Диоды применение: Применение диодов

Содержание

Применение диодов

Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они присутствуют практически во всех электронных приборах, которые мы ежедневно используем – от мобильного телефона до его зарядного устройства. В этой статье рассмотрим основные типы электронных схем, в которых диоды нашли свое применение.

1. Нелинейная обработка аналоговых сигналов

В связи с тем, что диоды относятся к элементам нелинейного типа, они применяются в детекторах, логарифматорах, экстрематорах, преобразователях частоты и в других устройствах, в которых предполагается нелинейная обработка аналоговых сигналов. В таких случаях диоды используют или как основные рабочие приборы – для обеспечения прохождения главного сигнала, или же в качестве косвенных элементов, например в цепях обратной связи. Указанные выше устройства значительно отличаются между собой и используются для разных целей, но применяемые диоды в каждом из них занимают очень важное место.

2. Выпрямители

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.

3. Стабилизаторы

Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.

4. Ограничители

Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов. В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.

5. Устройства коммутации

Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения. Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание. Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.

6.Логические цепи

В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа. Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.

Светодиоды

Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы — 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603, Top type, мигающий диод, диод с резистором, Star PCB, Emitter. В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого. Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.

1. Одиночные светодиоды

Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор. Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях.

2. 7’Segment

Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7’Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами.

3. Матрица светодиодов

Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры. Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения. Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике.

4. LED телевизоры

LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии. Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы. Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.

Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.

Статьи

Новая продукция — новые возможности

С начала 2010 года в ассортименте продукции ASD появился ряд светильников, использующих в качестве источника света световые диоды: аккумуляторные светильники СБА / КБА, аварийные светильники «ВЫХОД», переносные светильники РВО и ПРОФИ, прожекторы СДО. Также появилась в продаже линейка светодиодных ламп моделей LED-S/JDR, LED-S/JCDR и LED-S/MR16. Продукция на базе светодиодов пользуется все большей популярностью и очевидно, что модельный ряд в дальнейшем будет расширяться.

Повышенный интерес к светодиодным светильникам и лампам, несомненно, обоснован. Применение световых диодов позволило максимизировать полезные характеристики оборудования. Так, время непрерывной работы аккумуляторного светильника СБА-1089C составляет 30 часов, что несравнимо больше стандартных 4-5 часов работы люминесцентных светильников аналогичной конструкции. Светодиодные лампы, в отличие от своих галогенных аналогов, потребляют 1,5-2,2 Вт вместо 35-75 Вт. На самом деле, световые диоды имеют целый ряд преимуществ, на которых мы остановимся ниже. Но вначале скажем несколько слов о том, что из себя представляет световой диод.

Что такое световые диоды?

Светоизлучающий диод или СИД сокращенно (с англ., light emitting diode или LED) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Характеристики светового диода зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Сначала светодиоды были чрезвычайно дорогими — около 200 долларов за штуку, их практическое применение было ограничено. Только с 1968 года началось массовое производство светодиодов и с этого момента стоимость светодиодов начала снижаться, а полезные свойства — активно улучшаться. К сегодняшнему дню световые диоды стали настолько совершенными, что могут успешно конкурировать с другими источниками света в светотехнической отрасли.

На рисунке ниже показано устройство светового диода:


Преимущества светодиодного освещения:
По сравнению с традиционными лампами различных видов, световые диоды имеют целый ряд существенных преимуществ:

Экономия электроэнергии. Электрическая энергия преобразуется в излучение наиболее непосредственным образом из всех существующих, что позволяет добиться наибольшей светоотдачи на сегодняшний момент. КПД светодиода – до 100%, люминесцентная лампа – до 25%, лампа накаливания – до 5%. За счет высокой энергоэффективности светодиоды обеспечивают экономию электроэнергии до 85%, по сравнению с лампами накаливания.
Отсутствие эксплуатационных расходов. Срок службы светодиода достигает 100 тысяч часов, что составляет около 10 лет непрерывной работы! Это в 100 раз больше, чем у лампы накаливания и 8-10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Светодиоды намного надежнее любых ламп, всилу невосприимчивости к вибрациям и ударам. Устойчивы к воздействию высоких, низких и очень низких температур температур. Благодаря длительному сроку службы и надежности, световые диоды позволяют фактически свести к нулю эксплуатационные расходы (т.е. затраты на ремонт, замену, техническое обслуживание).

Безопасность. Светодиоды имеют очень малую теплоотдачу и практически не нагреваются во время работы. Это исключает возможность возгорания, а также порчи легковоспламеняющихся элементов светильников и т.п. Также высокий уровень безопасности светодиодных ламп и светильников определяет низкое рабочее напряжение — поражение электрическим током полностью исключено!
Экологичность. В состав световых диодов не входят соединения вредных веществ: данный источник света удовлетворяет самым строгим экологическим стандартам. Светодиоды не требуют затрат на специальную утилизацию и не оказывают негативного воздействия на окружающую среду. 

Светодиоды SMD

В светильниках и лампах торговой марки ASD применяются световые диоды модели SMD 3528, являющиеся одним из наиболее эффективных источников света на сегодняшний день. Данная модель отличается повышенной яркостью, максимальной светоотдачей, красочной передачей цветов. В то же время, отработанная технология производства позволяет создавать на основе SMD 3528 современные образцы светотехники в промышленных масштабах по доступной цене.
Благодаря своим превосходным техническим характеристикам, светодиоды SMD 3528 также начали широко применяться в рекламной индустрии для создания вывесок, подсветок, световых панно, в дизайне интерьера для подсветки потолочных ниш, гипсокартонных конструкций. В том числе, используются светодиоды, изготовленные в виде гибких лент или жестких линеек. При запайке в полимерную оболочку, SMD 3528 приобретают степень защиты IP67 или IP65, что еще больше расширяет сферу применения данных светодиодов.

Светодиоды модели SMD 3528 предназначены для «поверхностного монтажа». Основным отличием данной технологии от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, При этом удается достичь высокой компактности электронных узлов, надежности и точности соединения. В результате автоматизации производства на основе технологии поверхностного монтажа, вероятность возникновения брака в лампах и светильниках ASD сведена к минимуму.

«Свет будущего»

В целом, специалисты сходятся во мнении, что массовое внедрение светодиодных технологий неизбежно, причем долго этого ждать не придется. С учетом того, что светодиодные технологии становятся все более доступными, уже через 15-20 лет во всех сетях освещения вместо обычных ламп будут использоваться лампы на светодиодах.

Торговая марка ASD идет в ногу со временем, поэтому наши клиенты уже сегодня имеют возможность сделать выбор в пользу светодиодных технологий, получив в качестве бонуса значительную экономию на электроэнергии, а также покупке и замене ламп!

Конструкции и карактеристики диодов, особенности их применения

Конструкции и карактеристики диодов, особенности их применения

Диод — двухэлектродный электронный компонент, обладающий различной электрической проводимостью в зависимости от полярности приложенного к диоду напряжения. Диоды обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой, но в отличие от ламп накаливания и терморезисторов, у диодов она несимметрична.

Вольтамперная характеристика диода

Вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода показана на рисунке 1.

Здесь в одном рисунке показаны ВАХ германиевого (синим цветом) и кремниевого (черным цветом) диодов. Нетрудно заметить, что характеристики очень похожи. На координатных осях нет никаких цифр, поскольку для разных типов диодов они могут существенно различаться: мощный диод может пропустить прямой ток в несколько десятков ампер, в то время как маломощный всего несколько десятков или сотен миллиампер.

Диодов разных моделей великое множество, и все они могут иметь разное назначение, хотя основной их задачей, основным свойством является обеспечение односторонней проводимости тока. Именно это свойство позволяет использовать диоды в выпрямителях и детекторных устройствах. Следует, однако, заметить, что в настоящее время германиевые диоды, равно как и транзисторы вышли из употребления.

