Катод диода: где плюс и минус на светодиоде (анод и катод)

где плюс и минус на светодиоде (анод и катод)

Светодиоды довольно часто используют в электротехнике, например, в качестве индикаторов. Для того чтобы диод работал и излучал свет, необходимо его правильно включить в электрическую цепь. А для этого нужно определить полярность светодиода. Рассмотрим способы, которые помогут это сделать.

Использование технической документации. Обозначение светодиода на схеме.

При покупке крупной партии LED устройств стоит запросить у продавца техническую документацию. Это поможет точно узнать многие характеристики изделия, не исключая полярность. На небольшое количество светодиодов паспорт обычно не дают. Но по точному названию марки элемента найти в интернете технические характеристики не составит труда.

На электрической схеме светодиоды изображают двумя способами.

Треугольником обозначают анод, вертикальной чертой – катод. Две стрелочки символизируют свечение.

Визуальное определение.

Если техническая документация недоступна, то для начала элемент стоит внимательно рассмотреть.

Часто это помогает понять, где плюс у светодиода. У наиболее распространенного типа LED устройств – цилиндрического диода размером не менее 3,5 мм – один контакт длиннее. Такое конструктивное решение придумано для индикации полярности. Длинный вывод  является положительным анодом.

Распознать плюс и минус можно, если удастся рассмотреть, что у светодиода внутри. Сквозь прозрачную оболочку заметно, что площадь анода (положительного контакта) меньше, чем у катода (отрицательного).

Если на корпусе светодиода имеется скос, то это признак катода. 

Чем выше типоразмер и мощность LED изделия, тем больше шансы определить полярность «на глаз».

Находим анод и катод у LED элементов мощностью свыше 1Вт.

Мощные светодиоды используются в электротехнике. Как быстро определить их полярность? Довольно просто. Достаточно внимательно рассмотреть диод. При изготовлении контакты элементов мощностью свыше 0,5 Вт маркируют. Анод помечается знаком «+».

Распознаем полярность у светодиода в корпусе SMD.

Если светодиод выполнен в корпусе SMD, то рассмотреть, что же у него внутри невозможно. Как правило, производители заботятся об электротехниках и делают определенные пометки. Полярность можно распознать по срезу на корпусе, теплоотводу или пиктограмме. Первые два способа больше подходят для больших типоразмеров.

На корпусе таких диодов можно найти конструктивный срез. Именно он указывает на отрицательный контакт (катод). С противоположной стороны, соответственно, будет расположен положительный анод.

Теплоотвод с обратной стороны корпуса также подсказывает полярность. Он смещен к аноду.

На небольшие SMD диоды (например, типоразмер 1206) в качестве подсказки наносят специальные пиктограммы.  Они имеют форму треугольника, буквы П или Т. Выступ обозначает катод.

Распознавание с помощью мультиметра.

Самый надежный способ распознания полярности − использование специальных приборов. При помощи обычного мультиметра можно обозначить контакты у диодов с высокой степенью точности.

Попутно обнаружится исправность элемента и цвет свечения. Воспользоваться тестером можно 3-мя путями.

Во-первых, проверить LED устройство на режиме «проверка сопротивления – 2 кОм». При этом следует прикоснуться щупами мультиметра к контактам светодиода. Если красный положительный щуп тестера коснется анода диода, а черный отрицательный – катода, то экран покажет значение 1600-1800 Ом. В противоположном случае тестер выдаст единицу. Значит, щупы нужно поменять местами. Если и это не помогло, значит, элемент неисправен. Узнать цвет свечения таким методом не получится.

Во-вторых, можно установить мультиметр в режим «прозвонка, проверка диода». Если красный провод дотронется до анода, а черный – до катода, то элемент будет светиться. Экран покажет число от 500 до 1200 мВ.

В-третьих, многие тестеры позволяют проводить измерения вовсе без щупов. Мультиметр должен обладать специальным отделом для проверки PNP и NPN транзисторов. В них есть разъемы, обозначенные буквами «Е» и «С».

При проверке элемента в PNP-зоне, если катод вставить в гнездо «С», а анод − в «Е», то светодиод начнет излучать свет. Следовательно, полярность определена верно. При работе в NPN-отсеке свечение появится при противоположном размещении контактов: катод в «Е», а анод в «С». Пожалуй, это самый скорый способ определения распиновки. Кстати, если у изучаемого светодиода нет длинных выводов, то можно в разъемы поместить иголки, и LED элемент аккуратно присоединять к ним.

Распознавание полярности источником питания.

Следующим наглядным методом для распознания катода и анода будет присоединение к источнику питания. Данный способ, как и предыдущий, позволяет узнать еще и исправность LED элемента.

Естественно, что для опыта необходим источник напряжения. Отлично подойдет блок питания с плавной регулировкой. Светодиод следует присоединить и постепенно увеличивать напряжение. Если при подаче 3-4 В элемент еще не светится, значит, с полярностью не угадали.

Если такого блока питания под рукой нет, то можно применить батарейку или аккумулятор от мобильного телефона. Поскольку напряжение на них может достигать 12 В, то напрямую светодиод присоединять нельзя. Для предупреждения поломки следует включить в цепь резистор. Выбрать подходящее по величине сопротивление вам поможет статья «Расчет резистора (сопротивления) для светодиода».

Резистор стоит подпаять к одному из контактов LED элемента. Полученной конструкцией коснуться выводов источника питания. Если полярность предположена верно, то диод начнет излучать свет. В ином случае, надо поменять контакты местами.

Если под рукой есть плоская севшая батарейка от часов или с материнской платы (тип CR2032), то можно обойтись без резистора. Напряжением таких источников питания не превышает 6 В, что безопасно для светодиода. Батарейку зажимают между выводами диода и по свечению или его отсутствию определяют полярность.

Итоги.

Описанные методы имеют свои сильные и слабые стороны. По технической документации и визуально невозможно проверить работоспособность светодиода. Проверка с помощью подачи напряжения требует особенной осторожности. А мощный светодиод не всегда удастся прозвонить мультиметром. Для успешной работы электротехнику стоит освоить все методы и применять их по необходимости.

Диод. Светодиод. Стабилитрон / Хабр

Не влезай. Убьет! (с)

Постараюсь объяснить работу с диодами, светодиодами, а также стабилитронами на пальцах. Опытные электронщики могут пропустить статью, поскольку ничего нового для себя не обнаружат. Не буду вдаваться в теорию электронно-дырочной проводимости pn-перехода. Я считаю, что такой подход обучения только запутает начинающих. Это голая теория, почти не имеющая отношения к практике. Впрочем, интересующимся теорией предлагаю эту статью. Всем желающим добро пожаловать под кат.

