Разновидности диодов: Страница не найдена — Мир Антенн

Содержание

Разновидности диодов и их применение

Устройство, параметры и разновидности диодов

В самом начале радиотехники первым активным элементом была электронная лампа. Но уже в двадцатые годы прошлого века появились первые приборы доступные для повторения радиолюбителями и ставшие очень популярными. Это детекторные приёмники. Более того они выпускались в промышленном масштабе, стоили недорого и обеспечивали приём двух-трёх отечественных радиостанций работавших в диапазонах средних и длинных волн.

Именно в детекторных приёмниках впервые стал использоваться простейший полупроводниковый прибор, называемый вначале детектором и лишь позже получивший современное название – диод.

Диод это прибор, состоящий всего из двух слоёв полупроводника. Это слой “p”- позитив и слой “n”- негатив. На границе двух слоёв полупроводника образуется “p-n” переход. Анодом является область “p”, а катодом зона “n”. Любой диод способен проводить ток только от анода к катоду. На принципиальных схемах он обозначается так.

Как работает полупроводниковый диод.

В полупроводнике “n” типа имеются свободные электроны, частицы со знаком минус, а в полупроводнике типа “p” наличествуют ионы с положительным зарядом, их принято называть «дырки». Подключим диод к источнику питания в обратном включении, то есть на анод подадим минус, а на катод плюс. Между зарядами разной полярности возникает притяжение и положительно заряженные ионы тянутся к минусу, а отрицательные электроны дрейфуют к плюсу источника питания. В “p-n” переходе нет носителей зарядов, и отсутствует движение электронов. Нет движения электронов – нет электрического тока. Диод закрыт.

При прямом включении диода происходит обратный процесс. В результате отталкивания однополярных зарядов все носители группируются в зоне перехода между двумя полупроводниковыми структурами. Между частицами возникает электрическое поле перехода и рекомбинация электронов и дырок. Через “p-n” переход начинает протекать электрический ток. Сам процесс носит название «электронно-дырочная проводимость». При этом диод открыт.

Возникает вполне естественный вопрос, как из одного полупроводникового материала удаётся получить структуры, обладающие различными свойствами, то есть полупроводник “n” типа и полупроводник “p” типа. Этого удаётся добиться с помощью электрохимического процесса называемого легированием, то есть внесением в полупроводник примесей других металлов, которые и обеспечивают нужный тип проводимости. В электронике используются в основном три полупроводника. Это германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs). Наибольшее распространение получил, конечно, кремний, так как запасы его в земной коре поистине огромны, поэтому стоимость полупроводниковых приборов на основе кремния весьма невысока.

При добавлении в расплав кремния ничтожно малого количества мышьяка (As) мы получаем полупроводник “n” типа, а легируя кремний редкоземельным элементом индием (In), мы получаем полупроводник “p” типа. Присадок для легирования полупроводниковых материалов достаточно много. Например, внедрение атомов золота в структуру полупроводника увеличивает быстродействие диодов, транзисторов и интегральных схем, а добавление небольшого числа различных примесей в кристалл арсенида галлия определяет цвет свечения светодиода.

Типы диодов и область их применения.

Семейство полупроводниковых диодов очень большое. Внешне они очень похожи за исключением некоторых групп, которые отличаются конструктивно и по ряду параметров. Наиболее распространены следующие модификации полупроводниковых диодов:

Выпрямительные диоды. Предназначены для выпрямления переменного тока.

Стабилитроны. Обеспечивают стабилизацию выходного напряжения.

Диоды Шоттки. Предназначены для работы в импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения. Например, в блоках питания персональных компьютеров.

Импульсные диоды отличаются очень высоким быстродействием и малым временем восстановления. Они применяются в импульсных блоках питания и в другой импульсной технике. К этой группе можно отнести и туннельные диоды.

СВЧ диоды имеют определённые конструктивные особенности и работают в устройствах на высоких и сверхвысоких частотах.

Диоды Ганна. Они предназначены для генерирования частот до десятков гигагерц.

Лавинно-пролётные диоды генерируют частоты до 180 ГГц.

Фотодиоды имеют миниатюрную линзу и управляются световым излучением. В зависимости от типа могут работать как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом диапазоне спектра.

Светодиоды. Излучают видимый свет практически любой длины волны. Спектр применения очень широк. Рассматриваются как альтернатива электрическим лампам накаливания и других осветительных приборов.

Твёрдотельный лазер так же представляет собой полупроводниковый диод. Спектр применения очень широк. От приборов военного назначения до обычных лазерных указок, которые легко купить в магазине. Его можно обнаружить в лазерных считывателях CD/DVD-плееров, а также лазерных уровнях (нивелирах), используемых в строительстве. Чтобы не говорили сторонники лазерной техники, как ни крути, лазер опасен для зрения. Так что, будьте внимательны при обращении с ним.

Также стоит отметить, что у каждого типа диодов есть и подгруппы. Так, например, среди выпрямительных есть и ультрабыстрые диоды. Могут называться как Ultra-Fast Rectifier, HyperFast Rectifier и т.п. Пример – ультрабыстрый диод с малым падением напряжения STTH6003TV/CW (аналог VS-60CPH03). Это узкоспециализированный диод, который применяется, например, в сварочных аппаратах инверторного типа. Диоды Шоттки являются быстродействующими, но не способны выдерживать больших обратных напряжений, поэтому вместо них применяются ультрабыстрые выпрямительные диоды, которые способны выдерживать большие обратные напряжения и огромные прямые токи. При этом их быстродействие сравнимо с быстродействием диодов Шоттки.

Параметры полупроводниковых диодов.

Параметров у полупроводниковых диодов достаточно много и они определяются функцией, которую те выполняют в конкретном устройстве. Например, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, очень важным параметром является рабочая частота, а также та граничная частота, на которой происходит срыв генерации. А вот для выпрямительных диодов этот параметр совершенно не важен.

В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, то есть скорость полного открытия и полного закрытия. В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются.

Но есть параметры, которые считаются важными для всех типов диодов, перечислим их:

U пр. – допустимое напряжение на диоде при протекании через него тока в прямом направлении. Превышать это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.

U обр. – допустимое напряжение на диоде в закрытом состоянии. Его ещё называют напряжением пробоя. В закрытом состоянии, когда через p-n переход не протекает ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода. В результате диод превратиться в обычный проводник (сгорит).

Очень чувствительны к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые очень часто выходят из строя по этой причине. Обычные диоды, например, выпрямительные кремниевые более устойчивы к превышению обратного напряжения. При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.

I пр. – прямой ток диода. Это очень важный параметр, который стоит учитывать при замене диодов аналогами или при конструировании самодельных устройств. Величина прямого тока для разных модификаций может достигать величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды устанавливают на радиатор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока. P-N переход в прямом включении также обладает небольшим сопротивлением. На небольших рабочих токах его действие не заметно, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается. Так, например, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно устанавливают на радиатор.

I обр. – обратный ток диода. Обратный ток – это так называемый ток неосновных носителей. Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.

U стаб. – напряжение стабилизации (для стабилитронов). Подробнее об этом параметре читайте в статье про стабилитрон.

Кроме того следует иметь в виду, что все эти параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”. Здесь указывается предельно допустимое значение данного параметра. Поэтому подбирая тип диода для вашей конструкции необходимо рассчитывать именно на максимально допустимые величины.

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
Внутри катодакосвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
По мере ростаобратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
Попадание электронов в проводимую зону.
Резкое повышение температуры.
Разрушение и деформация структуры кристалла.
Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Это полупроводниковый диод, напряжение на котором при прямом включении (около 0,7 В) мало зависит от тока (прямая ветвь на соответствующем участке почти вертикальная). Стабистор предназначен для стабилизации малых напряжений.

В диоде Шоттки используется не p – n -переход, а выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Условное графическое обозначение диода Шоттки представлено на рис. 2.5, б.

В обычных условиях прямой ток, образованный электронами зоны проводимости, переходящими из полупроводника в металл, имеет очень малую величину. Это является следствием недостатка электронов, энергия которых позволила бы им преодолеть данный барьер.

Для увеличения прямого тока необходимо «разогреть» электроны в полупроводнике, поднять их энергию. Такой разогрев может быть осуществлен с помощью электрического поля.

Если подключить источник внешнего напряжения плюсом к металлу, а минусом к полупроводнику n -типа, то потенциальный барьер понизится и через переход начнет протекать прямой ток. При противоположном подключении потенциальный барьер увеличивается и ток оказывается весьма малым.

Диоды Шоттки – очень быстродействующие приборы, они могут работать на частотах

На варикап подают обратное напряжение. Барьерная емкость варикапа уменьшается при увеличении (по модулю) обратного напряжения. Характер изменения емкости у варикапа такой же, как и у обычного диода.

Рис. 2.8. Вольт-амперная характеристика германиевого туннельного диода

Общая емкость диода в точке минимума характеристики составляет 0,8…1,9 пФ. Полезно отметить, что проверка диода тестером не допускается. Туннельные диоды могут работать на очень высоких частотах – более 1 ГГц.

Наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обеспечивает возможность использования туннельных диодов в качестве усилительного элемента и в качестве основного элемента генераторов.

В настоящее время туннельные диоды используются именно в этом качестве в области сверхвысоких частот.

Это полупроводниковый диод, физические явления в котором подобны физическим явлениям в туннельном диоде, поэтому зачастую обращенный диод рассматривают как вариант туннельного диода. При этом участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением на вольт-амперной характеристике обращенного диода отсутствует или очень слабо выражен.

Обратная ветвь вольт-амперной характеристики обращенного диода (отличающаяся очень малым падением напряжения) используется в качестве прямой ветви «обычного диода», а прямая ветвь – в качестве обратной ветви. Отсюда и название – обращенный диод.

Условное графическое обозначение обращенного диода представлено на рис. 2.5,д.

Рассмотрим для примера вольт-амперные характеристики германиевого обращенного диода 1И104А (рис. 2.9), предназначенного, кроме прочего, для работы в импульсных устройствах (постоянный прямой ток – не более 0,3 мА, постоянный обратный ток – не более 4 мА (при ), общая емкость в точке минимума вольт-амперной характеристики 1,2…1,5 пФ).

Как видно из графика (рис. 2.9), обе ветви вольт-амперной характеристики практически симметричны (в зеркальном отражении) относительно начала координат. Участок отрицательного дифференциального сопротивления размещен на участке положительного напряжения между 0,1 и 0,3 В. При этом амплитуда тока на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением не превышает 0,05 мА.

Рис. 2.9. Вольт-амперная характеристика обращенного диода.

Типы полупроводниковых диодов

Полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, работа которого заключается в преобразования одних электрических значений в другие, называют диодом. В конструкции данного изделия предусматривается два вывода для монтажа.

Диоды полупроводниковые

На принципиальных электрических схемах полупроводниковые диоды изображаются в виде треугольника и отрезка, расположенного на одной из его вершин и находящегося параллельно противолежащей стороне.

В зависимости от разработки диода его обозначение может включать дополнительные символы. В любом случае вершина треугольника, примыкающая к осевой линии диода, указывает на направление протекания тока.

В той части обозначения, где располагается треугольник, находится p-область, которую ещё называют анодом или эмиттером, а со стороны, где к треугольнику примыкает отрезок, находится

n-область, которую соответственно называют катодом, или базой.

Полупроводниковые диоды, назначение которых заключается в преобразовании переменного тока в постоянный ток, называются выпрямительными. Выпрямление переменного тока с использованием полупроводникового диода построено на основе его односторонней электропроводности, которая заключается в том, что диод создаёт очень малое сопротивление току, текущему в прямом направлении, и достаточно большое сопротивление обратному току.

Для того чтобы выпрямить ток большой силы не опасаясь теплового пробоя, конструкция диодов должна предусматривать значительную площадь p—n-перехода. В связи, с чем в выпрямительных полупроводниковых диодах задействуют специальные p—n-переходы соответствующие последнему слову науки и техники.

Технология создания p—n-перехода получается, за счёт ввода в полупроводник p-или n-типа примеси, которая создаёт в нем область с противоположным значением электропроводности. Примеси можно добавлять методом сплавления или диффузии.

Диоды, получаемые методом сплавления, называют «сплавными», а изготавливаемые методом диффузии «диффузионными».

Простейший выпрямитель

В ходе положительного полупериода входного напряжения U₁ диод V работает в прямом направлении, его сопротивление маленькое и на нагрузке R_H напряжение U₂ практически равно входящему напряжению.

График напряжения на входе и выходе простейшего однополупериодного выпрямителя

При отрицательном полупериоде данного входного напряжения диод включен в направлении обратно, где его сопротивление формируется значительно больше, чем сопротивление на нагрузке, и почти все входящее напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке приближается к нулю.

В такой схеме для получения выпрямленного напряжения используется всего лишь один полупериод входящего напряжения, поэтому такой тип выпрямителей называется однополупериодным.

Полупроводниковые диоды, которые используются для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, называют стабилитронами. В стабилитронах задействован участок обратной участка вольтамперной характеристики в поле электрического пробоя.

Схема простейшего стабилизатора напряжения

В данном случае при изменении тока, проходящего через стабилитрон, от I_{ст. мин.} до I_{ст. макс.} напряжение на нем практически не изменяется. Если нагрузка R_H включена параллельно стабилитрону, уровень напряжения на ней также будет оставаться неизменным в указанных пределах изменения тока, проходящего через стабилитрон.

График стабилитрона

Такими диодами стабилизируют уровень напряжения примерно от 3,5 В и выше. Для стабилизации постоянного напряжения до 1 вольта применяют стабисторы. У стабисторов работает не обратная, а прямая часть вольтамперной характеристики. Поэтому их подсоединяют не в обратном, как делают со стабилитронами, а в прямом направлении. Электронные компоненты, такие как стабисторы и стабилитроны, как правило, изготовляются, из кремния.

Вольтамперная характеристика стабистора

Плоскостные диоды обладают с высокими ёмкостными характеристиками. С увеличением частоты емкостное сопротивление понижается, что приводит к нарастанию его обратного тока. На больших частотах вследствие того в диоде есть ёмкость, величина его обратного тока может достичь значения прямого тока, и этот диод, таким образом, утратит свое основное свойство односторонней электропроводности. Для сохранения своих функциональных качеств необходимо снизить емкость диода. Это достигается с помощью всевозможных технологических и конструктивных методов, направленных на сокращения площади

p—n-перехода.

В диодах, используемых в схемах, работающих с высокочастотным током, применяют изделия с точечными и микросплавными p—n-переходами. Нужный точечный p—n-переход, получается в месте контакта заостренного окончания специальной металлической иглы с полупроводником. При этом применяют способ электроформования, заключающемся в том, что через соединение проволоки и кристалла полупроводники протекают импульсы электрического тока, формирующие в месте их контакта

p—n-переход. Микросплавными называются такие диоды, у которых p—n-переход создаётся при электроформовании контакта между пластинкой полупроводника и металлическим предметом с плоским торцом.

Полупроводники (Диоды). Виды и особенности. Неисправности

Существуют полупроводники в зависимости от их применения и назначения. Рассмотрим основные виды диодов.

Диоды Шоттки

Эти полупроводниковые диоды имеют незначительное падение напряжения, имеют высокую скорость работы, в отличие от обычных диодов, которые не смогут заменить в действии диод Шоттки и выйдут из строя.

Свое название диод имеет по изобретателю из Германии. В конструкции в качестве потенциального барьера используется переход «металл-полупроводник» вместо р-n перехода. Его допустимое напряжение при обратном подключении 1200 В. Практически они применяются в цепях низкого напряжения.

Стабилитроны

Они предотвращают увеличение напряжения свыше допустимого значения на участке схемы, могут защищать и ограничивать схему от повышенных значений тока. Стабилитроны могут работать только на постоянном токе, поэтому при включении их в цепь соблюдение полярности является обязательным. Стабилитроны одного типа можно соединять по последовательной схеме для увеличения напряжения, либо создания делителя напряжения.

Основным свойством таких полупроводников является стабилизирующее напряжение.

Варикапы

Этот полупроводник еще называют емкостным диодом. Он изменяет значение сопротивления при изменении напряжения питания. Используется в качестве управляемого конденсатора с изменяемой емкостью. Может применяться для настраивания контуров колебаний высокой частоты.

Тиристоры

Полупроводники могут находиться в двух устойчивых положениях:

Закрытое (низкая проводимость).
Открытое (высокая проводимость).

То есть, он может переходить под воздействием сигнала из одного состояния в другое.

У тиристора имеется три электрода. Кроме обычных катода и анода, есть еще и электрод управления, который служит для подачи сигнала управления для перевода полупроводника в состояние включения. Современные тиристоры иностранного производства производятся в различных корпусах.

Такие полупроводники включают в схемы для регулирования мощности, плавного запуска электромоторов, подключения освещения. Тиристоры дают возможность включать большие токи, достигающие наибольшего тока 5 кА, напряжением до 5 киловольт в закрытом виде. Мощные силовые приборы на основе тиристоров используются в управляющих панелях электромоторами и других устройствах.