Рисунок 1. Вольтамперная характеристика диода

Прямая ветвь ВАХ

В первом квадранте системы координат расположена прямая ветвь характеристики, когда диод находится в прямом включении, — к аноду подключен положительный вывод источника тока, соответственно отрицательный вывод к катоду.

По мере увеличения прямого напряжения Uпр, начинает возрастать и прямой ток Iпр. Но пока это возрастание незначительно, линия графика имеет незначительный подъем, напряжение растет значительно быстрее, чем ток. Другими словами, несмотря на то, что диод включен в прямом направлении, ток через него не идет, диод практически заперт.

При достижении определенного уровня напряжения на характеристике появляется излом: напряжение практически не меняется, а ток стремительно растет. Это напряжение называется прямым падением напряжения на диоде, на характеристике обозначено как Uд. Для большинства современных диодов это напряжение находится в пределах 0,5…1В.

На рисунке видно, что для германиевого диода прямое напряжение несколько меньше (0,3…0,4В), чем для кремниевого (0,7…1,1В). Если прямой ток через диод умножить на прямое напряжение, то полученный результат будет не что иное, как мощность, рассеиваемая на диоде Pд = Uд * I.

Если эта мощность будет превышена относительно допустимой, то может произойти перегрев и разрушение p-n перехода. Именно поэтому в справочниках ограничивается максимальный прямой ток, а не мощность (считается, что прямое напряжение известно). Для отведения излишнего тепла мощные диоды устанавливаются на теплоотводы — радиаторы.

Мощность, рассеиваемая на диоде

Сказанное поясняет рисунок 2, на котором показано включение нагрузки, в данном случае лампочки, через диод.

Рисунок 2. Включение нагрузки через диод

Представьте себе, что номинальное напряжение батарейки и лампочки 4,5В. При таком включении на диоде упадет 1В, тогда до лампочки дойдет лишь 3,5В. Конечно, такую схему никто практически собирать не будет, это просто для иллюстрации, как и на что влияет прямое напряжение на диоде.

Предположим, что лампочка ограничила ток в цепи на уровне ровно в 1А. Это для простоты расчета. Также не будем принимать во внимание то, что лампочка является элементом нелинейным, и закону Ома не подчиняется (сопротивление спирали зависит от температуры).

Нетрудно подсчитать, что при таких напряжениях и токах на диоде рассеивается мощность P = Uд * I или 1В * 1А = 1Вт. В то же время мощность на нагрузке всего 3,5В * 1А = 3,5Вт. Получается, что бесполезно расходуется 28 с лишним процентов энергии, больше, чем четвертая часть.

Если прямой ток через диод будет 10…20А, то бесполезно будет расходоваться до 20Вт мощности! Такую мощность имеет маленький паяльник. В описанном случае таким паяльником будет диод.

Диоды Шоттки

Совершенно очевидно, что избавиться от таких потерь можно, если снизить прямое падение напряжения на диоде Uд. Такие диоды получили название диодов Шоттки по имени изобретателя немецкого физика Вальтера Шоттки. Вместо p-n перехода в них используется переход металл – полупроводник. Эти диоды имеют прямое падение напряжения 0,2…0,4В, что значительно снижает мощность, выделяющуюся на диоде.

Единственным, пожалуй, недостатком диодов Шоттки является низкое обратное напряжение, — всего несколько десятков вольт. Максимальное значение обратного напряжения 250В имеет промышленный образец MBR40250 и его аналоги. Практически все блоки питания современной электронной аппаратуры имеют выпрямители на диодах Шоттки.

Обратная ветвь ВАХ

Одним из недостатков следует считать то, что даже при включении диода в обратном направлении через него все равно протекает обратный ток, ведь идеальных изоляторов в природе не бывает. В зависимости от модели диода он может варьироваться от наноампер до единиц микроампер.

Вместе с обратным током на диоде выделяется некоторая мощность, численно равная произведению обратного тока на обратное напряжение. Если эта мощность будет превышена, то возможен пробой p-n перехода, диод превращается в обычный резистор или даже проводник. На обратной ветви ВАХ этой точке соответствует загиб характеристики вниз.

Обычно в справочниках указывается не мощность, а некоторое предельно допустимое обратное напряжение. Примерно так же, как ограничение прямого тока, о котором было сказано чуть выше.

Собственно зачастую именно эти два параметра, а именно прямой ток и обратное напряжение и являются определяющими факторами при выборе конкретного диода. Это на тот случай, когда диод предназначается для работы на низкой частоте, например выпрямитель напряжения с частотой промышленной сети 50…60Гц.

Электрическая емкость p-n перехода

При использовании диодов в высокочастотных цепях приходится помнить о том, что p-n переход, подобно конденсатору имеет электрическую емкость, к тому же зависящую от напряжения, приложенного к p-n переходу. Это свойство p-n перехода используется в специальных диодах – варикапах, применяемых для настройки колебательных контуров в приемниках. Наверно, это единственный случай, когда эта емкость используется во благо.

В остальных случаях эта емкость оказывает мешающее воздействие, замедляет переключение диода, снижает его быстродействие. Такая емкость часто называется паразитной. Она показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Паразитная емкость

Конструкция диодов.

Плоскостные и точечные диоды

Чтобы избавиться от вредного воздействия паразитной емкости, применяются специальные высокочастотные диоды, например точечные. Конструкция такого диода показана на рисунке 25.

Рисунок 4. Точечный диод

Особенностью точечного диода является конструкция его электродов, один из которых является металлической иглой. В процессе производства эта игла, содержащая примесь (донор или акцептор), вплавляется в кристалл полупроводника, в результате чего получается p-n переход требуемой проводимости. Такой переход имеет малую площадь, а, следовательно, малую паразитную емкость. Благодаря этому рабочая частота точечных диодов достигает нескольких сотен мегагерц.

В случае, если используется более острая игла, полученная без электроформовки, рабочая частота может достигать нескольких десятков гигагерц. Правда, обратное напряжение таких диодов не более 3…5В, да и прямой ток ограничен несколькими миллиамперами. Но ведь эти диоды и не являются выпрямительными, для этих целей, как правило, применяются плоскостные диоды. Устройство плоскостного диода показано на рисунке

Рисунок 5. Плоскостный диод

Нетрудно видеть, что у такого диода площадь p-n перехода намного больше, чем у точечного. У мощных диодов эта площадь может достигать до 100 и более квадратных миллиметров, поэтому их прямой ток намного больше, чем у точечных. Именно плоскостные диоды используются в выпрямителях, работающих на низких частотах, как правило, не свыше нескольких десятков килогерц.

Применение диодов

Не следует думать, что диоды применяются лишь как выпрямительные и детекторные приборы. Кроме этого можно выделить еще множество их профессий. ВАХ диодов позволяет использовать их там, где требуется нелинейная обработка аналоговых сигналов.

Это преобразователи частоты, логарифмические усилители, детекторы и другие устройства. Диоды в таких устройствах используются либо непосредственно как преобразователь, либо формируют характеристики устройства, будучи включенными в цепь обратной связи.

Широкое применение диоды находят в стабилизированных источниках питания, как источники опорного напряжения (стабилитроны), либо как коммутирующие элементы накопительной катушки индуктивности (импульсные стабилизаторы напряжения).

С помощью диодов очень просто создать ограничители сигнала: два диода включенные встречно – параллельно служат прекрасной защитой входа усилителя, например, микрофонного, от подачи повышенного уровня сигнала.

Кроме перечисленных устройств диоды очень часто используются в коммутаторах сигналов, а также в логических устройствах. Достаточно вспомнить логические операции И, ИЛИ и их сочетания.

Одной из разновидностей диодов являются светодиоды. Когда-то они применялись лишь как индикаторы в различных устройствах. Теперь они везде и повсюду от простейших фонариков до телевизоров с LED — подсветкой, не заметить их просто невозможно.