Это вторая статья из цикла электроники. Рекомендую к прочтению также первую, которая повествует о том, что такое электрический ток и напряжение.

Диод – полупроводниковый прибор, имеющий 2 вывода для подключения. Изготавливается, упрощенно говоря, путем соединения 2х полупроводников с разным типом примеси, их называют донорной и акцепторной, n и p соответственно, поэтому диод содержит внутри pn-переход. Выводы, обычно состоящие из луженой меди, называют анод (А) и катод (К). Эти термины пошли еще со времен электронных ламп и используются в письменном виде, для обозначения направленности диода. Гораздо проще графическое обозначение. Названия выводов диода запомнятся сами собой при применении на практике.

Как я уже писал, мы не будем использовать теорию электронно-дырочной проводимости диода. Просто инкапсулируем эту теорию до черного ящика с двумя зажимами для подключения. Примерно так же программисты инкапсулируют работу со сторонними библиотеками, не вдаваясь в е… подробности их работы. Или, например, когда, пользуясь пылесосом, мы не вдаёмся в подробности, как он устроен внутри, он просто работает и нам важно одно из свойств пылесоса – сосать пыль.

Рассмотрим свойства диода, самые очевидные:

• От анода к катоду, такое направление называется прямым, диод пропускает ток.
• От катода к аноду, в обратном направлении, диод ток не пропускает. (Вообще-то нет. Но об этом позже.)
• При протекании тока, в прямом направлении, на диоде падает некоторое напряжение.

Возможно эти свойства вам и так хорошо известны. Но есть некоторые дополнения. Что же считать прямым, а что обратным направлением? Прямым называют такое включение, когда на аноде напряжение больше, чем на катоде. Обратное, наоборот. Прямое и обратное включение – это условность. В реальных схемах напряжение на одном и том же диоде может меняться с прямого на обратное и наоборот.

Кремниевый диод начинает пропускать хоть какой-либо значимый ток только тогда, когда на аноде напряжение будет больше примерно на 0,65 В, чем на катоде. Нет, не так. При протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше.

Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода. При изменении протекающего тока, она изменяется нелинейно. Чтобы как-то обозначить эту нелинейность графически, производители снимают вольтамперные характеристики диода. В мощных высоковольтных диодах падение напряжения может быть больше в 2, 3 и т.д. раза. Это означает, что внутри диода включено несколько pn-переходов последовательно.

Для определения падения напряжения можно использовать вольтамперную характеристику (ВАХ) диода в виде графика. Иногда эти графики приводятся в дата-листах (datasheets) на реальные модели диода, но чаще их нет. На первом мне попавшемся графике ниже приведены ВАХ КД243А, хотя это не важно, они все примерно похожи.

На графике Uпр – это прямое падение напряжения на диоде. Iпр – протекающий через диод ток. График показывает какое падение напряжения на диоде будет, при протекании n-го тока. Но чаще всего в даталистах не показываются реальные ВАХ, а приводится прямое падение напряжения, указанное при определенном токе. В английской литературе падение напряжения обозначается как forward voltage.

Как применять

Падение напряжения на диоде – для нас плохая характеристика, поскольку это напряжение не совершает полезной работы и рассеивается в виде тепла на корпусе диода. Чем меньше падение, тем лучше. Обычно падение напряжения на диоде определяют исходя из тока, протекающего через диод. Например, включим диод последовательно с нагрузкой. По сути это будет защита схемы от переплюсовки, на случай, если блок питания отсоединяемый. На рисунке ниже в качестве защищаемой схемы взят резистор 47 Ом, хотя в реальности это может быть все, что угодно, например, участок большой схемы. В качестве блока питания – батарея на 12 В.
Допустим, нагрузка без диода потребляет 255 мА. В данном случае это можно посчитать по закону Ома: I= U / R = 12 / 47 = 0,255 А или 255 мА. Хотя обычно потребление сферической схемы в вакууме уже известно, хотя бы по максимальным характеристикам блока питания. Найдем на графике ВАХ, указанный выше, падение напряжения для диода КД243А при 0,255 А протекающего тока, при 25 градусах. Оно равно примерно 0,75 В. Эти 0,75 В упадут на диоде, и для питания схемы останется 12 — 0,75 = 11,25 В — иногда может и не хватить. Как бонус, можно найти мощность, в виде тепла и потерь выделяющуюся на диоде по формуле P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 Вт, где I и U – ток через диод и падение напряжения на диоде.

Что же делать, когда график ВАХ недоступен? Например, для популярного диода 1n4007 указано только прямое напряжения forward voltage 1 В при токе 1 А. Нужно и использовать это значение, либо измерить реальное падение. А если для какого-либо диода это значение не указано, то сойдет среднее 0,65 В. В реальности проще это падение напряжения измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках. Думаю, не надо объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода.

Немного про другие характеристики

В предыдущем примере, если перевернуть батарейку, я имею ввиду поменять полярность, см. нижний рисунок, ток не потечет и падение напряжения на диоде в худшем случае составит 12 В — напряжение батареи. Главное, чтобы это напряжение не превышало напряжение пробоя нашего диода, оно же обратное напряжение, оно же breakdown voltage. А также важно еще одно условие: ток в прямом направлении через диод не превышал номинальный ток диода, он же forward current. Это два основных параметра по которых выбирается диод: прямой ток и обратное напряжение.

Иногда в даталистах также указывается рассеиваемая мощность диодом или номинальная мощность (power dissipation). Если она указана, то ее нельзя превышать. Как ее посчитать, мы уже разобрались на предыдущем примере. Но если мощность не указана, тогда надо ориентироваться по току.

Говорят, что в обратном направлении ток через диод не течет, ну или почти не потечет. На самом деле через него протекает ток утечки, reverse current в английской литературе. Этот ток очень маленький, от нескольких наноампер у маломощных диодов до нескольких сот микроампер, у мощных. Также этот ток зависит от температуры и приложенного напряжения. В большинстве случаем ток утечки не играет никакой роли, например, в как в предыдущем примере, но, когда вы будете работать с наноамперами и поставите какой-либо защитный диод на входе операционного усилителя, тогда может случиться ой… Схема поведет себя совсем не так, как задумывалась.

У диодов так же есть некоторая маленькая паразитная емкость capacitance. Т.е., по сути, это конденсатор, параллельно включенный с диодом. Эту емкость надо учитывать при быстрых процессах при работе диода в схеме с десятками-сотнями мегагерц.

Также несколько слов по поводу термина «номинал». Обычно номинальные ток и напряжение обозначают, что при превышении этих параметров производитель не гарантирует работу изделия, если не сказано другое. И это для всех электронных компонентов, а не только для диода.

Что еще можно сделать

Применений диодов существует множество. Разработчики-радиоэлектронщики обычно выдумывают свои схемы из кусочков других схем, так называемых строительных кирпичиков. Вот несколько вариантов.

Например, схема защиты цифровых или аналоговых входов от перенапряжения:

Диоды в этой схеме при нормальной работе не пропускают ток. Только ток утечки. Но когда по входу возникает перенапряжение с положительной полуволной, т.е. напряжение входа становится больше чем Uпит плюс прямое падение напряжения на диоде, то верхний диод открывается и вход замыкается на шину питания. Если возникает отрицательная полуволна напряжения, то открывается нижний диод и вход замыкается на землю. В этой схеме, кстати, чем меньше утечки и емкость у диодов, тем лучше. Такие схемы защиты уже, как правило, стоят во всех современных цифровых микросхемах внутри кристалла. А внешними мощными сборками TVS-диодов защищают, например, USB порты на материнских платах.

Также из диодов можно собрать выпрямитель. Это очень распространённый тип схем и вряд ли кто-то из читателей про них не слышал. Выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. С однополупериодным выпрямителем мы уже познакомились в нашем самом первом многострадальном примере, когда рассматривали защиту от переплюсовки. Никакими особыми плюсами не обладает, кроме плюса на батарейке. Один из самых важных минусов, который ограничивает применение схемы однополупериодного выпрямителя на практике: схема работает только с положительной полуволной напряжения. Отрицательное напряжение напрочь отсекает и ток при этом не течет. «Ну и что?», скажете вы, «Такой мощности мне будет достаточно!». Но нет, если такой выпрямитель стоит после трансформатора, то ток будет протекать только в одну сторону через обмотки трансформатора и, таким образом, трансформаторное железо будет дополнительно подмагничиваться. Трансформатор может войти в насыщение и греться намного больше положенного.

Двухполупериодные выпрямители этого недостатка лишены, но им необходим средний вывод обмотки трансформатора. Здесь при положительной полярности переменного напряжения открыт верхний диод, а при отрицательной – нижний. КПД трансформатора используется не полностью.

Мостовые схемы лишены обоих недостатков. Но теперь на пути тока включены два диода в любой момент времени: прямой диод и обратный. Падение напряжения на диодах удваивается и составляет не 0,65-1В, а в среднем 1,3-2В. С учетом этого падения считается выпрямленное напряжение.
Например, нам надо получить 18 вольт выпрямленного напряжения, какой трансформатор для этого выбрать? 18 вольт плюс падение на диодах, возьмем среднее 1,4 В, равно 19,4 В. Мы знаем из предыдущей статьи, что амплитудное значение переменного напряжения в корень из 2 раз больше его действующего значения. Поэтому во вторичной цепи трансформатора переменное действующее напряжение равно 19,4 / 1,41 = 13,75В. С учетом того, что напряжение в сети может гулять на 10%, а также под нагрузкой напряжение немного просядет, выберем трансформатор 230/15 В.

Мощность требуемого нам трансформатора можно посчитать от тока нагрузки. Например, мы собираемся подключать к трансформатору нагрузку в один ампер. Это если с запасом. Всегда оставляйте небольшой запас, в 20-40%. Просто по формуле мощности можно найти P = U * I = 15 * 1 = 15 ВА, где U и I – напряжение и ток вторичной обмотки. Если вторичных обмоток несколько, то их мощности складываются. Плюс потери на трансформацию, плюс запас, поэтому выберем трансформатор 20-40 ВА. Хотя часто трансформаторы продаются с указанием тока вторичных обмоток, но проверить по габаритной мощности не помешает.

После выпрямительного моста необходим сглаживающий конденсатор, на рисунке не показан. Не забывайте про него! Есть умные формулы по расчету этого конденсатора в зависимости от количества пульсаций, но порекомендую такое правило: ставить конденсатор 10000мкФ на один ампер потребления тока. Вольтаж конденсатора не меньше, чем выпрямленное без нагрузки напряжение. В данном примере можно взять конденсатор с номиналом 25В.

Диоды в этой схеме выберем на ток >=1А и обратное напряжение, с запасом, больше 19,4 В, например, 50-1000 В. Можно применить диоды Шоттки. Это те же диоды, только с очень маленьким падением напряжения, которое часто составляет десятки милливольт. Но недостаток диодов Шоттки – их не выпускают на более-менее высокие напряжения, больше 100В. Точнее с недавнего времени выпускают, но их стоимость заоблачная, а плюсы уже не так очевидны.

Светодиод

Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.
Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.
По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.

Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.

Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.

Применение светодиода

Имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. Конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 В или любой другой БП.

Например, зададим ток 1мА через красный светодиод с падением напряжения 1,8 В.

На схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. В каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. При касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.

Поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7В. Это известно по второму закону Кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно ЭДС батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5В. Чтобы ограничить ток в 1мА, резистор по закону Ома должен обладать сопротивлением R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. Не забываем переводить величины в единицы СИ, в амперы и вольты. Поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3кОм. Конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону Ома I = U / R. Но зачастую это не принципиально.

В этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.

С осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. Но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.

Что-то еще про светодиод

По сути, светить – это основное назначение светодиода. Но есть и другое применение. Например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. Они необходимы, например, для получения источников тока. В качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. Их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. Поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. От анода светодиода, где 1,8В, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.

Для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. Но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. Возможно, когда-нибудь я ее напишу.

Стабилитрон

В английской литературе стабилитрон называется Zener diode. Все тоже самое, что и диод, в прямом включении. Но сейчас поговорим только про обратное включение. В обратном включении под действием определенного напряжения на стабилитроне возникает обратимый пробой, т.е. начинает течь ток. Этот пробой полностью штатный и рабочий режим стабилитрона, в отличие от диода, где при достижении номинального обратного напряжения диод просто выходил из строя. При этом, ток через стабилитрон в режиме пробоя может меняться, а падение напряжение на стабилитроне остается практически неизменным.
Что нам это дает? По сути это маломощный стабилизатор напряжения. Стабилитрон имеет все те же характеристики, что и диод, плюс добавляется так же напряжение стабилизации Uст или nominal zener voltage. Оно указывается при определенном токе стабилизации Iст или test current. Также в документации на стабилитроны указываются минимальный и максимальный ток стабилизации. При изменении тока от минимального до максимального, напряжение стабилизации несколько плавает, но незначительно. См. вольт-амперные характеристики.
Рабочая зона стабилитрона обозначена зеленым цветом. На рисунке видно, что напряжение на рабочей зоне практически неизменно, при широком диапазоне изменения тока через стабилитрон.

Чтобы выйти на рабочую зону, нам надо установить ток стабилитрона между [Iст. min – Iст. max] с помощью резистора точно так же, как это делалось в примере со светодиодом (кстати, можно также с помощью источника тока). Только, в отличие от светодиода, стабилитрон включен в обратном направлении.

При меньшем токе, чем Iст. min стабилитрон не откроется, а при большем, чем Iст. max – возникнет необратимый тепловой пробой, т.е. стабилитрон просто сгорит.

Расчёт стабилитрона

Рассмотрим на примере нашего рассчитанного трансформаторного БП. У нас есть блок питания, выдающий минимум 18 В (по сути там больше, из-за трансформатора 230/15 В, лучше мерить в реальной схеме, но суть сейчас не в этом), способный отдавать ток 1 А. Нужно запитать нагрузку с максимальным потреблением 50 мА стабилизированным напряжением 15 В (например, пусть это будет какой-нибудь абстрактный операционный усилитель – ОУ, у них примерно такое потребление).
Такая слабая нагрузка выбрана неспроста. Стабилитроны довольно маломощные стабилизаторы. Они должны проектироваться так, чтобы через них мог проходить без перегрева весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации Iст. min. Это необходимо, потому что ток после резистора R1 делится между стабилитроном и нагрузкой. В нагрузке ток может быть непостоянным, либо нагрузка может выключаться из схемы совсем. По сути это параллельный стабилизатор, т. е. весь ток, который не уйдет в нагрузку, примет на себя стабилитрон. Это как первый закон Кирхгофа I = I1 + I2, только здесь I = Iнагр + Iст. min.

Итак, выберем стабилитрон с напряжением стабилизации 15 В. Для установки тока через стабилитрон всегда необходим резистор (или источник тока). На резисторе R1 упадет 18 – 15 = 3 В. Через резистор R1 будет протекать ток Iнагр. + Iст. min. Примем Iст. min = 5 мА, это примерно достаточный ток для всех стабилитронов с напряжением стабилизации до 100 В. Выше 100 В можно принимать 1мА и меньше. Можно взять Iст. min и больше, но это только будет бесполезно греть стабилитрон.

Итак, через R1 течет Ir1 = Iнагр. + Iст. min = 50 + 5 = 55 мА. По закону Ома находим сопротивление R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и ток через резистор. Выберем из ближайшего стандартного ряда сопротивление 47 Ом, будет чуть больше ток через стабилитрон, но ничего страшного. Его даже можно посчитать, общий ток: Ir1 = U / R = 3 / 47 = 0,063А, далее минимальный ток стабилитрона: 63 — 50 = 13 мА. Мощность резистора R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Вт. Выберем стандартный резистор на 0,5 Вт. Советую, кстати, не превышать мощность резисторов примерно Pmax/2, дольше проживут.

На стабилитроне тоже рассеивается мощность в виде тепла, при этом в самом худшем случае она будет равна P = Uст * (Iнагр + Iст.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Вт. Стабилитроны выпускают на разную мощность, ближайшая 1Вт, но тогда температура корпуса при потреблении около 1Вт будет где-то 125 градусов С, лучше взять с запасом, на 3 Вт. Стабилитроны выпускают на 0,25, 0,5, 1, 3, 5 Вт и т.д.

Первый же запрос в гугле «стабилитрон 3Вт 15В» выдал 1N5929BG. Далее ищем «datasheet 1N5929BG». По даташиту у него минимальный ток стабилизации 0,25 мА, что меньше 13 мА, а максимальный ток 100 мА, что больше 63 мА, т.е. укладывается в его рабочий режим, поэтому он нам подходит.

В общем-то, это весь расчёт. Да, стабилизатор это неидеальный, внутреннее сопротивление у него не нулевое, но он простой и дешевый и работает гарантировано в указанном диапазоне токов. А также поскольку это параллельный стабилизатор, то ток блока питания будет постоянным. Более мощные стабилизаторы можно получить, умощнив стабилитрон транзистором, но это уже тема следующей статьи, про транзисторы.

Проверить стабилитрон на пробой обычным мультиметром, как правило, нельзя. При более-менее высоковольтном стабилитроне просто не хватит напряжения на щупах. Единственное, что удастся сделать, это прозвонить его на наличие обычной диодной проводимости в прямом направлении. Но это косвенно гарантирует работоспособность прибора.

Еще стабилитроны можно использовать как источники опорного напряжения, но они шумные. Для этих целей выпускают специальные малошумящие стабилитроны, но их цена в моем понимании зашкаливает за кусочек кремния, лучше немного добавить и купить интегральный источник с лучшими параметрами.

Также существует много полупроводниковых приборов, похожих на диод: тиристор (управляемый диод), симистор (симметричный тиристор), динистор (открываемый импульсно только по достижении определенного напряжения), варикап (с изменяемой емкостью), что-то еще. Первые вам понадобятся в силовой электронике при постройки управляемых выпрямителей или регуляторов активной нагрузки. А с последними я уже лет 10 не сталкивался, поэтому оставляю эту тему для самостоятельного чтения в вики, хотя бы про тиристор.

Куда течет ток или где же этот чертов катод? / Хабр

Есть вещи, которые хочется, что называется «развидеть» — термин вполне устоявшийся и понятный.

— Евгений Гришковец, рассказывает про железнодорожников. (с) Спектакль «Одновременно»

А есть вещи которые, ну никак не получается запомнить. Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов.

Все знают, что у диода есть катод и анод. Все знают, как диод обозначается на электрической схеме. Но далеко не все могут правильно сказать, где же на схеме что.

Под спойлером картинка, посмотрев на которую, вы навсегда запомните, где у диода анод, а где катод. Должен предупредить, развидеть это не получится, так что тот, кто не уверен в себе, пусть не открывает.

Теперь, когда мы отпугнули слабых, продолжаем…
Да, вот так все просто. Буква К — это катод, буква А — это анод. Извините, теперь и вы это никогда не забудете.