Симисторы

Эти полупроводники применяются в схемах, подключенных к переменному напряжению. Прибор условно состоит из двух тиристоров, подключенных встречно-параллельно, и пропускающих ток в любую сторону.

Светодиоды

Они испускают световой поток при подключении к ним напряжения, используются для создания индикации параметров, в электронных схемах, различных электронных гаджетах, дисплеях, в качестве источников света, при этом бывают многоцветными и одного цвета.

Инфракрасные диоды

Это светодиоды, выдающие световой поток в инфракрасном спектре. Они используются для измерительных и контрольных приборов оптического вида, в пультах управления, коммутационных устройствах, линиях связи без проводов и т.д. Обозначаются на схемах как обычные светодиоды. Инфракрасные лучи не видны человеку. Их можно увидеть с помощью смартфона в камеру.

Фотодиоды

Они работают при попадании на их чувствительный элемент света, преобразуя его в электрический ток. Используются для преобразования потока света в сигнал электрического тока.

Фотодиоды обычно сравнивают по принципу работы с батареями на солнечных элементах.

Неисправности диодов

Полупроводники иногда могут выходить из строя вследствие естественного старения и амортизации внутренних материалов, либо по другим причинам:

Пробивание перехода кристалла. Его следствием является то, что по сути полупроводник приобретает свойства обычного проводника, так как он лишен основных качеств полупроводимости и уже пропускает ток практически в любую сторону. Такая неисправность быстро обнаруживается с помощью обычного мультитестера. Измерительный прибор выдает сигнал звука и на дисплее видно значение очень малого сопротивления диода.
Обрыв. В этом случае действует обратный процесс – полупроводник не пропускает ток ни в каком направлении, так как внутри кристалла нарушена проводимость, вследствие полного обрыва проводника, то есть, диод, по сути, стал диэлектриком. Чтобы точно выяснить обрыв, нужно применять мультиметры с исправными щупами. Иначе можно получить ложную диагностику этой неисправности. У диодов на основе сплавов эта неисправность является редкой.
Утечка. Эта поломка возникает из-за повреждения корпуса полупроводника, вследствие чего нарушается герметичность корпуса диода, и его нормальное функционирование становится невозможным.

Пробой перехода

При чрезмерном повышении обратного напряжения может возникнуть пробой электронного прибора. Существуют специальные полупроводники, в которых используется это свойство, которые называются стабилитронами.

Такие неисправности возникают в случаях, когда величина обратного тока резко возрастает из-за достижения обратного напряжения чрезмерных значений, выше допустимых.

Существует несколько типов пробоя переходов:

Тепловые пробои. Они вызываются внезапным возрастанием температуры с дальнейшим перегревом.
Электрические пробои. Появляются от действия большого электрического тока на полупроводниковый переход.

Электрический пробой

Такой вид пробоя не является фатальным, и является обратимым процессом, так как при этом не произошло разрушения кристалла полупроводника. Поэтому при медленном снижении напряжения возможно восстановление характеристик диода и его рабочего состояния.

Такие пробои разделяют на два подвида:

Туннельные пробои. Они возникают при протекании повышенного напряжения по узким проходам кристалла полупроводника. Это позволяет отдельным электронам проскакивать через него. Чаще всего туннельные пробои образуются в случае наличия в полупроводнике большого числа различных недопустимых примесей. При таком пробое обратный ток внезапно стремится к возрастанию, а напряжение продолжает оставаться на прежнем уровне.
Лавинные пробои. Они могут возникнуть вследствие действия повышенных значений электрических полей, которые разгоняют электроны выше допустимой границы скорости. Поэтому они выбивают из атомов некоторое количество валентных электронов, вылетающих в область проводимости. Такой процесс происходит с лавинообразной скоростью, поэтому и получил такое название.

Тепловой пробой

Образование теплового пробоя может происходить из-за возникновения различных причин. Это может быть недостаточный отвод тепла от корпуса полупроводника, а также перегрева перехода кристалла, возникающего по причине прохождения электрического тока повышенной величины, выше допустимого.

Вследствие увеличения режима температуры в переходе полупроводника и областях, находящихся рядом, появляются такие отрицательные последствия:

Возрастание колебания атомов, которые входят в состав материала кристалла диода.
Залетание электронов в зону проводимости.
Чрезмерное внезапное возрастание температуры.
Повреждение и деформация кристаллической решетки полупроводника.
Неисправность и выход из строя диода.

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.

В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов.

Разновидности светодиодов

Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов. Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов бытовой и промышленной технике и в качестве излучателей для носимых фонариков.

Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).

Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.

В общем случае выделяют три типа светодиодов:

1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).

2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).

3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.

СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями, прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.

Характеристики SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах, в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.

SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.

SMD3528 технические характеристики

Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе.

Имеют характеристики:

ток – 20 мА;
мощность – 0.06 Вт;
световой поток – 5-7 лм;
габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;
температура до 80 °C;
на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).

В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.

SMD5050 технические характеристики

Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.

Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.

ток – 3х0.02 А = 0.06 А общий ток при параллельном соединении кристаллов;
мощность – 3х0.06 Вт суммарная до 0.02 Вт;
световой поток – до 20 Лм

габариты – 5х5х1.6 мм;
рекомендуемая температура до 60 °C;
катоды со стороны среза на углу корпуса.

На ленте обычно устанавливают 30 и 60 диодов на метр. Лента с 60 светодиодами типа 5050 потребляет 14.4 Вт/м, может успешно использоваться для освещения. Часто встречается в RGB и в RGBW исполнениях.

SMD 5630 технические характеристики

Светодиоды 5630 современнее и технологичнее, используются в прожекторах, светильниках, устанавливаются на светодиодных лентах. На корпусе 4 вывода.

Распиновку вы видите на рисунке выше, катод со стороны срезанного угла.

Характеристики:

Ток – 0.15-0.2 А;
Мощность – 0.5 Вт;
Максимальная температура кристалла – 130 °C;
Световой поток 40 Лм.
Габариты 5.6х3х0.75 мм

В лентах чаще всего поставляется 60 шт/м, а также металлических линейках с количеством диодов 72шт, питанием 12В. Такая лента потребляет до 18 Вт/м, можно использовать для основного освещения комнаты, или декоративной подсветки, например в нишах подвесного потолка. Бывают в RGB исполнении.

SMD 5730 – технические характеристики

Очень похожи на предыдущие, выпускаются в версиях 5730-05 и 5730-1, на 0.5 и 1 Вт соответственно. Обладают немного большим световым потоком. В отличие от 5630 у 5730 два вывода, а длина их немного больше.

Характеристики:

ток – 0.15/0.3 А;
мощность – 0.5/1 Вт;
световой поток – 55/110 Лм;
габариты с учетом длины выводов – 5.7х3х0.75 мм.

Вы могли заметить, что у этого и предыдущего светодиода кроме выводов для подключения, на нижней части есть металлическая площадка, она нужна для отвода тепла. Такое конструктивное решение позволило успешно использовать чипы высокой мощности. Кстати это также поможет определить цоколевку светодиода, теплоотвод на них смещен к АНОДУ.

SMD 2835 – технические характеристики

Это не опечатка, маркировку 2835 часто путают с 3528, но это совершенно разные поколения светодиодов. LED 2835 современнее и ярче. Первое отличие, которое бросается в глаза – это площадь покрытая люминофором у 3528 круглая, а у 2835 ближе к прямоугольнику. Световой поток у первых до 40 Лм/Вт, а у 2835 больше 110 Лм/Вт, что в 2-3 раза ярче, при той же потребляемой мощности.

Увеличение мощности вызвало необходимость улучшить теплоотдачу, поэтому корпус 2835 сделали тоньше, а контактные площадки больше. Промышленностью выпускаются на 0.2, 0.5 и 1Вт. Однако не стоит забывать, что чем больше мощность, тем больше выделяется тепла и при таких маленьких размерах это очень важно.

Характеристики:

Ток – 0.06 А;
Мощность – 0.2 Вт;
Световой поток – 25 Лм;
Рабочая температура – 65 °C;
Габариты – 2.8х3.5х0.95 мм.

На светодиодных лентах монтируются также в количестве 30, 60, 120 штук на метр. Например, лента с плотностью светодиодов 60 шт/м потребляет мощность 4.8 Вт/м, благодаря своим характеристикам гораздо более эффективны в плане энергосбережения и освещения, чем 3528, можно использовать в качестве источника света и декоративной подсветки.

Сводная таблица характеристик SMD 3014, 7020, 3020

Светодиоды которые реже встречаются я решил рассмотреть все вместе в сводной таблице.

Светодиоды 3014 очень компактны, лучше подходят для декоративной подсветки, их внешний вид изображен ниже.

На ленте они выглядят следующим образом. Ленты продаются в стандартных размерностях 30-120 шт//м, встречаются и 240 шт/м, но реже.

Светодиоды 7020 очень яркие, длинные и узкие, что позволяет их плотно смонтировать на плате, встречаются в лентах, на металлических полосках и в прожекторах.

Такие металлические полосы со светодиодами 7020 обеспечивают хороший теплоотвод, что значительно улучшает рабочие условия и увеличивает срок службы.

Лично я скептически отношусь к классическим гибким лентам с 7020-ми из-за высокой мощности светодиодов, однако в продаже имеются такие 60 шт/м.

Заключение

К сожалению, качество большей части led-продукции оставляет желать лучшего. Производители либо пренебрегают схемами включения диодов, либо источниками питания, либо вообще закупают низкосортные подделки для своих приборов. Поэтому я и не стал указывать такой параметр, как индекс цветопередачи. Он сильно зависит от качества люминофора.

Тем более в сети встречается информация о том, что и систему определения CRI индекса цветопередачи научились обманывать, люминофор состоит из таких компонентов, которые формируют световой поток с пиками в спектре на нужных длинах волн для успешного прохождения теста.

Получается, что при высоком индексе реальное различие цветов глазом страдает. Срок службы указывать бессмысленно, у светодиодов он обычно от 30 до 50 тысяч часов, однако сильно зависит от источника питания (вернее качества питания), теплового режима и режима эксплуатации в целом.

Также я не указывал и угол свечения, так как на всех SMD светодиодах он лежит в пределах 105-135°, а самый распространенный — 120°.

В результате напрашивается вывод о том, что такой популярный товар как светодиод на деле оказывает сложно найти надлежащего качества. Если вы хотите получить достойный свет лучше обратить внимание на продукцию проверенных производителей, например OSRAM, Philips, CREE.

Ранее ЭлектроВести писали, что сейчас производители смартфонов и смарт-часов вынуждены адаптировать дизайн устройств под параметры аккумуляторов. Скоро об этом можно будет забыть: аккумулятор любой формы можно создать при помощи дешевого 3D-принтера, используя полимерные «чернила» с функцией проводимости.

По материалам: electrik.info.

Маркировка диодов: типы, особенности, производители

Маркировка диодов – краткое графическое условное обозначение элемента. Элементная база в настоящее время настолько разнообразна, сокращения отличаются весьма ощутимо. Сложно идентифицировать диод: стабилитрон, туннельный, Ганна. Выпущены разновидности, напоминающие газоразрядную лампочку. Светодиоды горят, дополняя путаницу.

Диоды полупроводниковые

Быть может, раздел называется несколько тривиально, когда требуется просто типичные диоды отличить от морально устаревших электронных ламп, современнейших SMD модификаций. Рядовые полупроводниковые диоды – легко разрешимое горе радиолюбителя. Боковина цилиндрического корпуса с дисковым основанием, ножками содержит нанесенную краской легко различимую надпись.

Полупроводниковые резисторы. Отличите невооруженным глазом?

Цвет корпуса значения не играет, размер косвенно указывает рассеиваемую мощность. У мощных диодов зачастую в наличии резьба под гайку крепления радиатора. Итог расчета теплового режима показывает недостаток собственных возможностей корпуса, система охлаждения дополняется навесным элементом. Сегодня потребляемая мощность падает, снижая линейные размеры корпусов приборов. Указанное позволило использовать стекло. Новый материал корпуса дешевле, долговечнее, безопаснее.

Первое место занимает буква или цифра, кратко характеризующая материал элемента:

Г (1) – соединения германия.
К (2) – соединения кремния.
А (3) – арсенид галлия.
И (4) – соединения индия.

Вторая буква в нашем случае Д. Диод выпрямительный, либо импульсный.
Третье место облюбовала цифра, характеризующая применимость диода:

Низкочастотные, током ниже 0,3 А.
Низкочастотные, током 0,3 – 10 А.
Не используется.
Импульсные, время восстановления свыше 500 нс.
Импульсные, время восстановления 150 – 500 нс.
То же, время восстановления 30 – 150 нс.
То же, время восстановления 5 – 30 нс.
То же, время восстановления 1 – 5 нс.
Импульсные, время жизни неосновных носителей ниже 1 нс.

Номер разработки составлен двумя цифрами, может отсутствовать вовсе. Номинал ниже 10 дополняется слева нулем. К примеру, 07.
Номер группы обозначается буквой, определяет различия свойств, параметров. Буква часто становится ключевой, указывает рабочее напряжение, прямой ток, прочее.

В дополнение к маркировке справочники приводят графики, по которым решаются задачи выбора рабочей точки радиоэлемента. Указываются сведения о технологии производства, материале корпуса, массе. Помогает информация проектировщику аппаратуры, любителям практического смысла не несет.

Импортные системы обозначения отличаются от отечественных, хорошо стандартизированы. Поэтому при помощи специальных таблиц нетрудно отыскать подходящие аналоги.

Цветовая маркировка

Каждый радиолюбитель знает сложность идентификации диодов, окруженных стеклянным корпусом. На одно лицо. Временами производитель удосуживается нанести четкие метки, разноцветные кольца. Согласно системе обозначений, вводится три признака:

Метки областей катода, анода.
Цвет корпуса, заменяемый цветной точкой.

Согласно положению вещей, с первого взгляда отличим типы диодов:

Семейство Д9 маркируется одним-двумя цветными кольцами района анода.
Диоды КД102 в районе анода обозначаются цветной точкой. Корпус прозрачный.
КД103 имеют дополняющий точку цветной корпус, исключая 2Д103А, обозначаемый белой точкой области анода.
Семейства КД226, 243 маркируются кольцом области катода. Прочих меток не предусмотрено.
Два цветных кольца в районе катода можно увидеть у семейства КД247.
Диоды КД410 обозначаются точкой в районе анода.

Присутствуют прочие различимые метки. Более подробную классификацию найдете, проштудировав издание Кашкарова А.П. По маркировке радиоэлементов. Новичков тревожит вопрос определения расположения катода и анода.

Видите: одна боковина цилиндра снабжена темной полосой – найден катод. Цветная может являться частью обсуждаемой сегодня маркировки.
Умея эксплуатировать мультиметр, анод легко отыскать. Электрод, куда приложим красный щуп, чтобы открыть вентиль (услышим звонок).
Новый диод снабжен усиком анода более длинным, нежели катода.
Сквозь стеклянный корпус светодиода посмотрим через увеличительное стекло: металлический анод напоминает наконечник копья, размерами меньше катода.
Старые диоды содержали стрелочную маркировку. Острие – катод. Позволит определять направление включения визуально. Современным радиомонтажникам приходится тренировать сообразительность, остроту зрения, точность манипуляций.

Зарубежные изделия получили другую систему обозначений. Выбирая аналог, используйте специальные таблицы соответствия. Остальным импортная база мало отличается от отечественной. Маркировка проводится согласно стандартам JEDEC (США), европейской системе (PRO ELECTRON). Красочные таблицы расшифровки цветового кода массово представлены сетевыми источниками.

Цветовая маркировка

SMD диоды

В SMD исполнении корпус диода иногда настолько мал, маркировка отсутствует вовсе. Характеристики приборов мало зависят от габаритов. Последние сильно влияют на рассеиваемую мощность. Больший ток проходит по цепи, большие размеры должен иметь диод, отводящий возникающее (закон Джоуля-Ленца) тепло. Сообразно написанному маркировка SMD диода может быть:

Полная.
Сокращенная.
Отсутствие маркировки.

SMD элементы в общем объеме электроники занимают примерно 80% объема. Поверхностный монтаж. Изобретенный способ электрического соединения максимально удобен автоматизированным линиям сборки. Маркировка диода SMD может не совпадать с наполнением корпуса. При большом объеме производства изготовители начинают хитрить, ставить внутрь вовсе не то, что нанесено условным обозначением. От большого количества несогласованных между собою стандартов возникает путаница использования выводов микросхем (для диодов – микросборки).

Корпус

Маркировка может включать 4 цифры, указывающие типоразмер корпуса. Прямо не соответствуют габаритам, поинтересуйтесь подробнее вопросом в ГОСТ Р1-12-0.062, ГОСТ Р1-12-0.125. Любителям, которым не по карману достать нормативные акты, проще использовать справочные таблицы. Держим в уме факт: корпусы SMD от фирмы к фирме способны мелочами отличаться, ведь каждый производитель подгадывает элементную базу под собственную продукцию. У Samsung от материнской платы стиральной машины одно расстояние, LG – другое. Габариты SMD корпусов потребуются разные, условия отвода тепла, прочие требования выполняются.