Ранее ЭлектроВести писали, что в январе 2021 Украина снизила экспорт электроэнергии в 13,4 раза (на 645,3 млн кВт*ч) по сравнению с аналогичным периодом 2020 году – до 51,9 млн кВт*ч.

По материалам: electrik.info.

Характеристики диодов, конструкции и особенности применения

Вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода представляет собой зависимости между значениями напряжения (прямого и обратного) и токами (прямого и обратного). Типовая вольтамперная характеристика диода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Стоит отметить, что ВАХ для диодов различного типа отличаются. На рисунке 2 представлены характеристики германиевого (синим цветом) и кремниевого (черным цветом) диодов.

Рисунок 2.

Рассмотрим основные составляющие ВАХ диода.

Прямая ветвь ВАХ диода. Расположена в первом квадранте системы координат. Прямая ветвь ВАХ соответствует прямому включению диода. Увеличение приложенного напряжения в прямом направлении к диоду Uпр приводит к увеличению прямого тока Iпр. Прямая ветвь ВАХ характеризуется изломом – напряжение практически не увеличивается, при этом ток стремительно возрастает. Величина этого напряжения определяет прямое падение напряжения на диоде (около 0,5…2 В). Мощность диода (количество теплоты выделяемое при его работе) определяется произведением прямого напряжения на прямой ток. Для мощных диодов на их корпусе устанавливают дополнительные радиаторы.

Рисунок 3.

Мощность, рассеиваемая диодами, может достигать 30% полезной мощности всей установки. Для снижения прямого напряжения на диоде применяют специальные диоды Шоттки (по имени изобретателя немецкого физика Вальтера Шоттки). Падение напряжения на таких диодах составляет 0,2…0,4 В.

Обратная ветвь ВАХ диода. Расположена в третьем квадранте системы координат и соответствует обратному включению диода. Включение диода в обратном направлении приводит к протеканию через р-n переход обратного тока (до нескольких микроампер). Поэтому на диоде также выделяется определенная мощность, определяемая произведением обратного тока и обратного напряжения. Перегиб обратной ветви ВАХ диода соответствует пробою р-n перехода (диод превращается в резистор).

Применение полупроводниковых диодов в высокочастотных схемах приводит к необходимости учитывать паразитную емкость диода (электрическая емкость подобная емкости конденсатора). Однако эта емкость нашла и практическое применение в специальных диодах – варикапах.

Рисунок 4.

Конструктивно различают следующие типы диодов: плоскостные и точечные.

Точечные диоды (рисунок 5), как правило, применяются в высокочастотных схемах. Один их электродов точечного диода является металлической иглой (содержит примесь донора или акцептора), который вплавляется в кристалл полупроводника. Поэтому р-n переход в точечных диодах имеет малую площадь и, как следствие, малую паразитную емкость. Рабочая частота точечных диодов может достигать нескольких гигагерц, однако обратное напряжение для точечных диодов не превышает 5 В.

Рисунок 5.

Плоскостные диоды (рисунок 6) применяются в схемах выпрямителей. Размеры р-n перехода плоскостных диодов может достигать 100 кв. мм., поэтому величина прямого тока намного больше, чем у точечных диодов.

Рисунок 6.

Основные сферы применения полупроводниковых диодов:

1. Преобразователи напряжения (выпрямители), преобразователи частоты.
2. Детекторные приборы (фотодиоды).
3. Устройства нелинейной обработки аналоговых сигналов.
4. Стабилизированные источники питания.
5. Схемы ограничения сигналов.
6. Индикаторы (светодиоды).



Всего комментариев: 0


Введение в электронику. Диоды

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

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

Диоды

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

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

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

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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


Перейти к следующей статье: Транзисторы



Диоды и тиристоры

Главная » Диоды, тиристоры, силовые приборы

                     

ДИОДЫ

ТИРИСТОРЫ

СИЛОВЫЕ МОДУЛИ

МАРКИРОВКА

Условные обозначения и классы

Рекомендуемые замены снятых с производства изделий

 

Несмотря на интенсивное развитие микроэлектроники, силовые полупроводниковые приборы, в частности диоды и тиристоры, находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Полупроводниковые управляемые диоды — тиристоры обладают высокими эксплуатационными свойствами: малыми удельными габаритами и массой, высокими КПД и быстродействием, продолжительным сроком работы, значительными допустимыми напряжениями и токами, возможностью импульсного управления. на основе тиристоров разработаны экономичные, надежные малогабаритные управляемые вторичные источники электропитания, широко используемые в электроприводах, автоматике, робототехнике, системах управления и во многих других случаях, когда требуется регулируемое постоянное или переменное напряжение неизменной или регулируемой частоты.

ДИОДЫ

Силовые полупроводниковые диоды предназначены для применения в преобразователях электроэнергии, а также в цепях постоянного и переменного тока различных силовых установок. Исходя из типа приборов, диоды могут применяться в качестве выпрямительных и для защиты от коммутационных перенапряжений, в системах возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов, в низковольтных выпрямителях сварки и гальванического оборудования, в автомобильных и тракторных электрогенераторах
.

Диоды низкочастотные (штыревое исполнение)

Диоды Д 161-200, Д161-250, Д161-320, Д171-400 предназначены для применения в электротехнических и радиоэлектронных устройствах в цепях постоянного и переменного тока частотой до 500 Гц. Диоды допускают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 1-100 Гц и многократные удары длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2. Это диоды прямой полярности, при этом анодом диодов является медное основание, катодом — гибкий вывод.

Диоды низкочастотные (таблеточное исполнение)Диоды Д 133-400, Д133-500, Д133-800, Д143-630, Д143-800, Д143-1000, Д253-1600
предназначены для применения  в цепях постоянного и переменного тока частотой до 500 Гц в электротехнических устройствах общего назначения. Диоды устойчивы к воздействию синусоидальной вибрации в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2 и одиночных ударов длительностью 50 мс с ускорением 39,2 м/с2. Анодом и катодом являются плоские основания, при этом полярность определяется с помощью символа полярности, нанесенного на корпус диода.

Диоды низкочастотные лавинные предназначены для применения в устройствах общего назначения  частотой до 500 Гц. Диоды допускают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2,  многократных ударов длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2 и одиночных ударов длительностью 50 мс с ускорением 39,2 м/с2.  Диоды ДЛ 161-200, ДЛ 171-320 имеют штыревое исполнение. Анодом диодов является медное основание, катодом — гибкий вывод. Диоды ДЛ 123-320, ДЛ133-500 имеют таблеточное исполнение. Анодом и катодом являются плоские основания, при этом полярность определяется с помощью символа полярности, нанесенного на корпус диода.

Диоды быстровосстанавливающиеся (частотные)Диоды ДЧ 261-250 и ДЧ 261-320 (штыревое исполнение), диоды ДЧ  243-500, 253-1000 и др. (таблеточное исполнение) применяются в статических преобразователях электроэнергии, а также в других цепях постоянного и переменного тока частоты 2000 Гц и выше, в различных силовых установках, в которых требуются малые времена обратного восстановления и малые заряды восстановления. Эти диоды отличаются высокой нагрузочной способностью по току при высоких частотах.

Промышленные  области применения основных типов силовых диодов:

— диоды Д 161, Д171 предназначены для применения в неуправляемых и полууправляемых выпрямительных мостах, в маломощной сварочной аппаратуре.

— диоды Д 123, Д133, Д143, Д153, Д173 используются в мощных электроприводах постоянного тока в промышленности и транспорте, в мощных сварочных аппаратах.

— диоды ДЛ161, ДЛ171, ДЛ123, ДЛ133, ДЛ143, ДЛ153, ДЛ173 предназначены для применения в выпрямителях для электролиза и гальваники, в источниках постоянного тока, в неуправляемых и полууправляемых выпрямительных мостах.
— диоды ДЧ261, ДЧ133, ДЧ143, ДЧ153 используются в мощных электроприводах постоянного тока в промышленности и транспорте, в выпрямителях для электрометаллургии, в инверторах, в преобразователях частоты для транспорта, в источниках бесперебойного питания.

