и работать с повышенным напряжением. Однако они потребляют много энергии для своей работы, поэтому на смену им пришли полупроводники.

По проводимости электрического тока различают:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

Полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками. В обычном состоянии они не проводят ток, но при определенных условиях у них появляется проводимость. Достигается это, например, добавлением примесей. Различают два вида проводимости:

• с помощью электронов, n-тип;
• с помощью дырок, p-тип.

Материал, основным носителем которого служат положительно заряженные атомы. Для этого добавляют акцепторные примеси, при этом получается материал с недостающим количеством электронов. Для n-типа добавляют донорные примеси, материал обладает избытком электронов.

Соединяя эти два типа получают прибор, способный пропускать ток только в одном направлении.

Как определить анод и катод диода

Диоды бывают разного размера, и маркировка может несколько отличаться. Например, на диодах советского образца на корпусе, который был достаточно большим, непосредственно наносился знак диода, указывающий направление движения.

Корпус, расположенный возле катода, может иметь большое расширение в виде кольца. На некоторых видах устанавливают знаки + и – или делают отметку в виде нарисованного кольца либо точки.

В случае сомнения можно проверить диод с помощью мультиметра, поставив прибор в режим измерения сопротивления или проверки диода, если есть такой режим.

Если сопротивление маленькое, значит, щуп с положительным напряжением подключен к аноду, а минусовой к катоду. Большое сопротивление говорит, что щупы подключены в обратном порядке.

Принцип работы диода

Осталось посмотреть, как работает диод. Когда происходит соединение двух полупроводников разной проводимостью, между ними появляется пограничная полоса с нейтральным зарядом, поскольку часть электронов занимает часть дырок.

При прямом включении положительное напряжение подается на дырочную область, а отрицательное на электронную. В этом случае электроны под действием напряжения перескакивают нейтральную зону и, проходя через дырочную область, устремляются к положительному полюсу источника питания.

Если поменять напряжение, электроны уходят к положительному полюсу, увеличивая нейтральную зону. В этом случае диод закрывается.

Диод в цепи постоянного тока

В схеме с постоянным током диод работает как ключ: открывается, когда прямое напряжение превышает пороговое значение и закрывается, когда это напряжение становится меньше.

Выше было рассмотрена работа диода с катушкой индуктивности. Когда по катушке идет ток, то параллельно подключенный диод находится в закрытом состоянии, так как на аноде и катоде напряжение почти равно.

Когда цепь размыкается, по катушке продолжает идти ток и накапливается. Напряжение на аноде повышается, диод открывается и пропускает лишний заряд через себя. После падения напряжения он закрывается.

Обозначение диода на схемах

Для пояснения работы радиоэлектронного устройства используют электрические принципиальные схемы. Найти диод на схеме не составит труда, потому что обозначение диода осуществляется с помощью треугольника с вертикальным отрезком на его вершине.

Рядом ставится порядковый номер и буквы VD.

Диод в цепи переменного тока

Если диод работает как выпрямитель переменного тока, тогда во время повышения напряжения положительной полуволны диод открывается, а когда напряжение падает ниже порогового значения, он закрывается. Во время отрицательной полуволны включается в работу параллельно подключенный диод, но обращенный в обратном направлении.

Два других подключены таким же образом к нулевому проводу. При каждой полуволне участвуют в работе два диода, один связан с фазным проводом, другой с нулевым. Снимаемое с них положительное и отрицательное напряжение подается в постоянную цепь.

Характеристики диода

Полупроводники очень чувствительны к перегреву, поэтому режим их работы строго оговаривается. Учитываются следующие параметры:
рабочее, максимальное и импульсное обратное напряжение;

1. прямое напряжение;
2. обратный ток;
3. прямой постоянный, импульсный и ток перегрузки;
4. рабочая и максимальная частота;
5. максимальная температура корпуса и перехода.

Допускается максимальное значение только по одному из указанных параметров. После импульса должно пройти оговоренное время, чтобы прибор успел остыть.

Виды диодов

Кроме описанных диодов, используются диоды, у которых характеристики изменены за счет примесей и конструкторских доработок. Остановимся на двух из них: стабилитроне и светодиоде.

Стабилитроны

Работа стабилитрона отличается от работы диода. Подключается он в обратном направлении, то есть на анод подают отрицательное напряжение, а на катод положительное. При таком подключении он работает в пробивном режиме.

Стабилитроны рассчитаны на определенное рабочее обратное напряжение, при достижении которого происходит обратимый пробой. Используются для поддержания определенного напряжения на контролируемом участке цепи. Чтобы ток не превышал рабочее значение, в цепь стабилитрона ставят ограничивающий резистор.

Светодиоды

У полупроводниковых приборов p-n-переход из-за внутреннего сопротивления постоянно греется. Это происходит главным образом во время захвата дырками электронов. Высвобождается энергия, нагревающая переход.

В 60-х годах прошлого столетия был создан светодиод, в котором часть высвобождаемой энергии была лучистой с красным и желто-зеленым свечением. Правда, процентное соотношение было маленьким, всего 0,1% от всей высвобождаемой энергии. Но это было только началом.

В 70-х годах упорные разработки привели к хорошим показателям. Сначала это был 15% выход, затем дошло до 55%. Такой показатель уже превышал к. п. д. ламп накаливания. Испускаемый свет имеет очень узкий спектр, что позволяет получать очень качественное цветное свечение.

Оно намного превосходит свет ламп накаливания, пропущенных через светофильтр. Мощность светового потока также была поднята, это дало возможность использовать светодиоды в качестве освещения.

Тиристоры

Тиристоры – это общее название для мощных диодов, работающих в режиме ключа. Подразделяются на три вида:

1. тринистор;
2. динистор;
3. симистор.

Тринистор имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод. При подаче небольшого управляющего напряжения на управляющий электрод тринистор открывается. Динистор открывается при достижении заданного напряжения на его двух выводах. Симистор – это два динистора, включенных навстречу друг другу. То есть он работает, в отличие от динистора, в двух направлениях.