Продолжим, и разберемся куда течет ток. Если приглядеться, обозначение диода представляет собой стрелку. Вот, не поверите — ток течет именно туда, куда показывает стрелка! Что логично, не правда ли? Дальше больше — ток течет «Аткуда» (от Анода) и «Куда» (к Катоду). В обозначениях транзисторов тоже есть стрелки, и они так же обозначают направление тока.

Ток — направленное движение заряженных частиц — это мы все знаем из школьной физики. Каких частиц? Да, любых заряженных! Это могут быть и электроны несущие отрицательный заряд и обделенные электронами частицы — атомы или молекулы, в растворах и плазме — ионы, в полупроводниках — «свободные электроны» или вообще «дырки», что бы это не значило. Так вот, во всем этом зоопарке проще всего разобраться так: ток течет от плюса к минусу, и все. Запомнить это очень просто: «плюс» — интуитивно — это там где чего-то «больше», больше в данном случае зарядов (еще раз — не важно каких!) и текут они в сторону «минуса», где их мало и ждут. Все остальные подробности, непринципиальны.

Ну, и последнее — батарейка. Обозначение тоже всем известно, две палочки подлинней потоньше и покороче потолще. Так вот покороче и потолще символизирует собой минус — эдакий «жирный минус» — как в школе, помните: «ставлю тебе четыре с жирным минусом». Я только так и запомнил, возможно, кто-то предложит вариант лучше.

Теперь, вы без труда ответите на вопрос, загорится ли лампочка в этой схеме:

Всех с 1 апреля! Улыбайтесь, господа. Улыбайтесь!

Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода — проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.

Условное обозначение
диода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода. Анод диода — это вывод, который подключается к положительному выводу источника питания, непосредственно или через элементы схемы. Катод диода — это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду. А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к источнику переменного напряжения, то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром

Выводы диода

Как проверить диод мультиметром или тестером — такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов. Если диод пропускает ток в обоих вариантах — диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному — катодом диода. Проверка диодов очень похожа на проверку транзисторов.

как определить где плюс и минус, анод и катод, лучшие способы

Область использования светодиодов обширна. Любой элемент в своей конструкции имеет 2 выхода – катод и анод. Подключать его следует правильно, поэтому необходимо знать полярность светодиода.

Общие сведения о полярности светодиода и почему это важно

Чтобы диод светился, ток должен в нем двигаться по прямой, а это невозможно, если прибор будет установлен без учета катода и анода. Светодиод относится к полупроводниковым оптическим приборам, пропускающим ток только в прямом направлении.

Читайте также: Как отремонтировать энергосберегающую лампу своими руками.

Как определить, где плюс и минус

Практически невозможно выявить полярность диода визуально. Если ошибиться, то схема не будет работать. Расположение полюсов у диода может определяться такими способами:

• визуально;
• с помощью мультиметра;
• по технической документации;
• путем монтажа по простой схеме.

Определяем зрительно

Чтобы точно отличать катод от анода, производитель диодных лампочек стал делать катодный контакт короче анодного. Также возле катода имеется маленькая буква «к». Но понять, где что, по длине проволочек возможно только в новых диодах, в старых, уже использованных, деталях проволочки могут быть обломаны. Некоторые производители возле катода ставят точку. Если пустить ток обратно, произойдет пробой и аппарат придется выбросить.

У диодов в корпусе SMD также можно определить расположение катода и анода. У них имеется скос угла, значит, расположенный выход является минусовым.

Удобно определять полярность у диодов цилиндрической формы. Это можно сделать по таким признакам. В корпусе имеются электроды с разной площадью. У катода величина электрода намного больше, чем у анода. Выход с большим электродом минусовой.

Легче всего полярность определяется у мощных диодов. Они большие и на их корпус легко можно нанести плюс и минус.

Читайте также: Почему энергосберегающая лампочка мигает при выключенном/включенном свете: основные причины.

Используем мультиметр

Более надежный способ – провести тест с помощью мультиметра. В приборе выбирается режим работы «омметр». Теперь мультиметр может измерять уровень сопротивления. Прибор имеет 2 ножки, их необходимо поднести к плюсу и минусу. Черный соприкасается с минусом, красный – с плюсом.

Если контакты диода определены правильно, то прибор покажет 1,7 кОм. При ошибке прибор выдаст показатель намного выше. Если сопротивление будет меньше, чем 1,7, то диод испорчен и его необходимо заменить. В некоторых таксировщиках есть специальный режим, позволяющий проверять светодиоды. Данный способ проверки срабатывает только с красными и зелеными диодами.

Синие и белые отреагируют, только если подать на них напряжение в 3 вольта. Тестировать эти лампочки можно только с помощью специальных мультиметров типа DT830.

Интересное видео по теме:

Путем подачи питания

В тех случаях, когда у вас отсутствует мультиметр, плюс и минус у светодиода выявляют простым, но не менее действенным способом. Для теста нужны батарейка и резистор. Батарейку можно заменить аккумулятором. Резистор в данном случае будет защищать элемент от пробоя. Некоторые умельцы используют специальную панельку, ее предназначение состоит в том, чтобы проверять исправность транзисторов.

В ситуации, когда ни на глаз, ни мультиметром нельзя определить анод и катод диода, прибегают к еще одному методу. Диод подключают кратковременно в электрическую схему. Затем все просто. Если лампочка загорелась, то выходы определены правильно, если нет – все останется без изменений.

По технической документации

На многих схемах светодиод рисуют как кружок с треугольником внутри, причем катод отображается как минус, анод обозначают плюсом. В схемах обязательно обозначаются все выводы для того, чтобы тот, кто будет собирать данную схему, знал, как диод подключать к цепи.

Определение полярности светодиода по техническим документам всегда просто, но не всегда на руках они есть. Особенно когда данные изделия приобретаются пользователями через магазины. Но есть еще один способ, для этого необходимо знать номер светодиода. В интернете много информации не только по устройству диодов. Там имеются подробные схемы и чертежи с обозначением всех параметров. В этих схемах будет обязательно указано расположение диодов.

Что еще важно знать

Некоторые диодные лампочки подвержены влиянию статического электричества. Все они нуждаются в защите. Тестирование изделия должно происходить быстро, при касании мультиметром выходов в течение продолжительного времени произойдет пробой.

Если все правильно делать и соблюдать правила обращения со светодиодом, можно продлить время службы детали.

В заключение

Каждый из методов тестирования светодиодов имеет свои достоинства и недостатки. Тот, кто решил заниматься радиодеталями, должен уметь определять полярность всеми способами. На практике выбор того или иного способа тестирования зависит от условий и возможностей радиолюбителя. Главное – быть осторожным.

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Анод и катод. Катод нанесен на корпус.

Диод — это электронный компонент с двумя электродами (соединителями), который позволяет электричеству проходить через него в одном направлении, а не в другом.

Диоды могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный (диодный мост). Они используются в источниках питания, а иногда и для декодирования радиосигналов с амплитудной модуляцией (например, в кристаллическом радио).Светодиоды (светодиоды) — это диоды, излучающие свет.

Сегодня наиболее распространенные диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний или иногда германий.

Первые типы диодов были названы лампами Флеминга. Это были электронные лампы. Они находились внутри стеклянной трубки (очень похожей на лампочку). Внутри стеклянной колбы была небольшая металлическая проволока и большая металлическая пластина. Небольшой металлический провод нагревается и выделяет электричество, которое улавливается пластиной.Большая металлическая пластина не нагревалась, поэтому электричество могло проходить через трубку в одном направлении, но не в другом. Клапаны Флеминга больше не используются, потому что их заменили полупроводниковые диоды, которые меньше, чем клапаны Флеминга. Томас Эдисон также обнаружил это свойство, когда работал над своими лампочками.

Структура лампового диода

Полупроводниковые диоды состоят из двух типов полупроводников, соединенных друг с другом. У одного типа есть атомы с дополнительными электронами (так называемая n-сторона).У другого типа есть атомы, которым нужны электроны (так называемая p-сторона). Из-за этого электричество будет легко течь со стороны со слишком большим количеством электронов в сторону со слишком малым количеством электронов. Однако в обратном направлении электричество не будет легко течь. Эти разные типы сделаны легированием (полупроводник). Кремний с растворенным в нем мышьяком является хорошим полупроводником на n-стороне, в то время как кремний с растворенным в нем алюминием является хорошим полупроводником на p-стороне. Другие химические вещества также могут работать.

Разъем на стороне n называется катодом, разъем на стороне p называется анодом.

Положительное напряжение на стороне p [изменить | изменить источник]

Если вы подадите положительное напряжение на сторону p и отрицательное напряжение на сторону n, электроны на стороне n захотят перейти к положительному напряжению на стороне p, а отверстия на стороне p потребуются. перейти к отрицательному напряжению на стороне n. Из-за этого ток может существовать, но для его запуска требуется определенное напряжение (очень небольшого напряжения недостаточно для протекания электрического тока).Это называется напряжением включения. Напряжение включения кремниевого диода составляет около 0,7 В. Германиевый диод требует напряжения включения около 0,3 В.

Отрицательное напряжение на стороне p [изменить | изменить источник]

Если вместо этого вы подадите отрицательное напряжение на сторону p и положительное напряжение на сторону n, электроны на стороне n захотят перейти к источнику положительного напряжения, а не на другую сторону диода. То же самое происходит на стороне p. Таким образом, ток не будет течь между двумя сторонами диода.Повышение напряжения в конечном итоге заставит электрический ток течь (это напряжение пробоя). Многие диоды будут разрушены обратным потоком, но некоторые из них могут выжить.

При повышении температуры снижается напряжение включения. Это облегчает прохождение электричества через диод.

Есть много типов диодов. Некоторые из них имеют очень специфическое использование, а некоторые — множество применений.

Символы [изменить | изменить источник]

Вот некоторые общие обозначения полупроводниковых диодов, используемые на принципиальных схемах:

Стандартный выпрямительный диод [изменить | изменить источник]

Изменяет A / C (переменный ток, как в сетевой розетке в доме) на D / C (постоянный ток, используемый в электронике). Стандартный выпрямительный диод предъявляет особые требования. Он должен выдерживать большой ток, не сильно зависеть от температуры, иметь низкое напряжение включения и поддерживать быстрое изменение направления тока. Такие выпрямители используются в современной аналоговой и цифровой электронике.

Светоизлучающий диод

[изменить | изменить источник]

Светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Это более долговечный и более эффективный способ создания света, чем лампы накаливания. В зависимости от того, как он был изготовлен, светодиод может быть разного цвета.Светодиоды были впервые использованы в 1970-х годах. Светоизлучающий диод может в конечном итоге заменить лампочку, поскольку развивающиеся технологии делают ее ярче и дешевле (она уже более эффективна и служит дольше). В 1970-х годах светодиоды использовались для отображения чисел в таких приборах, как калькуляторы, и как способ показать, что питание включено для более крупных приборов. ^[1]

Фотодиод [изменить | изменить источник]

Фотодиод — это фотодетектор (противоположность светодиода). Он реагирует на входящий свет. Фотодиоды имеют окно или оптоволоконное соединение, через которое свет попадает в чувствительную часть диода. Диоды обычно имеют сильное сопротивление; свет снижает сопротивление. ^[2]

Стабилитрон

[изменить | изменить источник]

Стабилитрон похож на обычный диод, но вместо того, чтобы разрушаться большим обратным напряжением, он пропускает электричество. Напряжение, необходимое для этого, называется напряжением пробоя или напряжением Зенера. ^[3] Поскольку он построен с известным напряжением пробоя, его можно использовать для подачи известного напряжения.

Варакторный диод [изменить | изменить источник]

Варикап или варакторный диод используется во многих устройствах. Он использует область между p-стороной и n-стороной диода, где электроны и дырки уравновешивают друг друга. Это называется зоной истощения. При изменении величины обратного напряжения изменяется размер зоны обеднения. В этой области есть некоторая емкость, и она изменяется в зависимости от размера зоны истощения. Это называется переменной емкостью, или сокращенно варикапом. ^[4] Он используется в ФАПЧ (контурах фазовой автоподстройки частоты), которые используются для управления высокоскоростной частотой, на которой работает микросхема.

Step-Recovery-Diode [изменить | изменить источник]

Символ представляет собой символ диода с своеобразной заглушкой. Используется в цепях с высокими частотами до ГГц. Он очень быстро выключается при прекращении прямого напряжения. Для этого он использует ток, который течет после изменения полярности.

PIN диод [изменить | изменить источник]

Конструкция этого диода имеет внутренний (нормальный) слой между n- и p-сторонами. На более низких частотах он действует как стандартный диод. Но на высоких оборотах он не успевает за быстрыми изменениями и начинает действовать как резистор. Внутренний слой также позволяет ему обрабатывать большие входные мощности и может использоваться в качестве фотодиода.

диод Шоттки [изменить | изменить источник]

Обозначается диодом с буквой «S» на пике. Вместо того, чтобы обе стороны были полупроводниками (например, кремнием), одна сторона — это металл, например алюминий или никель. Это снижает напряжение включения примерно до 0,3 В. Это примерно половина порогового напряжения обычного диода. Функция этого диода заключается в том, что неосновные носители не инжектируются — на n-стороне есть только дырки, но не электроны, а на p-стороне есть только электроны, а не дырки. ^[5] Поскольку он более чистый, он может реагировать быстрее, без диффузионной емкости, которая может его замедлить. Он также создает меньше тепла и более эффективен.Но есть утечка тока с обратным напряжением.

Когда диод переключается с постоянного тока на неподвижный, это называется переключением. В обычном диоде это занимает десятки наносекунд; это создает некоторый радиошум, который временно ухудшает качество радиосигналов. Диод Шоттки переключается за небольшую часть этого времени, менее наносекунды.

Туннельный диод [изменить | изменить источник]

В условном обозначении туннельного диода в конце обычного обозначения есть дополнительная квадратная скобка.

Туннельный диод состоит из сильно легированного pn-перехода. Из-за этого высокого уровня легирования существует только очень узкая щель, через которую могут проходить электроны. Этот туннельный эффект проявляется в обоих направлениях. После прохождения определенного количества электронов ток через зазор уменьшается, пока не начнется нормальный ток через диод при пороговом напряжении. Это вызывает область отрицательного сопротивления. Эти диоды используются для работы с действительно высокими частотами (100 ГГц).Также они устойчивы к радиации, поэтому их используют в космических кораблях. Они также используются в микроволновых печах и холодильниках. ^[6]

Обратный диод [изменить | изменить источник]

Символ имеет на конце диода знак, похожий на большой I. Он сделан аналогично туннельному диоду, но n- и p-слой не легированы так высоко. Это позволяет току течь в обратном направлении с небольшими отрицательными напряжениями. Его можно использовать для выпрямления низкого напряжения (менее 0,7 вольт).

Кремниевый выпрямитель (SCR) [изменить | изменить источник]

Вместо двух слоев, как у обычного диода, он состоит из четырех слоев, по сути, это два диода, соединенные вместе с затвором посередине.Когда напряжение проходит между затвором и катодом, нижний транзистор включается. Это позволяет протекать току, который активирует верхний транзистор, и тогда ток не нужно будет включать напряжением затвора. ^[7]

Kathode — Wikipedia

В своей электрической системе встретился полюс электрода , катод (Grieks κάθοδος, weg naar beneden ) из пула электронов и системы. De tegengestelde pool of elektrode heet de anode.De grippen kathode en anode hebben betrekking op de richting van de doorgevoerde stroom. Dus afhankelijk мужчин een stroombron heeft of een stroomverbruiker kan de kathode positief of negatief zijn. В het geval van een stroombron — это de kathode positief, в het geval van een stroomverbruiker — de kathode negatief.

De koperen kathode находится в deze stroom leverende galvanische cel positief geladen. Koper-ionen nemen elektronen op en slaan op de elektrode neer als metallisch koper

Men onderscheidt de twee elektroden naar de rol die zij spelen.Het pad waarlangs de elektronen de oplossing of schakeling ingeleid worden heet kathode . Het pad waarlangs zij weggezogen worden heet анод . Катодный виндс снижает реактивную плату , анодно- оксидную реактивную.

• In volgende gevallen de kathode positief:
  • De kathode in een galvanische cel is de pool waar een reductie reactie optreedt.
  • In een cel waarin een elektrochemische reactie wordt gebruikt om een ​​elektrische spanning te genereren (een batterij of accu) vindt de reductie plaats aan de positieve pool (de reductiereactie story trekt de elektronen uit de chemische материально, контактный бассейн) .Дэн — de positieve pool dus de kathode.
• In volgende gevallen is de kathode negatief:
  • In een vacuümbuis is de kathode de pool waar elektronen uit worden vrijgemaakt.
  • В een cel waarin de elektrochemische reactie door een externe elektrische, охватывающем слово gedreven (bij elektrolyse of het opladen van een accu), есть катодный бассейн негатива и анодный пул. Вот и все, что вам нужно для катода пула, reductie reactie optreedt.

• Aan de kathode vindt bij elektrolyse en bij galvanische cellen altijd een chemisch reductieproces plaats. Ook bij exculatoren, ongeacht of de accu nu ontladen opgeladen wordt.
• Aan de anode vindt bij elektrolyse en bij galvanische cellen altijd een chemisch oxidatieproces plaats. Ook bij exculatoren, ongeacht of de accu nu ontladen of opgeladen wordt.
• Het ezelsbruggetje «KRAO» — это фургон для удаления двух электрохимических элементов: Kathode Reductie, Anode Oxidatie.
• Het ezelsbruggetje «KNAP» (Kathode Negatief, Anode Positief) имеет все электрические химические элементы для дверей и внешних источников питания, предназначенные для электролиза гетеродинных аккумуляторов.
• Een handig ezelsbruggetje voor het toestel van Hofmann — это OPA HeNK (O (zuurstof), Positief, Anode; H (waterstof), Negatief, Kathode).
• Een ander ezelsbruggetje voor het toestel van Hofmann is ZWAK (zuurstof, waterstof, anode, kathode)

• Bij elektronica zoals zoals de diode is de kathode de negatieve zijde en de anode de positieve zijde.Het ezelsbruggetje «KNAP» (Kathode Negatief, Anode Positief) — это его фургон, уходящий в прошлое.

Bij een accu is de positieve kant altijd met een + aangegeven en de negatieve kant altijd met een -. Een oplaadbare accu kan zowel stroomleverancier zijn als stroomverbruiker. In het geval dat hij fungeert als stroomleverancier, zal de kathode positief zijn en de anode negatief. В het geval dat de accu wordt opgeladen, это hij een stroomverbruiker en zal intern de redoxreactie worden omgedraaid.De positieve pool wordt dan tijdens het opladen anode genoemd en de negatieve pool de kathode.

% PDF-1. 3 % 1 0 obj > поток конечный поток endobj 2 0 obj > / Parent 3 0 R / Type / Page / Contents 4 0 R / Tabs / S / Resources> / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 595 . [reiO מ] ڲ

Диод — Mikrocontroller.net

Диод Allgemeine

Die Bezeichnung Diode wurde ursprünglich für Elektronenröhren mit zwei Elektroden verwendet, später für das Halbleiter-Bauteil mit dem selben elektrischen Verhalten. «Di» wegen zwei und «ode» vermutlich wegen Elektr ode , auch wenn bei Wikipedia was anderes steht (Es gibt bei den Elektronenröhren z. B. auch Tri oden mit drei oder Pent oder Pent oder ).

Eine Diode sperrt den Stromfluss in einer Richtung und erlaubt ihn in der anderen. Als diskretes Bauteil besitzen Halbleiterdioden i.d.R. einen aufgedruckten Ring, der die Kathode kennzeichnet. Liegt an diesem Anschluss eine negativere Spannung als an der Anode, ist die Diode in Durchlassrichtung geschaltet, d.h. sobald die Durchlass-Spannung überschritten wird, setzt der Stromfluss ein. Bei der umgekehrten Polarität sperrt die Diode den Stromfluss.

Beim Betrieb von Dioden sind insbesondere drei wichtige Kenngrößen zu beachten:

• макс. Durchlassstrom в Durchlassrichtung,
• макс. Sperrspannung in Sperrrichtung und
• größte zulässige Verlustleistung aufgrund des Spannungsabfalls в Дурхлассрихтунге.

Das Überschreiten der zulässigen Grenzwerte führt zur Überlastung der Diode.

Dioden werden in elektronischen Schaltungen sehr häufig und zu ganz unterschiedlichen Zwecken eingesetzt, z. Б.

• zur Gleichrichtung,
• как Spannungsreferenz (siehe auch Z-Diode),
• als elektrisch veränderliche Kapazität (Varaktor), или
• zum Schutz gegen falsche Polung und Überspannung (Beispiel: Freilaufdiode).

Dioden mit der letzteren Funktion с высокой степенью часто встречаемости в интегральных микросхемах через Mikrocontrollern integriert und helfen, die Ein- und Ausgangs-Pins dieser teilweise sehr teuren Bauelemente vor moderater Fehlbehandzenladung und elektris Entris.

Eine Sonderform der Dioden sind LEDs, die elektrisch zwar auch Diodenverhalten besitzen, deren eigentlicher Zweck aber die Erzeugung von sichtbarem или Infrarotem Licht ist.

Z-диод

Dieses auch Zener-Diode genannte Bauteil ist eine spezielle Variante der Halbleiter-Diode, die produktionstechnisch so ausgelegt ist, dass sie nach Überschreiten der Durchbruchspannung unbeschademhalteneineneinen.

Halbleiter haben grundsätzlich die Eigenschaft, ab einer bestimmten Schwellspannung einen Stromfluss zu ermöglichen, был auch bei Z-Dioden der Fall ist. Sie sind damit wie normale Siliziumdioden verwendbar. В Sperrichtung können sie aber nicht so hohe негативный Spannungen sperren (→ Durchbruchoder Sperrspannung), besitzen dafür aber eine besonders scharf Definierte Durchbruchspannung, die einen abrupten Stromfluss ermöglicht. Dieser Effekt wird nach dem Entdecker Zener-Effekt genannt und ist bis ca.5 В домин. Danach überwiegt der Lawineneffekt. Beide sind ähnlich. Z-Dioden unterhalb ок. 6,5V haben eine eher weiche Kennlinie, der Knick ist schwächer ausgebildet. Diese Effekte treten auch bei Leuchtdioden und Diodenstrecken in Transistoren auf, sind dort aber nicht der angestrebte Arbeitspunkt, da dies zur Zerstörung der Bauteile führt.

Die Durchbruchspannung — auch Z-Spannung genannt — kann zur Spannungsstabilisierung verwendet werden und ist bei diesem Diodentyp der normale Arbeitspunkt.Как правило, диапазон значений Band-Gap-Referenzen einer Z-Diode равен Temperatur-Drift von 20mV / K vorzuziehen. Z-Dioden werden neben der Anwendung zur Spannungsstabilisierung auch gerne als Spannungsbegrenzer in einem Pegelwandler eingesetzt. Пример: RS232-Pegel => TTL-Pegel (+ -15V => 5.6V / -0.6V), das sind zwar die Maximalwerte von typischen Logik-Eingängen, funktioniert aber meist tadellos. Z-Dioden müssen immer mit einer Strombegrenzung betrieben werden, praktisch ist das meist ein Vorwiderstand.

Die Spannung von Z-Dioden unterhalb von 5V ist stark vom Strom abhängig und die Nennspannung wird je nach Typ bei unterschiedlichem Strom spezifiziert, so dass bei verschiedenen 3,3V Typen in gleicher Verschöngenrech.

Подавляющий диод

Dabei handelt es sich um spezielle Z-Dioden, welche durch ihre Konstruktion in der Lage sind, sehr hohe Pulsströme für kurze Zeit auszuhalten, je nach Typ zwischen 600-5000W. Sie werden als Schutzbauelemente gegen Überspannungen an Stromversorgungsleitungen oder Signalleitungen verwendet.Nachteilig ist die teilweise hohe Kapazität dieser Dioden, welche bei niedrigen Spannungen mehrere Nanofarad betragen kann. Allerdings gibt es mehr und mehr Typen, welche trotz hoher Pulsbelastbarkeit eine sehr geringe Kapazität haben und damit direkt zum Schutz von hochfrequenten Signalleitungen genutzt werden können.

Аваланчиод

Avalancedioden sind praktisch wie Z-Dioden. Durch diese Eigenschaft kann man Avalancedioden ohne zusätzliche Symetrierungsmaßnahmen в Reihe schalten.Dioden mit weniger Sperrstrom weden dabei mit etwas mehr Sperrspannung belastet und zwar so weit, dass der einsetzende Avalanchestrom genau dem Sperrstrom der anderen Dioden entspricht.

Siehe auch

• Dioden-Übersicht
• Forumbeitrag: Präzisions-Z-Diode zur Symetrierung von Akkus in Reihenschaltung (Balancer)
• Forumsbeitrag: Verbessere Version mit 0,1mA Leerlaufstrom (Tippfehler im Beitrag, es muss TLV431 heißen)
• Forumsbeitrag: Aktive Nachbildung einer HV-Z-Diode, Linearregler für 2kV / 2µA
• Forumsbeitrag: Nachbildung einer Leistungs Z-Diode mittels Transistor
• Forumsbeitrag: TL431-LiPo-Balancer «reloaded», Balancer mit wenig Ruhestrom (74uA)
• Forumsbeitrag: Erklärung zu TVS-Dioden

Ссылки

.