ТИРИСТОРЫСиловые полупроводниковые тиристоры предназначены для применения в выпрямителях, инверторах, импульсных регуляторах, преобразователях постоянного и переменного тока, системах возбуждения генераторов и других цепях постоянного и переменного тока

В зависимости от типа прибора тиристоры могут применяться в широтно-импульсных системах пуска и регулирования скорости городского электроподвижного состава, сварочном оборудовании, для комплектования преобразовательных устройств линий электропередачи постоянного тока, для работы в бесконтактной коммутационной и регулирующей аппаратуре и других устройствах.

 Тиристоры низкочастотные  (например, тиристоры Т 253-800, Т253-1000) допускают воздействие синусоидальной вибрации в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2 и многократные удары длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2.

Тиристоры быстродействующие (например,  тиристоры ТБ 133-250, ТБ 143-400) применяются в первую очередь в тех силовых установках, где требуются малые времена включения и выключения, а также высокие критические скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии и тока в открытом состоянии. Эти тиристоры имеют повышенную нагрузочную способность при высоких частотах.

 

Промышленные  области применения основных типов силовых тиристоров:

— тиристоры Т 161, Т171 используются в электротехнических и радиоэлектронных устройствах общего назначения в целях постоянного и переменного тока.

— тиристоры Т 123, Т133, Т143, Т153, Т 173 предназначены для применения в управляемых и полууправляемых выпрямителях на тяговых подстанциях, в регуляторах переменного тока, в софт-стартерах, в мощных электроприводах для синхронных электродвигателей, в преобразователях для электродуговых печей, в высокомощных  компесаторах реактивной мощности.

— тиристоры ТБ233, ТБ333, ТБ243, ТБ453, ТБ173 используются в электросварочных индукторах нагрева и плавки, в электротранспорте, в электроприводах переменного тока, в источниках бесперебойного питания, в силовых установках, требующих малого времени выключения и включения тиристоров.
— тиристоры ТБИ233, ТБИ343, ТБИ353, ТБИ173 предназначены для применения в преобразователях тиристорного частотно-регулируемого электропривода, а также в преобразователях другого назначения, в которых используется преобразование электроэнергии по повышенной частоте (до 10 кГц).

PIN-диоды для чайников. Часть 3 / Хабр

PIN-диод представляет собой полупроводниковую структуру, состоящую из сильнолегированных p+ и n+ областей и разделяющего их слаболегированного слоя – слоя собственной проводимости (intrinsic). Благодаря наличию этого слоя, т.н. «базы», pin-диод является плохим выпрямителем и находит применение в СВЧ-технике. В данной статье рассмотрены аспекты использования pin-диодов в СВЧ-схемах для практических применений, то есть только необходимые разработчику данные, чтобы максимально точно выполнить проектирование. Статья не претендует на сколько-либо научный труд, а является скорее справочником и сборником разрозненной информации о pin-диодах. Особое внимание уделено особенностям использования pin-диодов на высоком уровне СВЧ-мощности, таких как вопросы пробоя, влияния высокочастотного поля на режим работы диода и проблемы тепловыделения, которые являются ключевыми для разработчика мощных приборов.

Первую часть, посвященную общей информации о pin-диодах, можно прочитать тут.

Вторая часть посвящена способам включения pin-диода в СВЧ схему и влиянию СВЧ на диод.

SPnT переключатель (один вход и n выходов)

Простейшим способом создать SPnT ключ является использование n идентичных SPST ключей. При этом все приведенные в части 2 выражения остаются актуальными, кроме развязки – она увеличивается на 6 дБ независимо от количества выходов. Это связано с тем, что на одиночном закрытом ключе оказывается все напряжение генератора, а при наличии нескольких выходов половина напряжения генератора падает на согласованной нагрузке открытого канала, а на закрытых ключах всех остальных каналов, параллельно подключенных к генератору – вторая половина. Уменьшение напряжения соответствует уменьшению мощности в 4 раза или на 6дБ. Надо отметить, что параллельные схемы ключей необходимо подключать на расстоянии, равном четверти длины волны от места разветвления каналов, поэтому такие ключи являются более габаритными и узкополосными, хотя и обеспечивают лучшую развязку по сравнению с последовательными схемами. Кроме того, в многоканальном переключателе все каналы, кроме одного, закрыты, но, при параллельном включении в линию pin-диоды в них открыты, то есть потребляют ток. При последовательном же включении открыт только один диод.

Для создания широкополосных ключей или ключей с высоким значением развязки используются комбинации последовательных и параллельных схем ключей, а также многокаскадные ключи.

Надо отметить, что ключи с несколькими выходами требуют создания цепей согласования, так как диод в закрытом состоянии является не идеальным разрывом, а представляет собой емкость. Кроме того, необходимо компенсировать паразитные параметры корпуса диода. Ниже приведен пример топологии параллельного ключа с согласующими элементами.

Вторым примером решения этой проблемы является более удобная схема параллельного ключа, не требующая согласования, однако также являющаяся узкополосной. Четвертьволновый разомкнутый шлейф создает КЗ в точке включения диода в линию, при условии, что диод открыт. Когда же диод закрыт, он представляет собой параллельную линии емкость, а короткозамкнутый шлейф, также подключенный к точке включения диода в линию, представляет собой распределенную индуктивность, образующую с емкостью диода параллельный резонансный контур на рабочей частоте, то есть в этом состоянии волна проходит без помех.

Аналогом такой схемы для последовательного включения pin-диода является схема, приведенная выше. Здесь параллельно диодам включены индуктивности, которые также обеспечивают резонанс с емкостью закрытого диода. Включения конденсатора с большой емкостью необходимо для того, чтобы анод и катод диода не были под одним потенциалом. Такая схема обеспечивает хорошую развязку, однако требует согласования.

Общие рекомендации

Для подачи смещения на диоды необходимо создать такие цепи, которые пропускали бы постоянный ток, но были бы изолированы по СВЧ. Обычно для этих целей используются печатные четвертьволновые линии с чередующимися высоким и низким волновыми сопротивлениями. Это проще с точки зрения изготовления, однако не очень компактно. Возможно использовать для подачи смещения сосредоточенные навесные индуктивности с высоким импедансом на высоких частотах. Кроме того, такие элементы имеют собственные корпусные резонансы, обусловленные наличием паразитной емкости корпуса. Если подобрать элемент по его s-параметрам с паразитным резонансом на центральной рабочей частоте, то можно добиться большой развязки при очень компактных размерах самого компонента. Необходимо только учесть, что индуктивности обладают ограничением по пропускаемому току, поэтому ток, открывающий диод, не должен превышать максимальный ток, разрешенный для конкретного компонента.

Вторым моментом, на который стоит обратить внимание, являются потери, обусловленные сопротивлением диода в открытом состоянии. Как видно из формул, приведенных в части 2, эти потери не зависят от частоты, а определяются самим значением сопротивления и импедансом подводящей линии. Поэтому целесообразно использовать линию с высоким волновым сопротивлением, так как это уменьшит потери, а соответственно и тепловыделение на диоде. Из минусов такого подхода можно отметить необходимость введения в схему трансформаторов для приведения импеданса линии к 50 Ом, а также повышенное напряжение на диоде.

Еще одним полезным фактом является то, что, благодаря различиям в вольт-амперных характеристиках, арсенид-галлиевый pin-диод, в отличие от кремниевого, может управляться стандартными TTL-напряжениями. +5 вольт логической единицы откроют оба диода, однако +0.2 вольта логического нуля частично откроют кремниевый диод, но еще не откроют диод из арсенида галлия. Соответственно при низких уровнях СВЧ-мощности удобно управлять арсенид-галлиевыми диодами без дополнительных источников питания.