Исследуя, что такое диод, можно открыть для себя еще много удивительных знаний. Здесь были рассмотрены лишь поверхностные познания, но они уже могут дать понять, что такие элементы радиотехники очень полезны и разнообразны в своем применении.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Как работают диоды Шоттки

Подобно другим диодам, диод Шоттки в зависимости от направления течения тока в электрической цепи влияет на ток. В мире электроники эти устройства работают так же, как улицы с односторонним движением – они позволяют току течь только от анода к катоду. Тем не менее, в отличие от обычных полупроводниковых диодов, диод Шоттки известен благодаря низкому падению напряжения при его прямом включении и способностью к быстрому переключению. Это делает его идеальным выбором для использования в высокочастотных устройствах, а также в устройствах, где используются низкие напряжения. Диод Шоттки может применяться в самых разных устройствах, например:

• Для выпрямления тока большой мощности. Диоды Шоттки могут использоваться в мощных устройствах благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Эти диоды затрачивают меньше энергии, что способствует уменьшению размеров радиатора;

• В универсальных источниках питания. Диоды Шоттки также могут помогать разделять питание при использовании блоков двойного электропитания, использующих энергию электрической сети и аккумуляторов;

• В элементах солнечных батарей. Диоды Шоттки могут помочь добиться максимальной эффективности элементов солнечной батареи благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Также они помогают защищать ячейки от обратного заряда;

• В качестве защелки. Диоды Шоттки могут также использоваться в качестве защелки в транзисторных схемах, а также в цепях с логическими элементами 74LS или 74S.

Одним из главных преимуществ использования диода Шоттки вместо обычного диода является низкое сопротивление его перехода металл-полупроводник, приводящее к тому, что напряжение падает при его прямом включении. Таким образом диод Шоттки потребляет меньшее напряжение, чем обычный диод. На его p-n-переходе падает лишь 0,3-0,4 В. На графике ниже вы можете видеть прямое падение напряжение, составляющее приблизительно 0,3 В. Ток через диод Шоттки значительно возрастает при увеличении напряжения сверх указанного. Через обычный диод ток не растет до напряжения приблизительно 0,6 В.

На рисунках ниже показаны две электрические цепи в качестве иллюстрации преимуществ низкого падения напряжения при прямом включении. В цепи слева обычный диод, а справа – диод Шоттки. У обеих цепей источник питания дает напряжение 2 В постоянного тока.

Обычный диод потребляет 0,7 В, отдавая нагрузке лишь 1,3 В. Благодаря низкому падению напряжения при прямом включении, диод Шоттки потребляет только 0,3 В, отдавая нагрузке 1,7 В. Если нагрузке необходимы 1,5 В, то для такой задачи подойдет только диод Шоттки.

Другие преимущества использования диода Шоттки вместо обычного диода:

• Малое время обратного восстановления. Диод Шоттки накапливает небольшой заряд, что делает его идеальным для использования в схемах, требующих быстрого переключения — они широко используются при конструировании высокочастотных печатных плат;

• Пониженный уровень помех. Диод Шоттки добавляет в схему меньшее количество нежелательного шума по сравнению с типичным диодом с p-n-переходом;

• Более высокие характеристики. Диод Шоттки потребляет меньше энергии, поэтому подходит по техническим требованиям для использования в низковольтных устройствах.

Также следует помнить о нескольких недостатках диодов Шоттки. Диод Шоттки, на который подано обратное напряжение смещения, будет пропускать больший обратный ток, чем обычный диод. Это приводит к тому, что в цепи с обратным включением диода Шоттки ток утечки больше.

Максимальное обратное напряжение диода Шоттки также меньше, чем у обычных диодов, и обычно составляет не более 50 В. При превышении этого напряжения происходит пробой диода Шоттки, в результате чего он начинает пропускать большой ток в обратном направлении. До этой величины обратного напряжения существует лишь небольшой ток утечки через диод Шоттки, впрочем, как и у других диодов.

В обычном диоде полупроводники p-типа и n-типа образуют p-n-переход. В диоде Шоттки вместо полупроводника p-типа используется металл. Этот металл может быть разным – от платины до вольфрама, молибден, золото и т. д.

Металл и полупроводник n-типа образуют переход металл-полупроводник. Он называется барьером Шоттки. Свойства барьера Шоттки различны при отсутствии напряжения смещения, при прямом и при обратном смещении.

При отсутствии напряжения смещения свободные электроны будут перемещаться из полупроводника n-типа в металл, чтобы восстановить равновесие. Этот поток электронов создает барьер Шоттки, где встречаются отрицательные и положительные ионы. Чтобы свободные электроны смогли преодолеть этот барьер, требуется приложение внешнего напряжения большего, чем потенциал поля перехода металл-полупроводник.

Если положительную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а отрицательную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод прямое смещение. В этом состоянии, если напряжение больше 0,2 В, то электроны могут преодолеть переход металл-полупроводник и перейти из полупроводника n-типа в металл. Это приведет к возникновению тока через диод. Так работают все диоды.

Если отрицательную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а положительную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод обратное смещение. Так мы увеличим ширину барьера Шоттки, не давая току течь через диод. Тем не менее, если напряжение обратного смещения будет возрастать, то, в конце концов, барьер будет пробит. После чего ток потечет в обратном направлении и может повредить этот и другие электронные компоненты.

Существуют различные способы изготовления диода Шоттки. Самый простой способ изготовить диод Шоттки – это присоединить к поверхности полупроводника металлический провод, сделав точечный контакт. Некоторые диоды Шоттки до сих пор производятся таким способом, но осуществить контроль качества готовых диодов сложно.

Самая популярная технология использует вакуумное нанесение металла на поверхность полупроводника. Этот метод обладает недостатком, заключающимся в пробое диода вследствие воздействия электрических полей по краям пластины проводника. Для устранения этой проблемы производители защищают полупроводниковую пластину оксидным охранным кольцом. Кроме того, это охранное кольцо защищает переход металл-полупроводник от разрушения вследствие физического воздействия. Такие диоды изготавливаются в том числе в форм-факторе, допускающем поверхностный монтаж компонентов.

Ниже приведен перечень характеристик, на основании которых следует подбирать диод Шоттки для использования в вашем следующем электронном проекте.

Полезно увидеть, как эти характеристики обычно приводятся на сайте изготовителя или в спецификации. Ниже приведены два примера:

1N5711 – это ультрабыстрый диод Шоттки, обладающий высоким пробивным напряжением, низким падением напряжения при прямом включении и охранным кольцом для защиты перехода металл-полупроводник.

1N5828 – это диод Шоттки в корпусе штыревого типа, используемый для выпрямления тока.