Посему, приобретая, согласно цифрам справочника элемент, производите дополнительные замеры, если это важно.К примеру, при починке бытовой техники. В противном случае закупленные диоды могут не встать по месту назначения. Любители с SMD не связываются ввиду кажущейся сложности монтажа, но для мастеров это обычное дело, поскольку микроэлектроника невозможна без столь удачной технологии.

Выбирая диод, стоит держать в уме факт: многие корпусы одинаковые, но маркируются по-разному. Некоторые обозначения лишены цифр. Удобно пользоваться поисковиками. Приведенная перекрестная таблица соответствия типоразмеров взята с сайта selixgroup.spb.ru.

Таблица соответствия типоразмеров

SMD диоды часто выпускаются в корпусе SOD123. Если по одному торцы имеется полоса какого-либо цвета, либо тиснение, то это катод (то место, куда нужно подать отрицательную полярность, чтобы открыть p-n-переход). Если только на корпусе имеются надписи, то это обозначение корпуса. Если строчек свыше одной – характеризующая оболочку покрупнее.

Тип элемента и производитель

Понятно, тип корпуса для конструктора вещь второстепенная. Через поверхность элемента рассеивается некоторое тепло. С этой точки зрения и нужно рассматривать диод. В остальном важны характеристики:

Рабочее и обратное напряжение.
Максимально допустимый ток через p-n-переход.
Мощность рассеяния и пр.

Эти параметры для полупроводниковых диодов указаны справочниками. Маркировка помогает найти нужное среди горы макулатуры. В случае SMD элемента ситуация намного сложнее. Нет единой системы обозначений. Одновременно легче – параметры от одного диода к другому меняются не слишком сильно. Разнятся по большому счету рассеиваемая мощность, рабочее напряжение. Каждый SMD элемент маркируется последовательностью из 8 букв и цифр, причём часть из знакомест может не использоваться вовсе. Так бывает в случае с ветеранами отрасли, гигантами электронной промышленности:

Motorola (2).
Texas Instruments.
Ныне преобразованная и частично проданная Siemens (2).
Maxim Integrated Product.

Упомянутые производители маркируются временами двойками литер MO, TI, SI, MX. Помимо этого пара букв адресует:

AD – Analog Devices;
HP – Hewlett-Packard;
NS – National Semiconductors;
PC, PS – Philips Components, Semiconductors, соответственно;
SE – Seiko Instruments.

Разумеется, внешний вид корпуса не всегда дает определить производителя, тогда в поисковик нужно немедленно набрать цифро-буквенную последовательность. Замечены другие примеры: диодная сборка NXP в корпусе SOD123W не несет никакой информации, помимо указанной строкой выше. Производитель приведенные сведения считает достаточными. Потому что SOD само по себе расшифровывается, как small outline diode. Прочее найдем на официальном сайте компании (nxp.com/documents/outline_drawing/SOD123W.pdf).

Пространство для печати ограничено, чем и объясняются подобные упрощения. Производитель старается минимально затруднить себя выполнением маркировки. Часто применяется лазерная или трафаретная печать. Это позволит уместить 8 знаков на площади всего 4 квадратных миллиметра (Кашкаров А.П. «Маркировка радиоэлементов»). Помимо указанных для диодов используют следующие типы корпусов:

Цилиндрический стеклянный MELF (Mini MELF).
SMA, SMB, SMC.
MB-S.

В довершение одинаковый цифро-буквенный код порой соответствует разным элементам. В этом случае придется анализировать электрическую схему. В зависимости от назначения диода предполагаются рабочий ток, напряжение, некоторые другие параметры. Согласно каталогам рекомендуется попытаться определить производителя, поскольку параметры имеют разброс несущественный, затрудняя правильную идентификацию изделия.

Прочая информация

Помимо указанных, временами присутствуют иные сведения. Номер партии, дата выпуска. Такие меры предпринимаются, делая возможным отслеживания новых модификаций товара. Конструкторский отдел выпускает корректирующую документацию, снабженную номером, присутствует дата. И если сборочному цеху особенность нужно учесть, отрабатывая внесенные изменениями, мастерам следует читать маркировки.

Если собрать аппаратуру по новым чертежам (электрическим схемам), применяя старые детали, получится не то, что ожидалось. Проще говоря, изделие выйдет в отказ, отрадно, если окажется обратимый процесс. Ничего не сгорит. Но начальник цеха наверняка получит по шапке, товар придется переделать в части неучтенного фактора.

Кроме диодов

На основе p-n-переходов создан миллиард модификаций диодов. Сюда относятся варикапы, стабилитроны и даже тиристоры. Каждому семейству присущи особенности, с диодами много сходства. Видим три глобальных вида:

устаревшая сегодня элементная база сравнительно большого размера, явно различимая маркировка, сформированная стандартными буквами, цифрами;
стеклянные корпусы, снабженные цветовой символикой;
SMD элементы.

Аналоги подбираются исходя из условий, указанных выше: мощность рассеяния, предельные напряжение, пропускаемый ток.

Выпрямительные диоды. Назначение, характеристики, виды

Основное назначение полупроводниковых диодов выпрямление переменного тока. Существуют диоды других назначений, о которых будем говорить позже.

Итак, диоды — это буквально двухэлектродные компоненты. Электроды имеют названия: анод и катод. Типовая графема диода, дополненная графическими пояснениями показана на рисунке 2.1.

Если к диоду приложено прямое напряжение (т.е. анод имеет положительный потенциал относительно катода), то говорят, что диод открыт и через него течёт прямой ток. Если к диоду приложено обратное напряжение (катод имеет положительный потенциал относительно анода), то диод закрыт и в этом режиме протекает обратный ток малого значения.

Основные технические характеристики выпрямительных диодов

В сравнении с рассмотренными ранее пассивными компонентами диод имеет более сложное поведение в электрической цепи. Это поведение описывается вольтамперной характеристикой диода. Рассмотрим ВАХ, справедливую для маломощных диодов (показано на рисунке 2.2).

Из рисунка мы видим, что свойства диода далеки от наших предварительных представлениях о диоде как об идеальном ключе.

При открытом состоянии (правая область оси Х) на диоде выделяется небольшое напряжение, которое не превышает нескольких сотен милливольт и нелинейно зависит от протекающего через диод тока. Ток через открытый диод должен быть ограничен допустимыми значениями.

При подаче на диод обратного напряжения, через него протекает ток, меньший 1 мкА, и он лавинообразно возрастает при значениях в несколько десятков вольт. Это лавинообразное нарастание обратного тока называют тепловым пробоем, состояние, при котором диод выходит из строя – «сгорает».

Таким образом, выпрямительные диоды принято выбирать по двум основным характеристикам: предельному значению прямого тока и предельному значению обратного напряжения.

Значение при расчётах имеет также прямое падение напряжения на диоде. Это напряжение может отличаться на несколько сотен милливольт у разных разновидностей диодов.

Так, например, при прочих равных условиях германиевые диоды (сегодня не выпускаются) имеют меньшее прямое напряжение в сравнении с кремниевыми диодами милливольт на 400. Современные диоды Шотки имеют малое падение напряжение даже при относительно больших токах.

Конструктивные варианты

Конструктивные варианты диодов представлены на рисунке 2.3, таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Таблица характеристик выпрямительного диода BAS70

	Параметр	Значение
	Тип корпуса	SOT23-3
	Предельный прямой постоянный ток, мА	200
	Предельный прямой ток, амплитудное значение, мА	300
	Предельное обратное напряжение, В	70
	Рабочий диапазон температур, ºС	-55 … +150

Примеры применения выпрямительных диодов

Использование выпрямительных диодов при создании резервированного источника питания

Типовая схема резервированного питания нагрузки показана на рисунке 2. 4.

Схема содержит источник основного питания от сети переменного тока (АС/DC-преобразователь) и резервную батарею. Два навстречу включённых диода (VD1, VD2) запрещают протекание тока от одного источника к другому.

Недостаток схемы проявляется в том случае, когда основной источник энергии отключается и нагрузка питается от резервной батареи. Дело в том, что часть энергии, потребляемой схемой от батареи, рассеивается на диоде. Чем больше падение напряжения на диоде, тем больше потери.

В нашем примере мы предположили, что Uд=0,5В и тогда потери составят 10% мощности, отдаваемой батареей:

Рбат = (Uд+Uнагр)_*Iнагр , (2.1)

Рд= Uд_*Iнагр , (2.2)

т.е. при Uд=0,5 В Рбат= (0,5+4,5)_*Iнагр = 5_*Iнагр

Рд= 0,5_*Iнагр

100%_*(Рд / Рбат) = 100_*0,5/5 = 10%.

В том случае, когда в нашем распоряжении имеется ВАХ выбранного диода, мы можем получить значение Uд графически. Для этого достаточно построить нагрузочную прямую для рассматриваемой схемы:

Uд= Е-I_*Rнагр (2.3)

Требуемое для расчёта напряжение мы получим в точке пересечения прямой Е-I_*Rнагр и ВАХ диода на совмещённом графике (показано на рисунке 2.5).

Эту точку принято называть рабочей точкой выбранного режима работы диода.

Справедливости ради укажем, что большого выигрыша в точности определения Uд мы здесь не получим, т.к. ВАХ представлена в технических описаниях как усреднённая характеристика с некоторым разбросом, да к тому же эта характеристика сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот способ определения Uд мы рассматриваем как вспомогательный и более наглядный. Им мы будем пользоваться и при описании других нелинейных компонентов.

Двухполупериодный выпрямитель

Частая схемотехническая задача – создание из переменного напряжения постоянного для питания электронных схем. Эта задача может быть решена за два этапа: этап выпрямления и этап фильтрации исходного напряжения.

Использование двухполупериодного выпрямителя и емкостного фильтра показано на рисунке 2.6. На схемах показано протекание токов в разные полупериодывходного синусоидального напряжения и формы выходного напряжения как в отсутствии, так и при наличии емкостного фильтра (Cф).

Как мы уже знаем, конденсатор является накопителем энергии, он это делает во время нарастания полуволны входного напряжения и отдаёт энергию в промежутке между соседними выпрямленными полуволнами, когда напряжение спадает до недопустимого по расчёту значения. Форма исходно пульсирующего напряжения при этом несколько сглаживается, однако небольшие пульсации всегда сохраняются. Они возрастают при возрастании тока нагрузки. Для снижения пульсаций необходимо увеличивать ёмкость Cф.

Измерение характеристик диодов

Обычно на практике решаются две задачи: проверяется работоспособность диода (не пробит ли pn-переход) и измеряется напряжение на диоде при некотором (типовом) значении тока через него.

Наиболее удобно это делать с помощью цифрового мультиметра: все современные мультиметры реализуют несложную функцию «измерения прямого напряжения диодов» («прозвонка» диода) (показано на рисунке 2.7).

При этом на дисплее мультиметра высвечивается значение прямого напряжения при некотором тестовом токе, заложенным в схемотехнику мультиметра.

Измерение осуществляется в следующей последовательности: секторный переключатель режимов мультиметра переводится в положение « » и за-тем с соблюдением полярности ко входам мультиметра подключается испытуемый диод.

Примечание – Упрощённая схема измерения прямого напряжения будет показана в подразделе с операционными усилителями.

Маркировка диодов: таблица обозначений

Стандартная конструкция полупроводникового диода выполнена в виде полупроводникового прибора. В нем имеется два вывода и один выпрямляющий электрический переход. Вся система соединена в едином корпусе из пластмассы, стекла, металла или керамики. Часть кристалла с более высокой концентрацией примесей носит название эмиттера, а область, имеющая низкую концентрацию, называется базой. Маркировка диодов и схема обозначений применяются в соответствии с их индивидуальными свойствами, конструктивными особенностями и техническими характеристиками.

Характеристики и параметры диодов

В зависимости от применяемого материала, диоды могут быть выполнены из кремния или германия. Кроме того, для их изготовления используется фосфид индия и арсенид галлия. Диоды из германия обладают более высоким коэффициентом передачи, по сравнению с кремниевыми изделиями. У них большая проводимость при сравнительно невысоком напряжении. Поэтому, они широко используются в производстве транзисторных приемников.

В соответствии с технологическими признаками и конструкциями, диоды различаются как плоскостные или точечные, импульсные, универсальные или выпрямительные. Среди них следует отметить отдельную группу, куда входят светодиоды, фотодиоды и тиристоры. Все перечисленные признаки дают возможность определить диод по внешнему виду.

Характеристики диодов определяются такими параметрами, как прямые и обратные токи и напряжения, диапазоны температур, максимальное обратное напряжение и другие значения. В зависимости от этого, производится нанесение соответствующих обозначений.

Обозначения и цветовая маркировка диодов

Современные обозначения диодов соответствуют новым стандартам. Они разделяются на группы, в зависимости от предельной частоты, при которой происходит усиление передачи тока. Поэтому, диоды бывают низкой, средней, высокой и сверхвысокой частоты. Кроме того, у них различная рассеиваемая мощность: малая, средняя и большая.

Маркировка диодов представляет собой краткое условное обозначение элемента в графическом исполнении с учетом параметров и технических особенностей проводника. Материал, из которого изготовлен полупроводник, имеет обозначение на корпусе соответствующими буквенными символами. Эти обозначения проставляются вместе с назначением, типом, электрическими свойствами прибора и его условным обозначением. Это помогает, в дальнейшем, правильно подключить диод в электронную схему устройства.

Выводы анода и катода обозначаются стрелкой или знаками плюс или минус. Цветовые коды и метки в виде точек или полосок, наносятся возле анода. Все обозначения и цветовая маркировка позволяют быстро определить тип устройства и правильно использовать его в различных схемах. Подробная расшифровка данной символики приводится в справочных таблицах, которые широко используются специалистами в области электроники.

Маркировка импортных диодов

В настоящее время широко используются SMD-диоды зарубежного производства. Конструкция элементов выполнена в виде платы, на поверхности которой закреплен чип. Слишком маленькие размеры изделия не позволяют нанести на него маркировку. На более крупных элементах обозначения присутствуют в полном или сокращенном варианте.

В электронике SMD-диоды составляют около 80% всех используемых изделий этого типа. Такое разнообразие деталей заставляет внимательнее относиться к обозначениям. Иногда они могут не совпадать с заявленными техническими характеристиками, поэтому желательно провести дополнительную проверку сомнительных элементов, если они планируются к использованию в сложных и точных схемах. Следует учитывать, что маркировка диодов этого типа может быть разной на совершенно одинаковых корпусах. Иногда присутствует только буквенная символика, без каких-либо цифр. В связи с этим рекомендуется использовать таблицы с типоразмерами диодов от разных производителей.

Для SMD-диодов чаще всего используется тип корпуса SOD123. На один из торцов может наноситься цветная полоса или тиснение, что означает катод с отрицательной полярностью для открытия р-п-перехода. Единственная надпись соответствует обозначению корпуса.

Тип корпуса не играет решающей роли при использовании диода. Одной из основных характеристик является рассеивание некоторого количества тепла с поверхности элемента. Кроме того, учитываются значения рабочего и обратного напряжения, величина максимально допустимого тока через р-п-переход, мощность рассеивания и другие параметры. Все эти данные указаны в справочниках, а маркировка лишь ускоряет поиск нужного элемента.

По внешнему виду корпуса не всегда удается определить производителя. Для поиска нужного изделия существуют специальные поисковики, в которые нужно ввести цифры и буквы в определенной последовательности. В некоторых случаях диодные сборки вообще не несут какой-либо информации, поэтому в таких случаях сможет помочь только справочник. Подобные упрощения, делающие обозначение диода очень коротким, объясняются крайне ограниченным пространством для нанесения маркировки. При использовании трафаретной или лазерной печати удается разместить 8 символов на 4 мм2.

Стоит учесть и тот факт, что одним и тем же буквенно-цифровым кодом могут обозначаться совершенно разные элементы. В таких случаях анализируется вся электрическая схема.

Иногда в маркировке указывается дата выпуска и номер партии. Подобные отметки наносятся для возможности отслеживания более современных модификаций изделий. Выпускается соответствующая корректирующая документация с номером и датой. Это позволяет более точно установить технические характеристики элементов при сборке наиболее ответственных схем. Применяя старые детали для новых чертежей, можно не получить ожидаемого результата, готовое изделие в большинстве случаев просто отказывается работать.

Маркировка диодов анод катод

Каждый диод, как и резистор, оборудован двумя выводами – анодом и катодом. Эти названия не следует путать с плюсом и минусом, которые означают совершенно другие параметры.

Тем не менее, очень часто требуется определить точное соответствие каждого диодного вывода. Существует два способа определения анода и катода:

Катод маркируется полоской, которая заметно отличается от общего цвета корпуса.
Второй вариант предполагает проверку диода мультиметром. В результате, не только устанавливается местонахождение анода и катода, но и проверяется работоспособность всего элемента.