Коммутационное качество pin-диода

Для количественного описания качества управляющего устройства применяют характеристику, называемую фактором коммутационного качества K. Она является универсальной характеристикой управляющего устройства любой природы (феррит, сегнетоэлектрик, полупроводник). В данном случае определяется оно исходя из того, что диод обладает большим и малым сопротивлением СВЧ-полю в закрытом и открытом состояниях соответственно. При этом можно считать, что в открытом состоянии диод представляет собой резистор r, а в закрытом – последовательно соединенные емкость C и резистор R, при этом r@ R Тогда можно считать, что у диода меняется только мнимая часть импеданса, и в таком случае

Для любого переключаемого элемента, пригодного для практических применений K > 1000. Данная формула действительна для бескорпусного диода, однако K не изменится и в присутствии корпуса, если в нем нет существенных потерь.

Использованная литература

  1. Microsemi corp. The PIN diode circuit designers’ handbook.

  2. Skyworks solution inc. Design with PIN diodes.

  3. О.Г.Вендик, М.Д.Парнес. Антенны с электрическим сканированием (Введение в теорию).

  4. Г.С.Хижа, И.Б.Вендик, Е.А.Серебрякова. СВЧ фазовращатели и переключатели.

  5. Г.Уотсон. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение.

  6. А.В.Вайсблат. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых приборах.

  7. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчет. Под редакцией И.В.Мальского и Б.В.Сестрорецкого.

  8. R.Caverly and G.Hiller. Establishing the minimum reverse bias for a p-i-n diode in a high-power switch.

  9. Н.Т.Бова, Ю.Г.Ефремов, В.В.Конин. Микроэлектронные устройства СВЧ.

  10. MA-COM tech. Comparison of Gallium Arsenide and Silicon PIN diodes for High Speed Microwave Switches.

диодов — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 63

Применение диодов

Для такого простого компонента диоды имеют множество применений. Вы найдете диод того или иного типа практически в каждой цепи. Они могут быть представлены в чем угодно, от цифровой логики слабого сигнала до схемы преобразования энергии высокого напряжения. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.

Выпрямители

Выпрямитель — это схема, преобразующая переменный ток (AC) в постоянный (DC).Это преобразование критично для всякой бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из розеток вашего дома, но именно постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.

Ток в цепях переменного тока буквально чередуется — быстро переключается между положительным и отрицательным направлениями — но ток в сигнале постоянного тока течет только в одном направлении. Итак, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Похоже на работу для ДИОДОВ!

Однополупериодный выпрямитель может быть изготовлен только из одного диода.Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, передается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.

Формы сигналов входного (красный / левый) и выходного (синий / правый) напряжения после прохождения через схему полуволнового выпрямителя (в центре).

Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования этих отрицательных выпуклостей в сигнале переменного тока в положительные.

Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходной волны, которую она создает (синий / правый).

Эти цепи являются критическим компонентом источников питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока сетевой розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. Д. Если вы разорвали стенную бородавку, вы, скорее всего, увидели бы там несколько диодов, которые ее исправили.

Можете ли вы заметить четыре диода, образующие мостовой выпрямитель в этой бородавке?

Защита от обратного тока

Когда-нибудь вставлял батарею неправильно? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, то диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива.Диод, расположенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает только положительное напряжение в вашу цепь.

Это применение диода полезно, когда разъем источника питания не поляризован, что позволяет легко испортить и случайно подключить отрицательный источник питания к положительному полюсу входной цепи.

Недостатком диода обратной защиты является то, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения.Это делает диоды Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.

Логические ворота

Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические вентили, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.

Например, диодный логический элемент ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также находится в этом узле. Когда один из входов (или оба) являются логической 1 (высокий / 5 В), выход также становится логической 1.Когда оба входа имеют логический 0 (низкий / 0 В), на выходе через резистор подается низкий уровень.

Логический элемент И построен аналогичным образом. Аноды , обоих диодов соединены вместе, и именно там находится выход схемы. Оба входа должны иметь логическую единицу, заставляя ток течь по направлению к выходному выводу и также подтягивать его к высокому уровню. Если на каком-либо из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.

Для обоих логических вентилей можно добавить больше входов, добавив только один диод.

Обратные диоды и подавление скачков напряжения

Диоды

очень часто используются для ограничения возможного повреждения из-за неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходных напряжений (TVS) — это специальные диоды, вроде стабилитронов с низким пробивным напряжением (часто около 20 В), но с очень большими номинальными мощностями (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.

Обратные диоды

выполняют аналогичную работу по подавлению скачков напряжения, в частности, вызванных индуктивным компонентом, таким как двигатель.Когда ток через катушку индуктивности внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, помещенный на индуктивную нагрузку, даст этому отрицательному сигналу напряжения безопасный путь для разряда, фактически многократно проходя через индуктивность и диод, пока он в конечном итоге не погаснет.

Это всего лишь несколько вариантов применения этого удивительного маленького полупроводникового компонента.



← Предыдущая страница
Типы диодов

Каково использование и применение диодов?

Краткий перечень областей применения диода с подробностями

Диод — это двухконтактный полупроводниковый прибор, который проводит электрический ток только в одном направлении, когда разность потенциалов между его выводами превышает определенный предел.Диоды — наиболее часто используемые устройства в любых электронных устройствах, и их применение неограниченно, что зависит от типов диодов.

В этой статье мы обсудим применение диодов (включая различные типы диодов)

Применения диодов включают

Ниже приведены некоторые примеры применения диода в нашей повседневной жизни:

  • Исправление
  • в качестве коммутатора
  • Изоляция источника
  • как опорное напряжение
  • Смеситель частоты
  • Детектор огибающей AM или демодулятор (диодный детектор)
  • Как источник света
  • Как датчик температуры
  • Как датчик освещенности
  • Солнечный элемент или фотоэлектрический элемент
  • Как машинка для стрижки
  • В качестве фиксатора
  • Защита от обратного тока
  • Защита от обратной полярности
  • Защита от скачков напряжения

Читайте также: Тиристор | Его работа, типы и применение

1) Исправление

Диоды впервые использовались в целях выпрямления для преобразования сигнала переменного тока в однонаправленный сигнал постоянного тока (чистый аудиосигнал) в радиоприемниках, источниках питания и т. Д.Диоды используются в основном в двух типах выпрямителей;

Полуволновое выпрямление

Преобразование только полуволны переменного сигнала в сигнал постоянного тока называется полуволновым выпрямлением. Такой тип выпрямления достигается за счет использования только одного диода, но за счет потери половины сигнала.

Полноволновое выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель преобразует полную волну переменного сигнала в сигнал постоянного тока. он состоит из четырех диодов в особой конфигурации, известной как мостовой выпрямитель.

Он может преобразовывать полную волну сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.

2) В качестве переключателя (в логических воротах)

Диод действует как переключатель, который включается при прямом смещении и выключается при обратном смещении. Он используется в логике RDL (резистивно-диодная логика). Хотя эта конструкция не используется в современных схемах, вы можете легко спроектировать базовые логические элементы, используя диоды и резисторы.

3) Изоляция источника

Оптопара или оптоизолятор — это устройство, состоящее из светодиода (ИК-диода или ЛАЗЕРНОГО диода) и фотодатчика для передачи сигнала между двумя цепями.Нет электрического соединения между цепью источника и управляемой цепью. Таким образом, он изолирует источник от высоких напряжений.

4) В качестве опорного напряжения

Стабилитрон используется в качестве источника опорного напряжения в различных электронных схемах для обеспечения стабильного напряжения смещения. Он работает как регулятор напряжения с обратным смещением и обеспечивает стабильное напряжение в широком диапазоне токов.

5) Смеситель частоты

Смеситель частоты — это схема, которая выдает новый сигнал, частота которого является суммой или разностью двух входных сигналов.Диоды используются в смесителе частот для сдвига частоты сигнала, например, при модуляции сигнала для передачи или демодуляции в супергетеродинном приемнике.