Вы планируете поработать над высокочастотным или мощным устройством, в котором требуется применение низкого напряжения? Ваш выбор – диоды Шоттки! Эти диоды широко известны благодаря их низкому падению напряжения при прямом включении и высокой скорости переключения. Используются ли они в ячейках солнечных батарей или для выпрямления тока, нет других подобных устройств, обладающих падением напряжения всего 0,3 В, дающее дополнительную эффективность. Современные ПО для разработки электронных устройств уже имеют множество готовых к использованию бесплатных библиотек, содержащих диоды Шоттки. Самому не нужно ничего делать. Попробуйте уже сегодня!

Что такое диод? — Определение с сайта WhatIs.com

Диод — это специализированный электронный компонент с двумя электродами, которые называются анодом и катодом. Большинство диодов изготовлено из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен. Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, откачанной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении. Диоды могут использоваться как выпрямители, ограничители сигналов, регуляторы напряжения, переключатели, модуляторы сигналов, смесители сигналов, демодуляторы сигналов и генераторы.

Основным свойством диода является его способность проводить электрический ток только в одном направлении. Когда катод заряжен отрицательно относительно анода при напряжении, превышающем определенный минимум, называемый прямым переключением , тогда ток течет через диод. Если катод положительный по отношению к аноду, находится под тем же напряжением, что и анод, или отрицательный на величину, меньшую, чем напряжение прямого переключения, то диод не проводит ток.Это упрощенное представление, но верно для диодов, работающих как выпрямители, переключатели и ограничители. Напряжение прямого переключения составляет примерно шесть десятых вольта (0,6 В) для кремниевых устройств, 0,3 В для германиевых устройств и 1 В для селеновых устройств.

Невзирая на вышеприведенное общее правило, если катодное напряжение является положительным по отношению к анодному напряжению на достаточно большую величину, диод будет проводить ток. Напряжение, необходимое для возникновения этого явления, известное как лавинное напряжение , сильно варьируется в зависимости от природы полупроводникового материала, из которого изготовлено устройство.Напряжение лавины может составлять от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Когда аналоговый сигнал проходит через диод, работающий в точке прямого размыкания или около нее, форма сигнала искажается. Эта нелинейность позволяет осуществлять модуляцию, демодуляцию и смешивание сигналов. Кроме того, сигналы генерируются на гармониках или целых кратных входной частоте. Некоторые диоды также имеют характеристику, которая неточно названа отрицательным сопротивлением .Диоды этого типа при приложении напряжения нужного уровня и полярности генерируют аналоговые сигналы на микроволновых радиочастотах.

Полупроводниковые диоды могут быть разработаны для выработки постоянного тока (DC), когда на них попадает энергия видимого света, инфракрасного (ИК) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Эти диоды известны как фотоэлектрические элементы и являются основой для систем солнечной энергии и фотосенсоров. Еще одна форма диодов, обычно используемых в электронном и компьютерном оборудовании, излучает видимый свет или инфракрасную энергию, когда через них проходит ток.Таким устройством является привычный светодиод (LED).

Как диоды используются в нашей повседневной жизни?

Диод — это электронный компонент с двумя выводами, который проводит электричество только в одном направлении и только тогда, когда к его двум выводам приложена определенная минимальная разность потенциалов или напряжение. Первые диоды использовались для преобразования переменного тока в постоянный и для фильтрации сигнала в радиоприемниках. С тех пор диоды стали повсеместными, они используются для защиты электроники, освещения наших домов и отправки сигналов дистанционного управления.

Базовая структура

Чтобы понять основы использования диода, полезно взглянуть на структуру стандартного диода. Стандартный p-n-диод имеет два полупроводника, которые входят в контакт, образуя интерфейс. Чистые полупроводники не проводят, поэтому добавляются металлические примеси. В одном полупроводнике p-n-диода загрязняющий металл легко отдает электрон; другой также легирован (загрязнен) металлом, который легко принимает электрон. На границе раздела электроны перемещаются из одной стороны в другую, делая атомы, оставленные электронами, положительно заряженными, а принимающие атомы — отрицательными.Это отклонение от нейтралитета происходит только на интерфейсе. Он создает электрическое поле, так что электроны, поступающие от внешнего тока, в основном идут со стороны, принимающей электроны, на сторону, отдающую электроны.

Ранние диоды: радио

Это свойство однонаправленности было впервые использовано в радиоприемниках AM. Радиосигнал колеблется взад и вперед, создавая в антенне переменный ток. Перед усилением сигнал необходимо сделать однонаправленным. Следовательно, радиодиод пропускает половину сигнала, перемещая электроны в одном направлении, но не другую половину.Короче говоря, переменный ток превращается в постоянный ток. Затем конденсаторы отфильтровывают высокие частоты, оставляя только аудиосигнал, готовый к усилению.

LED

Если вы подаете напряжение на диод, электроны из электрического тока, движущегося по электрической цепи, будут излучать свет определенной длины волны при присоединении к примеси, которая принимает электрон. Вот как светодиоды (LED) производят свет. Затем электроны перемещаются через границу раздела полупроводников из-за электрического поля между ними, пересекают полупроводник, который отдает электроны, и продолжают движение к задней части источника напряжения, чтобы замкнуть цепь.

Фотодиоды и светочувствительные диоды

Так же, как диоды могут излучать свет, они также могут создавать ток, когда получают его. Эти два типа работают вместе в устройстве дистанционного управления, например, для вашего телевизора. Именно так работают фотоэлектрические панели. Два диода излучают свет от вашего пульта дистанционного управления: один излучает видимый свет, чтобы вы знали, что сигнал отправляется; другой излучает двоичный сигнал на невидимой длине волны (отсюда и необходимость в видимом фотодиоде). Фотоны попадают в электронодонорный полупроводник, освобождая электроны и передавая им кинетическую энергию.Кинетическая энергия может передаваться только в одном направлении, поскольку допускается только одно направление электрического тока. Таким же образом работают солнечные панели, преобразующие солнечные фотоны в электрический ток только в одном направлении.

Защита цепи

Диод может защитить схему от неправильно вставленных батарей. Полярность будет неправильной, но это не повредит схему за диодом, который пропускает только слабый ток. Диоды также играют роль в устройствах защиты от перенапряжения.Так называемые «лавинные» диоды ведут к заземляющему проводу, но они не пропускают постоянный ток из-за своей однонаправленной ориентации. При достаточно высоком напряжении диод пропускает напряжение. Когда скачки напряжения намного превышают рабочие уровни, лавинный диод открывается и пропускает дополнительное напряжение через заземляющий провод.

Применение диодов в быту

Диоды — это клапаны электрического разряда, которые позволяют электричеству течь только в одном направлении, то есть от положительного к отрицательному.Одна только эта функция объясняет, почему диоды широко используются в повседневной жизни. Мы можем изобразить это символически, используя стрелки, указывающие от положительного к отрицательному. Известно, что они демонстрируют различное электрическое поведение. Другие могут излучать свет, в то время как другие способны определять такие свойства, как уровень освещенности и температура.

Сегодня существует около четырех типов диодов. Первый — это ламповый диод . Это одна из самых ранних форм, но она все еще используется в некотором специализированном аудиооборудовании.Второй тип — это P-N переход , доступный для остановки электронного потока. Стабилитрон — третий тип, который в основном работает с напряжением менее 5 вольт. Наконец, Schottky отвечает за защиту от обратного тока, особенно в источниках питания постоянного тока.

Практическое применение диодов в быту

1. Выпрямление преобразования напряжения / мощности

Выпрямление напряжения — самая распространенная функция диодов.Он включает в себя изменение тока с переменного на постоянный. Они очень популярны в электрических переключателях, а также в устройствах защиты от перенапряжения для предотвращения скачков напряжения. Один диод может преобразовать 110 В в постоянный ток, образуя двухполупериодный или полупроводниковый выпрямитель. Диод не пропускает через него полную мощность переменного тока. Сигнал, который проходит через него, идет на зарядку конденсаторов. Результатом этого процесса является постоянное постоянное напряжение. И конденсаторы, и диоды могут создавать стабильные умножители напряжения, которые могут преобразовывать небольшое переменное напряжение в очень высокое выходное напряжение.

2. Изоляция сигналов от источника питания

Другой пример наиболее распространенного использования в повседневной жизни — демодуляция сигналов. Это включает устранение отрицательной составляющей сигнала переменного тока. Изоляция сигналов в основном используется в радиоприемниках в качестве системы фильтрации. Изоляция помогает извлекать из волны сильные радиосигналы. Форма волны переменного тока обычно имеет отрицательную часть, которая идентична положительной половине. Небольшая часть информации может быть потеряна в процессе удаления.Это приводит к более эффективной обработке сигналов.

3. Управление размером сигнала

Большинство электронных схем содержат полупроводниковый диод для управления высокими частотами или небольшими токами. Слабосигнальный диод PN перехода изолирован для защиты. Также сигналы связаны с количеством мощности. Диоды могут контролировать размер сигнала, ограничивая напряжение переменного тока. Чем выше качество диодов в вашем устройстве, тем выше качество.Кроме того, тем более неповрежденной будет ваша информация.

4. Логические вентили

Диоды могут выполнять как цифровые логические операции, так и операции переключения. Обратное и прямое смещение переключают диод между состояниями высокого и низкого импеданса соответственно. Функция цифровой логики включает логику И и ИЛИ. Также из этих диодов состоят аналоговые переключатели. Большинство современных процессоров зависят от логических вентилей. Почти каждое электронное устройство дома или в офисе содержит какой-либо процессор.

5. Диоды и свет

Из диодов делают фонарики. Свечение исходит от светодиода, который светится при наличии положительного напряжения. Например, солнечные панели используют фотодиоды для преобразования света в ток. Обратите внимание, что каждое устройство, использующее солнечные батареи, не может существовать без диодов.

6. Защита от перенапряжения

Избыточное напряжение может повредить наши электронные устройства. Схема защиты от перенапряжения защищает электронику от источника питания от перенапряжения.Диоды достигают этого путем отключения преобразователя после обнаружения состояния перенапряжения. В основном это применимо для преобразователей постоянного тока в постоянный.

7. Диоды в зажимных цепях

Диоды встречаются почти в каждой цепи. Они просты, но эти устройства выполняют важные функции, которые определяют успех схемы. Диоды изготавливаются из легированных германиевых или кремниевых полупроводников. В основном они связаны с проведением тока в одном направлении и падением или повышением напряжения.Схема ограничения полезна для размещения отрицательного или положительного пикового сигнала на желаемом уровне. Цепи зажима применяются при испытаниях радаров или гидролокаторов. Кроме того, они также используются в оборудовании для обработки видео.

8. Цепи умножителя напряжения

Цепи умножителя напряжения в основном состоят из диодов. Это схемы, которые обеспечивают более высокое напряжение, которое в два раза превышает амплитуду входной мощности. Вы также можете называть это схемами, которые могут обеспечивать скрытый вход низкого переменного тока на выход высокого постоянного напряжения.Конденсаторы и диоды образуют преобразователь переменного тока в постоянный. Умножитель напряжения содержит разные каскады, в которых диоды и конденсаторы соединены в разных конфигурациях. Существует четыре типа умножения напряжения: полуволновое, двухполупериодное, утроенное и учетверенное.

9. Диоды в солнечных батареях

Наиболее важным применением диодов в повседневной жизни являются солнечные батареи. Он содержит два типа диодов: блокирующий и байпасный. Солнечные панели могут терять мощность из-за затенения, поэтому используются обходные диоды.Затененные солнечные элементы потребляют много электроэнергии при переходе от высокого к низкому напряжению. Обходные диоды предотвращают потерю мощности, обеспечивая путь с низким сопротивлением. Кроме того, блокирующие диоды используются для предотвращения потери мощности в ночное время.

10. Световое излучение

Лампы накаливания обеспечивают свет и тепло. Хотя сегодня они не популярны, некоторые приусадебные участки и организации все еще используют их. Однако то, что у нас есть сегодня в большинстве наших домов, — это светодиоды.Они также дороги, чем лампы накаливания, потому что для их работы требуется много схем управления. Кроме того, светодиоды более полезны из-за их способности экономить электроэнергию. У них нет катушек, но в основном они работают с помощью диодов.

11. Измерение и управление

Многие чувствительные устройства имеют встроенные диоды. Благодаря оптическим эффектам полупроводники генерируют электрические заряды. Светодиоды также используются в лазерных устройствах помимо датчиков.Преимущество лазерных датчиков заключается в том, что они могут решать задачи контроля с высокой точностью. Они работают с разными материалами, такими как цвета и светоотражающие поверхности. В промышленности светодиодные датчики могут сканировать движущиеся машины, а также мягкие или липкие детали.

Использование и применение диодов

В этом руководстве по диодам мы увидим некоторые из общих применений диодов. Как простейший полупроводниковый компонент диод находит широкое применение в современных электронных системах.Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент в качестве важного устройства для достижения требуемого результата.

Введение

Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, действует как односторонний переключатель. Диод изготовлен из материалов типа P и N и имеет два вывода: анод и катод. Этим устройством можно управлять, контролируя приложенное к нему напряжение.

Когда напряжение, приложенное к аноду, является положительным по отношению к катоду, диод смещен в прямом направлении.Если напряжение, приложенное к диоду, превышает пороговый уровень (обычно это 0,6 В), то диод действует как короткое замыкание и пропускает ток. Если полярность напряжения изменяется, что означает, что катод становится положительным по отношению к аноду, тогда он имеет обратное смещение и действует как разомкнутая цепь, в результате чего ток не течет.

Диод

Области применения диодов включают системы связи в качестве ограничителей, ограничителей, затворов; компьютерные системы как логические вентили, фиксаторы; системы электроснабжения в виде выпрямителей и инверторов; телевизионные системы в качестве фазовых детекторов, ограничителей, фиксаторов; схемы радара, такие как схемы регулировки усиления, усилители параметров и т. д.Следующее описание кратко описывает различные применения диодов.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Некоторые общие применения диодов

Прежде чем рассматривать различные применения диодов, давайте кратко рассмотрим небольшой список общих применений диодов.

• Выпрямители
• Цепи зажима
• Цепи зажима
• Цепи защиты от обратного тока
• Логические ворота
• Умножители напряжения

и многие другие.Теперь давайте разберемся с каждым из этих применений диодов более подробно.

Диод как выпрямитель

Наиболее распространенным и важным применением диода является преобразование переменного тока в постоянный. Используя диоды, мы можем построить различные типы выпрямительных схем. Основными типами этих выпрямительных схем являются полуволновые, двухполупериодные центральные выпрямители и полные мостовые выпрямители. Один или комбинация из четырех диодов используется в большинстве приложений преобразования энергии.На рисунке ниже показана работа диода в выпрямителе.

Диод как выпрямитель

• Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду, поэтому диод смещается в прямом направлении. Эти результаты позволяют протекать ток к нагрузке. Поскольку нагрузка резистивная, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания, что означает, что входное синусоидальное напряжение появится на нагрузке. И ток нагрузки пропорционален приложенному напряжению.
• Во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду, поэтому диод получает обратное смещение. Следовательно, ток к нагрузке не течет. Цепь размыкается, и на нагрузке не появляется напряжение.
• И напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность, что означает, что выходное напряжение является пульсирующим постоянным током. Очень часто в этой схеме выпрямления есть конденсатор, подключенный к нагрузке, чтобы производить устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Диоды в схемах ограничения

Цепи ограничения используются в FM-передатчиках, где пики шума ограничены определенным значением, так что из них удаляются лишние пики. Схема ограничителя используется для снятия напряжения, превышающего заданное значение, без нарушения остальной части формы входного сигнала. В зависимости от конфигурации диодов в схеме эти клиперы делятся на два типа; серийные и шунтирующие клиперы, и снова они подразделяются на разные типы.

На приведенном выше рисунке показаны клипсаторы положительной серии и шунтирующие зажимы. И с помощью этих схем ограничителя положительные полупериоды формы волны входного напряжения будут удалены. В ограничителе положительной последовательности во время положительного цикла входа диод имеет обратное смещение, поэтому напряжение на выходе равно нулю. Следовательно, положительный полупериод отсекается на выходе. Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении, а отрицательный полупериод появляется на выходе.

В ограничителе положительного шунта диод смещен в прямом направлении в течение положительного полупериода, поэтому выходное напряжение равно нулю, поскольку диод действует как замкнутый переключатель. А во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и действует как разомкнутый переключатель, поэтому на выходе появляется полное входное напряжение. С помощью указанных выше двух диодных ограничителей положительный полупериод входа ограничивается на выходе.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Диоды в схемах ограничения

Фиксирующая схема используется для сдвига или изменения положительного или отрицательного пика входного сигнала до желаемого уровня.Эта схема также называется переключателем уровня или восстановителем постоянного тока. Эти зажимные цепи могут быть положительными или отрицательными в зависимости от конфигурации диода. В схеме положительного ограничения отрицательные пики поднимаются вверх, поэтому отрицательные пики падают на нулевой уровень. В случае отрицательной схемы ограничения положительные пики фиксируются так, что она толкается вниз, так что положительные пики падают на нулевой уровень.

Посмотрите на схему ниже, чтобы понять применение диодов в схемах ограничения.Во время положительного полупериода входа диод смещен в обратном направлении, поэтому выходное напряжение равно сумме входного напряжения и напряжения конденсатора (учитывая, что конденсатор изначально заряжен). Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении и ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому конденсатор заряжается до пикового значения входного сигнала.

Цепь зажима

НАЗАД В начало

Диоды в логических вентилях

Диоды также могут выполнять операции с цифровой логикой.Состояния с низким и высоким импедансом логического переключателя аналогичны состояниям прямого и обратного смещения диода соответственно. Таким образом, диод может выполнять логические операции, такие как И, ИЛИ и т. Д. Хотя диодная логика является более ранним методом с некоторыми ограничениями, они используются в некоторых приложениях. На рисунке ниже показана логика логического элемента ИЛИ, реализованная с использованием пары диодов и резистора.

Диоды в логических воротах

В приведенной выше схеме входное напряжение подается на уровне V, и, управляя переключателями, мы получаем на выходе логику ИЛИ.Здесь логическая 1 означает высокое напряжение, а логический 0 означает нулевое напряжение. Когда оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии, оба диода находятся в состоянии обратного смещения, и, следовательно, напряжение на выходе Y равно нулю. Когда любой из переключателей замкнут, диод становится смещенным в прямом направлении, и в результате на выходе высокий уровень.

НАЗАД В начало

Диоды в схемах умножителя напряжения

Умножитель напряжения состоит из двух или более схем диодного выпрямителя, которые включены каскадом для создания выходного постоянного напряжения, равного умножителю приложенного входного напряжения.Эти схемы умножителей бывают разных типов, такие как удвоитель, утроитель, учетверитель и т. Д. Используя комбинацию диодов с конденсаторами, мы получаем нечетное или даже кратное входному пиковому напряжению на выходе.

Полупериодный удвоитель напряжения

На рисунке выше показана полуволновая схема удвоителя напряжения, выходное напряжение постоянного тока которой вдвое превышает пиковое входное напряжение переменного тока. Во время положительного полупериода входа переменного тока диод D1 смещен в прямом направлении, а D2 — в обратном. Таким образом, конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения Vm на входе через диод D1.Во время отрицательного полупериода входа переменного тока D1 смещен в обратном направлении, а D2 — в прямом. Итак, конденсатор C2 начинает заряжаться через D2 и C1. Таким образом, полное напряжение на C2 равно 2 Вм.

Во время следующего положительного полупериода диод D2 имеет обратное смещение, поэтому конденсатор C2 разряжается через нагрузку. Точно так же, каскадируя схемы выпрямителя, мы получим несколько значений входного напряжения на выходе.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

Диоды в защите от обратного тока

Защита от обратной полярности или тока необходима, чтобы избежать повреждений, которые возникают из-за неправильного подключения батареи или переполюсовки источника постоянного тока.Это случайное подключение источника питания вызывает протекание большого тока через компоненты схемы, что приводит к их взрыву. Поэтому защитный или блокирующий диод подключается последовательно с положительной стороной входа, чтобы избежать проблем с обратным подключением.

Диод в защите от обратного тока

На рисунке выше показана схема защиты от обратного тока, в которой диод включен последовательно с нагрузкой на положительной стороне источника питания батареи. При правильной полярности подключения диод смещается в прямом направлении и через него протекает ток нагрузки.Но в случае неправильного подключения диод имеет обратное смещение, что не позволяет току течь в нагрузку. Следовательно, нагрузка защищена от обратного тока.

НАЗАД В начало

Диоды для подавления скачков напряжения

В случае использования индуктора или индуктивных нагрузок внезапное отключение источника питания вызывает более высокое напряжение из-за накопленной в нем энергии магнитного поля. Эти неожиданные скачки напряжения могут привести к значительному повреждению компонентов схемы.Следовательно, диод подключается к катушке индуктивности или индуктивной нагрузке для ограничения больших скачков напряжения. Эти диоды также называются разными именами в разных схемах, таких как демпферный диод, обратный диод, подавляющий диод, диод свободного хода и так далее.

Диоды для подавления скачков напряжения

На приведенном выше рисунке диод свободного хода подключен к индуктивной нагрузке для подавления скачков напряжения в катушке индуктивности. Когда переключатель внезапно размыкается, в катушке индуктивности возникает скачок напряжения.Следовательно, диод свободного хода обеспечивает безопасный путь для прохождения тока для разряда напряжения, вызванного выбросом.

НАЗАД В начало

Диоды в солнечных панелях

Диоды, которые используются для защиты солнечных панелей, называются байпасными диодами. Если солнечная панель неисправна, повреждена или затенена опавшими листьями, снегом и другими препятствиями, общая выходная мощность снижается и возникает повреждение горячих точек, поскольку ток остальных элементов должен проходить через эту неисправную или затемненную ячейку, вызывая перегрев.Основная функция байпасного диода — защищать солнечные элементы от проблемы нагрева горячей точки.

Диоды в солнечных батареях

На приведенном выше рисунке показано подключение байпасных диодов в солнечных элементах. Эти диоды подключены параллельно солнечным элементам. Тем самым ограничивает напряжение на плохом солнечном элементе и пропускает ток от хороших солнечных элементов во внешнюю цепь. Таким образом, уменьшается проблема перегрева за счет ограничения тока, протекающего через неисправный солнечный элемент.

НАЗАД

ПРЕДЫДУЩИЙ — БАЙПАСНЫЕ ДИОДЫ В СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЯХ

СЛЕДУЮЩИЙ — КАК ПРОВЕРИТЬ ДИОД

Что такое диод? — Основы схемотехники

Диод — это специализированный электронный компонент, который действует как односторонний переключатель. Он проводит электрический ток только в одном направлении и ограничивает ток в противоположном направлении. Диод смещен в обратном направлении, когда он действует как изолятор, и смещен в прямом направлении, когда он пропускает ток.Диод имеет два вывода: анод и катод. Диоды используются в переключателях, модуляторах сигналов, смесителях сигналов, выпрямителях, ограничителях сигналов, регуляторах напряжения, генераторах и демодуляторах сигналов.

Диод в прямом смещении

Напряжение, приложенное к аноду, положительно по отношению к катоду. Кроме того, напряжение в диоде выше порогового напряжения, поэтому он действует как короткое замыкание и пропускает ток.

Диод в обратном смещении

Если катод положительный по отношению к аноду, диод имеет обратное смещение.Затем он будет действовать как разомкнутая цепь, в результате чего ток не будет протекать.

Для чего используются диоды?

Защита от обратного тока

Блокирующий диод используется в некоторых схемах для защиты в случае случайной проблемы с обратным подключением, такой как неправильное подключение источника постоянного тока или изменение полярности. Поток тока в неправильном направлении может повредить другие компоненты схемы.

Диод для защиты от обратного тока

На рисунке выше показано, что блокирующий диод включен последовательно с нагрузкой и с положительной стороной источника питания.В случае обратного подключения ток не будет течь, потому что диод будет иметь обратное смещение. Тогда нагрузка будет защищена от обратного тока. Однако, если полярность правильная, диод будет в прямом смещении, поэтому ток нагрузки может протекать через него.

Простые регуляторы напряжения

Стабилизатор напряжения используется для понижения входного напряжения до требуемого уровня и поддерживает его неизменным, несмотря на колебания напряжения питания. Его также можно использовать для регулирования выходного напряжения.Стабилитрон обычно используется в качестве стабилизатора напряжения, поскольку он предназначен для работы в условиях обратного смещения. При прямом смещении он ведет себя как нормальный сигнальный диод. С другой стороны, напряжение остается постоянным в широком диапазоне токов, когда к нему прикладывается обратное напряжение.

Стабилитрон как регулятор напряжения

На рисунке выше ток в диоде ограничивается последовательным резистором, подключенным к цепи. Поскольку диод подключен к положительной клемме источника питания, он работает как обратное смещение, которое также может работать в условиях пробоя.Обычно используется диод с высокой номинальной мощностью, поскольку он может выдерживать обратное смещение, превышающее его напряжение пробоя. Ток стабилитрона всегда будет минимальным, если приложены минимальное входное напряжение и максимальный ток нагрузки. Учитывая входное напряжение и необходимое выходное напряжение, мы можем использовать стабилитрон с напряжением, примерно равным напряжению нагрузки.

Стабилизаторы напряжения

Ток, протекающий через стабилитрон, уменьшается в пользу тока нагрузки, когда нагрузочный резистор подключен параллельно стабилитрону.Величина протекающего в нем тока важна, потому что это ключ к стабилизации. Глядя на кривую вольт-амперной характеристики стабилитронов, вы заметите резкое увеличение напряжения выше напряжения пробоя, что доказывает, что он лучше всего подходит для стабилизации небольших постоянных напряжений. Ток увеличивается, а сопротивление диода уменьшается. Поэтому напряжение на стабилитроне практически одинаковое. Обычно резистор подключается, чтобы убедиться, что максимально допустимая рассеиваемая мощность не превышена.

Преобразование переменного тока в постоянный

Диоды

обычно используются для построения различных типов выпрямительных схем, таких как полуволновые, двухполупериодные, центральные и полные мостовые выпрямители. Одно из его основных применений — преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока.

Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду. Диод будет в прямом смещении, что приведет к протеканию тока к нагрузке. Однако во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду.Таким образом, диод будет иметь обратное смещение, и ток на нагрузку не будет течь. Выходное напряжение будет пульсирующим постоянным током, если и напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность. Нагрузка является резистивной в положительном полупериоде, и напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания. Ток нагрузки будет пропорционален приложенному напряжению, а входное синусоидальное напряжение будет на нагрузке.

Как работает диод?

Диод считается полупроводниковым устройством, имеющим два вывода и выполняющим функцию односторонней двери для электрического тока.Полупроводники могут быть проводниками или изоляторами. Его сопротивление можно контролировать, увеличивая или уменьшая его сопротивление, называемое легированием. Легирование — это процесс добавления примесных атомов в материал.

Есть два типа полупроводниковых материалов:

• Материал N-типа — добавление количества мышьяка, фосфора, сурьмы, висмута и других пятивалентных элементов позволяет получить полупроводниковый материал N-типа. В нем есть лишние электроны. Его дополнительные отрицательно заряженные частицы перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

• Материал P-типа — добавление некоторого количества алюминия, галлия, бора, индия и других веществ может привести к образованию полупроводникового материала P-типа. Есть лишние отверстия.

Наличие дырок означает отсутствие электрона и положительный заряд. Каждый раз, когда электрон движется в дыру, он создает новую дыру позади себя, поскольку они движутся в противоположном направлении электронов. Комбинация материалов N-типа и P-типа образует соединение P-N. Вы можете увидеть обедненные области по обе стороны от диодного перехода.Эта область обеднена свободными электронами и дырками. Электроны со стороны N-типа заполняют отверстия со стороны P-типа.

Что такое зона истощения?

Область обеднения образуется, когда на диод не подается напряжение, поэтому электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль перехода между слоями. В этой области материал N-типа или P-типа возвращается в исходное изоляционное состояние. Электричество не может течь в область истощения, поскольку все дыры заполнены, и нет свободных электронов или пустых пространств для электричества.

Вы увидите переход P-N, когда отверстия перемещаются со стороны P на материал N-типа и обнажают отрицательные заряды. Затем вы увидите дырки и электроны, диффундирующие на другую сторону. После этого начинает формироваться область истощения.

Диоды с прямым смещением и диоды с обратным смещением

Диоды специального назначения

Стабилитроны

Он состоит из сильно легированного PN перехода, который проводит в обратном направлении при достижении определенного заданного напряжения.Это также позволяет току течь в прямом или обратном направлении. Он обычно используется для ограничителей перенапряжения, регулирования напряжения, опорных элементов и любых других коммутационных приложений и схем ограничителей.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки

имеют низкое прямое падение напряжения, но очень быстрое переключение. Между металлом и полупроводником образуется переход полупроводник-металл, который создает барьер Шоттки. Когда через диод протекает ток, на выводах диода наблюдается небольшое падение напряжения.Чем меньше падение напряжения, тем выше эффективность системы и выше скорость переключения. Наиболее распространенные применения диода Шоттки — это радиочастота, выпрямитель в некоторых силовых приложениях и смеситель.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды могут быть смещенными или несмещенными. Выпрямительный диод становится несмещенным, когда на него не подается напряжение. В это время на P-стороне находится большинство дырок носителей заряда и очень мало электронов, тогда как на N-стороне больше всего электронов и очень мало дырок.С другой стороны, он становится смещенным в прямом направлении, когда положительный вывод источника напряжения подключается к стороне P-типа, а отрицательный вывод подключается к стороне N-типа. Он будет иметь обратное смещение, когда положительный вывод источника напряжения подключен к концу N-типа, а отрицательный вывод источника подключен к концу P-типа диода. Через диод не будет тока, кроме тока обратного насыщения, потому что истощающий слой перехода становится шире с увеличением напряжения обратного смещения.Выпрямительные диоды обычно используются в качестве компонента в источниках питания, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.

Диоды сигнальные

Сигнальные диоды обычно используются для обнаружения сигналов. Обычно они имеют низкий максимальный ток и среднее или высокое прямое напряжение. Одно из наиболее распространенных применений сигнального диода — это основной диодный переключатель.

Германиевые диоды

Германиевые диоды имеют низкое прямое падение напряжения, обычно 0.3 вольта. Низкое прямое падение напряжения приводит к низким потерям мощности и более эффективному диоду, что делает его во многих отношениях лучше, чем кремниевый диод. Это более важно в средах с очень низким уровнем сигнала, например, при обнаружении сигналов от аудио до частот FM и в логических схемах низкого уровня. Германиевые диоды имеют больший ток утечки для германия при обратном напряжении, чем для кремния.

Соединительные диоды

Переходные диоды — одни из самых простых полупроводниковых приборов.Но в отличие от других диодов, они не ведут себя линейно по отношению к приложенному напряжению. Диоды имеют экспоненциальную зависимость тока от напряжения. Он образуется, когда полупроводник P-типа объединяется с полупроводником N-типа, создавая потенциальный барьер через диодный переход.

Три возможных условия «смещения» для стандартного переходного диода

1. Прямое смещение — потенциал напряжения связан отрицательно с материалом N-типа и положительно с материалом N-типа на диоде, что уменьшает ширину диода с PN-переходом.

2. Обратное смещение. Потенциал напряжения соединен положительно с материалом N-типа и отрицательно с материалом P-типа на диоде, что увеличивает ширину диода с PN-переходом.

3. Нулевое смещение — На диод PN-перехода не подается внешнее напряжение.

Диод

| Определение, символ, типы и применение

Диод , электрический компонент, который позволяет току течь только в одном направлении.На принципиальных схемах диод представлен треугольником с линией, пересекающей одну вершину.

Наиболее распространенный тип диодов использует переход p — n . В этом типе диода один материал ( n ), в котором электроны являются носителями заряда, примыкает ко второму материалу ( p ), в котором дырки (места, обедненные электронами, которые действуют как положительно заряженные частицы) действуют как носители заряда. На их границе образуется обедненная область, через которую электроны диффундируют, заполняя дырки на стороне p .Это останавливает дальнейший поток электронов. Когда этот переход смещен в прямом направлении (то есть к стороне p, приложено положительное напряжение), электроны могут легко перемещаться через переход, чтобы заполнить отверстия, и через диод протекает ток. Когда переход смещен в обратном направлении (то есть к стороне p, прикладывается отрицательное напряжение), область обеднения расширяется, и электроны не могут легко перемещаться по ней. Ток остается очень маленьким, пока не будет достигнуто определенное напряжение (напряжение пробоя), и ток внезапно не возрастет.

Характеристики перехода p-n

(A) Вольт-амперные характеристики типичного кремниевого перехода p-n . (B) условия прямого смещения и (C) обратного смещения. (D) Обозначение соединения p-n .

Encyclopædia Britannica, Inc.

Светодиоды (LED) — это переходы p — n , которые излучают свет, когда через них протекает ток. Несколько переходных диодов p — n могут быть соединены последовательно для создания выпрямителя (электрического компонента, преобразующего переменный ток в постоянный).Стабилитроны имеют четко определенное напряжение пробоя, так что ток течет в обратном направлении при этом напряжении, и постоянное напряжение может поддерживаться, несмотря на колебания напряжения или тока. В варакторных (или варикапных) диодах изменение напряжения смещения вызывает изменение емкости диода; Эти диоды находят множество применений для передачи сигналов и используются в радио- и телеиндустрии. (Подробнее об этих и других типах диодов, см. полупроводниковый прибор.)

Ранние диоды представляли собой вакуумные лампы, вакуумную стеклянную или металлическую электронную трубку, содержащую два электрода — отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод. Они использовались в качестве выпрямителей и детекторов в электронных схемах, таких как радио- и телевизионные приемники. Когда на анод (или пластину) подается положительное напряжение, электроны, испускаемые нагретым катодом, текут на пластину и возвращаются к катоду через внешний источник питания. Если к пластине приложено отрицательное напряжение, электроны не могут покинуть катод, и ток пластины не течет.Таким образом, диод позволяет электронам течь от катода к пластине, но не от пластины к катоду. Если на пластину подается переменное напряжение, ток течет только в то время, когда пластина является положительной. Считается, что переменное напряжение выпрямляется или преобразуется в постоянный ток.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Практическое руководство

: диоды: 6 ступеней (с изображениями)

Если вы в прошлом занимались электронными проектами, есть большая вероятность, что вы уже сталкивались с этим распространенным компонентом и без раздумий встраивали его в свою схему.Диоды имеют большое значение в электронике и служат множеству целей, которые будут рассмотрены в следующих шагах.

Во-первых, что такое диод?

Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, но не в другом.

Полупроводник — это вид материала, в данном случае кремний или германий, электрические свойства которого находятся между проводниками (металлами) и изоляторами (стекло, резина). Рассмотрим проводимость: это мера относительной легкости, с которой электроны движутся через материал.Например, электроны легко проходят через кусок металлической проволоки. Вы можете изменить поведение чистого материала, такого как кремний, и превратить его в полупроводник, легируя . При легировании вы добавляете небольшое количество примеси в чистую кристаллическую структуру.

Типы примесей, добавляемые к чистому кремнию, можно разделить на N-тип и P-тип.

• N-тип: при легировании N-типа фосфор или мышьяк добавляются в кремний в небольших количествах в частях на миллиард.И фосфор, и мышьяк имеют по пять внешних электронов, поэтому они смещаются, когда попадают в решетку кремния. Пятому электрону не с чем связываться, поэтому он может свободно перемещаться. Требуется лишь очень небольшое количество примеси, чтобы создать достаточно свободных электронов, чтобы позволить электрическому току протекать через кремний. Электроны имеют отрицательный заряд, отсюда и название N-типа.

• P-тип — При легировании P-типа к чистому кремнию добавляют бор или галлий. Каждый из этих элементов имеет по три внешних электрона.При смешивании с кремниевой структурой они образуют «дыры» в решетке, где электрону кремния не с чем связываться. Отсутствие электрона создает эффект положительного заряда, отсюда и название P-типа. Отверстия могут проводить ток. Дыра с радостью принимает электрон от соседа, перемещая дыру в пространстве.

Диоды изготовлены из двух слоев полупроводникового материала с различным легированием, которые образуют PN переход . Материал P-типа имеет избыток положительных носителей заряда (дырок), а материал N-типа — избыток электронов.Между этими слоями, где встречаются материалы P-типа и N-типа, дырки и электроны объединяются, причем сверхэлектроны объединяются с избыточными дырками, чтобы компенсировать друг друга, поэтому создается тонкий слой, в котором нет ни положительных, ни отрицательных носителей заряда. Это называется слоем истощения .

В этом обедненном слое нет носителей заряда, и ток не может течь через него. Но когда на переход подается напряжение, так что анод P-типа становится положительным, а катод N-типа — отрицательным, положительные дырки притягиваются через обедненный слой к отрицательному катоду, также отрицательные электроны притягиваются к отрицательному катоду. положительный анод и ток.

Думайте о диоде как об улице с односторонним движением электричества.