Обзор, символы, работа и применение

Диод — это электрическое устройство с двумя выводами, которое позволяет передавать ток только в одном направлении. Диод также известен своим свойством однонаправленного тока, когда электрический ток может течь в одном направлении. В основном диод используется для выпрямления сигналов в радиодетекторах или в источниках питания. Они также могут использоваться в различных электрических и электронных схемах, где требуется «односторонний» результат диода.Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как Si (кремний), но в некоторых случаях также используется Ge (германий). Иногда полезно резюмировать существующие типы диодов. Некоторые из типов могут перекрываться, но различные определения могут быть полезны для сужения области и предложения обзора различных типов диодов.

Какие бывают типы диодов?

Существует несколько типов диодов, и они доступны для использования в электронике, а именно; обратный диод, диод БАРРИТТ, диод Ганна, лазерный диод, светодиоды, легированные золотом диоды , кристаллический диод , PN переход, диод Шокли , ступенчатый восстанавливающий диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон .

Типы диодов

Подробное описание диодов

Расскажем подробнее о принципе работы диода .

Обратный диод

Этот тип диода также называют обратным диодом, и он не очень широко используется. Обратный диод представляет собой диод с PN-переходом, который работает аналогично туннельному диоду. Сценарий квантового туннелирования несет важную ответственность за проведение тока в основном в обратном направлении. С помощью изображения энергетической зоны можно узнать точную работу диода.

Работа обратного диода

Полоса, которая находится на самом верхнем уровне, называется зоной проводимости, тогда как полоса нижнего уровня называется валентной зоной. Когда к электронам прикладывается энергия, они стремятся набрать энергию и двигаться к зоне проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, их место в валентной зоне остается с дырками.

В состоянии нулевого смещения занятая валентная зона противоположна занятой зоне проводимости.Тогда как в состоянии обратного смещения P-область имеет движение вверх, соответствующее N-области. Теперь занятая полоса в P-секции контрастирует с пустой полосой в N-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в P-секции в свободную зону в N-секции.

Итак, это означает, что протекание тока происходит также и при обратном смещении. В состоянии прямого смещения N-область имеет движение вверх, соответствующее P-области. Теперь занятая полоса в N-секции контрастирует с вакантной полосой в P-секции.Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в N-секции в свободную зону в P-секции.

В этом типе диодов формируется область отрицательного сопротивления, которая используется в основном для работы диода.

Обратный диод

Диод BARITT

Расширенный член этого диода — диод времени прохождения через барьер, который является диодом BARITT. Он применим в микроволновых приложениях и позволяет проводить много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT.Эта ссылка показывает четкое описание того, что такое диод BARRITT, его работа и реализации.

Диод Ганна

Диод Ганна — это диод с PN переходом, этот тип диода представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для создания микроволновых сигналов. Пожалуйста, обратитесь к приведенной ниже ссылке, чтобы узнать о работе, характеристиках и применении диода Ганна.

Диоды Ганна

Лазерный диод

Лазерный диод не имеет аналогичного процесса, как у обычного светодиода (светоизлучающего диода), потому что он излучает когерентный свет.Эти диоды широко используются для различных целей, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже светодиодов. У них тоже неполная жизнь.

Лазерный диод

Светоизлучающий диод

Термин LED означает светоизлучающий диод, это один из самых стандартных типов диодов. Когда диод подключен с прямым смещением, ток течет через переход и генерирует свет.Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они представляют собой светодиоды и OLED. Одна из основных концепций светодиода — это его ВАХ. Разберемся подробнее с характеристиками светодиодов.

Характеристики светоизлучающих диодов

Прежде чем светодиод излучает свет, он требует протекания тока через диод, потому что это диод, основанный на токе. Здесь интенсивность света прямо пропорциональна прямому направлению тока, протекающего через диод.

Когда диод проводит ток в прямом смещении, тогда должен быть установлен резистор, ограничивающий ток, чтобы защитить диод от дополнительного протекания тока. Следует отметить, что не должно быть прямого соединения между источником питания и светодиодом, когда это вызывает мгновенное повреждение, потому что это соединение позволяет протекать чрезмерно сильному току и сжигать устройство.

LED Working

Каждый тип светодиодного устройства имеет свои собственные потери прямого напряжения через PN переход, и это ограничение определяется типом используемого полупроводника.Это определяет величину падения напряжения для соответствующей величины передаваемого тока, как правило, для значения тока 20 мА.

В большинстве сценариев светодиоды работают от минимальных уровней напряжения при последовательном включении резистора, Rs используется для ограничения прямого тока до защищенного уровня, который обычно составляет от 5 мА до 30 мА, когда требуется усиление. яркость.

Различные светодиоды излучают свет в соответствующих областях УФ-спектра, поэтому они генерируют разные уровни интенсивности света.О конкретном выборе полупроводника можно узнать по всей длине волны излучения фотонов и, следовательно, по произведенному соответствующему свету. Цвета светодиода следующие:

Тип полупроводника	Длина волны Расстояние	Цвет	прямое напряжение при 20 мА
GaAS	850-940 нм	Инфракрасный	1.2в
GaAsP	630-660 нм	Красный	1,8 В
GaAsP	605-620 нм	Янтарь	2,0 В
GaAsP: N	585-595 нм	Желтый	2,2 В
АИГАП	550-570 нм	Зеленый	3,5 В
SiC	430-505 нм	Синий	3,6 В
GalnN	450 нм	Белый	4.0v

Таким образом, точный цвет светодиода определяется расстоянием излучаемой длины волны. А длина волны известна по определенному составу полупроводника, который используется в PN-переходе во время его производственного процесса. Таким образом, стало ясно, что цвет свечения светодиода не связан с используемым мутным пластиком. Но также они увеличивают яркость света, когда они не освещены током. С помощью комбинации различных полупроводниковых, газообразных и металлических веществ можно получить следующие светодиоды:

Арсенид галлия (GaAs) инфракрасный
Фосфид арсенида галлия (GaAsP) варьируется от красного до инфракрасного и оранжевого
Фосфид арсенида галлия алюминия (AlGaAsP), который имеет ярко-красный, оранжевый тип красного, оранжевого и желтого цветов.
Фосфид галлия (GaP) существует в красном, желтом и зеленом цветах
Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) — в основном зеленого цвета
Нитрид галлия (GaN) зеленого и изумрудно-зеленого цветов
Нитрид галлия-индия (GaInN), близкий к ультрафиолетовому, смешанный цвет синего, зеленого и синего цветов
Карбид кремния (SiC) доступен в синем цвете в качестве подложки
Селенид цинка (ZnSe) существует в синем цвете
Нитрид алюминия-галлия (AlGaN), ультрафиолетовый

Фотодиод

Фотодиод используется для обнаружения света.Обнаружено, что когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество тока, проистекающего из света, можно просто заметить. Эти диоды также можно использовать для выработки электроэнергии.

Фото диод

PIN диод

Этот тип диодов отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования.Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади обедненной области, что может быть полезно для переключения приложений.

PIN-диод

Отрицательные и положительные носители заряда из областей N- и P-типа, соответственно, перемещаются во внутреннюю область. Когда эта область полностью заполнена электронными дырками, диод начинает проводить. В состоянии обратного смещения широкий внутренний слой диода может предотвращать и выдерживать высокие уровни напряжения.

На повышенных уровнях частоты PIN-диод будет работать как линейный резистор. Он работает как линейный резистор, потому что у этого диода недостаточное время обратного восстановления . Это причина того, что сильно заряженная электрическая область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов. А на минимальных уровнях частоты диод работает как выпрямительный диод, где у него достаточно времени для разрядки и выключения.

PN Соединительный диод

Стандартный PN переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диодов, используемых сегодня.Это самый известный из различных типов диодов, используемых в электрической сфере. Но эти диоды могут применяться как малосигнальные для использования в ВЧ (радиочастоты) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть спроектированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами. В диоде с PN-переходом необходимо избегать условий смещения. В основном есть три условия смещения, и это зависит от приложенного уровня напряжения.

Прямое смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам P и N.
Обратное смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам N и P диода.
Нулевое смещение — это называется смещением «0», потому что на диод не подается внешнее напряжение.

Прямое смещение PN переходного диода

В состоянии прямого смещения PN-переход возникает, когда положительный и отрицательный края батареи подключены к типам P и N.Когда диод работает в режиме прямого смещения, тогда внутренние и приложенные электрические поля на переходе имеют противоположные пути. Когда эти электрические поля суммируются, то уровень величины последующей выходной мощности меньше, чем у приложенного электрического поля.

Прямое смещение в типах PN-переходов диодов

Это соединение приводит к минимальному резистивному пути и меньшей площади истощения. Сопротивление области истощения становится более незначительным, когда значение приложенного напряжения больше.Например, в кремниевом полупроводнике, когда значение приложенного напряжения составляет 0,6 В, значение сопротивления обедненного слоя становится совершенно незначительным, и через него будет проходить беспрепятственный ток.

Обратное смещение PN переходного диода

Здесь соединение состоит в том, что положительный и отрицательный края батареи подключены к областям N-типа и P-типа. Это формирует PN-переход с обратным смещением. В этой ситуации приложенные и внутренние электрические поля имеют одинаковое направление.Когда оба электрических поля суммируются, тогда результирующая траектория электрического поля аналогична траектории внутреннего электрического поля. Это приводит к образованию более толстой и увеличенной резистивной области истощения. Область истощения становится более чувствительной и толстой, когда прикладываемый уровень напряжения становится все больше и больше.

Обратное смещение в PN-переходном типе диодов

Характеристики V-I PN-переходного диода

Кроме того, еще более важно знать характеристики V-I диода с PN переходом.

Когда диод работает в состоянии смещения «0», что означает, что на диод не подается внешнее напряжение. Это означает, что потенциальный барьер ограничивает прохождение тока.

Тогда как, когда диод работает в условиях прямого смещения, будет более тонкий потенциальный барьер. В диодах силиконового типа, когда значение напряжения составляет 0,7 В, и в диодах германиевого типа, когда значение напряжения составляет 0,3 В, ширина потенциального барьера уменьшается, и это позволяет току течь через диод.

Характеристики VI в PN-диоде

При этом будет происходить постепенное увеличение значения тока, и результирующая кривая будет нелинейной, поскольку уровень приложенного напряжения преодолевает потенциальный барьер. Когда диод преодолевает этот потенциальный барьер, диод функционирует в нормальном состоянии, и форма кривой постепенно становится резкой (приобретает линейную форму) с увеличением значения напряжения.

Когда диод работает в режиме обратного смещения, будет повышенный потенциальный барьер.Поскольку в переходе будут присутствовать неосновные носители заряда, это позволяет протекать обратному току насыщения. Когда есть повышенный уровень приложенного напряжения, неосновные носители заряда обладают повышенной кинетической энергией, которая оказывает влияние на основные носители заряда. На этом этапе происходит пробой диода, что может привести к его повреждению.

Диод Шоттки

Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом.При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для диода a-Si. Для достижения этих характеристик они разработаны иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Эти диоды широко используются в выпрямителях, ограничивающих диодах, а также в ВЧ приложениях.

Диод Шоттки

Шаг восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод — это тип микроволнового диода, который используется для генерации импульсов на очень ВЧ (высоких частотах).Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику выключения для их работы.

Пошаговые восстанавливающие диоды

Tunnel Diode

Туннельный диод используется в микроволновых устройствах, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.

Туннельный диод

В электрической области туннелирование означает прямое движение электронов через минимальную ширину обедненной области от зоны проводимости к валентной зоне. В диоде с PN-переходом обедненная область создается как электронами, так и дырками.Из-за этих положительных и отрицательных носителей заряда в обедненной области создается внутреннее электрическое поле. Это создает силу на пути, противоположном внешнему напряжению.

При туннельном эффекте, когда есть минимальное значение прямого напряжения, значение прямого тока будет больше. Он может работать как в прямом, так и в обратном режиме смещения. Из-за высокого уровня легирования он также может работать в режиме обратного смещения. С уменьшением барьерного потенциала напряжение пробоя в обратном направлении также уменьшается и приближается к нулю.При таком минимальном обратном напряжении диод может дойти до пробоя. Из-за этого образуется область отрицательного сопротивления.

Варакторный диод или варикап диод

Варакторный диод — это один из видов полупроводникового твердотельного устройства СВЧ-диапазона, который используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды еще называют варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами с PN-переходом.Но этот диод выбран для получения предпочтительных изменений емкости, поскольку это разные типы диодов. Эти диоды сконструированы и усовершенствованы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

Варакторный диод

Стабилитрон

Стабилитрон используется для обеспечения стабильного опорного напряжения. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в условиях обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться.Этот тип диодов широко используется в качестве опорного напряжения в источниках питания.

Стабилитрон

В составе стабилитрона существуют различные методы. Некоторые из них используются для увеличения рассеиваемой мощности, тогда как другие используются для монтажа на краю. Обычно стабилитрон состоит из минимального стеклянного покрытия. У этого диода есть полоса на одном крае, которая обозначает его как катод.

Стабилитрон

работает так же, как диод, при работе в режиме прямого смещения.В то время как при обратном смещении будет возникновение минимального тока утечки. Когда происходит увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя, это создает ток, протекающий через диод. Текущее значение будет достигнуто до максимума, и это будет зафиксировано последовательным резистором.

Применение стабилитрона

Стабилитроны широко применяются, и лишь немногие из них:

Используется как ограничитель напряжения для регулирования уровней напряжения при минимальном значении нагрузки
Применяется в приложениях, требующих защиты от перенапряжения
Используется в схемах отсечки

Ниже приведены некоторые другие типы диодов, которые критически используются в различных приложениях:

Лазерный диод
Лавинный диод
Диод подавления переходных процессов напряжения
Золото легированный диод
Тип диода постоянного тока
Диод Пельтье
Выпрямительный диод с кремниевым управлением

Каждый диод имеет свои преимущества и применение.Немногие из них широко используются в различных приложениях в нескольких областях, тогда как некоторые из них используются только в нескольких приложениях. Таким образом, речь идет о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какая функция диода?

различных типов диодов | Символы схем и их применение

В этом уроке мы узнаем о различных типах диодов.К ним относятся малосигнальные диоды, стабилитроны, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, туннельные диоды, лавинные диоды и т. Д. Это будет краткое примечание о различных типах диодов с их основными функциями и соответствующими обозначениями схем.

Введение

Диоды — это электронные устройства / компоненты с двумя выводами, которые функционируют как односторонний переключатель, т.е. они позволяют току течь только в одном направлении. Эти диоды производятся из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий и арсенид галлия.

Два вывода диода известны как анод и катод. Основываясь на разности потенциалов между этими двумя выводами, работу диода можно классифицировать двумя способами:

Если анод имеет более высокий потенциал, чем катод, то говорят, что диод находится в прямом смещении и пропускает ток.
Если катод имеет более высокий потенциал, чем анод, то говорят, что диод находится в режиме обратного смещения и не пропускает ток.

У разных типов диодов разные требования к напряжению.Для кремниевых диодов прямое напряжение составляет 0,7 В, а для германиевых диодов — 0,3 В. Обычно в кремниевых диодах темная полоса на одном конце диода указывает на вывод катода, а другой вывод — на анод.

Одно из основных применений диодов — выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный. Поскольку диоды позволяют току течь только в одном направлении и блокируют ток в другом направлении, диоды используются в устройствах защиты от обратной полярности и переходных процессов.

Существует много различных типов диодов, и некоторые из них перечислены ниже.

Различные типы диодов

Давайте теперь кратко рассмотрим несколько распространенных типов диодов.

1. Малосигнальный диод

Это небольшое устройство с непропорциональными характеристиками, приложения которого в основном связаны с высокочастотными и очень низковольтными приложениями, такими как радиоприемники, телевизоры и т. Д. Для защиты диода от загрязнения он окружен стеклом. его также называют стеклянным пассивированным диодом. Одним из популярных диодов этого типа является 1N4148.

По внешнему виду сигнальные диоды очень малы по сравнению с силовыми диодами. Для обозначения катодного вывода один край маркируется черным или красным цветом. Для приложений на высоких частотах очень эффективны характеристики слабосигнального диода.

Что касается других функций, сигнальные диоды обычно имеют небольшую пропускную способность по току и рассеиваемую мощность. Обычно они находятся в диапазоне 150 мА и 500 мВт соответственно.

Малосигнальный диод может быть изготовлен из полупроводникового материала кремниевого или германиевого типа, но характеристики диода различаются в зависимости от легирующего материала.

Малосигнальные диоды используются в диодных приложениях общего назначения, высокоскоростной коммутации, параметрических усилителях и многих других приложениях. Некоторые важные характеристики малосигнального диода:

Пиковое обратное напряжение (В _PR) — это максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено к диоду до его выхода из строя.
обратный ток (I _R) — ток (очень малое значение), который течет при обратном смещении.
Максимальное прямое напряжение при пиковом прямом токе (В _F при I _F)
Время обратного восстановления — время, необходимое для уменьшения обратного тока с прямого тока до I _R.

2. Большой сигнальный диод

Эти диоды имеют большой слой PN перехода. Таким образом, они обычно используются для выпрямления, то есть преобразования переменного тока в постоянный. Большой PN переход также увеличивает пропускную способность прямого тока и обратное запирающее напряжение диода. Большие сигнальные диоды не подходят для высокочастотных приложений.

Основное применение этих диодов — источники питания (выпрямители, преобразователи, инверторы, устройства для зарядки аккумуляторов и т. Д.).). В этих диодах значение прямого сопротивления составляет несколько Ом, а значение сопротивления обратной блокировки — в мегаомах.

Поскольку он обладает высокими характеристиками по току и напряжению, он может использоваться в электрических устройствах, которые используются для подавления высоких пиковых напряжений.

3. Стабилитрон

Это пассивный элемент, работающий по принципу «пробоя стабилитрона». Впервые произведенный Кларенсом Зинером в 1934 году, он похож на обычный диод в состоянии прямого смещения, то есть пропускает ток.

Но в состоянии обратного смещения диод проводит только тогда, когда приложенное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как пробой Зенера. Он предназначен для защиты других полупроводниковых устройств от кратковременных импульсов напряжения. Он действует как регулятор напряжения.

4. Светоизлучающий диод (LED)

Эти диоды преобразуют электрическую энергию в энергию света. Первое производство началось в 1968 году. Он подвергается процессу электролюминесценции, в котором дырки и электроны рекомбинируются для получения энергии в виде света в состоянии прямого смещения.

Раньше светодиоды были очень дорогими и использовались только для специальных целей. Но с годами стоимость светодиодов значительно снизилась. Это, а также тот факт, что они чрезвычайно энергоэффективны, делают светодиоды основным источником освещения в домах, офисах, улицах (для уличного освещения, а также для светофоров), в автомобилях, мобильных телефонах.

5. Диоды постоянного тока

Он также известен как токорегулирующий диод или токоограничивающий диод или транзистор с диодным подключением.Функция диода — регулировать напряжение при определенном токе.

Он работает как двухконтактный ограничитель тока. В этом случае JFET действует как ограничитель тока для достижения высокого выходного сопротивления. Символ диода постоянного тока показан ниже.

6. Диод Шоттки

В этом типе диодов переход формируется путем контакта полупроводникового материала с металлом. Благодаря этому прямое падение напряжения снижается до минимума. Полупроводниковый материал представляет собой кремний N-типа, который действует как анод, и металлы, такие как хром, платина, вольфрам и т. Д.действует как катод.

Благодаря металлическому переходу эти диоды обладают большой токопроводящей способностью, и, следовательно, время переключения сокращается. Таким образом, диод Шоттки более широко используется в коммутационных приложениях. В основном из-за перехода металл-полупроводник падение напряжения невелико, что, в свою очередь, увеличивает характеристики диода и снижает потери мощности. Таким образом, они используются в высокочастотных выпрямителях. Символ диода Шоттки показан ниже.

7.Диод Шокли

Это было одно из первых изобретенных полупроводниковых устройств. Диод Шокли состоит из четырех слоев. Его также называют диодом PNPN. Он аналогичен тиристору без вывода затвора, что означает, что вывод затвора отключен. Поскольку триггерный вход отсутствует, диод может проводить ток только путем подачи прямого напряжения.

Он остается включенным при включении и остается выключенным после выключения. Диод имеет два рабочих состояния: проводящий и непроводящий. В непроводящем состоянии диод проводит с меньшим напряжением.

Символ диода Шокли следующий:

Применение диода Шокли

Триггерные переключатели для SCR.
Действует как релаксирующий осциллятор.

8. Ступенчатые диоды восстановления

Его также называют отключающим диодом или диодом накопления заряда. Это особый тип диодов, которые накапливают заряд положительного импульса и используют в отрицательном импульсе синусоидальных сигналов. Время нарастания текущего импульса равно времени щелчка.Из-за этого явления у него есть импульсы восстановления скорости.

Эти диоды используются в умножителях более высокого порядка и в схемах формирователя импульсов. Частота среза этих диодов очень высока, что составляет порядка гигагерц.

В качестве умножителя этот диод имеет диапазон частот среза от 200 до 300 ГГц. Эти диоды играют жизненно важную роль при работе в диапазоне 10 ГГц. Эффективность высока для умножителей более низкого порядка. Символ этого диода показан ниже.

9. Туннельный диод

Используется как высокоскоростной переключатель со скоростью переключения порядка нескольких наносекунд. Благодаря туннельному эффекту он очень быстро работает в микроволновом диапазоне частот. Это двухконтактное устройство, в котором концентрация примесей слишком высока.

Переходная характеристика ограничивается емкостью перехода плюс паразитной емкостью проводки. В основном используется в СВЧ-генераторах и усилителях. Он действует как устройство с самой отрицательной проводимостью.Туннельные диоды можно настраивать как механически, так и электрически. Символ туннельного диода показан ниже.

Применения туннельных диодов

Колебательные цепи.
СВЧ-схемы.
Стойкость к ядерному излучению.

10. Варакторный диод

Они также известны как варикап-диоды. Он действует как переменный конденсатор. Операции выполняются в основном только при обратном смещении. Эти диоды очень известны благодаря своей способности изменять диапазоны емкости в цепи при наличии постоянного напряжения.

Они могут изменять емкость до высоких значений. В варакторном диоде мы можем уменьшать или увеличивать обедненный слой, изменяя напряжение обратного смещения. Эти диоды находят множество применений в качестве генераторов с регулируемым напряжением для сотовых телефонов, предварительных фильтров спутниковой связи и т. Д. Символ варакторного диода приведен ниже.

Применение варакторных диодов

Конденсаторы, управляемые напряжением
Генераторы, управляемые напряжением
Параметрические усилители
Умножители частоты
FM-передатчики и контуры фазовой автоподстройки частоты
9

в радио, телевизорах и сотовых телефонах .Laser Diode

Аналогичен светодиоду, в котором активная область образована p-n переходом. Электрически лазерный диод представляет собой диод P-I-N, в котором активная область находится во внутренней области. Используется в волоконно-оптической связи, считывателях штрих-кодов, лазерных указателях, считывании и записи CD / DVD / Blu-ray, лазерной печати.

Типы лазерных диодов:

Лазер с двойной гетероструктурой: Свободные электроны и дырки доступны одновременно в регионе.
Лазеры на квантовых ямах: лазеры, имеющие более одной квантовой ямы, называются лазерами с несколькими квантовыми ямами.
Квантово-каскадные лазеры: это лазеры на гетеропереходе, которые обеспечивают лазерное воздействие на относительно длинных длинах волн.
Лазеры на гетероструктурах с раздельным ограничением: Чтобы компенсировать проблему тонких слоев в квантовых лазерах, мы выбираем лазеры на гетероструктурах с раздельным ограничением.
Лазеры с распределенным брэгговским отражателем: это могут быть лазеры с торцевым излучением или VCSELS.

Символ лазерного диода выглядит следующим образом:

12. Диод подавления переходных напряжений

В полупроводниковых устройствах переходные процессы возникают из-за внезапного изменения напряжения в состоянии.Они повредят выходной отклик устройства. Чтобы решить эту проблему, используются подавляющие напряжение диоды. Принцип действия диода ограничения напряжения аналогичен работе стабилитрона.

Эти диоды работают нормально, как диоды с p-n переходом, но во время переходного напряжения их работа меняется. В нормальном состоянии сопротивление диода высокое. Когда в цепи возникает какое-либо переходное напряжение, диод входит в область лавинного пробоя, в которой обеспечивается низкий импеданс.

Это происходит очень спонтанно, потому что продолжительность схода лавины составляет пикосекунды. Диод подавления переходных напряжений будет ограничивать напряжение до фиксированных уровней, в основном его ограничивающее напряжение находится в минимальном диапазоне.

Они используются в области телекоммуникаций, медицины, микропроцессоров и обработки сигналов. Он реагирует на перенапряжение быстрее, чем варисторы или газоразрядные трубки.

Символ диода подавления переходного напряжения показан ниже.

Характеристики диода:

Ток утечки
Максимальное обратное запорное напряжение
Напряжение пробоя
Ограничивающее напряжение
Паразитная емкость
Паразитная индуктивность
Поглощение энергии 13. Легированные золотом диоды
В этих диодах золото используется в качестве легирующей примеси. Эти диоды быстрее других диодов. В этих диодах ток утечки в условиях обратного смещения также меньше.Даже при более высоком падении напряжения это позволяет диоду работать на частотах сигнала. В этих диодах золото способствует более быстрой рекомбинации неосновных носителей.
14. Супербарьерные диоды
Это выпрямительный диод, имеющий низкое прямое падение напряжения, как диод Шоттки, с возможностью защиты от перенапряжения и низким обратным током утечки, как диод с фазовым переходом. Он был разработан для приложений с высокой мощностью, быстрым переключением и низкими потерями. Супербарьерные выпрямители — это выпрямители следующего поколения с более низким прямым напряжением, чем диоды Шоттки.
15. Диод Пельтье
В этом типе диодов он генерирует тепло на стыке двух материалов полупроводника, которое течет от одного вывода к другому. Этот поток осуществляется только в одном направлении, которое совпадает с направлением потока тока.
Это тепло производится за счет электрического заряда, возникающего в результате рекомбинации неосновных носителей заряда. В основном это используется в системах охлаждения и обогрева. Этот тип диодов используется как датчик и тепловой двигатель для термоэлектрического охлаждения.
16. Кристаллический диод
Это также известно как усы Кошки, то есть диод с точечным контактом. Его работа зависит от давления контакта полупроводникового кристалла с острием.
В нем присутствует металлическая проволока, которая прижимается к кристаллу полупроводника. При этом кристалл полупроводника действует как катод, а металлическая проволока действует как анод. Эти диоды являются устаревшими по своей природе. В основном используется в микроволновых приемниках и детекторах.
Применение кристаллического диода
- Кристаллический диодный выпрямитель
- Кристаллический диодный детектор
- Кристаллический радиоприемник
17.Лавинный диод
Это пассивный элемент, работающий по принципу лавинного пробоя. Он работает в режиме обратного смещения. Это приводит к большому току из-за ионизации, создаваемой P-N переходом в условиях обратного смещения.
Эти диоды специально разработаны для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы предотвратить повреждение. Обозначение лавинного диода показано ниже:
Лавинный диод использует
- Генерация радиочастотного шума: он действует как источник радиочастот для мостов антенного анализатора, а также как генераторы белого шума.
- Используется в радиоаппаратуре, а также в аппаратных генераторах случайных чисел.
- Генерация микроволновой частоты: в этом случае диод действует как устройство отрицательного сопротивления.
- Однофотонный лавинный детектор: это детекторы фотонов с высоким коэффициентом усиления, используемые для измерения уровня освещенности.
18. Кремниевый управляемый выпрямитель
Он состоит из трех выводов: анода, катода и затвора. Он почти равен диоду Шокли. Как видно из названия, он в основном используется для управления, когда в цепи прикладываются небольшие напряжения.Символ кремниевого управляемого выпрямителя показан ниже:
Режимы работы:
1. Режим прямой блокировки (выключенное состояние): в этом J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Он предлагает высокое сопротивление ниже напряжения отключения и, следовательно, считается выключенным.
2. Режим прямой проводимости (включенное состояние): увеличивая напряжение на аноде и катоде или применяя положительный импульс на затворе, мы можем включить. Единственный способ выключить — уменьшить ток, протекающий через него.
3. Режим обратной блокировки (выключенное состояние): SCR, блокирующий обратное напряжение, называется асимметричным SCR. В основном используется в инверторах источника тока.
19. Вакуумные диоды
Вакуумные диоды состоят из двух электродов, которые действуют как анод и катод. Катод состоит из вольфрама, который испускает электроны в направлении анода. Электронный поток всегда будет идти только от катода к аноду. Итак, он действует как переключатель.
Если катод покрыт оксидным материалом, то способность к эмиссии электронов высока.Анод немного длинноват, а в некоторых случаях его поверхность шероховатая, чтобы снизить температуру, возникающую в диоде. Диод будет проводить только в одном случае, когда анод положителен по отношению к клемме катода. Символ показан на рисунке:
20. PIN-диод
Улучшенная версия обычного P-N-переходного диода дает PIN-диод. В ПИН-диоде легирование не нужно. Собственный материал, то есть материал, который не имеет носителей заряда, вставляется между областями P и N, что увеличивает площадь обедненного слоя.
Когда мы прикладываем напряжение прямого смещения, дырки и электроны выталкиваются во внутренний слой. В какой-то момент из-за этого высокого уровня инжекции электрическое поле также будет проходить через внутренний материал. Это поле заставляет носители течь из двух регионов. Символ PIN-диода показан ниже:
Применение PIN-диода:
- Радиочастотные переключатели: PIN-диод используется как для выбора сигнала, так и для выбора компонентов. Например, PIN-диоды действуют как индукторы с переключателем диапазона в генераторах с низким фазовым шумом.
- Аттенюаторы: используются как мостовое и шунтирующее сопротивление в аттенюаторе типа «мост-Т».
- Фотодетекторы: обнаруживают фотоны рентгеновского и гамма-излучения.
21. Устройства точечного контакта
Золотая или вольфрамовая проволока используется в качестве точечного контакта для создания области PN-перехода путем пропускания через нее сильного электрического тока. Небольшая область PN-перехода создается вокруг края провода, который соединяется с металлической пластиной, как показано на рисунке.
В прямом направлении его работа очень похожа, но в состоянии обратного смещения провод действует как изолятор. Поскольку этот изолятор находится между пластинами, диод действует как конденсатор. Как правило, конденсатор блокирует токи постоянного тока, но токи переменного тока могут протекать в цепи на высоких частотах. Таким образом, они используются для обнаружения высокочастотных сигналов.
22. Диод Ганна
Диод Ганна изготавливается только из полупроводникового материала n-типа. Область истощения двух материалов N-типа очень тонкая.Когда напряжение в цепи увеличивается, увеличивается и ток. После определенного уровня напряжения ток будет экспоненциально уменьшаться, таким образом проявляется отрицательное дифференциальное сопротивление.
Он имеет два электрода с арсенидом галлия и фосфидом индия. Благодаря этому он имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Его также называют переносным электронным устройством. Он генерирует СВЧ-сигналы, поэтому в основном используется в СВЧ-устройствах. Его также можно использовать как усилитель. Символ диода Ганна показан ниже:
Типы диодов и их применение
Различные типы диодов с их характеристиками и применением
Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухконтактный электрический обратный клапан, позволяющий протекать току в одном направлении. . В основном они состоят из кремния, но также используется германий. Обычно их используют для ректификации. Но есть разные свойства и характеристики диодов, которые можно использовать для разных целей. Эти характеристики изменены для формирования различных типов диодов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов с разными свойствами.
Некоторые из различных типов диодов с их свойствами и областями применения обсуждаются ниже:
Диод с P-N переходом
Диод с P-N переходом изготовлен из полупроводникового материала.Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа. Комбинация этих слоев P- и N-типа образует соединение, известное как соединение P-N. Отсюда и название P-N диод .
Позволяет току течь в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительные диоды, используемые для выпрямления.
Существуют различные типы диодов, в которых используется P-N переход с изменением концентрации легирования.Они обсуждаются ниже.
Малый сигнальный диод
Это тип диода с P-N переходом, который работает с сигналами низкого напряжения. Площадь стыка очень мала. Благодаря этому переход имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет малому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень коротким временем восстановления. Однако его ограничениями являются низковольтных и токовых параметров.
Из-за высокой скорости переключения эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.
Выпрямительный диод
Выпрямительный диод — это тип диода с P-N переходом, у которого площадь P-N перехода очень велика. Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.
Это наиболее распространенный и наиболее часто используемый тип диодов. Эти типы диодов могут выдерживать большие токи и используются для преобразования переменного тока в постоянный ( Rectification ).
Диод Шоттки
Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтера Х.Schottky, — это тип диода, который состоит из небольшого перехода между полупроводником N-типа и металлом. Он имеет без перекрестка P-N.
Плюс диода Шоттки в том, что он имеет очень низкое падение прямого напряжения и быстрое переключение . Поскольку нет емкостного перехода (P-N переход), скорость переключения диода Шоттки очень высока.
Ограничение диода Шоттки заключается в том, что он имеет низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки.
Супербарьерные диоды
Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но у них низкое прямое падение напряжения , как и у диодов Шоттки. У них низкая обратная утечка тока, как и у нормального диода с P-N переходом.
SBR использует полевой МОП-транзистор путем короткого контакта между его затвором и истоком.
SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и возможность быстрого переключения.
Светоизлучающий диод (LED)
Светоизлучающий диод также относится к типу диодов с P-N переходом, которые излучают свет в конфигурации прямого смещения.
Светодиод состоит из полупроводника с прямой полосой пропускания. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от запрещенной зоны полупроводника.
Светодиод преобразует электрическую энергию в световую.
Фотодиод
Фотодиод — это тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток. Его работа противоположна таковой у LED .
На каждый полупроводниковый диод влияют оптические носители заряда. Вот почему они упакованы в легкий блокирующий материал.
В фотодиоде есть специальное отверстие, через которое свет проникает в его чувствительную часть.
Когда свет (частицы фотона) попадает на PN-переход, он создает пару электрон-дырка.Эти электрон и дырка вытекают как электрический ток. Для повышения его эффективности используется диод PIN junction .
Фотодиод используется в обратном смещении, и они могут использоваться в солнечных элементах.
Лазерный диод
Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в световую. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.
Лазерный диод состоит из PIN-перехода, , где электрон и дырки объединяются во внутренней (I) области.когда они объединяются, он генерирует лазерный луч.
Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерной указке, приводах компакт-дисков, лазерном принтере и т. Д.
Туннельный диод
Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 году , за который он получил Нобелевскую премию в 1973 году, а именно почему он также известен как диод Эсаки .
Туннельный диод — это сильно легированный диод с P-N переходом . Он работает по принципу туннельного эффекта .Из-за высокой концентрации легирования переходной барьер становится очень тонким. Это позволяет электрону легко уходить через барьер. Это явление известно как туннельный эффект .
Туннельный диод имеет область на кривой VI , где ток уменьшается с увеличением напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и микроволновый усилитель .
Обозначение с VI характеристикой кривой туннельного диода приведено ниже:
Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении и является устройством быстрого переключения.
Стабилитрон
Стабилитрон назван в честь Кларенса Малвина Зенера , открывшего эффект стабилитрона .
Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении.когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение стабилитрона , оно позволяет протекать току.
Стабилитрон имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом. Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.
При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).
При обратном смещении он блокируется, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он позволяет току течь с постоянным падением напряжения.
Обратный пробой стабилитрона вызван двумя причинами: i.е. квантовое туннелирование электронов и Лавинный пробой .
Стабилитрон в основном используется в конфигурации с обратным смещением. Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.
Обратный диод
Обратный диод или задний диод представляет собой диод с P-N переходом, который работает аналогично туннельному диоду и стабилитрону . Но рабочие напряжения намного ниже.
Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.
В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно снижен по сравнению с туннельным диодом. В противном случае он работает как обычный диод с фазовым переходом.
В с обратным смещением он работает как стабилитрон , но напряжения пробоя намного ниже.
Широко не используется, но может использоваться для выпрямления сигналов слабого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ-смесителе и умножителе.
Лавинный диод
Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, который специально разработан для работы в области лавинного пробоя .
Лавинный пробой — это явление, при котором на переход P-N подается достаточное обратное напряжение. За счет этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.
Лавинный диод электрически аналогичен стабилитрону. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.
Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкие напряжения могут легко его сломать. Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжения по сравнению с простым стабилитроном.
Диод подавления переходного напряжения (TVS)
Диод подавления переходного напряжения или TVS-диод — это тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков напряжения.
TVS-диод способен выдерживать высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.
Однонаправленный TVS-диод работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и как устройство защиты от перенапряжения при обратном смещении.
Двунаправленный TVS-диод действует как два лавинных диода, последовательно противостоящих друг другу. Он изготавливается как однокомпонентный. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжения при использовании параллельно с цепью.
Диод, легированный золотом
В диодах такого типа в качестве легирующей примеси (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с P-N переходом.
Диод постоянного тока
Диод постоянного тока AKA токоограничивающий диод (CLD) представляет собой двухконтактный диод, сделанный из JFET. Он регулирует ток через него до фиксированного уровня.
CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.
Ступенчатый восстанавливающий диод
Ступенчатый восстанавливающий диод или отключающий диод — это диод с P-N переходом, который резко прекращает прохождение тока при изменении его направления.
SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) состоит из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирования вблизи перехода. За счет этого уменьшается количество носителей заряда (электронов и дырок) вблизи перехода. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится незначительной.Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ВКЛ на ВЫКЛ.
В нормальном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальному диоду требуется некоторое время на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому может мгновенно прекратить прохождение тока.
Пельтье или термодиоды
Пельтье или термодиоды — это тип диодов, тепловое сопротивление которых в одном направлении отличается от другого.Таким образом, выделяемое тепло течет в одном направлении в одну сторону (терминал) и оставляет другую сторону более холодной.
Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессоре и в холодильниках для эффекта охлаждения.
Вакуумный диод
Это простейшая форма диода, состоящая из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).
Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод улавливает электроны, и поток продолжается.
Катод может нагреваться прямо или косвенно.
При прямом смещении свободный электрон на катоде выделяется в вакуум после нагрева. Анод собирает эти электроны, и ток течет.
При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.
Таким образом, ток течет только в одном направлении.
Варакторный диод
Варакторный диод, также известный как диод Верикапа, представляет собой конденсаторы с регулируемым напряжением.У них есть переход P-N с переменной емкостью перехода.
Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.
Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варакторный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.
Диоды Varactor применяются в качестве генератора , управляемого напряжением, в контуре фазовой синхронизации, в фильтрах настройки RF и умножителях частоты .
Сообщение по теме: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения
Диод Ганна
Диод Ганна AKA « Transferred Electron Device » (TED) — это тип диода, имеющего отрицательное сопротивление, как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , открывшего «эффект Ганна » в 1962 году.
Диод Ганна не имеет P-N перехода. Фактически, он состоит только из материала типа N, поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод.Это также причина того, что многие люди называют его «устройством с переносом электронов» (TED) вместо диода.
Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне вывода, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет меньшую концентрацию легирования.
Когда напряжение подается на диод Ганна, сначала его ток увеличивается с увеличением напряжения.
При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает увеличиваться с увеличением напряжения.Это приводит к падению тока. Это область отрицательного сопротивления . В этой области работает и диод Ганна.
Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .
PIN-диод
PIN-диод — это трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой « I » помещен между сильно легированным P и полупроводником N-типа.
Электрон и дырки из области N- и P-типа соответственно текут во внутреннюю область (I).Как только область «I» полностью заполняется электронными дырками, диод начинает проводить.
При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.
При более высокой частоте PIN-диод действует как линейный резистор. Это из-за того, что PIN-диод имеет плохое время обратного восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.
На низкой частоте действует как выпрямительный диод.Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и выключиться во время цикла.
Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает пару электрон-дырка. Эта электронно-дырочная пара течет как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотоэлектрических элементах .
PIN-диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в ВЧ приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.
Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)
SCR — это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство типа P-N-P-N.Он имеет три терминала: анод, катод и затвор.
SCR — это, по сути, диод с входом внешнего управления, известным как вход затвора. Это позволяет току течь в одном направлении.
Когда SCR подключен в прямом смещении, он еще не позволяет протекать току. Это известно как режим прямой блокировки .
Для того, чтобы тиристор работал в прямом режиме, ему необходимо либо необходимое напряжение, чтобы пересечь его предел отключения, либо подать положительный импульс на вход затвора.
Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удерживающего тока, либо выключите вход затвора и на мгновение закоротите анод-катод.
При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после подачи затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, тиристор начинает проводить из-за лавинного явления.
SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока большой мощности.
Диод Шокли
Диод Шокли представляет собой четырехслойный диод PNPN.Он похож на SCR, но у него нет входа управления или затвора.
Диод Шокли имеет тенденцию оставаться «ВКЛЮЧЕННЫМ», когда он включен «ВКЛЮЧЕННЫМ», и имеет тенденцию оставаться «ВЫКЛЮЧЕННЫМ», когда он «ВЫКЛЮЧЕН».
Как мы знаем, диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.
После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он пропускает ток.
В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение снизится от напряжения пробоя.Чтобы он отключился, напряжение должно быть достаточно ниже, чем его напряжение пробоя.
Диод с точечным контактом
Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .
Это тип диода, в котором небольшой точечный переход образован между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа.
« кошачий ус » представляет собой тонкую пружинящую проволоку из фосфорной бронзы или вольфрама. Он создает точечный переход с полупроводником N-типа, отсюда и название точечный диод .
Поскольку образующийся переход очень мал, емкость перехода точечного диода очень мала. Таким образом, емкость накопителя для заряда очень мала, что делает его устройством быстрого переключения.
Во время производства пропускание относительно большого тока через провод кошачьего уса приводит к образованию небольшой P-области на полупроводнике N-типа . Этот небольшой переход действует как переход P-N.
Диоды с точечным контактом используются для сигналов низкого напряжения, а также в микроволновых смесителях и детекторах.
Это одни из наиболее распространенных типов диодов, используемых при проектировании и эксплуатации электронных схем. Если вы хотите добавить другие типы диодов, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.
Основы, типы, символы, характеристики, приложения и комплектации
Хотя резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы схемы, именно полупроводниковое устройство фактически хранит магию внутри. Каждая электронная схема имеет десятки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, регуляторы, операционные усилители, переключатели питания и т. Д.внутри них. У каждого из них есть свои свойства и применение. В этой статье давайте рассмотрим самый простой полупроводниковый прибор — диоды .
Возможно, вы уже слышали болтовню о том, что «Диоды — это полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые проводят только в одном определенном направлении, позволяя току проходить через них…», но почему это так? И какое это имеет отношение к нам при разработке схемы? Что такое различных типов диодов и в каком приложении мы должны их использовать? Держитесь крепче, потому что вам ответят на все эти вопросы, когда вы прочитаете эту статью.
Что такое диод?
Начнем с ответа на самый простой вопрос. Что такое диод ?
A Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический элемент с двумя выводами. Существует много типов диодов , но наиболее часто используемый из них показан ниже.
Эти две клеммы называются , анод и , катод , мы рассмотрим символ и то, как идентифицировать клеммы позже, но пока просто помните, что любой диод будет иметь только две клеммы (по крайней мере, большинство из них) и они анод и катод.Еще одно золотое правило диодов заключается в том, что они позволяют току проходить через них только в одном направлении, а именно от анода к катоду. Это свойство диода делает его полезным во многих приложениях.
Чтобы понять, почему они действуют только в одном направлении, мы должны посмотреть, как они устроены. Диод изготавливается путем соединения двух одинаково легированных полупроводников P-типа и полупроводникового материала N-типа. Когда эти два материала соединяются вместе, происходит что-то интересное, они образуют еще один небольшой промежуточный слой, называемый слоем истощения.Это связано с тем, что слой P-типа имеет избыточное отверстие, а слой N-типа имеет избыточные электроны, и они оба пытаются диффундировать друг в друга, образуя блокировку с высоким сопротивлением между обоими материалами, как на изображении, показанном ниже. Этот слой блокировки называется слоем истощения.
Этот слой истощения (блокировка) должен быть разрушен, если ток должен протекать через диод. Когда на анод подается положительное напряжение, а на катод — отрицательное напряжение, говорят, что диод находится в прямом смещенном состоянии.В этом состоянии положительное напряжение закачивает больше дырок в область P-типа, а отрицательное напряжение накачивает больше электронов в область N-типа, что вызывает пробой обедненного слоя, заставляя ток течь от анода к катоду. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы диод проводил в прямом направлении, называется напряжением прямого пробоя.
В качестве альтернативы, если отрицательное напряжение приложено к аноду, а положительное напряжение приложено к катоду, говорят, что диод находится в состоянии обратного смещения.Во время этого состояния отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в материал P-типа, а материал N-типа получит больше дырок от положительного напряжения, что сделает слой обеднения еще более прочным и, таким образом, не позволит току течь через него. Имейте в виду, что эти характеристики применимы только к идеальному диоду (теоретическому), практически, даже в режиме обратного смещения будет течь небольшой ток. Об этом мы поговорим позже.
Приведенная выше анимация иллюстрирует работу диода в схеме , есть две схемы, в каждой из которых мы пытаемся зажечь светодиод от батареи.В одной цепи диод смещен в прямом направлении, а в другой — в обратном. Во время моделирования вы можете заметить, что только диод с прямым смещением позволяет току течь, хотя он, таким образом, светит светодиод, диод с обратным смещением не позволяет току проходить через него.
Типы диодов, расположение выводов и символы
Теперь, когда мы разобрались с основами диодов, важно знать, что существуют разные типы диодов, каждый из которых имеет свои особые свойства и применение.В этой статье мы рассмотрим только три основных типа диодов: выпрямительный диод, стабилитрон и диод Шоттки. Изображение, клеммы и символы всех диодов приведены в таблице ниже
.
Тип диода
Распиновка
Символ
Выпрямительный диод
Стабилитрон
Диод Шоттки
Как показано в таблице, выпрямительный диод и диод Шоттки похожи по внешнему виду, но диод Шоттки обычно больше по размеру, чем обычные диоды.С другой стороны, стабилитрон можно легко идентифицировать по его характерному оранжевому цвету и серой линии на нем, как показано в таблице выше.
Выводы анода и катода можно определить по серой линии на диоде, контакт рядом с серой линией будет катодом. Точно так же с символами нижняя часть треугольника всегда будет анодом, а другая — катодом. Это очень важно помнить, поскольку при интерпретации схемы подключения диода всегда считалось самооценкой.
Терминология и характеристики диодов
Когда вы выбираете диод для своей схемы или пытаетесь понять работу диода в цепи, вы должны учитывать спецификации диода, которые можно найти в его техническом описании. Чтобы понять, что на самом деле означают значения, давайте рассмотрим несколько часто используемых терминов.
Падение напряжения в прямом направлении (Vf): Когда диод работает в режиме прямого смещения, он позволяет току течь через них.В этом состоянии на диоде будет некоторое падение напряжения, это падение напряжения называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.
Максимальный ток в прямом направлении (если): мы уже знаем, что диод позволяет току проходить через него, когда он находится в прямом смещении, на какой максимальный допустимый ток отвечает Максимальный прямой ток. Обычно следует убедиться, что этот ток больше, чем ток нагрузки вашей цепи.
Обратный ток пробоя (Vr): Хорошо, вот уловка, о которой я вам говорил: диод не пропускает ток через себя, когда он смещен в обратном направлении. Это верно, но не для всех значений напряжения. Таким образом, максимальное напряжение, до которого диод может выдержать пробой, называется обратным напряжением пробоя. Обычно значения такого напряжения будут очень высокими, например, если обратное напряжение пробоя составляет 500 В, диод не позволит току проходить через него в обратном смещенном состоянии до тех пор, пока напряжение не превысит эти 500 В.
Обратный ток смещения (Ir): Хотя это правда, что диод не позволяет току течь, хотя в режиме обратного смещения значение тока не будет в идеале равным нулю. Через диод по-прежнему будет протекать очень небольшой и незначительный (в зависимости от схемы) ток. Этот ток называется током с обратным смещением. Значение этого тока будет в диапазоне мА или даже в мкА. Для идеального диода значение этого тока должно быть как можно меньше.Ток называется обратным током утечки.
Время обратного восстановления: предположим, что вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключаете его в режим обратного смещения, изменяя полярность напряжения. Теперь диод не будет внезапно останавливаться, ему потребуется некоторое время, чтобы заблокировать прохождение тока через него. Это время называется временем обратного восстановления.
Характеристики клемм (I-V) переходного диода: есть еще другие параметры, такие как рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и т. Д.связанный с диодом. Эти значения также можно найти в паспорте диода. Чтобы узнать больше о диоде, давайте посмотрим на важный график диода, который представляет собой кривую зависимости тока от напряжения. Кривая I-V идеального диода будет выглядеть примерно так.
Здесь в первом квадранте вы можете увидеть диод, работающий в режиме прямого смещения, а в третьем квадранте диод работает в области обратного смещения и пробоя. Ось X графика показывает напряжение на диоде, а ось Y показывает ток через диод.В режиме прямого смещения вы можете заметить, что диод начинает проводить (разрешать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V _D) превышает 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния. На диоде это прямое напряжение может достигать 0,7 В, как показано на графике выше.
Во время обратного смещения напряжение на диоде имеет отрицательный потенциал, поэтому ток также отображается в отрицательном направлении. Здесь, как вы можете видеть, диод не пропускает ток (за исключением небольшого значения), пока не будет достигнуто напряжение пробоя (V _BD).
Цепи приложений
Диоды
имеют широкий спектр применения в зависимости от их свойств и типа. Давайте попробуем охватить наиболее важные применения выпрямителя, стабилитрона и диода Шоттки с их принципиальными схемами.
Выпрямительный диод
Выпрямительный диод, известный как общий диод, является наиболее часто встречающимся диодом в любой цепи питания, будь то простой линейный источник питания или цепь SMPS. Как следует из названия, эти диоды используются для выпрямления в таких схемах, как двухполупериодный и полуволновой выпрямитель.Кроме того, они также используются в качестве диодов свободного хода в коммутационных устройствах и схемах преобразователей.
Схема выпрямителя
Выпрямительные диоды используются как в полуволновых, так и в полнополупериодных выпрямительных диодах. Давайте посмотрим на схему полуволнового выпрямителя для простоты. Принципиальная схема и график для однополупериодного выпрямителя показаны ниже
.
Источник входного напряжения Vs представляет собой синусоидальную волну переменного тока со среднеквадратичным напряжением 220 В.Эта волна переменного тока может быть выпрямлена с помощью одного диода. Как показано на графике, во время положительного полупериода диод смещен в прямом направлении, и, следовательно, выходное напряжение присутствует на нагрузке, а ток течет в положительном направлении. Но во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении, и, следовательно, ток не достигает нагрузки, а выходное напряжение остается на уровне 0 В, как показано на графике выше. Таким образом, ток всегда может течь только в одном направлении и, таким образом, преобразовывать переменный ток в постоянный.
Конечно, у этой схемы много недостатков, например, выходное напряжение неравномерно и практически не используется. Но теперь, когда у вас есть идея, вы можете изучить полные мостовые выпрямители с четырьмя диодами, которые обычно используются в схемах линейных регуляторов. Также схема выпрямителя будет иметь конденсатор на конце для фильтрации пульсаций, если вы хотите узнать больше о конденсаторах, прочитайте введение в статью о конденсаторах.
Стабилитрон
Стабилитрон широко используется в двух схемах: одна представляет собой грубый стабилизатор напряжения, а другая — схему защиты от перенапряжения.У стабилитрона есть два важных параметра, на которые следует обратить внимание: напряжение стабилитрона и мощность. Обычно доступные значения диодов: 3,9 В, 4,7 В, 5,1 В, 6,8 В, 7,5 В и 15 В
В приведенной ниже схеме входное напряжение может варьироваться от 0 В до 12 В, но выходное напряжение никогда не будет превышать 5,1 В, поскольку обратное напряжение пробоя (напряжение стабилитрона) стабилитрона составляет 5,1 В. Когда входное напряжение меньше 5,1 В, выходное напряжение будет равно входному напряжению, но когда оно превысит 5.1 В выходное напряжение будет регулироваться до 5,1 В.
Это свойство схемы можно использовать для защиты выводов АЦП (схема защиты от перенапряжения), которые имеют напряжение 5 В, поскольку вывод может считывать напряжение от 0 до 5 В, но если оно превышает 5 В, стабилитрон не допускает превышения напряжения. Точно так же ту же схему можно использовать для регулирования 5,1 В для нагрузки при высоком входном напряжении. Но ограничение по току для такой схемы намного меньше.
При разработке схемы с использованием стабилитрона следует учитывать одну важную вещь — стабилитрон.Этот резистор используется для ограничения тока через стабилитрон, защищая его от нагрева и повреждения. Величина стабилитрона зависит от напряжения стабилитрона и номинальной мощности стабилитрона. Формула для расчета последовательного резистора стабилитрона Rs показана ниже
.
Для стабилитрона 1N4734A значение Vz составляет 5,9 В, а Pz — 500 мВт, теперь при напряжении питания (Vs) 12 В значение Rs будет
.
Rs = (12-5.9) / Iz
Iz = Pz / Vz = 500 мВт / 5.9 В = ~ 85 мА
Следовательно, Rs = (12-5,9) / 85 = 71 Ом
Rs = 71 Ом (приблизительно)
Диод Шоттки
Диод Шоттки также используется в схемах защиты, таких как схема защиты от обратной полярности, из-за низкого падения напряжения в прямом направлении. Давайте посмотрим на общую схему защиты от обратной полярности
Когда Vcc и земля подключены с правильной полярностью, диод проводит в прямом направлении, и НАГРУЗКА получает питание.Преимущество здесь в том, что прямое падение напряжения на диоде очень меньше, скажем, около 0,04 В по сравнению с 0,7 В на выпрямительном диоде. Таким образом, на диоде не будет больших потерь мощности, также диод Шоттки может пропускать больший ток, чем обычный диод, и он также имеет более высокую скорость переключения, поэтому может использоваться в высокочастотной цепи. Теперь, когда я это сказал, у вас может возникнуть вопрос.
В чем разница между диодом Шоттки и общим диодом?
Ну да, диод Шоттки имеет более высокую скорость переключения, низкие потери проводимости и более высокий прямой ток, чем обычный диод.Это может звучать лучше, чем обычный диод, но у него есть один существенный недостаток. То есть он имеет низкое обратное напряжение пробоя, из-за этой особенности он не может использоваться в схемах выпрямителя, так как схемы выпрямителя всегда будут иметь высокое обратное напряжение, появляющееся на нем во время переключения.
Специальные диоды
Помимо обычно используемых диодов типа Rectifier, Zener и Schottky существуют и другие специальные диоды, которые имеют специальное применение, позволяющее быстро пробегать их.
LED: Да, светодиод (LED), как следует из названия, является диодом. Вы должны быть уже знакомы с этими вещами, поскольку они обычно встречаются и используются. Опять же, существует много типов светодиодов, но круглый светодиод диаметром 5 мм является наиболее часто встречающимся.
Мостовой выпрямитель: как мы знаем, выпрямительный диод используется в схеме выпрямителя, а для полной мостовой схемы выпрямителя нам потребуются четыре диода, подключенные упорядоченным образом. Сама эта установка доступна в корпусе, называемом выпрямительным диодом.RB156 — один из таких примеров.
Фотодиод: Фотодиод — это диод, который позволяет току проходить через него в зависимости от падающего на него света. Он используется в качестве датчика для обнаружения света, его обычно можно найти в следящих за линией роботах, роботах, избегающих препятствий, и даже в качестве счетчика объектов или устройства датчика скорости. Вы можете узнать больше о фотодиоде по этой ссылке.
Лазерный диод: Лазерный свет также является разновидностью диода, подобного светодиоду. Они имеют те же свойства, что и диоды, но в режиме прямого смещения они излучают свет с падением напряжения на них, действуя как нагрузка.Лазерный диод 650 нм — это наиболее распространенный лазерный диод.
TVS-диод: Другой важный специальный тип диода — TVS-диод, который означает подавитель переходного напряжения. Это особый тип диода, который обычно используется в цепях питания для защиты от скачков напряжения и защиты цепи. Эти диоды также называются переходными диодами или тиректорами.
Варакторные диоды: Варакторные диоды используются как переменные конденсаторы.Когда этот диод работает в режиме обратного смещения, шириной обедненной области можно управлять, что заставляет его действовать как конденсатор. Эти диоды также называются варикаповыми диодами и обычно используются в радиочастотных схемах.
Различные типы комплектов диодов
Теперь, когда мы изучили все основы работы с диодами, я считаю, что теперь вы можете выбрать диод, который требуется для вашей схемы. Но до сих пор мы видели один диод со сквозным отверстием, который обычно доступен и хорош для прототипов, но в большинстве продуктов вы не найдете их в корпусах с отверстиями.Сейчас мы обсудим множество различных типов диодных пакетов.
Комплект для сквозных отверстий
Это обычно используемые макетные и перфорированные платы. Эти пакеты называются DO-7, DO-35, DO-41, DO-204 и т. Д., Из которых DO-41 является наиболее распространенным. Эти пакеты также называются осевыми свинцовыми диодами .
Стили поверхностного монтажа
В большинстве готовых к производству конечных продуктов используются компоненты SMD .Они дешевле, чем дырочные, и имеют небольшой форм-фактор. SOD-323, SOD-523, SOD-123 SOD-80C — одни из самых популярных диодных SMD-корпусов. В большинстве конструкторов силовых цепей по-прежнему используются сквозные отверстия, поскольку они имеют высокую допустимую нагрузку по току и меньше проблем с электромагнитными помехами, поэтому SMD обычно предпочтительнее в цифровых схемах.
3-контактный болт крепления
Также существует несколько специальных диодов с тремя выводами, которые используются в продвинутых приложениях, таких как космическая промышленность.Они обладают высоким током и коммутационной способностью. Их можно найти в пакетах TO-64, TO-208, TO-254. Между банками имеется паз, позволяющий прикрепить их болтами к корпусу раковины, они также называются диодами с болтовым креплением.
Различные типы диодов и принцип их работы
Стабилитрон, Шоттки, выпрямители, тиристоры, кремний и симисторы
Автор: Меган Тунг
Диод — это электрическое устройство с двумя выводами. Диоды изготавливаются из полупроводника, чаще всего кремния, но иногда и германия.Существуют различные типы диодов, но здесь обсуждаются стабилитрон, выпрямитель, шоттки, ограничитель переходного напряжения, тиристор, кремниевый выпрямитель и симистор. На затвор выбора транзистора подается импульс «включено», вызывая большой ток стока. Высокое напряжение на соединении затвора притягивает электроны, которые проникают через тонкий оксид затвора и накапливаются на плавающем затворе. EPROM можно стереть, подвергнув его воздействию сильного ультрафиолетового источника света, что означает, что они могут быть перезаписаны много раз (в отличие от PROM).EPROM не подходят для хранения информации, которая будет часто меняться, потому что для перепрограммирования чип нужно будет удалить из устройства, в котором он находится.
Стабилитроны
Стабилитрон
— это кремниевые полупроводниковые устройства, которые позволяют току течь либо в прямом (от анода к катоду), либо в обратном направлении. Сильнолегированный p-n переход позволяет устройству проводить в обратном направлении при достижении напряжения пробоя. Обратный пробой Зенера происходит из-за квантового туннелирования электронов, вызванного сильным электрическим полем.В режиме прямого смещения стабилитроны работают как обычные диоды. При подключении в обратном режиме может протекать небольшой ток утечки. Когда обратное напряжение увеличивается ближе к напряжению пробоя, через диод начинает течь ток. Максимальный ток определяется последовательным резистором. По достижении максимума ток стабилизируется и остается постоянным в широком диапазоне приложенных напряжений.
Выпрямители
Выпрямители — это двухпроводные полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.Выпрямитель состоит из одного или нескольких диодов, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC). Полупериодный выпрямитель — это когда на вход подается питание переменного тока, только положительный полупериод становится видимым через нагрузку, в то время как отрицательный полупериод покрывается (блокируется или теряется). В однополупериодном выпрямителе используется только один диод. Двухполупериодные выпрямители преобразуют полный входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. Для двухполупериодного выпрямителя используются два или четыре диода.КПД полуволнового выпрямителя ниже, потому что видна только положительная часть входной формы волны. Выпрямители используются в различных устройствах, включая источники питания постоянного тока, радиосигналы или детекторы, системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения и некоторые бытовые приборы (ноутбуки, игровые системы и телевизоры).
Диоды Шоттки
Диоды Шоттки — это полупроводниковые устройства, образованные соединением кремниевого полупроводника (n-типа) с металлическим электродом.Диоды Шоттки известны своим быстрым переключением и низким прямым падением. Прямое падение напряжения существенно меньше, чем у обычного кремниевого диода с p-n переходом. Падение напряжения в диодах Шоттки обычно находится в пределах 0,15-0,45 В. При прямом смещении электроны перемещаются от материала n-типа к металлическому электроду, позволяя течь току. Диоды Шоттки не имеют обедненного слоя, что означает, что они униполярны.
Ограничитель переходного напряжения
Диоды ограничителя переходного напряжения (TVS) используются для защиты электроники от скачков напряжения.Переходные процессы — это временные скачки напряжения или тока, которые могут отрицательно повлиять на цепи. TVS-диоды шунтируют избыточный ток, когда индуцированное напряжение превышает потенциал лавинного пробоя. Благодаря своей способности подавлять все перенапряжения, превышающие его напряжение пробоя, TVS является фиксирующим устройством. TVS может быть однонаправленным или двунаправленным. Однонаправленный допускает только напряжение выше или ниже земли (положительное или отрицательное напряжение). Двунаправленный выбирается, когда ожидается, что защищенный сигнал будет колебаться над или под землей, например, при переменном напряжении или сигнале постоянного тока предназначен для работы как с положительным, так и с отрицательным напряжением.Некоторые из приложений включают линии передачи данных и сигналов, микропроцессоры и MOS-память, линии электропередач переменного тока, телекоммуникационное оборудование и переключение / ограничение в цепях / системах с низким энергопотреблением.
Тиристорные диоды
Тиристорные диоды — это три оконечных устройства. Три терминала — затвор, анод и катод. Затвор управляет током, протекающим между анодом и катодом. В тиристорном диоде небольшой ток на затворе вызывает гораздо больший ток между анодом и катодом.Даже если ток затвора убран, больший ток продолжает течь от анода к катоду. Диод остается в этом состоянии до сброса цепи. В семействе тиристоров есть несколько типов диодов, в том числе тиристоры и симисторы.
Выпрямители с кремниевым управлением
Выпрямители с кремниевым управлением (SCR)
— это тип диодов из семейства тиристоров. SCR — это четырехслойные твердотельные устройства управления током. Четыре слоя полупроводника — это P-N-P-N. Есть три вывода: анод, катод и затвор.Устройство состоит из кремниевого материала, который контролирует высокую мощность и преобразует сильный переменный ток в постоянный ток (выпрямление). SCR однонаправленные, электрический ток допускается только в одном направлении. SCR используются в приложениях управления мощностью, таких как мощность, подаваемая на электродвигатели, управление системой освещения, реле управления или индукционные нагревательные элементы.
ТРИАК
TRIAC — это три оконечных устройства, также принадлежащих к семейству тиристоров. Первый вывод — это вентиль, который действует как триггер для включения устройства.Два других вывода называются анодом 1 и анодом 2 (также называются основным выводом 1 и основным выводом 2). Эти две клеммы не взаимозаменяемы, ток затвора должен поступать со стороны анода 2 схемы. Схема аналогична двум SCR, соединенным встык параллельно; тем не менее, TRIAC фактически построены из цельного куска полупроводникового материала, который соответствующим образом легирован и имеет слои. TRIAC переключают высокое напряжение и большой ток. Это двунаправленные переключатели, поэтому ток может проходить в обоих направлениях после срабатывания затвора.Некоторые из приложений включают управление мощностью переменного тока, регуляторы освещенности, управление двигателем и другие простые схемы с низким энергопотреблением, где требуется переключение мощности.
Меган Тунг проходит летнюю стажировку в Jameco Electronics , посещает Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.
Типы диодов »Электроника
Существует много различных типов диодов, различающихся не только технологиями, но и силовыми диодами, диодами для поверхностного монтажа и многим другим.
Diode Tutorial:
Типы диодов Характеристики и номиналы диодов PN переходный диод ВЕЛ PIN-диод Диод с барьером Шоттки Солнечный элемент / фотоэлектрический диод Варактор / варикап Стабилитрон
Полупроводниковый диод — это широко используемый компонент электроники, который сегодня можно найти во многих конструкциях электронных схем.
Хотя существует много разных типов диодов, которые используют одну и ту же базовую структуру области материала p-типа, встречающейся с областью материала n-типа, различные типы оптимизированы для обеспечения различных характеристик, которые могут использоваться различными способами. во многих конструкциях электронных схем.
Независимо от типа диода, основная идея диода важна сегодня в электронной промышленности, будь то использование для производства коммерческого или промышленного оборудования, для использования любителями или для тех, кто изучает электронику.
Диоды используются в самых разных областях. Они могут быть для простого исправления сигнала; они могут использоваться в качестве силовых диодов для выпрямления мощности, обнаружения сигналов, различных форм радиочастотного проектирования, генерации света, генерации лазерного излучения, обнаружения света и многого другого.
Диоды также могут иметь множество различных корпусов: диоды для поверхностного монтажа, диоды с обычными выводами и некоторые силовые диоды могут даже быть прикреплены болтами к радиатору. Диоды бывают всех форм и размеров.
Диоды поверхностного монтажа на печатной плате
История создания полупроводниковых диодов
Первые диоды, которые будут использоваться, были обнаружены еще в начале 1900-х годов, когда технология беспроводной связи только зарождалась. The Cat’s Whisker был одним из первых диодов, которые начали использовать.Он состоял из очень тонкого куска проволоки (самого кошачьего уса), который можно было поместить на кусок материала полупроводникового типа (обычно минеральный кристалл), чтобы получился диод точечного контакта. Это широко использовалось до середины и конца 1920-х годов, когда термоэлектронная или вентильная технология стала достаточно дешевой, чтобы ее можно было широко использовать в радиоприемниках.
Примерно во время Второй мировой войны для разрабатываемых радаров потребовались новые диоды. Полупроводниковые диоды предоставили один вариант, поскольку их размер означал, что они могли лучше работать на частотах, необходимых для радара.
Обозначение диодной цепи
Как и все электронные компоненты, диоды имеют обозначение цепи, которое используется в электронных схемах. Базовое обозначение диода представляет собой треугольник, острием которого соприкасается короткая линия, перпендикулярная проводу на принципиальной схеме.
Иногда треугольник и даже линия показаны просто контуром, а в других случаях они показаны как закрашенные черные фигуры.
Обозначение базовой диодной цепи
Иногда символ диодной цепи отображается только в виде контура и без закрашенных фигур.Форма контура также приемлема.
Альтернативный символ диодной цепи
Существует много различных типов диодов, и некоторые из них используют символы цепи, которые немного изменены по сравнению с основным символом диода для обозначения их функции: диод Шоттки, варакторный диод и ряд других попадают в эту категорию.
Устройства для поверхностного монтажа или с выводами
Диоды бывают всех форм и размеров. Традиционно многие из этих электронных компонентов помещались в небольшую стеклянную трубку, в которой заключался сам полупроводниковый диод.Сейчас диоды содержатся в самых разных корпусах.
Все еще существуют свинцовые корпуса и стеклянные диоды, но есть также много пластиковых корпусов. Они могут различаться по размеру в зависимости от требуемой рассеиваемой мощности.
В наши дни, когда большая часть печатных плат собирается с использованием технологии поверхностного монтажа, существует целый ряд диодов, доступных в качестве компонентов для поверхностного монтажа, то есть диодов SMD. Существует множество стандартных корпусов для SMD-диодов, включая корпус SOT-23, который используется для множества небольших дискретных диодов.Используются только два из трех имеющихся контактов, что позволяет правильно сориентировать диод.
Поскольку эти SMD-диоды имеют небольшие размеры, на диоде нет места для полного номера детали, и используется краткий номер, чтобы их можно было различить.
Хотя в большинстве сборок печатных плат используется технология поверхностного монтажа, существуют и другие области производства электроники, которые нуждаются в диодах с гораздо более высокой токовой нагрузкой. Эти диоды могут содержаться в корпусах, которые крепятся болтами к радиаторам.
Типы диодов
Существует множество различных типов диодов, которые производятся и используются в различных конструкциях электронных схем, ВЧ-схемах, а также часто и в цифровых схемах. Каждый тип имеет разные свойства, что делает их подходящими для разных схем.
Обратный диод: Этот тип диода иногда также называют обратным диодом. Хотя этот диод не получил широкого распространения, он представляет собой разновидность диода с PN переходом, который очень похож на туннельный диод по своей работе.Он находит несколько специализированных приложений, где могут быть использованы его особые свойства, обычно на микроволновых частотах.
Обратный диод — это, по сути, разновидность туннельного диода, в котором одна сторона перехода менее легирована, чем другая.

Диод BARITT: Эта форма диода получила свое название от слов «диод времени прохождения через барьер». Он используется в микроволновых приложениях и имеет много общего с более широко используемым диодом IMPATT.

Диод Ганна: Хотя этот тип диода не является диодом в форме PN перехода, он представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для генерации микроволновых сигналов и использовался во многих радиочастотных конструкциях в качестве простой и эффективной формы микроволнового генератора.
Диоды Ганна
также известны как устройства с переносом электронов или TED. Хотя этот электронный компонент называется диодом, он не имеет PN перехода и технически не является диодом в том смысле, в котором он используется в полупроводниковой технологии.Вместо этого устройство использует эффект, известный как эффект Ганна (названный в честь первооткрывателя Дж. Б. Ганна).
Хотя диод Ганна обычно используется для генерации микроволновых радиочастотных сигналов, этот электронный компонент может также использоваться для усилителя в том, что иногда называют усилителем с переносом электронов или TEA.

Кошачий ус: Как уже упоминалось, этот тип диодов был первым типом, получившим широкое распространение.Он состоял из небольшой проволоки, помещенной на кусок минерального кристалла. Это привело к созданию небольшого точечного контактного диода, который, хотя и ненадежен, был достаточно хорош, чтобы можно было слышать радиопередачи при использовании в «кристаллическом наборе».
Типичный кристаллический детектор / детектор кошачьих усов
Хотя детекторы Cat Whisker не были особенно надежными, они были первой формой полупроводниковых диодов и указали путь к более поздним диодам. . . и принцип светодиода был даже соблюден Х. Дж. Раундом в 1908 году на одном из них.
Диод IMPATT: Диод IMPATT или СВЧ-диод IMPact с лавинной ионизацией и временем прохождения используется в некоторых ВЧ-схемах, где для микроволновых сигналов требуется простой генератор.
Технология диодов IMPATT не так широко используется в наши дни, но этот электронный компонент способен генерировать сигналы обычно от 3 до 100 ГГц или более. Одним из основных преимуществ этого микроволнового диода является относительно высокая мощность (часто десять ватт и более), которая намного выше, чем у многих других типов микроволновых диодов.Его выходная мощность намного выше, чем у диода Ганна.

Лазерный диод: Этот тип диода отличается от обычного светоизлучающего диода тем, что излучает лазерный (когерентный) свет. Эти электронные компоненты используются во многих приложениях, включая приводы компакт-дисков и DVD-дисков. Хотя эти диоды намного дешевле, чем другие формы лазерных генераторов, они дороже обычных светодиодов.
Светодиоды: Светодиод или светодиод — это один из самых популярных типов диодов.При прямом смещении и токе, протекающем через переход, возникает свет. Первоначальный цвет этих диодов был красным, но сейчас доступно большинство цветов. Это достигается за счет использования различных смесей полупроводников по обе стороны от PN перехода.

Фотодиод: Когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки, вызывая протекание тока. В результате можно использовать полупроводники для обнаружения света.Эти типы диодов также могут использоваться для выработки электроэнергии. Для некоторых приложений PIN-диоды очень хорошо работают в качестве фотоприемников.

PIN-диод: Этот тип диода имеет области кремния P-типа и N-типа, но между ними есть область собственного полупроводника (то есть без легирования). Это увеличивает размер так называемой области истощения. Этот тип диодов используется в ряде приложений, включая радиочастотные переключатели и фотодиоды.

Диод с точечным контактом: Этот тип диода работает так же, как и простой диод с PN переходом, но его конструкция намного проще. Они состоят из куска полупроводника n-типа, на который помещается острый конец металлической проволоки определенного типа (металл III группы для химиков). Часть металла мигрирует в полупроводник и образует PN-переход.
Эти диоды имеют очень низкий уровень емкости и идеально подходят для многих радиочастотных (RF) приложений.У них также есть то преимущество, что они очень дешевы в производстве, хотя их характеристики не особенно воспроизводимы.
PN-переход: Стандартный PN-переход можно рассматривать как нормальный или стандартный тип диодов, используемых сегодня. Этот электронный компонент встроен во многие конструкции электронных схем, а также используется во многих конструкциях радиочастотных схем. Эти диоды могут быть малосигнальными для использования в радиочастотах или других слаботочных приложениях, или другие типы могут быть сильноточными и высоковольтными, которые могут использоваться для силовых приложений.

Диоды Шоттки: Этот тип диодов имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом. При низких токах падение может быть где-то между 0,15 и 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для кремниевого диода.
Для достижения этих характеристик они сконструированы иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Они широко используются в качестве ограничивающих диодов и в ВЧ конструкциях, часто как детекторы сигналов.Они также используются в качестве силовых диодов для выпрямления переменного тока в источниках питания и т.п. Меньшие потери, вызванные меньшим падением, имеют большое значение для повышения эффективности.

Солнечный элемент / фотоэлектрический диод: Солнечные элементы используются все чаще, так как существует больше приложений для преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечные элементы основаны на диодах с PN-переходом и способны преобразовывать энергию света, падающего на диод, в электрическую энергию.Хотя уровни эффективности не особенно высоки, технология совершенствуется, а уровни эффективности повышаются.

Ступенчатый восстанавливающий диод: Форма микроволнового диода, используемого для генерации и формирования импульсов на очень высоких частотах. Для работы этих диодов требуется очень быстрое выключение диода.

Диод TRAPATT: Этот тип диода имеет много общего с IMPATT и фактически принадлежит к тому же семейству.Он предлагает более низкий уровень шума, но не достигает таких высоких частот.

Туннельный диод: Хотя сегодня он широко не используется, он использовался в микроволновых приложениях, где его характеристики превосходили характеристики других устройств того времени.
Варикапные или варакторные диоды: Этот тип диодов используется в радиочастотных (RF) приложениях. На диод помещено обратное смещение, поэтому ток через переход не протекает.Однако ширина обедненного слоя варьируется в зависимости от величины смещения, приложенного к нему.
Диод можно представить как две обкладки конденсатора с обедненным слоем между ними. Поскольку емкость изменяется в соответствии с шириной обедненного слоя, и это можно изменять, изменяя обратное смещение на диоде, можно управлять емкостью диода.

Стабилитрон / диод опорного напряжения: Стабилитрон — очень полезный тип диода.Он работает под обратным смещением и при достижении определенного напряжения выходит из строя. Если ток ограничен резистором, это позволяет получить стабильное напряжение. Поэтому этот тип диодов широко используется для обеспечения опорного напряжения в регулируемых источниках питания.

Существует очень много разных типов диодов, каждый из которых подходит для своего применения. Мало того, что технология различается для разных типов диодов, они также могут содержаться в разных корпусах: некоторые из них могут быть свинцовыми, а другие могут крепиться болтами на радиаторах, а в зависимости от количества сборки печатной платы, в которой используются автоматизированные методы производства, диоды для поверхностного монтажа сейчас используется в огромных количествах.
Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .
Типы диодов и их применение
Диод — это устройство с двумя выводами (состоящее из катода и анода), которое позволяет току течь в одном направлении.Диоды используются в электронных схемах для выпрямления, регуляторах напряжения и т. Д.
Электрические характеристики
Диоды, которые впервые появились как диоды для электронных ламп (также известные как термоэлектронные диоды), были изобретены Фредериком Гатри в 1873 году. Они являются главным примером пассивных компонентов, например резисторов. Однако, в отличие от резисторов, диоды не подчиняются закону Ома, потому что они являются нелинейным электронным компонентом. Ток, протекающий через него, экспоненциально пропорционален напряжению на его выводах.Компонент имеет низкий импеданс, когда он смещен в прямом направлении, что вызывает указанное протекание тока.
Диоды имеют высокое сопротивление при обратном смещении, что предотвращает протекание тока. Обратное смещение достигается, когда катодный вывод диода сделан более положительным, чем его анодный вывод.
Схема, показывающая конфигурацию выводов светодиода.
Полупроводниковые диоды, такие как кремниевые и германиевые диоды, характеризуются наличием напряжения колена (или порогового напряжения).Это минимальное напряжение, когда диод смещен в прямом направлении, чтобы начать проводить и позволить току течь. Типичный кремниевый диод и германиевый диод имеют пороговое напряжение около 0,7 В и 0,3 В соответственно (согласно приведенному ниже графику).
В схемах электрических цепей используются различные типы диодов, особенно в схемах аналоговых схем. Их применение в электрических цепях включает выпрямление (то есть преобразование) переменного тока в постоянный, демодуляцию амплитудной модуляции (также известную как AM), регулирование напряжения и т. Д.
Другие типы диодов:
PN (положительно-отрицательный) диод
PN-диод — это полупроводниковый диод, сделанный из примесного кремния. Когда собственный кремний легирован пятивалентным элементом (таким как фосфор и мышьяк), образуется примесный кремний n-типа (т.е. отрицательный). Внешний кремний P-типа (т.е. положительный) образуется, когда собственный кремний легируется трехвалентным элементом (таким как бор и алюминий). Кремний P-типа и n-типа объединены в PN-диод.
PN-диод проводит электричество, используя движение дырок и электронов. P-тип (который составляет анодный вывод) является основным носителем дырок, в то время как n-тип (который составляет катодный вывод) является основным переносчиком электронов. Когда компонент смещен в прямом направлении, дырки и электроны движутся навстречу друг другу и объединяются, позволяя течь току. Это вызвано электрическим полем от источника напряжения, смещающим диод. «Область истощения» компонента расширяется при обратном смещении.
PN-диод может быть поврежден при обратном смещении, когда достигается обратное напряжение пробоя компонента.
PN-диод применяется для выпрямления переменного тока в постоянный, защиты от обратной полярности, диодных затворов и диодных зажимов.
Стабилитрон
Это тип диода, который позволяет току течь в двух направлениях. В отличие от PN-диода стабилитрон может работать в области обратного напряжения пробоя. Стабилитрон имеет динамическое сопротивление, которое обратно пропорционально протекающему через него току.
Стабилитрон находит применение в линейном регулировании и регулировании нагрузки, а также при регулировании напряжения питания.
График, демонстрирующий, как величина тока, протекающего через диод, зависит от способа приложения напряжения. Кредит изображения: Университет Сент-Эндрюс.
Диод Шоттки
Диод Шоттки обычно называют диодом с горячей несущей. Он сделан из комбинации алюминия или золота и кремния n-типа.Он имеет возможность высокочастотного переключения и может переключаться между проводящим и непроводящим состояниями. Емкость перехода в диоде Шоттки мала, поэтому он имеет низкое прямое падение напряжения и высокий ток утечки. Его можно использовать в электрических цепях, требующих высокой скорости переключения. Он также находит применение в выпрямлении источников питания.
PIN диод
PIN-диоды
— это диоды, которые также изготавливаются из кремния n-типа и p-типа.Однако он имеет слой слаболегированного кремния, разделяющий материал n-типа и p-типа. Это приводит к тому, что при обратном смещении он имеет низкую емкость перехода.
Используется там, где требуются высокие частоты в электрических цепях для переключения в ВЧ- и СВЧ-устройствах. Он может действовать как переменный резистор, величина которого регулируется приложенным постоянным током прямого смещения, что делает его резистором с регулируемым током. Компонент также используется в качестве фотоприемников в волоконно-оптических системах.
Туннельный диод
Как и PIN-диоды, туннельные диоды также используются в высокочастотных приложениях. Они работают в прямом смещении и могут иметь отрицательное сопротивление. Отрицательное сопротивление возникает, когда увеличение приложенного напряжения вызывает уменьшение тока, протекающего через диод.
Варакторный диод
Этот тип диодов известен как диод переменного конденсатора. Он сконструирован таким образом, что емкость его перехода изменяется при обратном смещении.Его можно использовать в высокочастотных цепях RF.
Светоизлучающий диод
Это тип диода, который проявляет электролюминесценцию при прямом смещении. Светоизлучающий диод (или СИД) изготовлен из неорганических полупроводников, таких как арсенид алюминия-галлия (AlGaA) или фосфид алюминия-галлия (или AlGaP).
Типичный ток на входе светодиода составляет 35 мА.

Тип диода	Распиновка	Символ
Выпрямительный диод
Стабилитрон
Диод Шоттки

Разновидности диодов и их применение

Устройство, параметры и разновидности диодов

Как работает полупроводниковый диод.

Параметры полупроводниковых диодов.

Устройство

Назначение

Прямое включение диода

Обратное включение диода

Прямое и обратное напряжение

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Основные неисправности диодов

Пробой p-n-перехода

Электрический пробой

Тепловой пробой

Типы полупроводниковых диодов

Полупроводники (Диоды). Виды и особенности. Неисправности

Диоды Шоттки

Полупроводники могут находиться в двух устойчивых положениях:

Полупроводники иногда могут выходить из строя вследствие естественного старения и амортизации внутренних материалов, либо по другим причинам:

Существует несколько типов пробоя переходов:

Такие пробои разделяют на два подвида:

Вследствие увеличения режима температуры в переходе полупроводника и областях, находящихся рядом, появляются такие отрицательные последствия:

Похожие темы:

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Маркировка диодов: типы, особенности, производители

Диоды полупроводниковые

Цветовая маркировка

SMD диоды

Корпус

Тип элемента и производитель

Прочая информация

Кроме диодов

Выпрямительные диоды. Назначение, характеристики, виды

Использование выпрямительных диодов при создании резервированного источника питания

Двухполупериодный выпрямитель

Маркировка диодов: таблица обозначений

Характеристики и параметры диодов

Обозначения и цветовая маркировка диодов

Маркировка импортных диодов

Маркировка диодов анод катод

Обзор, символы, работа и применение

Какие бывают типы диодов?

Подробное описание диодов

Обратный диод

Диод BARITT

Диод Ганна

Лазерный диод

Светоизлучающий диод

Фотодиод

PIN диод

PN Соединительный диод

Прямое смещение PN переходного диода

Обратное смещение PN переходного диода

Характеристики V-I PN-переходного диода

Диод Шоттки

Шаг восстанавливающий диод

Tunnel Diode

Варакторный диод или варикап диод

Стабилитрон

Применение стабилитрона

различных типов диодов | Символы схем и их применение

Введение

Различные типы диодов

1. Малосигнальный диод

2. Большой сигнальный диод

3. Стабилитрон

4. Светоизлучающий диод (LED)

5. Диоды постоянного тока

6. Диод Шоттки

7.Диод Шокли

8. Ступенчатые диоды восстановления

9. Туннельный диод

10. Варакторный диод

9

12. Диод подавления переходных напряжений

14. Супербарьерные диоды

15. Диод Пельтье

16. Кристаллический диод

17.Лавинный диод

18. Кремниевый управляемый выпрямитель