6) Детектор огибающей АМ или демодулятор (диодный детектор)

А Диод с конденсатором — самая простая и дешевая схема, используемая для демодуляции AM-сигнала. Сигнал звукового сообщения сохраняется в огибающей модулированного сигнала AM, который обнаруживается диодом, поскольку он допускает только положительный полупериод сигнала.

7) Диод как источник света

Диод, такой как светодиод (светоизлучающий диод) или лазерный диод, преобразует электрическую энергию в световую. Светодиод излучает расходящийся свет, а лазерный диод — пучок сходящегося света. Светодиоды используются в системах освещения, таких как вспышки и т. Д., В то время как лазерный диод используется в оптической связи, указателях, принтерах, сканерах и т. Д.

Также читайте: Как проверить диод и методы тестирования диодов, светодиодов и стабилитронов

8) Как датчик

Диод может использоваться как датчик температуры и света.

Как датчик температуры

Согласно уравнению Шокли прямой ток диода зависит от температуры. Фактически, если прямое напряжение остается постоянным, повышение температуры уменьшает прямой ток. Его можно использовать для измерения температуры.

Пельтье или термодиоды используются для контроля температуры в микропроцессорах.

Как датчик освещенности

Фотодиод — это светочувствительный диод, преобразующий световую энергию в электрическую.Он разработан с открытым переходом с отверстием для света. Когда фотонная частица попадает в стык, она высвобождает электронно-дырочную пару, которая создает потенциал на ее выводах.

Применяются в оптической связи, детекторах дыма, инфракрасных детекторах.

9) Солнечный или фотоэлектрический элемент

Фотоэлектрический элемент, используемый в солнечных панелях, преобразует солнечную энергию в электрическую. Разница между фотодиодом и фотоэлектрическим элементом заключается в том, что для фотодиода требуется подключение с обратным смещением, в то время как фотоэлектрический элемент не требует смещения.

Также читайте: Как проверить конденсатор? Использование различных методов

10) Как машинка для стрижки

Ограничитель — это схема, состоящая из диодов, которая используется для формирования формы сигнала путем ограничения или отсечения либо части положительной половины, либо отрицательной, либо обеих половин сигнала. он используется для ограничения напряжения в заданной точке.

11) В качестве фиксатора

Фиксатор — это схема, которая добавляет положительный или отрицательный сдвиг значения постоянного тока к сигналу, не искажая его форму.Размах сигнала остается неизменным. Фиксатор состоит из диода с конденсатором.

12) Защита цепи Диоды

также используются для защиты в цепи по многим причинам.

Защита от обратного тока

В цепи используется защитный диод для предотвращения обратного тока, который может вызвать повреждение источника или компонентов внутри цепи.

Защита от обратной полярности

Диод используется для защиты от обратной полярности в цепи.Обратная полярность батареи может вызвать повреждение компонентов схемы. Таким образом, в таких случаях используется диод, который позволяет току течь только в одном направлении, чтобы остановить ток.

Защита от скачков напряжения

Специальный тип диодов, известный как TVS (подавление переходных напряжений), используется для подавления высоких скачков напряжения. Эти диоды не проводят ток в нормальных условиях, но предотвращают повреждение компонентов, заземляя выбросы высокого напряжения.

Замечания по применению

СИД
AN1166 Расчет схемы коррекции коэффициента мощности с использованием AL6562A PDF (334 КБ) 08/2021
AN1165 LFPAK56 / PowerDI5060 Совместимая площадь основания PDF (314 КБ) 07/2021
AN1164 Введение в бесщеточные двигатели постоянного тока PDF (558 КБ) 05/2021
AN1163 Введение в выключатели нагрузки PDF (850 КБ) 05/2021
AN1162 DGD2005 Application Note PDF (642 КБ) 03/2021
AN1161 BCR430UW6 Указание по применению PDF (967 КБ) 03/2021
AN1160 DGD2104M Рекомендации по применению PDF (582 КБ) 01/2021
AN1159 DGD2106M Рекомендации по применению PDF (636 КБ) 10/2020
AN1158 Super Barrier Rectifier (SBR®) улучшает защиту автомобильной линии питания в соответствии с ISO7637 PDF (491 КБ) 07/2020
AN1157 Что такое термическое сопротивление в реальном мире PDF (842 КБ) 06/2020
AN1156 DGD2304 Рекомендации по применению PDF (605 КБ) 04/2020
AN1155 PI5USB2546 / A Примечание по применению PDF (86 КБ) 02/2020
AN1154 DGD2103M Рекомендации по применению PDF (583 КБ) 01/2020
AN1153 Удаленный монтаж драйвера светодиода и обрыв / короткое замыкание светодиода на заземление PDF (442 КБ) 01/2020
AN1152 DGD2136M Рекомендации по применению PDF (618 КБ) 01/2020
AN1151 TQFN Package Thermal через руководство по проектированию PDF (177 КБ) 08/2019
AN1150 Матовые двигатели и как ими управлять PDF (477 КБ) 07/2019
AN1149 Супербарьерные выпрямители (SBR) повышают эффективность дневных ходовых огней (DRL) PDF (554 КБ) 05/2019
AN1147 Указания по применению для DPS1133 PDF (128 КБ) 11/2018
AN1148 DPO2039 Рекомендации по применению PDF (236 КБ) 11/2018
AN1143 AP3401 Указание по применению PDF (208 КБ) 09/2018
AN1144 AP3428 Указание по применению PDF (208 КБ) 09/2018
AN1146 AP3402 / 20 Указание по применению PDF (208 КБ) 09/2018
AN1142 TVS в автомобильной промышленности PDF (284 КБ) 08/2018
AN1140 Рекомендации по схеме разряда активного конденсатора для ПЛИС PDF (892 КБ) 04/2018
AN1141 Замечания по применению PI3USB30532 и PI3USB31532 для приложений типа C PDF (1.7 МБ) 04/2018
AN1139 PI3WVR13412 DP1.4 HDMI2.0 Mux-Demux Application Note PDF (1,1 МБ) 03/2018
AN1138 PI3WVR13612 DP1.4 HDMI2.0 Mux-Demux Application Note PDF (1,4 МБ) 03/2018
AN376 PI5USB30213A Информация о приложении типа C PDF (1023 КБ) 02/2018
AN513-P PI5USB31213A в USB3.1 Приложение Gen2 Type-C PDF (1001 КБ) 02/2018
AN1075 Разработка схемы коррекции коэффициента мощности с использованием AP1662 PDF (306 КБ) 02/2017
AN1070 Руководство по проектированию и примечания по применению системного решения AP1681 PDF (999 КБ) 02/2017
AN1115 Одноступенчатый регулятор PFC регулирования первичной стороны для драйвера PDF (665 КБ) 02/2017
AN1031 Рассмотрение конструкции с AP3031 PDF (220 КБ) 02/2017
AN1054 Рассмотрение конструкции с AP3036 / A PDF (200 КБ) 02/2017
AN1053 Рассмотрение конструкции с AP3039A PDF (375 КБ) 02/2017
AN1059 Рассмотрение конструкции с AP3041 PDF (184 КБ) 02/2017
AN1069 WLED-подсветка для светодиодных панелей среднего размера, разработанная с AP3064 PDF (222 КБ) 02/2017
AN1038 WLED-подсветка для ЖК-панелей среднего размера, разработанная с AP3608E + AP3039 PDF (532 КБ) 02/2017
AN1058 WLED-подсветка для ЖК-панелей среднего размера, разработанная с AP3616A и AP3039A PDF (335 КБ) 02/2017
AN1102 Основные параметры полевого МОП-транзистора для приложений управления двигателем PDF (1.4 МБ) 09/2016
AN1120 Заметки по применению для серии AP3125 PDF (567 КБ) 08/2016
AN379-P PI6CDBL401B Особенности микросхемы тактовой частоты PCIe с низким энергопотреблением: 70% энергосбережения при вводе-выводе и 16 встроенных резисторов PDF (252 КБ) 04/2016
AN378-P PI6C5

4 ИС буфера с самым низким выходным джиттером, обеспечивающая производительность в схемах 40GE / 100GE
PDF (128 КБ) 04/2016
AN312-P Мост PCI Express: Руководство по оптимизации производительности чтения из восходящей памяти PDF (491 КБ) 04/2016
AN377-P PCIe Gen3 ReDriver: PI3EQX8908A Trace Extension, Configuration и Layout Guide PDF (1.6 МБ) 04/2016
AN375-P Модуль часов реального времени: Часто задаваемые вопросы о пакете Integrated-Crystal PDF (118 КБ) 02/2016
DN1151 Последовательность запуска драйверов диодных затворов PDF (247 КБ) 01/2016
DN1152 Совместимость драйвера затвора и MOSFET PDF (265 КБ) 01/2016
DN1153 Рекомендации по начальному конденсатору PDF (330 КБ) 01/2016

Основы, типы, символы, характеристики, приложения и комплектации

Хотя резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы схемы, именно полупроводниковое устройство действительно хранит магию внутри.В каждой электронной схеме есть 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 и .

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? Какие существуют типы 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?

Давайте начнем с ответа на самый простой вопрос. Что такое диод ?

А Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический компонент с двумя выводами. Существует множество типов диодов , но наиболее часто используемый из них показан ниже.

Эти два терминала называются Anode и Cathode , мы рассмотрим символ и то, как идентифицировать терминалы позже, но пока просто помните, что любой диод будет иметь только два терминала (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 закачивает 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.В этом состоянии отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в материал P-типа, а материал N-типа получит больше дырок от положительного напряжения, что сделает слой истощения 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 внешне похожи, 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 идентифицировать 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 терминологий.

Падение напряжения в прямом направлении (Vf): Когда диод работает в режиме прямого смещения, он позволяет току течь через них.Во время этого состояния на диоде будет некоторое падение напряжения, это падение напряжения называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.

Максимальный прямой ток (если): мы уже знаем, что диод позволяет току течь через него, когда он находится в прямом смещении, на какой максимальный ток, который может быть разрешен, 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, 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.

Reverse Recovery Time: Допустим, вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключаете его в режим с обратным смещением, изменяя полярность напряжения. Теперь диод не будет внезапно останавливаться, ему потребуется некоторое время, чтобы перекрыть 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 (пропускать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V D ) больше 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния. На диоде это прямое напряжение может быть до 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 или общий диод — это наиболее часто встречающийся диод 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 — как грубый стабилизатор напряжения, а другая — как схема 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 стабилизировано 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 — резистор стабилитрона.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 резистора серии Зенера 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, поскольку схемы выпрямителя всегда будут иметь высокое обратное напряжение, появляющееся на нем во время переключения.

Специальные диоды

Помимо обычно используемых выпрямителей, стабилитронов и диодов Шоттки типа , существуют и другие специальные диоды, которые имеют специальное применение, позволяющее быстро пробегать их.

LED: Да, светоизлучающий диод (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, уклоняющихся от 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 является наиболее распространенным лазерным диодом.

TVS-диод: Еще одним важным специальным типом диодов является TVS-диод, который означает подавитель переходного напряжения. Это особый тип диода, который обычно используется в цепях питания для борьбы с скачками 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 пакетов диодов

Теперь, когда мы изучили все основы диодов, 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 наиболее часто 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 изделий, готовых к производству, используются компоненты SMD и .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.

Диод < Типы диодов > | Основы электроники

Выпрямительный диод

(REC): конструкция и особенности

Структура Символ Приложения ・ Характеристики
  • Используется для исправления (т.е. первичная сторона блока питания)
  • В основном класса 1А и выше, высокое напряжение пробоя (400 В / 600 В)

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

[Конфигурация схемы выпрямления]

Переключающий диод (SW): структура и особенности

Структура Символ Приложения ・ Характеристики
  • Идеально подходит для различных коммутационных приложений
  • Скорость переключения : Короткое время обратного восстановления trr

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

Включить Выключить
>

Что такое время обратного восстановления (trr)?

Время обратного восстановления trr относится к времени, за которое переключающий диод полностью выключится из состояния ВКЛ.Как правило, электроны не могут быть остановлены сразу после выключения работы, что приводит к протеканию некоторого тока в обратном направлении. Чем выше этот ток утечки, тем больше потери. Однако время обратного восстановления можно сократить за счет диффузии тяжелых металлов, оптимизации материалов или разработки FRD (диодов быстрого восстановления), которые подавляют звон после восстановления.

Ключевые моменты
  • Trr относится к времени, за которое ток исчезает после переключения напряжения в противоположном направлении.
  • Чем короче trr, тем меньше потери и выше скорость переключения

Диоды с барьером Шоттки (SBD): структура и особенности

Структура Символ Приложения ・ Характеристики
  • Используется для выпрямления вторичного источника питания
  • Низкие V F (низкие потери), большие I R
  • Быстрая скорость переключения

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

SBD

, которые часто используются для выпрямления вторичного источника питания, имеют характеристики, которые могут сильно различаться в зависимости от типа используемого металла. ROHM предлагает широкий ассортимент ведущих в отрасли SBD, в которых используются различные металлы.

  • RB ** 1 серия низкая V F тип
  • RB ** 0 серия низкая I R тип
  • ROHM предлагает серию RB ** 8 диодов R со сверхнизким I для автомобильных приложений
Ключевые моменты
Типы
  • Low V F и I R можно получить, просто изменив тип металла.

Термический побег

Диоды с барьером Шоттки

чувствительны к чрезмерному тепловыделению при протекании большого тока.В результате сочетание высокой температуры с увеличением I R (ток утечки) может вызвать повышение как температуры корпуса, так и окружающей среды. Следовательно, реализация неправильной тепловой конструкции может привести к тому, что количество выделяемого тепла превысит количество рассеиваемого, что может привести к увеличению тепловыделения и тока утечки и, в конечном итоге, к повреждению. Это явление называется «тепловым разгоном».

Ключевые моменты
  • Высокая температура окружающей среды может стать причиной теплового разгона
Стабилитрон

(ZD) : Структура и характеристики

Структура Символ Приложения ・ Характеристики
  • Используется в цепях постоянного напряжения
  • Защищает ИС от повреждений из-за импульсных токов и электростатических разрядов
  • Генерирует постоянное напряжение, когда напряжение подается в обратном направлении.

Стабилитроны обычно используются в цепях постоянного напряжения для обеспечения постоянного напряжения даже при колебаниях тока или в качестве элементов защиты от импульсных токов и электростатических разрядов.В отличие от стандартных диодов, которые используются в прямом направлении, стабилитроны предназначены для использования в обратном направлении. Напряжение обратного пробоя стабилитрона называется напряжением стабилитрона V Z , а значение тока в это время называется током стабилитрона (I Z ). В последние годы в связи с продолжающейся миниатюризацией и увеличением производительности электронных устройств возникает потребность в более совершенных устройствах защиты, что привело к появлению диодов TVS (подавления переходных напряжений).

Ключевые моменты
  • В обратном направлении работают только стабилитроны

Высокочастотные диоды (PIN-диоды) : Структура и особенности

Какая емкость диода (C

t )

Величина внутреннего накопленного заряда при подаче обратного смещения называется емкостью диода (C t ). Электрически нейтральный обедненный слой формируется путем заполнения внутреннего слоя, созданного между слоями P и N, носителями заряда (дырками и электронами).Слой обеднения действует как паразитный конденсатор с емкостью, пропорциональной площади PN-перехода и обратно пропорциональной расстоянию d. Расстояние определяется концентрацией слоев P и N. Подача напряжения на диод увеличит слой обеднения и уменьшит C t . Требуемый Ct будет варьироваться в зависимости от приложения.

[При подаче обратного напряжения]

Ключевые моменты
  • Чем шире слой обеднения (и больше расстояние), тем меньше емкость C t .

Диоды на страницу продукта

ROHM использует оригинальные передовые технологии, чтобы предложить широкий модельный ряд диодов. Кроме того, передовой опыт в области малосигнальных диодов и диодов средней / большой мощности позволил разработать высококачественные диоды Шоттки и диоды с быстрым восстановлением.

Применения соединительного диода P-N

А p-n-переходный диод — это двухконтактное устройство, которое позволяет электрический ток в одном направлении и блокирует электрический ток в другом направлении.

В состояние прямого смещения, диод пропускает электрический ток тогда как в состоянии обратного смещения диод не позволяет электрический ток.

Срок по этой характеристике диод находит количество приложений, как указано ниже:

преобразование чередования ток в прямой ток известен как выпрямление.P-n переход диод пропускает электрический ток, когда он смещен в прямом направлении и блокирует электрический ток при обратном смещении. Этот Действие диода с p-n переходом позволяет использовать его в качестве выпрямителя.

  • Диоды используются в зажиме схемы восстановления постоянного тока.
  • Диоды используются при вырезании схемы для формирования волны.
  • Диоды используются в напряжении множители.
  • Диоды используются в качестве переключателя в цифровых логических схемах, используемых в компьютеры.
  • Диоды используются в схемах демодуляции.
  • Лазер диоды используются в оптической связи.
  • Свет Излучающие диоды (светодиоды) используются в цифровых отображает.
  • Диоды используются в регуляторах напряжения.

Диоды | Это работает | Символ

СОДЕРЖАНИЕ
  • Определение
  • Символ диода
  • Важные особенности
  • Техника смещения диодов
  • Важные типы
  • Применение диодов

Что такие диоды?

Определение диода:

«Диод — это специальный электронный элемент с двумя электродами, которые называются анодом и катодом».

Различные типы диодов s

Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как кремний, германий или селен.

Как работает диод?

Принцип работы диода:

Основные характеристики диода — пропускать электрический ток только в одном направлении. Если катод заряжен отрицательно при напряжении, превышающем напряжение анода, через него начинает течь определенный ток, называемый «прямое прерывание».

Когда катод заряжен + ve относительно анода, он не будет проводить никакого тока. Они могут работать как выпрямители, переключатели и ограничители.

Перенапряжение прямого прерывания составляет приблизительно 0,6 В для кремния, 0,3 В для германия и 1 В для селена соответственно.

В точке прямого разрыва, если аналоговый сигнал проходит через диод, форма сигнала неточна и искажается. Все генерируемые сигналы являются гармоническими и кратными от входной частоты.Обычно они генерируют сигналы на микроволновой частоте с правильным уровнем и полярностью приложения напряжения.

Символ диода: Символ диода

Важные особенности диодов:
  • Диод представляет собой двухконтактный электронный компонент
  • Он имеет более низкое сопротивление в одном направлении и большее в другом направлении
  • Большинство диодов являются изготовлен из кремния
  • Падение напряжения при прямом смещении составляет примерно 0,7 вольт.
  • При обратном смещении область истощенного слоя будет увеличиваться.

Различные типы диодов:

1. Диод с P-N переходом —

«Диод — это P-N переход с P-типом с одной стороны и N-типом с другой стороны» .

2. Светоизлучающий диод (LED) —

«Светодиод — это полупроводниковый источник света, который излучает свет, когда через него протекает ток».

3.Фотодиод —

Это полупроводниковый диод с PN переходом, при воздействии света создается разность потенциалов

4. Диод Шоттки —

Это соединение полупроводника с металлом. Когда-то известный как диод с горячей несущей ».

5. Туннельный диод —

« Полупроводниковый диод, который имеет отрицательное сопротивление из-за туннелирования».

6. Варакторный диод —

« Диод с изменяющейся внутренней емкостью при изменении обратного напряжения».

7. Стабилитрон

« Диод особого типа, предназначенный для передачи тока в обратном направлении при приложении обратного напряжения».

Какие идеальные диоды?

В идеальном диоде, когда он находится в прямом смещении, ток начинает свободно течь от устройства.В идеале обычно без падения напряжения при прямом смещении. Все остальные источники напряжения падают на резисторы цепи. При обратном смещении идеальный диод имеет нулевой ток и бесконечное сопротивление.

Что такое практические диоды?

В практическом диоде некоторые сопротивления позволяют протекать току при прямом смещении. Из-за наличия сопротивлений некоторая мощность рассеивается, когда ток начинает течь через прямое смещение.Когда он смещен в обратном направлении, из-за высокого сопротивления, которое он может проводить.

Диод обычно является P-N переходом.

  1. Это барьерный потенциал. Чтобы решить эту проблему, приложив дополнительное напряжение к p-n переходу, он может быть проводящим.
  2. Таким образом, ток будет проходить через p-n переход, если не учитывать барьерный потенциал.
  3. Он состоит из двух металлических проводов и известен как p-n переход.
  4. Процесс подачи внешнего напряжения — смещение канала.

Прямое смещение:
  • Аккумулятор подключил клемму + ve к p-стороне p-n-переходного диода, а затем подключил клемму -ve к n-стороне.
  • Если мы подаем внешнее напряжение, превышающее потенциальный барьер, он начинает пропускать ток.
  • Диод подключен к источнику постоянного напряжения (В)
  • Напряжение на диоде называется прямой характеристикой pn переходный диод
  • Никакой диодный ток не течет до тех пор, пока не будет достигнуто значение A, потому что внешнему напряжению V f противостоит встроенное напряжение, значение которого равно 0.
  • Однако напряжение превышает значение A, и ток диода быстро уменьшается.
  • Если прямой ток является внешне обратным, он срезает ось напряжения в точке, из которой можно определить V k

Обратное смещение:
  • Если напряжение подается на диоды pn-перехода, клемма ve подключена к полупроводнику p-типа. Точно так же клемма + ve подключается к n-типу.
  • Отверстия со стороны p притягиваются к клемме -ve.В то время как свободные электроны с n-стороны притягиваются к положительному полюсу.
  • Обратное смещение увеличивается ступенчато, и наблюдается ток диода.
  • Когда обратное смещение увеличивается V BR , обратный ток диода увеличивается очень быстро.

Переключающая способность диодов:

При прямом смещении, когда приложено небольшое напряжение, диод проводит ток, превышающий напряжение отключения, известное как состояние включения.

При обратном смещении только источники тока с обратным смещением с обратным приложенным напряжением, которое меньше значения пробоя, известно как выключенное состояние

При переключающем свойстве диод переключается из включенного состояния прямого смещения в выключенное состояние обратного смещения или наоборот.

Применение диодов

Выпрямление:

Диод обычно действует как выпрямитель, превращая источник переменного тока в постоянный источник питания. Этого можно достичь, преграждая поток в одном направлении и проходя в другом направлении.

Излучение света:

Светодиод обеспечивает гораздо более эффективный источник света. Лампы стоят больше, чем их аналоги от ламп накаливания, отчасти потому, что они требуют дополнительных схем управления для работы от сети переменного тока.

Рассеивание индуктивной нагрузки:

В этом приложении используются диоды. Когда индуктивная нагрузка отключена, накопленная энергия должна куда-то уходить. Без надлежащей защиты схемы накопленная энергия может привести к скачкам напряжения, которые могут вызвать дугу на переключателе и потенциально перегрузить транзистор. Эта конфигурация позволяет току рассеиваться через катушку индуктивности, и он возвращается в источник питания и защищает схему.

Обнаружение и управление:

Полупроводники могут легко генерировать электрические заряды на основе оптических эффектов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *