Полярность диодов на схеме: мультиметром, по внешнему виды или подачей питания

Содержание

Диод на схеме где плюс. Основные способы определения полярности у светодиода. Другие способы определения полярности

Все диоды обязательно имеют положительный и отрицательный выводы. Эти выводы получили специальные названия: положительный называется анодом , а отрицательный — катодом . Катод диода легко опознать по полоске красного или черного цвета, расположенной у этого вывода на корпусе.

На рис. 4.8 как раз показан диод с подобной маркировкой полярности . Полоска, таким образом, соответствует вертикальной линии схемотехнического символа данного элемента. Важно, чтобы, «читая» принципиальную схему какого-либо устройства, вы правильно трактовали расположение в ней диода и направление протекающего тока


Рис. 4.8. Используя диоды, всегда помните об их полярности. Полоска на одном из концов корпуса диода указывает его

Внимание
Как уже говорилось в самом начале этого раздела, диоды позволяют проходить через них току в прямом направлении и блокируют ток, протекающий в обратном. Таким образом, если вставить диод в схему неправильно, схема или не заработает, или некоторые элементы рискуют выйти из строя. Всегда внимательно проверяйте полярность диодов в схеме — лучше дважды перепроверить, чем один раз устранять последствия!

Диоды относятся к категории электронных приборов, работающих по принципу полупроводника, который особым образом реагирует на приложенное к нему напряжение. С внешним видом и схемным обозначением этого полупроводникового изделия можно ознакомиться на рисунке, размещённом ниже.

Особенностью включения этого элемента в электронную схему является необходимость соблюдения полярности диода.

Дополнительное пояснение. Под полярностью подразумевается строго установленный порядок включения, при котором учитывается, где плюс, а где минус у данного изделия.

Эти два условных обозначения привязываются к его выводам, называемым анодом и катодом, соответственно.

Особенности функционирования

Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.

Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.

На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.

Способы определения полярности

Для определения полярности диодного изделия можно воспользоваться различными приёмами, каждый из которых подходит для определённых ситуаций и будет рассмотрен отдельно. Эти методы условно делятся на следующие группы:

  • Метод визуального осмотра, позволяющий определиться с полярностью по имеющейся маркировке или характерным признакам;
  • Проверка посредством мультиметра, включённого в режим прозвонки;
  • Выяснение, где плюс, а где минус путём сборки несложной схемы с миниатюрной лампочкой.

Рассмотрим каждый из перечисленных подходов отдельно.

Визуальный осмотр

Этот способ позволяет расшифровать полярность по имеющимся на полупроводниковом изделии специальным меткам. У некоторых диодов это может быть точка или кольцевая полоска, смещённая в сторону анода. Некоторые образцы старой марки (КД226, например) имеют характерную заострённую с одной стороны форму, которая соответствует плюсу. С другого, совершенно плоского конца, соответственно, располагается минус.

Обратите внимание! При визуальном обследовании светодиодов, например, обнаруживается, что на одной из их ножек имеется характерный выступ.

По этому признаку обычно определяют, где у такого диода плюс, а где противоположный ему контакт.

Применение измерительного прибора

Самый простой и надёжный способ определения полярности – использование измерительного устройства типа «мультиметр», включённого в режим «Прозвонка». При измерении всегда нужно помнить, что на шнур в изоляции красного цвета от встроенной батарейки подаётся плюс, а на шнур в чёрной изоляции – минус.

После произвольного подсоединения этих «концов» к выводам диода с неизвестной полярностью нужно следить за показаниями на дисплее прибора. Если индикатор покажет напряжение порядка 0,5-0.7 Вольт – это значит, что он включён в прямом направлении, и та ножка, к которой подсоединён щуп в красной изоляции, является плюсовой.

В случае если индикатор показывает «единицу» (бесконечность), можно сказать, что диод включён в обратном направлении, и на основании этого можно будет судить о его полярности.

Дополнительная информация. Некоторые радиолюбители для проверки светодиодов используют панельку, предназначенную для измерения параметров транзисторов.

Диод в этом случае включается как один из переходов транзисторного прибора, а его полярность определяется по тому, светится он или нет.

Включение в схему

В крайнем случае, когда визуально определить расположение выводов не удаётся, а измерительного прибора под рукой не имеется, можно воспользоваться методом включения диода в несложную схему, изображённую на рисунке ниже.

При его включении в такую цепь лампочка либо загорится (это значит, что полупроводник пропускает через себя ток), либо нет. В первом случае плюс батарейки будет подключён к положительному выводу изделия (аноду), а во втором – наоборот, к его катоду.

В заключение отметим, что способов, как определить полярность диода, существует довольно много. При этом выбор конкретного приёма ее выявления зависит от условий проведения эксперимента и возможностей пользователя.

Видео

Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.

Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?

Определяем зрительно

Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.

Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Применяем источник питания

Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Применение мультиметра

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным.

При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.

Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.

Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.

Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру.

Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.

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


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


Условное обозначение
диода на схеме

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

Как проверить диод мультиметром


Выводы диода

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


Как определить анод и катод в химии. Обозначение разных типов диодов на схеме. Диод на схеме где анод и где катод

Среди терминов в электрике встречаются такие понятия как анод и катод. Это касается источников питания, гальваники, химии и физики. Термин встречается также в вакуумной и полупроводниковой электронике. Им обозначают выводы или контакты устройств и каким электрическим знаком они обладают. В этой статье мы расскажем, что это такое анод и катод, а также как определить где они находятся в электролизере, диоде и у батарейки, что из них плюс, а что минус.

Электрохимия и гальваника

В электрохимии есть два основных раздела:

  1. Гальванические элементы – производство электричества за счет химической реакции. К таким элементам относятся батарейки и аккумуляторы. Их часто называют химическими источниками тока.
  2. Электролиз – воздействие на химическую реакцию электроэнергией, простыми словами – с помощью источника питания запускается какая-то реакция.

Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию в гальваническом элементе, тогда какие процессы протекают на его электродах?

  • Анод – электрод на котором наблюдается окислительная реакция , то есть он отдаёт электроны . Электрод, на котором происходит окислительная реакция – называется восстановителем .
  • Катод – электрод на котором протекает восстановительная реакция , то есть он принимает электроны . Электрод, на котором происходит восстановительная реакция – называется окислителем .

Отсюда возникает вопрос – где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны .

Важно! В ГОСТ 15596-82 дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде.

В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя (катода) к восстановителю (аноду) . Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод – это плюс, а анод – это минус.

Внимание: ток всегда втекает в анод!

Или то же самое на схеме:

Процесс электролиза или зарядки аккумулятора

Эти процессы похожи и обратны гальваническому элементу, поскольку здесь не энергия поступает за счет химической реакции, а наоборот – химическая реакция происходит за счет внешнего источника электричества.

В этом случае плюс источника питания всё также называется катодом, а минус анодом. Зато контакты заряжаемого гальванического элемента или электроды электролизера уже будут носить противоположные названия, давайте разберемся почему!

Важно! При разряде гальванического элемента анод – минус, катод – плюс, при зарядке наоборот.

Так как ток от плюсового вывода источника питания поступает на плюсовой вывод аккумулятора – последний уже не может быть катодом. Ссылаясь на вышесказанное можно сделать вывод, что в этом случае электроды аккумулятора при зарядке условно меняются местами.

Тогда через электрод заряжаемого гальванического элемента, в который втекает электрический ток, называют анодом. Получается, что при зарядке у аккумулятора плюс становится анодом, а минус катодом.

Процессы осаждения металлов в результате химической реакции под воздействием электрического тока (при электролизе) называют гальванотехникой. Таким образом мир получил посеребренные, золоченные, хромированные или покрытые другими металлами украшения и детали. Этот процесс используют как в декоративных, так и в прикладных целях – для улучшения стойкости к коррозии различных узлов и агрегатов механизмов.

Принцип действия установок для нанесения гальванического покрытия лежит в использовании растворов солей элементов, которыми будут покрывать деталь, в качестве электролита.

В гальванике анод также является электродом, к которому подключаются плюсовой вывод источника питания, соответственно катод в этом случае – это минус. При этом металл осаждается (восстанавливается) на минусовом электроде (реакция восстановления). То есть если вы хотите сделать позолоченное кольцо своими руками – подключите к нему минусовой вывод блока питания и поместите в ёмкость с соответствующим раствором.

В электронике

Электроды или ножки полупроводниковых и вакуумных электронных приборов тоже часто называют анодом и катодом. Рассмотрим условное графическое обозначение полупроводникового диода на схеме:

Как мы видим, анод у диода подключается к плюсу батареи. Он так называется по той же причине – в этот вывод у диода в любом случае втекает ток. На реальном элементе на катоде есть маркировка в виде полосы или точки.

У светодиода аналогично. На 5 мм светодиодах внутренности видны через колбу. Та половина, что больше — это катод.

Также обстоит ситуация и с тиристором, назначение выводов и «однополярное» применение этих трёхногих компонентов делают его управляемым диодом:

У вакуумного диода анод тоже подключается к плюсу, а катод к минусу, что изображено на схеме ниже. Хотя при приложении обратного напряжения – названия этих элементов не изменятся, несмотря на протекание электрического тока в обратном направлении, пусть и незначительного.

С пассивными элементами, такими как конденсаторы и резисторы дело обстоит иначе. У резистора не выделяют отдельно катод и анод, ток в нём может протекать в любом направлении. Вы можете дать любые названия его выводам, в зависимости от ситуации и рассматриваемой схемы. У обычных неполярных конденсаторов также. Реже такое разделение по названиям контактов наблюдается в электролитических конденсаторах.

Заключение

Итак, подведем итоги, ответив на вопрос: как запомнить где плюс, где минус у катода с анодом? Есть удобное мнемоническое правило для электролиза, заряда аккумуляторов, гальваники и полупроводниковых приборов. У этих слов с аналогичными названиями одинаковое количество букв, что проиллюстрировано ниже:

Во всех перечисленных случаях ток вытекает из катода, а втекает в анод.

Пусть вас не собьёт с толку путаница: «почему у аккумулятора катод положительный, а когда его заряжают – он становится отрицательным?». Помните у всех элементов электроники, а также электролизеров и в гальванике – в общем у всех потребителей энергии анодом называют вывод, подключаемый к плюсу. На этом отличия заканчиваются, теперь вам проще разобраться что плюс, что минус между выводами элементов и устройств.

Теперь вы знаете, что такое анод и катод, а также как запомнить их достаточно быстро. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы

Анод — это электрод прибора, который присоединяется к положительному полюсу необходимого источника питания. При этом электрический потенциал анода является положительным по отношению к потенциалу указанного катода. Во всех процессах электролиза анод — это электрически положительный полюс, на котором происходят окислительно-восстановительные реакции. Получается, что результатом этих операций может быть разрушение анода. Это используется, например, при электрорафинировании металлов.

Самые популярные аноды

В металлургии используется анод для гальваники для того, чтобы наносить на поверхность изделий слой металла электрохимическим способом или для электрорафинирования. При этом процессе металл с примесями полностью растворяется на аноде, а потом осаждается в чистом виде на катоде.

В основном распространены аноды из цинка, которые могут быть литыми, сферическими, катаными. Причем последние используются чаще всего. Кроме того, берут аноды из никеля, меди, олова, бронзы, кадмия, сплава сурьмы и свинца, серебра, платины и золота. А вот из кадмия аноды почти не используют, что обуславливается их экологической вредностью. Анод из драгоценных металлов используют для того, чтобы повысить коррозионную стойкость, улучшить эстетические свойства предметов, а также для других целей. Кроме того, они пригодятся и для того, чтобы повысить электропроводность изделий.

В вакуумных электронных приборах анод — это специальный электрод, который способен притягивать к себе любые летящие электроны, которые испущены катодом. В рентгеновских трубках и электронных лампах он имеет такую конструкцию, когда полностью поглощает все электроны. В электронно-лучевых трубках аноды являются элементами электронной пушки, которые поглощают только часть летящих электронов, формируя при этом электронный луч после себя. В полупроводниковых приборах электроды, которые подключаются к положительному источнику тока, когда прибор открыт, то есть он имеет небольшое сопротивление, называют анодом, а тот, что подключен к отрицательному полюсу, соответственно, — катодом.

Знак анода и катода

В специальной литературе часто можно встретить самое разное обозначение знака анода: «+» или «-». Это определяется особенностями рассматриваемых процессов. К примеру, в электрохимии считают, что катод — это электрод, на котором протекает процесс восстановления, а анод — это электрод, на котором протекает процесс окисления. При активной работе электролизера внешний источник тока обеспечивает на одном электроде избыток электронов и здесь происходит восстановление металла. Этот электрод является катодом. А на другом электроде, в свою очередь, обеспечивается недостаток электронов и происходит окисление металла, и его называют анодом.

При работе гальванического элемента, на одном из электродов избыток электронов обеспечивается уже не внешним источником тока, а именно реакцией окисления металла, то есть здесь отрицательным будет уже анод. Электроны, которые проходят через внешнюю цепь, будут расходоваться на протекание реакции восстановления, то есть катодом можно назвать положительный электрод.

Исходя из такого толкования, для аккумулятора аноды и катоды меняются местами в зависимости от того, как направлен ток внутри аккумулятора. В электротехнике анодом называют положительный электрод. Так электрический ток течет от анода к катоду, а электроны — наоборот.

m.katod-anod.ru

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

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

Условное обозначениедиода на схеме

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

Как проверить диод мультиметром

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

katod-anod.ru

Определяем полярность светодиода. Где плюс и минус у LED

Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.

Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.

Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?

Цоколевка 5мм диодов

Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.

На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.

Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.

Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!

Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.

Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более

В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.

Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

  • Лампочки;
  • светодиодные ленты;
  • фонарики;
  • индикация чего-либо.

Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.

Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.

Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.

Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.

Как определить плюс на маленьком SMD?

В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.

Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.

Определяем полярность мультиметром

При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.

Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.

Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?

Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.

Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.

Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.

В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.

Другие способы определения полярности

Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.

Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.

Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.


Схема самодельного пробника

При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.

Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).

И последний способ изображен на фото ниже.

Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.

Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.

Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.

Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.

svetodiodinfo.ru

Обозначение светодиодов и других диодов на схеме

Название диод переводится как «двухэлектродный». Исторически электроника берёт своё начало от электровакуумных приборов. Дело в том, что лампы, которые многие помнят из старых телевизоров и приёмников, носили названия типа диод, триод, пентод и т.д.

Название заключало в себе количество электродов или ножек прибора. Полупроводниковые диоды были изобретены в начале прошлого века. Их использовали для детектирования радиосигнала.

Главное свойство диода – характеристики проводимости, зависящие от полюсовки приложенного к выводам напряжения. Обозначение диода указывает нам на проводящее направление. Движение тока совпадает со стрелкой на УГО диода.

УГО – условное графическое обозначение. Иначе говоря, это значок, которым обозначается элемент на схеме. Давайте разберем как отличать обозначение светодиода на схеме от других подобных элементов.

Диоды, какие они бывают?

Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.

Обозначение диодного моста

Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.

Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.

Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.


Специфичные диоды

Выпрямительный диод мы уже рассмотрели, давайте взглянем на диод Зенера, который в отечественной литературе называют – стабилитрон.


Обозначение стабилитрона (диод Зенера)

Внешне он выглядит как обычный диод – черный цилиндр с меткой на одной из сторон. Часто встречается в маломощном исполнении – небольшой стеклянный цилиндр красного цвета с черной меткой на катоде.

Обладает важным свойством – стабилизация напряжения, поэтому включается параллельно нагрузке в обратном направлении, т.е. к катоду подключается плюс питания, а анод к минусу.

Следующий прибор – варикап, принцип его действия основан на изменении величины барьерной емкости, в зависимости от величины приложенного напряжения. Используется в приемниках и в цепях, где нужно производить операции с частотой сигнала. Обозначается как диод, совмещенный с конденсатором.

Варикап — обозначение на схеме и внешний вид

Динистор – обозначение которого выглядит как диод, перечеркнутый поперек. По сути так и есть – он из себя представляет 3-х переходный, 4-х слойный полупроводниковый прибор. Благодаря своей структуре обладает свойством пропускать ток, при преодолении определенного барьера напряжения.

Например, динисторы на 30В или около того часто используются в лампах «энергосберегайках», для запуска автогенератора и других блоках питания, построенных по такой схеме.

Обозначение динистора

Светодиоды и оптоэлектроника

Раз диод излучает свет, значит обозначение светодиода должно быть с указанием этой особенности, поэтому к обычному диоду добавили две исходящие стрелки.


В реальности есть много разных способов определить полярность, подробнее об этом есть целая статья. Ниже, для примера, распиновка зеленого светодиода.

Обычно у светодиода маркировка выводов выполняется либо меткой, либо ножками разной длины. Короткая ножка – это минус.

Фотодиод, прибор обратный по своему действию от светодиода. Он изменяет состояние своей проводимости в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Его обозначение:


Такие приборы используются в телевизорах, магнитофонах и прочей аппаратуре, которая управляется пультом дистанционного управления в инфракрасном спектре. Такой прибор можно сделать, спилив корпус обычного транзистора.

Часто применяется в датчиках освещенности, на устройствах автоматического включения и выключения осветительных цепей, например таких:


Оптоэлектроника – область которая получила широкое распространения в передаче данных и устройствах связи и управления. Благодаря своему быстродействию и возможности осуществить гальваническую развязку, она обеспечивает безопасность для питаемых устройств в случае возникновения высоковольтного скачка на первичной стороне. Однако не в таком виде как указано, а в виде оптопары.

В нижней части схемы вы видите оптопару. Включение светодиода здесь происходит замыканием силовой цепи с помощью оптотранзистора в цепи светодиода. Когда вы замыкаете ключ, ток идёт через светодиод в оптопаре, в нижнем квадрате слева. Он засвечивается и транзистор, под действием светового потока, начинает пропускать ток через светодиод LED1, помеченный зеленым цветом.

Такое же применение используется в цепях обратной связи по току или напряжению (для их стабилизации) многих блоков питания. Сфера применения начинается от зарядных устройств мобильных телефонов и блоков питания светодиодных лент, до мощных питающих систем.

Диодов существует великое множество, некоторые из них похожи по своим характеристикам, некоторые имеют совершенно необычные свойства и применения, их объединяет наличие всего лишь двух функциональных выводов.

Вы можете встретить эти элементы в любой электрической схеме, нельзя недооценивать их важность и характеристики. Правильный подбор диода в цепи снаббера, например, может значительно повлиять на КПД и тепловыделение на силовых ключах, соответственно на долговечность блока питания.

Если вам было что-нибудь непонятно – оставляйте комментарии и задавайте вопросы, в следующих статьях мы обязательно раскроем все непонятные вопросы и интересные моменты!

svetodiodinfo.ru

Как проверить диод мультиметром — Практическая электроника

В радиоэлектронике в основном применяются два типа диодов — это просто диоды, а также есть и светодиоды. Есть также стабилитроны, диодные сборки, стабисторы и тд. Но я их не отношу к какому то определенному классу.

На фото ниже у нас простой диод и светодиод.

Диод состоит из P-N перехода, поэтому весь прикол в проверке диода в том, что он пропускает ток только в одном направлении, а в другом не пропускает. Если это условие выполняется, то можно дать диагноз диоду — асболютно здоров. Берем наш известный мультик и крутилку ставим на значок проверки диодов. Подробнее об этом и других значках я говорил в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром?.

Хотелось бы добавить пару слов о диоде. Диод, как и резистор, имеет два конца. И называются они по особенному — катод и анод. Если на анод подать плюс, а на катод минус, то ток через него спокойно потечет, а если на катод подать плюс, а на анод минус — ток НЕ потечет.

Проверяем первый диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода.

Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 миллиВольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп — это анод, а другой конец — катод. 436 миллиВольт — это падение напряжения на прямом переходе диода. По моим наблюдениям, это напряжение может быть от 400 и до 700 миллиВольт для кремниевых диодов, а для германиевых от 200 и до 400 миллиВольт. Далее меняем выводы диода местами.

Единичка на мультиметре означает, что сейчас электрический ток не течет через диод. Следовательно, наш диод вполне рабочий.

А как же проверить светодиод? Да точно также! Светодиод — это точно тот же самый простой диод, но фишка его в том, что он светится, когда на его анод подают плюс, а на катод — минус.

Смотрите, он маленько светится! Значит вывод светодиодика, на котором красный щуп — это анод, а вывод на котором черный щуп — катод. Мультиметр показал падение напряжения 1130 миллиВольт. Это нормально. Оно также может изменяться, в зависимости от «модели» светодиода.

Меняем щупы местами. Светодиодик не загорелся.

Выносим вердикт — вполне работоспособный светодиод!

А как же проверить диодные сборки, диодные мосты и стабилитроны? Диодные сборки — это соединение нескольких диодов, в основном 4 или 6. Находим схемку диодной сборки, и тыкаем щупами мультика по выводам этой самой диодной сборки и смотрим на показания мультика. Стабилитроны проверяются точно также, как и диоды.

www.ruselectronic.com

Маркировка диодов: таблица обозначений

Содержание:
  1. Маркировка импортных диодов
  2. Маркировка диодов анод катод

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

Характеристики и параметры диодов

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

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

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

Обозначения и цветовая маркировка диодов

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

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

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

Маркировка импортных диодов

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

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

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

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

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

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

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

Маркировка диодов анод катод

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

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

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

electric-220.ru

ДИОДЫ

Диод является двух электродным полупроводниковым прибором. Это соответственно Анод (+) или положительный электрод и Катод (-) или отрицательный электрод. Принято говорить, что диод имеет (p) и (n) области, они соединены с выводами диода. Вместе они образуют p-n переход. Разберем подробнее, что же такое этот p-n переход. Полупроводниковый диод представляет собой очищенный кристалл кремния или германия, в котором в область (p) введена акцепторная примесь, а в область (n) введена донорная примесь. В качестве донорной примеси могут выступать ионы Мышьяка, а в качестве акцепторной примеси ионы Индия. Основное свойство диода, это возможность пропускать ток только в одну сторону. Рассмотрим приведенный ниже рисунок:

На этом рисунке видно, что если диод включить Анодом к плюсу питания и Катодом к минусу питания, то диод находится в открытом состоянии и проводит ток, так как его сопротивление незначительно. Если диод включен Анодом к минусу, а Катодом к плюсу, то сопротивление диода будет очень большим, и тока в цепи практически не будет, вернее он будет, но настолько маленьким, что им можно пренебречь.

Подробнее можно узнать, посмотрев следующий график, Вольт-Амперную характеристику диода:

В прямом включении, как мы видим из этого графика диод имеет небольшое сопротивление, и соответственно хорошо пропускает ток, а в обратном включении до определенной величины напряжения диод закрыт, имеет большое сопротивление и практически не проводит ток. В этом легко убедиться, если есть под рукой диод и мультиметр, нужно поставить прибор в положение звуковой прозвонки, либо установив переключатель мультиметра напротив значка диода, в крайнем случае, можно попробовать прозвонить диод, установив переключатель на положение 2 КОм измерения сопротивления. Изображается на принципиальных схемах диод так, как на рисунке ниже, запомнить, где какой вывод легко: ток у нас, как известно, всегда течет от плюса к минусу, так вот треугольник в изображении диода как бы показывает своей вершиной направление тока, то есть от плюса к минусу.

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

Условное обозначение
диода на схеме

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

Как проверить диод мультиметром


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

Как определить полярность у светодиода | Энергофиксик

Любой любитель смастерить что-либо собственноручно использует в своих подделках светодиоды, например, для индикации работы самоделки или просто для красоты. А для того, чтобы светодиод исправно работал в схеме, его нужно правильно подключить. И для этого нужно определить, где у него катод (минус) и анод (плюс). В этой статье и пойдет речь о том, как можно определить полярность.

Обозначение на схеме

Если обратиться к схематическому обозначению, то вы увидите следующую картину:

yandex.ru

yandex.ru

Где треугольником обозначен анод, а вертикальная черта указывает на катод, а две параллельные стрелки говорят о том, что данный элемент излучает свет. Так с обозначением на схемах вроде все предельно просто и понятно, давайте теперь рассмотрим другие способы определения.

Визуальное определение

Определение полярности диодов в корпусе DIP

Давайте сначала рассмотрим наиболее распространенные среди «любителей-профессионалов» светодиоды:

Итак, если вы приобрели новый светодиод, внимательно посмотрите на его ножки. Вы заметите, что одна ножка длиннее другой. Это не заводской брак, а конструктивная особенность.

Итак, более длинная ножка это анод (плюс), а короткая — катод (минус).

Если же вы используете б/у диод (который был выпаян), то обратите внимание на сам цоколь, там где будет срез будет катодом.

А рассмотрев внутреннее устройство можно увидеть широкую деталь, которая является минусом и маленькая «деталюшка» (плюс).

Определяем полярность у диода в корпусе SMD

Эти диоды так же довольно активно используются в лампах и светодиодных лентах и знать где у такого изделия катод и анод так же будет не лишним.

Внутрь такого диода уже не заглянешь, но производители оставили специальную метку в виде скоса угла:

yandex.ru

yandex.ru

Так что с той стороны где скос расположен катод (минус), а противоположная сторона — анод (плюс).

Определение с помощью приборов

Следующим верным вариантом определения полярности светодиодов является использование универсального измерительного прибора – мультиметра.

Для успешной проверки подсоединяем концы: черный с разъем COM, а красный в VΩmAC, далее ставим регулятор на прозвонку и касаемся концами вывода светодиода.

И когда вы коснетесь красным щупом анода, а черным катода, светодиод начнет светиться, а на табло прибора вы увидите падение напряжения на светодиоде.

Если в вашем мультиметре присутствует специальный разъем для проверки PNP и NPN транзисторов, то можно выполнить проверку вообще без щупов. Для этого переставляем регулятор в положение «hFE».

И помещаем концы нашего диода в разъемы, обозначенные «Е» – эмиттер, и «С»- коллектор. Так как на коллектор PNP-транзистора подается отрицательное смещение, то если вы в это гнездо вставили катод, а соответственно в «С» вставлен анод, то светодиод загорится. Это наиболее быстрый и простой вариант определения полярности светодиодов.

Примечание. Если вы хотите определить полярность диода без ножек, то в разъемы мультиметра вы можете вставить маленькие иголочки и прикасаться к их концам выводами проверяемого диода.

Определение полярности источником питания

Еще одним вариантом определения полярности светодиодов является использование источника питания на 3 – 6 вольт. Например, вполне подойдет уже подсевшая батарейка с компьютерной материнской платы CR2032

yandex.ru

yandex.ru

Таким образом, подсоединяя ножки диода к батарейке, можно легко определить полярность диода.

Заключение

Это все методы определения полярности светодиодов, о которых я хотел вам рассказать. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за внимание!

Как на светодиоде определить плюс и минус. Правильное включение светодиода

Способны пропускать электрический ток в определенном направлении. Если подключение выполнено инверсионно, электрический ток не проходит по цепи, а нужный электроприбор не включится. Объясняется это тем, что приборы по принципу устройства представляют собой диоды, и не все имеют способность светиться. Это говорит о том, что светодиод имеет полярность и функционирует при определенном направлении тока. В связи с этим для подключения важно правильно определить, где у светодиодов минус и плюс. Разберем несколько способов.

Визуально

Если у Вас в руках светодиод где плюс где минус вы не знаете, попробуйте сделать это визуально. Как визуально определить светодиодную полярность? Достаточно просто.
У нового светодиода два вывода, один должен быть короче. Короткий вывод — это катод. Запомнить легко: «короткий» — «катод», оба слова на «к». Плюс находится там, где длинный вывод. Если имеем дело с использованным светодиодом, ножки которого согнуты, задача усложняется.
Тогда вглядываемся в корпус, где находится самый важный элемент — кристаллик. Он лежит на крошечной подставке, чашечке. Вывод с подставки — катод, с его стороны располагается срез или засечка.
НО данный способ не всегда применим. Многие производители сегодня при производстве не соблюдают стандарты, а ассортимент моделей поражает многообразием. Некоторые изготовители отмечают катоды точкой или линией зеленого цвета, либо проставляют знаки «-» и «+». Если же внешних опознавательных признаков нет, нужно провести электротестирование.

Источник питания в помощь

Второй способ определить светодиодную полярность — подключить его к . Главное, правильно подобрать источник питания с напряжением, чтобы оно не превышало максимальный уровень напряжения светодиода, иначе он перегорит или испортится. Элементы соединяются так: к » +» подключается «-«, к «-» подключается «+».

Мультиметр

Если вышеописанные способы не дали результатов, используйте мультиметр. Чтобы мультиметром определить полярность светодиода потребует максимум минута. Сначала нужно выбрать на оборудовании режим измерения уровня сопротивления, а затем прикоснуться специальными щипцами к светодиодным контактам. Черный провод идет к «-», а красный к «+». Не нужно касаться слишком долго, 20-30 секунд хватит. Если включение было выполнено напрямую (« + » к « + », а « — » к « -»), на мультиметре отображается показатель в области 1,7 кило Ом. Если включение обратное — на приборе не отображаются измерения..
Измерять в режиме диода несколько легче: при подсоединении напрямую, загорится . Этот режим подходит для зеленых и красных лампочек, а вот белые и синие лампочки рассчитаны на ток с напряжением более 3 В. По этой причине при подключении лампочек синего и белого цвета, они могут засветиться и при правильной полярности.
В данном случае используется режим измерения характеристик транзисторов. Светодиод вставляется в пазы колодки, снизу мультиметра. Применяется часть PNP: одна ножка диода вставляется в разъем «Е» — эмиттер, а вторая в «С» — коллектор. Лампочка светится когда, к коллектору подсоединили катод.
Таким образом, определение полярности не представляет особой сложности.

Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит . Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.

Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.

Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?

Цоколевка 5мм диодов

Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.

На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.

Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.

Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!

Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.

Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более

В и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.

Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.

Как узнать полярность SMD?

SMD активно применяются практических в любой технике:

  • Лампочки;
  • светодиодные ленты;
  • фонарики;
  • индикация чего-либо.

Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.

Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.

Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.

Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.

Как определить плюс на маленьком SMD?

В отдельных случаях (SMD 1206) можно встретить еще один способ обозначения полярности светодиодов: с помощью треугольника, П-образной или Т-образной пиктограммы на поверхности диода.

Выступ или сторона, на которую указывает треугольник, является направлением протекания тока, а вывод расположенный там – катодом.

Определяем полярность мультиметром

При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.

Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.

Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?

Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.

Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.

Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.

В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.

Другие способы определения полярности

Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.

Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.

Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.


Схема самодельного пробника

При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.

Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).

И последний способ изображен на фото ниже.

Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.

Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.

Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.

Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.

Как определить полярности диодов: плюс или минус

Диоды относятся к категории электронных приборов, работающих по принципу полупроводника, который особым образом реагирует на приложенное к нему напряжение. С внешним видом и схемным обозначением этого полупроводникового изделия можно ознакомиться на рисунке, размещённом ниже.

Общий вид изделия

Особенностью включения этого элемента в электронную схему является необходимость соблюдения полярности диода.

Дополнительное пояснение. Под полярностью подразумевается строго установленный порядок включения, при котором учитывается, где плюс, а где минус у данного изделия.

Эти два условных обозначения привязываются к его выводам, называемым анодом и катодом, соответственно.

Особенности функционирования

Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.

Расположение и обозначение выводов

Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.

На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.

Способы определения полярности

Для определения полярности диодного изделия можно воспользоваться различными приёмами, каждый из которых подходит для определённых ситуаций и будет рассмотрен отдельно. Эти методы условно делятся на следующие группы:

  • Метод визуального осмотра, позволяющий определиться с полярностью по имеющейся маркировке или характерным признакам;
  • Проверка посредством мультиметра, включённого в режим прозвонки;
  • Выяснение, где плюс, а где минус путём сборки несложной схемы с миниатюрной лампочкой.

Рассмотрим каждый из перечисленных подходов отдельно.

Визуальный осмотр

Этот способ позволяет расшифровать полярность по имеющимся на полупроводниковом изделии специальным меткам. У некоторых диодов это может быть точка или кольцевая полоска, смещённая в сторону анода. Некоторые образцы старой марки (КД226, например) имеют характерную заострённую с одной стороны форму, которая соответствует плюсу. С другого, совершенно плоского конца, соответственно, располагается минус.

Обратите внимание! При визуальном обследовании светодиодов, например, обнаруживается, что на одной из их ножек имеется характерный выступ.

По этому признаку обычно определяют, где у такого диода плюс, а где противоположный ему контакт.

Применение измерительного прибора

Самый простой и надёжный способ определения полярности – использование измерительного устройства типа «мультиметр», включённого в режим «Прозвонка». При измерении всегда нужно помнить, что на шнур в изоляции красного цвета от встроенной батарейки подаётся плюс, а на шнур в чёрной изоляции – минус.

После произвольного подсоединения этих «концов» к выводам диода с неизвестной полярностью нужно следить за показаниями на дисплее прибора. Если индикатор покажет напряжение порядка 0,5-0.7 Вольт – это значит, что он включён в прямом направлении, и та ножка, к которой подсоединён щуп в красной изоляции, является плюсовой.

В случае если индикатор показывает «единицу» (бесконечность), можно сказать, что диод включён в обратном направлении, и на основании этого можно будет судить о его полярности.

Дополнительная информация. Некоторые радиолюбители для проверки светодиодов используют панельку, предназначенную для измерения параметров транзисторов.

Диод в этом случае включается как один из переходов транзисторного прибора, а его полярность определяется по тому, светится он или нет.

Включение в схему

В крайнем случае, когда визуально определить расположение выводов не удаётся, а измерительного прибора под рукой не имеется, можно воспользоваться методом включения диода в несложную схему, изображённую на рисунке ниже.

Проверка с помощью лампочки

При его включении в такую цепь лампочка либо загорится (это значит, что полупроводник пропускает через себя ток), либо нет. В первом случае плюс батарейки будет подключён к положительному выводу изделия (аноду), а во втором – наоборот, к его катоду.

В заключение отметим, что способов, как определить полярность диода, существует довольно много. При этом выбор конкретного приёма ее выявления зависит от условий проведения эксперимента и возможностей пользователя.

Видео

elquanta.ru

Как определить полярность светодиода — 2 простых способа

Светодиод – полупроводниковый оптический прибор, пропускающий электрический ток в прямом направлении. При подключении инверсионно тока в цепи не будет, и, естественно, не произойдет свечения. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать полярность светодиода.

Светодиод на схеме обозначается треугольником в кружке с поперечной чертой – это катод, который имеет знак «-» (минус). С противоположной стороны находится анод, имеющий знак «+» (плюс).

В монтажных схемах должна присутствовать цоколевка (или распиновка) выводов для идентификации всех контактов соединения.

Как определить полярность диода, держа в руках крохотную лампочку? Ведь для правильного подключения нужно знать, где у него минус, а где плюс. Если распайка выводов будет попутана, схема не заработает.

Визуальный метод определения полярности

Первый способ определения – визуальный. У диода два вывода. Короткая ножка будет катодом, анод у светодиода всегда длиннее. Запомнить легко, так как присутствует начальная буква «к» и в том и другом слове.

Когда оба вывода согнуты или прибор снят с другой платы, их длину бывает сложно определить. Тогда можно попробовать разглядеть в корпусе небольшой кристалл, который выполнен из прозрачного материала. Он располагается на небольшой подставке. Этот вывод соответствует катоду.

Также катод светодиода можно определить по небольшой засечке. В новых моделях светодиодных лент и ламп применяются полупроводники для поверхностного монтажа. Имеющийся ключ в виде скоса указывает на то, что это отрицательный электрод (катод).

Иногда на светодиодах стоит маркировка «+» и «-». Некоторые производители отмечают катод точкой, иногда линией зеленого цвета. Если нет никакой отметки или ее трудно разглядеть из-за того, что светодиод был снят с другой схемы, нужно произвести тестирование.

Тестирование с применением мультиметра или аккумулятора

Хорошо, если под рукой есть мультиметр. Тогда определение полярности светодиода произойдет за одну минуту. Выбрав режим омметра (измерение сопротивлений), нетрудно произвести следующее действие. Приложив щупы к ножкам светодиода, производится замер сопротивления. Красный провод должен подключаться к плюсу, а черный – к минусу.

При правильном включении прибор выдаст значение, примерно равное 1,7 кОм, и будет наблюдаться свечение. При обратном включении на дисплее мультиметра отобразится бесконечно большая величина. Если проверка показывает, что в обе стороны диод показывает малое сопротивление, то он пробит, и его следует утилизировать.

В некоторые приборах существует специальный режим. Он предназначен для проверки полярности диода. Прямое включение будет сигнализировать подсветкой диода. Этот метод подходит для красных и зеленых полупроводников.

Синие и белые светодиоды выдают индикацию только при напряжении более 3 вольт, поэтому нельзя достигнуть нужного результата. Для их тестирования можно использовать мультиметры типа DT830 или 831, в которых предусмотрен режим определения характеристик транзисторов.

Используя PNP-часть, один вывод светодиода вставляют в коллекторное гнездо, второй – в эмиттерное отверстие. В случае прямого подключения появится индикация, инверсионное включение не даст подобного эффекта.

Как определить полярность светодиода, если под рукой нет мультиметра? Можно прибегнуть к обычной батарейке или аккумулятору. Для этого понадобится еще любой резистор. Это нужно для защиты светодиода от пробоя и выхода из строя. Последовательно соединенный резистор, величина сопротивления которого должна быть примерно 600 Ом, позволит ограничить ток в цепи.


И еще несколько советов:

  • если известна полярность светодиода, впредь нельзя подавать на него обратное напряжение. В противном случае есть вероятность пробоя и выхода из строя. При правильной эксплуатации светодиод будет служить исправно, так как он долговечен, а также его корпус хорошо защищен от попадания влаги и пыли;
  • некоторые типы светодиодов чувствительны к воздействию статического электричества (синие, фиолетовые, белые, изумрудные). Поэтому их нужно предохранять от влияния «статики»;
  • при тестировании светодиода мультиметром желательно это действие произвести быстро, касание к выводам должно быть кратковременным, чтобы избежать пробоя диода и вывода его из строя.

lampagid.ru

как определить полярность шестью способами

Эти полупроводниковые радиодетали используются в различных электронных схемах в качестве элементов индикации. Проблем с их монтажом на плате, как правило, нет. Чтобы пропаять 2 ножки, вставленные в соответствующие отверстия на «дорожках», не нужно быть крупным специалистом в этой области. А вот с полярностью, которую необходимо учитывать при работе со всеми п/п приборами, а не только светодиодами, у людей без опыта возникают сложности. Как правильно определить полярность?

По длине выводов

Самый простой способ, если светодиод новый, ни разу не использовавшийся. Его выводы неодинаковы – один немного длиннее. Здесь несложно запомнить такую аналогию. Слова «катод» и «короткая» начинаются с одной и той же буквы – «К».

Следовательно, другая ножка, более длинная – анод светодиода. Зная это, сложно перепутать. Хотя у некоторых производителей встречается иное – они могут быть одинаковы. Стоит учесть.

По внутреннему наполнению

Если колба хорошо просматривается, то найти «чашечку» (а это катод) совсем нетрудно.

Узнать полярность светодиода – это еще не все. Необходимо его и правильно установить на плате. Схемное изображение этого полупроводника показано на рисунке. Вершина символа прибора (треугольника) указывает на катод (минусовый вывод).

По корпусу

Так проверить полярность можно не у всех светодиодов, так как это зависит от производителя. Но у некоторых на «ободке» напротив катода есть небольшая риска (засечка). Если присмотреться, заметить ее несложно. Как вариант – небольшая точка, срез.

С помощью батарейки

Также простая методика, но здесь необходимо учесть, что светодиоды разных типов отличаются напряжением пробоя. Чтобы полупроводник не вывести из строя (частично или полностью), в цепь нужно последовательно включить ограничительное сопротивление. Номиналом на 0,1 – 0,5 кОм вполне достаточно.

Мультиметром

Кстати, вполне можно задействовать и бытовой мультиметр, который уже укомплектован всем необходимым – источником питания и щупами. Это даже еще лучше.

Способ определения полярности 1 – основан на свойстве светодиода «загораться» при прохождении по нему тока. Следовательно, его анод будет там, где «плюс» батарейки мультиметра (гнездо для щупа «+»), а катод, соответственно, где минус. Чтобы проверить на «свечение», переключатель прибора устанавливается в позицию «измерение диода».

Способ определения полярности 2 – здесь измеряется сопротивление p-n перехода. Переключатель мультиметра – в положение «измерение сопротивления», предел, в зависимости от модификации тестера, в положение более 2 кОм. Например, на 10.

Касание щупами выводов светодиода – лишь кратковременное, чтобы не вывести радиодеталь из строя. Если полярности п/п и источника питания совпадают, то сопротивление будет небольшим (от сотен Ом до нескольких кОм). В этом случае красный щуп (его принято вставлять в гнездо прибора «+») указывает на ножку-анод, а черный («–»), соответственно, на катод.

Если мультиметр показывает большое сопротивление, значит, при касании щупами выводов полярность была нарушена. Следует повторить измерение, изменив ее, чтобы удостовериться в отсутствии внутреннего обрыва. Только в этом случае можно говорить не только о полярности светодиода, но и о его исправности и готовности к использованию по назначению.

На различных тематических форумах встречаются суждения, что ничего страшного не произойдет; можно подключать источник питания в любой полярности, и на светодиоде это не отразится. Но это не совсем так.

  • Во-первых, все зависит от величины напряжения пробоя, то есть характеристики конкретного полупроводника.
  • Во-вторых, он может в дальнейшем и работать, но частично утратить свои свойства. Проще говоря, светить, но не так сильно, как должен.
  • В-третьих, подобные эксперименты негативно отражаются на эксплуатационном ресурсе светодиода. Если его гарантированная производителем наработка на отказ порядка 45 000 часов (в среднем), то после таких проверок на полярность он прослужит намного меньше. Подтверждено практикой!

electroadvice.ru

Диоды выпрямительные, принцип работы, характеристики, схемы подключения

Принцип работы, основные характеристики полупроводниковых выпрямительных диодов можно рассмотреть используя их вольтамперную характеристику (ВАХ), которая схематично представлена на рисунке 1.

Она имеет две ветви, соответствующие прямому и обратному включению диода.

При прямом включении выпрямительного диода ощутимый ток через него начинает протекать при достижении на диоде определенного напряжения Uоткр. Этот ток называется прямым Iпр. Его изменения на напряжение Uоткр влияют слабо, поэтому для большинства расчетов можно принять его значение:

  • 0,7 Вольт для кремниевых диодов,
  • 0,3 Вольт — для германиевых.

Естественно, прямой ток диода до бесконечности увеличивать нельзя, при его определенном значении Iпр.макс этот полупроводниковый прибор выйдет из строя. Кстати, существуют две основные неисправности полупроводниковых диодов:

  • пробой — диод начинает проводить ток в любом направлении, то есть станет обычным проводником. Причем, сначала наступает тепловой пробой (это состояние обратимо), затем электрический (после этого диод можно смело выбрасывать),
  • обрыв — здесь, думаю, пояснения излишни.

Если диод подключить в обратном направлении, через него будет протекать незначительный обратный ток Iобр, которым, как правило, можно пренебречь. При достижении определенного значения обратного напряжения Uобр обратный ток резко увеличивается, прибор, опять же, выходит из строя.

Числовые значения рассмотренных параметров для каждого типа диода индивидуальны и являются его основными электрическими характеристиками. Должен заметить, что существует ряд других параметров (собственная емкость, различные температурные коэффициенты и пр.), но для начала хватит перечисленных.

Здесь предлагаю закончить с чистой теорией и рассмотреть некоторые практические схемы.

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИОДОВ

Для начала давайте рассмотрим как работает диод в цепи постоянного (рис.2) и переменного (рис.3) тока, что следует учитывать при том или ином включении диодов.


При подаче на диод прямого постоянного напряжения через него начинает протекать ток, определяемый сопротивлением нагрузки Rн. Поскольку он не должен превышать предельно допустимого значения следует определить его величину, после чего выбрать тип диода:

Iпр=Uн/Rн — все просто — это закон Ома.

Uн=U-Uоткр — см. начало статьи. Иногда величиной Uоткр можно пренебречь, бывают случаи, когда ее необходимо учитывать, например при расчете схемы подключения светодиода.

При включении диода в цепь переменного тока, помимо прочего, на нем периодически возникает обратное напряжение Uобр. Имейте в виду, следует учитывать его амплитудное значение (Для Uпр, кстати, тоже). Например, для бытовой электрической сети привычное всем напряжение 220В является действующим, а его амплитудное значение составляет 380В. Подробнее про это можно посмотреть на этой странице.

Это самое основное, про что надо помнить.

Теперь — несколько схем подключения диодов, часто встречающихся на практике.


Вне всякого сомнения, лидером здесь является мостовая схема диодов, используемая во всевозможных выпрямителях (рисунок 4). Выглядеть она может по разному, принцип действия одинаков, думаю из рисунка все ясно. Кстати, последний вариант — условное обозначение диодного моста в целом. Применяется для упрощения обозначения двух предыдущих схем.


  1. Диоды могут выступать как «развязывающие» элементы. Управляющие сигналы Упр1 и Упр2 объединяются в точке А, причем взаимное влияние их источников друг на друга отсутствует. Кстати, это простейший вариант реализации логической схемы «или».
  2. Защита от переполюсовки (жаргонное — «защита от дураков»). Если существует возможность неправильного подключения полярности напряжения питания эта схема защищает устройство от выхода из строя.
  3. Автоматический переход на питание от внешнего источника. Поскольку диод «открывается», когда напряжение на нем достигнет Uоткр, то при Uвнеш

© 2012-2018 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

eltechbook.ru

Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод — самый простой полупроводниковый прибор, состоящий из одного PN перехода. Основная его функция — это проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Состоит диод из двух слоев полупроводника типов N и P.


На стыке соединения P и N образуется PN-переход (PN-junction). Электрод, подключенный к P, называется анод. Электрод, подключенный к N , называется катод. Диод проводит ток в направлении от анода к катоду, и не проводит обратно.

Диод в состоянии покоя

Посмотрим, что происходит внутри PN-перехода, когда полупроводниковый диод находится в состоянии покоя. То есть тогда, когда ни к аноду, ни к катоду не подключено напряжения.

Итак, в части N имеются в наличии свободные электроны – отрицательно заряженные частицы. В части P находятся положительно заряженные ионы – дырки. В результате, в том месте, где есть частицы с зарядами разных знаков, возникает электрическое поле, притягивающее их друг к другу.

Под действием этого поля свободные электроны из части N дрейфуют через PN переход в часть P и заполняют некоторые дырки. В итоге получается очень слабый электрический ток, измеряемый в наноамперах. В результате, плотность вещества в P части повышается и возникает диффузия (стремление вещества к равномерной концентрации), толкающая частицы обратно на сторону N.

Обратное включение диода

Теперь посмотрим, как у полупроводникового диода получается выполнять свою основную функцию – проводить ток только в одном направлении. Подключим источник питания — плюс к катоду, минус к аноду.

В соответствии с силой притяжения, возникшей между зарядами разной полярности, электроны из N начнут движение к плюсу и отдалятся от PN перехода. Аналогично, дырки из P будут притягиваться к минусу, и также отдалятся от PN перехода. В результате, плотность вещества у электродов повышается. В действие приходит диффузия и начинает толкать частицы обратно, стремясь к равномерной плотности вещества.


Как мы видим, в этом состоянии диод не проводит ток. При повышении напряжения, в PN переходе будет все меньше и меньше заряженных частиц.

Прямое включение диода

Меняем полярность источника питания — плюс к аноду, минус к катоду. В таком положении, между зарядами одинаковой полярности возникает сила отталкивания. Отрицательно заряженные электроны отдаляются от минуса и двигаются сторону pn перехода. В свою очередь, положительно заряженные дырки отталкиваются от плюса и направляются навстречу электорнам. PN переход обогащается заряженными частицами с разной полярностью, между которыми возникает электрическое поле – внутреннее электрическое поле PN перехода. Под его действием электроны начинают дрейфовать на сторону P. Часть из них рекомбинируют с дырками (заполняют место в атомах, где не хватает электрона). Остальные электроны устремляются к плюсу батарейки. Через диод пошел ток ID.


Чтобы не возникло путаницы, напомню, что направление тока на электрических схемах обратно направлению потока электронов.

Недостатки реального полупроводникового диода

На практике, в реальном диоде, при обратном подключении напряжения, возникает очень маленький ток, измеряемый в микро, или наноамперах (в зависимости от модели прибора). В следствии слишком высокого напряжения, может разрушиться кристаллическая структура полупроводника в диоде. В этом случае, прибор начнет хорошо проводить ток также и при обратном смещении. Такое напряжение называется напряжение пробоя. Процесс разрушения структуры полупроводника невосстановим, и прибор приходит в негодность.

При прямом подключении, напряжение между анодом и катодом должно достигнуть определенного значения Vϒ, для того чтобы диод начал хорошо проводить ток. Для кремниевых приборов Vϒ — это примерно 0.7V, а для германиевых — около 0.3V. Более подробно об этом, и других характеристиках полупроводникового выпрямительного диода пойдет речь в статье ВАХ полупроводникового диода.

hightolow.ru

Что такое диод и как его проверить

Приветствую друзья!

Мы настолько привыкли к компьютерам, что не представляем своей жизни без них. Эти жужжащие ящики на наших столах собраны из множества различных «железок». Интересно отметить, что ни один из этих составных «кирпичиков» сам по себе не может похвастаться теми свойствами, которыми обладает компьютер.

А собранные вместе, они являют собой нечто совершенно уникальное!

Какой кирпич не возьми – это только кусок обожженной глины; не сразу и понятно, к какому делу его – самого по себе — можно приспособить.

Это как дом, построенный из кирпичей.

Но несколько тысяч собранных определенным образом таких кусков глины — это жилище, которое защищает от непогоды и предоставляет крышу над головой.

Разумеется, можно пользоваться компьютером (и жить в доме) и не представлять себе, как эти штуки устроены.

Но если вы хотите научиться «лечить» ваши компьютеры, то придется разбираться, как устроены их составные части.

Поэтому сегодня мы поговорим об одном из компьютерных «кирпичиков» чуть более подробно. Мы попытаемся кратко познакомиться с тем, что такое полупроводниковые диоды и зачем они нужны.

Что такое диод?

Диоды применяются в компьютерных блоках питания для выпрямления переменного тока.

Выпрямительный диод – это деталь, имеющая в своем составе соединенные вместе полупроводники двух типов – p-типа (positive – положительный) и n–типа (negative – отрицательный).

При их соединении (сплавлении) образуется так называемый p-n переход. Этот переход обладает разным сопротивлением при различной полярности приложенного напряжения.

Если напряжение приложено в прямом направлении (положительная клемма источника напряжения подключена к p-полупроводнику — аноду, а отрицательная – к n-полупроводнику — катоду), то сопротивление диода невелико.

В этом случае говорят, что диод открыт. Если полярность подключения изменить на противоположную, то сопротивление диода будет очень большим. В таком случае говорят, что диод закрыт (заперт).

Когда диод открыт, то на нем падает какое-то напряжение.

Это падение напряжения создается протекающим через диод так называемым прямым током и зависит от величины этого тока.

Причем зависимость эта нелинейная.

Конкретное значение падения напряжения в зависимости от протекающего тока можно определить по вольт-амперной характеристике.

Эта характеристика обязательно приводится в полном техническом описании (data sheets, справочных листах).

Например, на распространенном диоде 1N5408, применяемом в компьютерном блоке питания, при изменении тока от 0,2 до 3 А падение напряжения изменяется от 0,6 до 0,9 В. Чем больше протекающий через диод ток, тем больше падение напряжения на нем и, соответственно, рассеиваемая на нем мощность (P = U * I). Чем большая мощность рассеивается на диоде, тем сильнее он греется.

В компьютерном блоке питания при выпрямлении сетевого напряжения применяется обычно мостовая схема выпрямления – 4 диода, включенные определенным образом.

Если клемма 1 имеет положительный относительно клеммы 2 потенциал, то ток пойдет через диод VD1, нагрузку и диод VD3.

Если клемма 1 имеет отрицательный клеммы 2 потенциал, то ток потечет через диод VD2, нагрузку и диод VD4. Таким образом, ток через нагрузку хоть и меняется по величине (при переменном напряжении), но протекает всегда в одном направлении – от клеммы 3 к клемме 4.

В этом и заключается эффект выпрямления. Если бы не было диодного моста – ток по нагрузке протекал бы в разных направлениях. С мостом же он протекает в одном. Такой ток называется пульсирующим.

В курсе высшей математики доказывается, что пульсирующее напряжение содержит в себе постоянную составляющую и сумму гармоник (частот, кратных основной частоте переменного напряжения 50 Герц). Постоянная составляющая выделяется фильтром (конденсатором большой емкости), который не пропускает гармоники.

Выпрямительные диоды присутствуют и в низковольтной части блока питания. Только схема включения состоит там не из 4-х диодов, а из двух.

Внимательный читатель может спросить: «А почему это используются разные схемы включения? Нельзя ли применить диодный мост и в низковольтной части?»

Можно, но это будет не лучшее решение. В случае диодного моста ток проходит через нагрузку и два последовательно включенных диода.

В случае использования диодов 1N5408 общее падение напряжения на них может составить величину 1,8 В. Это очень немного по сравнению с сетевым напряжением 220 В.

А вот если такая схема будет применена в низковольтной части, то это падение будет весьма заметным по сравнению с напряжениями +3,3, +5 и +12 В. Применение схемы из двух диодов уменьшает потери вдвое, так как последовательно с нагрузкой включен один диод, а не два.

К тому же, ток во вторичных цепях блока питания гораздо больше (в разы), чем в первичной.

Следует отметить, для этой схемы трансформатор должен иметь две одинаковые обмотки, а не одну. Схема выпрямления из двух диодов использует оба полупериода переменного напряжения, также как и мостовая.

Если потенциал верхнего конца вторичной обмотки трансформатора (см схему) положителен по отношению к нижнему, то ток протекает через клемму 1, диод VD1, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD2 в это время заперт.

Если потенциал нижнего конца вторичной обмотки положителен по отношению к верхнему, то ток протекает через клемму 2, диод VD2, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD1 в это время заперт. Получается тот же пульсирующий ток, что и при мостовой схеме.

Теперь давайте покончим со скучной теорией и перейдем к самому интересному – к практике.

Для начала скажем, что перед началом проверки диодов, хорошо бы ознакомиться с тем, как работать с цифровым тестером.

Об этом рассказывается в соответствующих статьях здесь, здесь и здесь.

Диод на электрических схемах изображается символически в виде треугольника (стрелочки) и палочки.

Палочка – это катод, стрелочка (она указывает направление тока, т.е. движения положительных зарядов) – анод.

Проверить диодный мост можно цифровым тестером, установив переключатель работы в положении проверки диодов (указатель переключателя диапазонов тестера должен стоять напротив символического изображения диода).

Если присоединить красный щуп тестера к аноду, а черный — к катоду отдельного диода, то диод будет открыт напряжением с тестера.

Дисплей покажет величину 0,5 – 0,6 В.

Если изменить полярность щупов, диод будет заперт.

Дисплей при этом покажет единицу в крайнем левом разряде.

Диодный мост часто имеет символическое обозначение вида напряжения на корпусе (~ переменное напряжение, +, — постоянное напряжение).

Диодный мост можно проверить, установив один щуп на одну из клемм «~», а второй – поочередно на выводы «+» и «-».

При этом один диод будет открыт, а другой закрыт.

Если поменять полярность щупов – то тот диод, который был закрыт, теперь откроется, а другой закроется.

Следует обратить внимание на то, что катод – это плюсовой вывод моста.

Если какой-то из диодов закорочен, тестер покажет нулевое (или очень небольшое напряжение).

Такой мост, естественно, непригоден для работы.

В закоротке диода можно убедиться, если тестировать диоды в режиме измерения сопротивления.

При закороченном диоде тестер покажет небольшое сопротивление в обоих направлениях.

Как уже говорилось, во вторичных цепях используется схема выпрямления из двух диодов.

Но даже на одном диоде падает достаточно большое напряжение по сравнению с выходными напряжениями +12 В, +5 В, +3,3 В.

Токи потребления могут достигать 20 А и более, и на диодах будет рассеиваться большая мощность.

Вследствие этого они будут сильно греться.

Мощность рассеяния уменьшится, если будет меньшим прямое напряжение на диоде.

Поэтому в таких случаях применяют так называемые диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения меньше.

Диоды Шоттки

Диод Шоттки состоит не из двух различных полупроводников, а из металла и полупроводника.

Получающийся при этом так называемый потенциальный барьер будет меньше.

В компьютерных блоках питания применяют сдвоенные диоды Шоттки в трехвыводном корпусе.

Типичным представителем такой сборки является SBL2040. Падение напряжения на каждом из ее диодов при максимальном токе не превысит (по даташиту) 0,55 В. Если проверить ее тестером (в режиме проверки диодов), то он покажет величину около 0,17 В.

Меньшая величина напряжения обусловлена тем, что через диод протекает очень небольшой ток, далекий от максимального.

В заключение скажем, что у диода есть такой параметр, как предельно допустимое обратное напряжение. Если диод заперт – к нему приложено обратное напряжение. При замене диодов надо учитывать эту величину.

Если в реальной схеме обратное напряжение превысит предельно допустимое – диод выйдет из строя!

Диод – важная «железка» в электронике. Чем бы еще мы выпрямляли напряжение?

На сегодня все. Надеюсь, вам было интересно.

С вами был Виктор Геронда.

До встречи на блоге!

vsbot.ru

Полярность — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Полярность — диод

Cтраница 1

Полярность диодов определяется тестером.  

Полярность диодов КИПД 02А — 1К, КИПД02Б — 1К указывается на чертеже; остальные диоды имеют обратную полярность.  

Изменив полярность диода и источника опорного напряжения, можно получить ограничение снизу.  

Только там иная полярность диодов и включены они непосредственно в плечи выпрямительного моста, а здесь они заменены изображением диода внутри квадрата, символизирующим выпрямительный мост. Если захочешь проследить весь путь тока, выпрямленного диодами V1 — V4, впиши их в стороны квадрата.  

Для измерения отрицательного пикового значения полярность диодов должна быть обратной.  

Другой тип усилительных схем основан на эффекте накопления неосновных носителей заряда, которое возникает при изменении полярности диода с прямого направления на обратное. Гь который питает его напряжением сигнала в ви-де импульсов.  

Зная полярность омметра, легко определить полярность диода, так как в том случае, когда омметр показывает минимальное сопротивление, полярности диода и омметра совпадают.  

Полярность диода выбирается такой, чтобы он пропускал ток в полупериоды обратной полярности.  

Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Полярность диода обозначается желтой точкой на корпусе вблизи положительного (анодного) вывода. Тип диода приводится на дополнительной таре.  

Маркируются цветовыми точками на корпусе: АЛ336А — одной красной, АЛ336Б — двумя красными, АЛ336В — одной зеленой, АЛ336Г — двумя зелеными, АЛ336Д — одной желтой, АЛ336Е — двумя желтыми, АЛ336Ж — тремя желтыми, АЛ336И — одной белой, АЛ336К — одной черной. Полярность диодов АЛ336А, АЛ336Б и АЛ336К указывается на чертеже. Диоды АЛ336В — АЛ336И имеют обратную полярность.  

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Светодиод — это разновидность диода, поэтому при подключении он требует не только ограничения тока, но и соблюдения полярности. Но в явном виде она на корпусе детали нигде не указана, и её придётся определять по косвенным признакам. Автор Instructables под ником Nikus знает целых пять таких признаков. Теперь их узнаете и вы.

Как и электроды обычного диода, электроды светодиода называются анодом и катодом. Первый из них соответствует плюсу, второй — минусу. При прямой полярности светодиод действует как стабистор: открывается при небольшом напряжении, зависящем от цвета (чем меньше длина волны, тем оно больше). Только в отличие от стабистора, он при этом светится. При обратной же полярности он ведёт себя как стабилитрон, открываясь при значительно большем напряжении. Но этот режим для светодиода — нештатный: производитель не гарантирует, что изделие не выйдет из строя, даже если ток ограничить, да и света вы никакого не получите.

Если светодиод вами ниоткуда не выпаян, а куплен новым, один вывод у него длиннее другого. Думаете, это результат не очень аккуратного изготовления? Nikus другого мнения. Тот вывод, который длиннее, соответствует плюсу, т.е., аноду. Вот и весь секрет!

Но самодельщики не очень часто используют новые светодиоды. Что ж, есть и такой признак, который при впайке, укорачивании выводов и последующей выпайке детали не исчезает. Непосвящённым и он кажется небольшим производственным дефектом. Нет, он тоже неспроста: небольшой плоский участок на цилиндническом корпусе, как будто надфилем случайно сточили. Оказывается, не случайно. Эта метка расположена рядом с отрицательным выводом — катодом.

Также Nikus советует заглянуть внутрь светодиода. Сломать? Вовсе нет. Матовые светодиоды практически исчезли с рынка, остались прозрачные, позволяющие разглядеть сбоку внутреннюю структуру. С выводами соединены две плоские пластины, и они тоже разных размеров. Большая держит чашечку с кристаллом, маленькая — волосок, соединённый с кристаллом сверху. Чашечка — минус, волосок — плюс.

Редкий самодельщик обходится без приборов-помощников, вот и Nikus купил себе недорогой мультиметр.

Среди прочих режимов, у него есть режим проверки диодов.

При подключении обычного диода в правильной полярности прибор показывает в этом режиме прямое падение напряжения. У светодиода это падение всегда больше одного вольта, поэтому даже при правильном подключении показания дисплея не изменятся. Зато светодиод слегка засветится. Если щупы подключены к мультиметру правильно, то есть, чёрный — в гнездо COM, а красный — в гнездо VΩmA, красному щупу будет соответствовать плюс.

Со стрелочными тестерами сложнее. Те из них, которые питаются от одной 1,5-вольтовой батарейки, для проверки светодиодов не годятся. Те же, у которых напряжение питания составляет от 3 до 12 В, подходят, но у них в режиме омметра полярность напряжения на щупах часто обратная. Проверить её можно другим прибором, работающим в режиме вольтметра. Только и на том и на другом подключите щупы правильно!

Nikus пишет, что носит с собой мультиметр повсюду, кроме бассейна. Вы же, скорее всего, так не делаете, а необходимость узнать полярность светодиода может возникнуть внезапно. На помощь придёт распространённая трёхвольтовая батарейка типоразмера 2016, 2025 или 2032. У новой батарейки напряжение без нагрузки может достигать 3,7 В, поэтому лучше взять слегка разряженную, примерно для 2,8 В, так лучше для светодиода.

Диоды относятся к категории электронных приборов, работающих по принципу полупроводника, который особым образом реагирует на приложенное к нему напряжение. С внешним видом и схемным обозначением этого полупроводникового изделия можно ознакомиться на рисунке, размещённом ниже.

Особенностью включения этого элемента в электронную схему является необходимость соблюдения полярности диода.

Дополнительное пояснение. Под полярностью подразумевается строго установленный порядок включения, при котором учитывается, где плюс, а где минус у данного изделия.

Эти два условных обозначения привязываются к его выводам, называемым анодом и катодом, соответственно.

Особенности функционирования

Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.

Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.

На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.

Способы определения полярности

Для определения полярности диодного изделия можно воспользоваться различными приёмами, каждый из которых подходит для определённых ситуаций и будет рассмотрен отдельно. Эти методы условно делятся на следующие группы:

  • Метод визуального осмотра, позволяющий определиться с полярностью по имеющейся маркировке или характерным признакам;
  • Проверка посредством мультиметра, включённого в режим прозвонки;
  • Выяснение, где плюс, а где минус путём сборки несложной схемы с миниатюрной лампочкой.

Рассмотрим каждый из перечисленных подходов отдельно.

Визуальный осмотр

Этот способ позволяет расшифровать полярность по имеющимся на полупроводниковом изделии специальным меткам. У некоторых диодов это может быть точка или кольцевая полоска, смещённая в сторону анода. Некоторые образцы старой марки (КД226, например) имеют характерную заострённую с одной стороны форму, которая соответствует плюсу. С другого, совершенно плоского конца, соответственно, располагается минус.

Обратите внимание! При визуальном обследовании светодиодов, например, обнаруживается, что на одной из их ножек имеется характерный выступ.

По этому признаку обычно определяют, где у такого диода плюс, а где противоположный ему контакт.

Применение измерительного прибора

Самый простой и надёжный способ определения полярности – использование измерительного устройства типа «мультиметр», включённого в режим «Прозвонка». При измерении всегда нужно помнить, что на шнур в изоляции красного цвета от встроенной батарейки подаётся плюс, а на шнур в чёрной изоляции – минус.

После произвольного подсоединения этих «концов» к выводам диода с неизвестной полярностью нужно следить за показаниями на дисплее прибора. Если индикатор покажет напряжение порядка 0,5-0.7 Вольт – это значит, что он включён в прямом направлении, и та ножка, к которой подсоединён щуп в красной изоляции, является плюсовой.

В случае если индикатор показывает «единицу» (бесконечность), можно сказать, что диод включён в обратном направлении, и на основании этого можно будет судить о его полярности.

Дополнительная информация. Некоторые радиолюбители для проверки светодиодов используют панельку, предназначенную для измерения параметров транзисторов.

Диод в этом случае включается как один из переходов транзисторного прибора, а его полярность определяется по тому, светится он или нет.

Включение в схему

В крайнем случае, когда визуально определить расположение выводов не удаётся, а измерительного прибора под рукой не имеется, можно воспользоваться методом включения диода в несложную схему, изображённую на рисунке ниже.

При его включении в такую цепь лампочка либо загорится (это значит, что полупроводник пропускает через себя ток), либо нет. В первом случае плюс батарейки будет подключён к положительному выводу изделия (аноду), а во втором – наоборот, к его катоду.

В заключение отметим, что способов, как определить полярность диода, существует довольно много. При этом выбор конкретного приёма ее выявления зависит от условий проведения эксперимента и возможностей пользователя.

Видео

Защита от обратной полярности: уменьшение потерь с помощью диодов “LowVf” — Компоненты и технологии

В предлагаемой статье рассматриваются преимущества диодов класса LowVf, производимых компанией Diotec для защиты от обратной полярности.

Большинство электронных устройств нуждается в защите от перемены полярности питающего напряжения. Диоды, предназначенные для выполнения этой функции, защищают печатные платы от неправильного подключения к источнику питающего напряжения или батарее. Неправильная полярность подключения питания может привести к выходу из строя расположенных на плате дорогостоящих электронных компонентов, ошибка в подключении также может представлять опасность для персонала.

Аналогичная ситуация наблюдается в том случае, когда электронный модуль получает питание от двух источников, например батареи и сетевого источника питания. В телекоммуникационном оборудовании эта функция выполняется с помощью диодов, включенных по схеме «ИЛИ» (рис. 1).

Рис. 1. Схемы защиты от обратной полярности питающего напряжения

На практике для реализации схемы защиты от обратной полярности применяются три типа элементов:

  • стандартные диоды;
  • диоды Шоттки;
  • MOSFET-транзисторы.

В большинстве схем с небольшим током нагрузки можно было бы использовать недорогие выпрямительные диоды. Основной проблемой является обеспечение надежной работы в условиях перегрузочных токов. Например, если батарея подключается к схеме с незаряженными сглаживающими конденсаторами, то в первый момент через диоды будут протекать достаточно большие зарядные токи. Подобная проблема встречается и во многих других применениях.

Хотя диоды, предназначенные для защиты от обратной полярности, практически всегда используются в состоянии прямой проводимости, огромное значение имеет величина их допустимого обратного напряжения. В системе, рассчитанной на нормальную работу при напряжении 12 В, могут наблюдаться броски напряжения, которые способны привести к пробою диодов. Для предотвращения этого в зависимости от используемой схемы защиты приходится применять диоды с рабочим напряжением от 40 до 200 В.

Использование транзисторов MOSFET является дорогим решением, вдобавок достаточно сложным в реализации. Схемы защиты с MOSFET целесообразны только при очень больших значениях пиковых токов перегрузки. В большинстве практических схем наиболее разумным является применение выпрямительных диодов и диодов Шоттки. Последние имеют меньшее значение прямого напряжения VF , но их стоимость все еще намного выше, чем у стандартных выпрямителей.

Семейство выпрямительных диодов LowVf производится компанией Diotec с использованием собственных технологий. При больших значениях прямых токов диоды данного типа по значению прямого напряжения VF не уступают характеристикам высоковольтных диодов Шоттки. При этом они имеют гораздо более высокое обратное напряжение и меньший ток утечки (рис. 2).

Рис. 2. Прямые характеристики диодов различных классов

Компания Diotec Semiconductor производит широкую гамму стандартных диодов. Выпрямители серий Р1200 и F1200 с аксиальными выводами способны проводить ток до 12 А, ток компонентов серии Р600 не превышает 6 А. Подобные выпрямители выпускались в течение нескольких десятков лет, при их изготовлении использовалась так называемая технология открытого перехода. Основным недостатком данной технологии является невысокая надежность полупроводниковых кристаллов, что выражается в достаточно высоком значении параметра FIT (Failed In Time), характеризующего интенсивность отказов.

Диоды серий Р600, Р1000 и Р1200/F1200 производятся Diotec с помощью собственной технологии Plasma EPOS (таблица). Этот производственный процесс предусматривает двойную пассивацию кремниевых пластин, что позволяет существенно повысить надежность выпускаемой продукции. Кроме того, технология Plasma EPOS имеет высокие экологические показатели, поскольку при ее использовании исключается применение агрессивных жидкостей. С помощью данного производственного процесса выпускаются и диоды класса LowVf в корпусе ТО-220, относящиеся к серии FT2000.

Таблица. Основные электрические характеристики диодов различных классов

Использование диодов LowVf возможно в самых разных областях благодаря широкому диапазону рабочих напряжений (см. табл.). В тех случаях, когда требуется сверхнизкое значение прямого падения напряжения, единственным выбором по-прежнему являются диоды Шоттки, однако данное утверждение справедливо для напряжения, не превышающего 40 В. Диоды Шоттки с более высоким значением обратного напряжения, например 100 В, имеют показатели проводимости, близкие к характеристикам выпрямителей класса LowVf, а с ростом напряжения преимущество последних растет.

Выпускаемые Diotec диоды в наиболее популярных на рынке корпусах перекрывают широкий диапазон рабочих токов. Миниатюрные выпрямители MELF и SMA рассчитаны на рабочий ток до 3 А, диоды в корпусах SMB могут пропускать до 5 А, а в корпусах SMC — до 8 А. Все указанные компоненты в стандартном исполнении имеют рабочее напряжение 40, 60 и 100 В. Основным ограничением для применения SMD-компонентов при больших токах является тепловое сопротивление, однако эти устройства с успехом могут работать в условиях пиковых токовых перегрузок в схемах защиты от обратной полярности. Диоды класса LowVf обеспечивают пониженные потери проводимости и более высокий КПД в номинальных режимах, при этом они имеют лучшие перегрузочные характеристики, что необходимо в ряде практических применений. Выпрямители в стандартных корпусах с аксиальными выводами рассчитаны на ток 8, 12 и даже 15 А, что является рекордным показателем для компонентов такого типа.

Диапазон стандартных корпусов, в которых в настоящее время выпускаются диоды Шоттки, существенно меньше: это ТО-220, D2PAK, DPAK и некоторое количество специальных продуктов в SMD (1 мм) исполнении.

Наибольшее значение обратного напряжения имеют стандартные диоды: как показано в таблице, выпрямители с аксиальными выводами при токе 10 А обеспечивают диапазон до 1200 В. Такие же элементы с током 3 А могут иметь рабочее напряжение до 2000 В (тип BY2000). В то же время обратное напряжение диодов Р600, рассчитанных на ток 6 А, составляет 1200 В.

Применение диодов DIOTEC класса LowVf наиболее целесообразно в схемах защиты от обратного напряжения, как обычных, так и 2-канальных, где выпрямители включаются по схеме «ИЛИ». Имея низкие потери проводимости, они рассчитаны на работу при обратном напряжении до 400 В. Это является их существенным преимуществом перед диодами Шоттки, уступающими компонентам LowVf при напряжении, превышающем 100 В. Для работы при напряжении выше 1000 В лучшим выбором являются стандартные выпрямительные диоды, широкий диапазон которых также предлагает компания Diotec.

Как определить полярность светодиодной ленты. Все методы определения полярности у светодиодов

Светодиод – полупроводниковый оптический прибор, пропускающий электрический ток в прямом направлении. При подключении инверсионно тока в цепи не будет, и, естественно, не произойдет свечения. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать полярность светодиода.

Светодиод на схеме обозначается треугольником в кружке с поперечной чертой – это катод, который имеет знак «-» (минус). С противоположной стороны находится анод, имеющий знак «+» (плюс).

В монтажных схемах должна присутствовать цоколевка (или распиновка) выводов для идентификации всех контактов соединения.

Как определить полярность диода, держа в руках крохотную лампочку? Ведь для правильного подключения нужно знать, где у него минус, а где плюс. Если распайка выводов будет попутана, схема не заработает.

Визуальный метод определения полярности

Первый способ определения – визуальный. У диода два вывода. Короткая ножка будет катодом, анод у светодиода всегда длиннее. Запомнить легко, так как присутствует начальная буква «к» и в том и другом слове.

Когда оба вывода согнуты или прибор снят с другой платы, их длину бывает сложно определить. Тогда можно попробовать разглядеть в корпусе небольшой кристалл, который выполнен из прозрачного материала. Он располагается на небольшой подставке. Этот вывод соответствует катоду.

Также катод светодиода можно определить по небольшой засечке. В новых моделях светодиодных лент и ламп применяются полупроводники для поверхностного монтажа. Имеющийся ключ в виде скоса указывает на то, что это отрицательный электрод (катод).

Иногда на светодиодах стоит маркировка «+» и «-». Некоторые производители отмечают катод точкой, иногда линией зеленого цвета. Если нет никакой отметки или ее трудно разглядеть из-за того, что светодиод был снят с другой схемы, нужно произвести тестирование.

Тестирование с применением мультиметра или аккумулятора

Хорошо, если под рукой есть мультиметр. Тогда определение полярности светодиода произойдет за одну минуту. Выбрав режим омметра (измерение сопротивлений), нетрудно произвести следующее действие. Приложив щупы к ножкам светодиода, производится замер сопротивления. Красный провод должен подключаться к плюсу, а черный – к минусу.

При правильном включении прибор выдаст значение, примерно равное 1,7 кОм, и будет наблюдаться свечение. При обратном включении на дисплее мультиметра отобразится бесконечно большая величина. Если проверка показывает, что в обе стороны диод показывает малое сопротивление, то он пробит, и его следует утилизировать.


В некоторые приборах существует специальный режим. Он предназначен для проверки полярности диода. Прямое включение будет сигнализировать подсветкой диода. Этот метод подходит для красных и зеленых полупроводников.

Синие и белые светодиоды выдают индикацию только при напряжении более 3 вольт, поэтому нельзя достигнуть нужного результата. Для их тестирования можно использовать мультиметры типа DT830 или 831, в которых предусмотрен режим определения характеристик транзисторов.

Используя PNP-часть, один вывод светодиода вставляют в коллекторное гнездо, второй – в эмиттерное отверстие. В случае прямого подключения появится индикация, инверсионное включение не даст подобного эффекта.

Как определить полярность светодиода, если под рукой нет мультиметра? Можно прибегнуть к обычной батарейке или аккумулятору. Для этого понадобится еще любой резистор. Это нужно для защиты светодиода от пробоя и выхода из строя. Последовательно соединенный резистор, величина сопротивления которого должна быть примерно 600 Ом, позволит ограничить ток в цепи.


И еще несколько советов:

  • если известна полярность светодиода, впредь нельзя подавать на него обратное напряжение. В противном случае есть вероятность пробоя и выхода из строя. При правильной эксплуатации светодиод будет служить исправно, так как он долговечен, а также его корпус хорошо защищен от попадания влаги и пыли;
  • некоторые типы светодиодов чувствительны к воздействию статического электричества (синие, фиолетовые, белые, изумрудные). Поэтому их нужно предохранять от влияния «статики»;
  • при тестировании светодиода мультиметром желательно это действие произвести быстро, касание к выводам должно быть кратковременным, чтобы избежать пробоя диода и вывода его из строя.

Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?

Определяем зрительно

Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.

Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Применяем источник питания

Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Применение мультиметра

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.

Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.

Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.

Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру. Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.

Способны пропускать электрический ток в определенном направлении. Если подключение выполнено инверсионно, электрический ток не проходит по цепи, а нужный электроприбор не включится. Объясняется это тем, что приборы по принципу устройства представляют собой диоды, и не все имеют способность светиться. Это говорит о том, что светодиод имеет полярность и функционирует при определенном направлении тока. В связи с этим для подключения важно правильно определить, где у светодиодов минус и плюс. Разберем несколько способов.

Визуально

Если у Вас в руках светодиод где плюс где минус вы не знаете, попробуйте сделать это визуально. Как визуально определить светодиодную полярность? Достаточно просто.
У нового светодиода два вывода, один должен быть короче. Короткий вывод — это катод. Запомнить легко: «короткий» — «катод», оба слова на «к». Плюс находится там, где длинный вывод. Если имеем дело с использованным светодиодом, ножки которого согнуты, задача усложняется.
Тогда вглядываемся в корпус, где находится самый важный элемент — кристаллик. Он лежит на крошечной подставке, чашечке. Вывод с подставки — катод, с его стороны располагается срез или засечка.
НО данный способ не всегда применим. Многие производители сегодня при производстве не соблюдают стандарты, а ассортимент моделей поражает многообразием. Некоторые изготовители отмечают катоды точкой или линией зеленого цвета, либо проставляют знаки «-» и «+». Если же внешних опознавательных признаков нет, нужно провести электротестирование.

Источник питания в помощь

Второй способ определить светодиодную полярность — подключить его к . Главное, правильно подобрать источник питания с напряжением, чтобы оно не превышало максимальный уровень напряжения светодиода, иначе он перегорит или испортится. Элементы соединяются так: к » +» подключается «-«, к «-» подключается «+».

Мультиметр

Если вышеописанные способы не дали результатов, используйте мультиметр. Чтобы мультиметром определить полярность светодиода потребует максимум минута. Сначала нужно выбрать на оборудовании режим измерения уровня сопротивления, а затем прикоснуться специальными щипцами к светодиодным контактам. Черный провод идет к «-», а красный к «+». Не нужно касаться слишком долго, 20-30 секунд хватит. Если включение было выполнено напрямую (« + » к « + », а « — » к « -»), на мультиметре отображается показатель в области 1,7 кило Ом. Если включение обратное — на приборе не отображаются измерения..
Измерять в режиме диода несколько легче: при подсоединении напрямую, загорится . Этот режим подходит для зеленых и красных лампочек, а вот белые и синие лампочки рассчитаны на ток с напряжением более 3 В. По этой причине при подключении лампочек синего и белого цвета, они могут засветиться и при правильной полярности.
В данном случае используется режим измерения характеристик транзисторов. Светодиод вставляется в пазы колодки, снизу мультиметра. Применяется часть PNP: одна ножка диода вставляется в разъем «Е» — эмиттер, а вторая в «С» — коллектор. Лампочка светится когда, к коллектору подсоединили катод.
Таким образом, определение полярности не представляет особой сложности.

Все диоды обязательно имеют положительный и отрицательный выводы. Эти выводы получили специальные названия: положительный называется анодом , а отрицательный — катодом . Катод диода легко опознать по полоске красного или черного цвета, расположенной у этого вывода на корпусе.

На рис. 4.8 как раз показан диод с подобной маркировкой полярности . Полоска, таким образом, соответствует вертикальной линии схемотехнического символа данного элемента. Важно, чтобы, «читая» принципиальную схему какого-либо устройства, вы правильно трактовали расположение в ней диода и направление протекающего тока


Рис. 4.8. Используя диоды, всегда помните об их полярности. Полоска на одном из концов корпуса диода указывает его

Внимание
Как уже говорилось в самом начале этого раздела, диоды позволяют проходить через них току в прямом направлении и блокируют ток, протекающий в обратном. Таким образом, если вставить диод в схему неправильно, схема или не заработает, или некоторые элементы рискуют выйти из строя. Всегда внимательно проверяйте полярность диодов в схеме — лучше дважды перепроверить, чем один раз устранять последствия!

Эти полупроводниковые радиодетали используются в различных электронных схемах в качестве элементов индикации. Проблем с их монтажом на плате, как правило, нет. Чтобы пропаять 2 ножки, вставленные в соответствующие отверстия на «дорожках», не нужно быть крупным специалистом в этой области. А вот с полярностью, которую необходимо учитывать при работе со всеми п/п приборами, а не только светодиодами, у людей без опыта возникают сложности. Как правильно определить полярность?

Самый простой способ, если светодиод новый, ни разу не использовавшийся. Его выводы неодинаковы – один немного длиннее. Здесь несложно запомнить такую аналогию. Слова «катод» и «короткая» начинаются с одной и той же буквы – «К».

Следовательно, другая ножка, более длинная – анод светодиода. Зная это, сложно перепутать. Хотя у некоторых производителей встречается иное – они могут быть одинаковы. Стоит учесть.

По внутреннему наполнению

Если колба хорошо просматривается, то найти «чашечку» (а это катод) совсем нетрудно.

Узнать полярность светодиода – это еще не все. Необходимо его и правильно установить на плате. Схемное изображение этого полупроводника показано на рисунке. Вершина символа прибора (треугольника) указывает на катод (минусовый вывод).

По корпусу

Так проверить полярность можно не у всех светодиодов, так как это зависит от производителя. Но у некоторых на «ободке» напротив катода есть небольшая риска (засечка). Если присмотреться, заметить ее несложно. Как вариант – небольшая точка, срез.

С помощью батарейки

Также простая методика, но здесь необходимо учесть, что светодиоды разных типов отличаются напряжением пробоя. Чтобы полупроводник не вывести из строя (частично или полностью), в цепь нужно последовательно включить ограничительное сопротивление. Номиналом на 0,1 – 0,5 кОм вполне достаточно.

Мультиметром

Кстати, вполне можно задействовать и , который уже укомплектован всем необходимым – источником питания и щупами. Это даже еще лучше.

Способ определения полярности 1 – основан на свойстве светодиода «загораться» при прохождении по нему тока. Следовательно, его анод будет там, где «плюс» батарейки мультиметра (гнездо для щупа «+»), а катод, соответственно, где минус. Чтобы проверить на «свечение», переключатель прибора устанавливается в позицию «измерение диода».

Способ определения полярности 2 – здесь измеряется сопротивление p -n перехода. Переключатель мультиметра – в положение «измерение сопротивления», предел, в зависимости от модификации тестера, в положение более 2 кОм. Например, на 10.

Касание щупами выводов светодиода – лишь кратковременное, чтобы не вывести радиодеталь из строя. Если полярности п/п и источника питания совпадают, то сопротивление будет небольшим (от сотен Ом до нескольких кОм). В этом случае красный щуп (его принято вставлять в гнездо прибора «+») указывает на ножку-анод, а черный («–»), соответственно, на катод.

Если мультиметр показывает большое сопротивление, значит, при касании щупами выводов полярность была нарушена. Следует повторить измерение, изменив ее, чтобы удостовериться в отсутствии внутреннего обрыва. Только в этом случае можно говорить не только о полярности светодиода, но и о его исправности и готовности к использованию по назначению.

На различных тематических форумах встречаются суждения, что ничего страшного не произойдет; можно подключать источник питания в любой полярности, и на светодиоде это не отразится. Но это не совсем так.

  • Во-первых, все зависит от величины напряжения пробоя, то есть характеристики конкретного полупроводника.
  • Во-вторых, он может в дальнейшем и работать, но частично утратить свои свойства. Проще говоря, светить, но не так сильно, как должен.
  • В-третьих, подобные эксперименты негативно отражаются на эксплуатационном ресурсе светодиода. Если его гарантированная производителем наработка на отказ порядка 45 000 часов (в среднем), то после таких проверок на полярность он прослужит намного меньше. Подтверждено практикой!

Что такое полярность и почему нас это волнует? [Analog Devices Wiki]

Фон:

При изучении электричества и электроники полярность указывает, является ли компонент симметричным или нет. Для компонента с двумя выводами это означает, что эти два вывода взаимозаменяемы. Для неполяризованного компонента, части без полярности, клеммы могут быть подключены в любом направлении, и он по-прежнему будет работать так, как должен.Симметричный компонент обычно имеет только два вывода, и каждый вывод на компоненте эквивалентен. Сеть из нескольких симметричных двух оконечных компонентов также может быть симметричной. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Поляризованный компонент, часть с полярностью, может быть подключен в цепь только в одном направлении. Это означает, что большее положительное напряжение на клеммах и большее отрицательное напряжение на клеммах можно подключить только к правильным клеммам.Кроме того, ток в терминале обычно течет только в одном направлении. Полярность обычно обозначается положительными (+) и отрицательными (-) знаками на схемах и маркировкой на самих компонентах. Другая маркировка и обозначения контактов также могут использоваться, чтобы различать, какой контакт или клемма какой.

Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и / или положение. Когда поляризованный компонент подключен к цепи неправильно, в лучшем случае он не будет работать должным образом.В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет поврежден и больше не будет работать даже при правильном подключении.

Полярность — очень важное понятие в электронике, особенно при физическом построении схем. Если вы подключаете детали к макетной плате или припаиваете их к печатной плате, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении. Это цель данной лабораторной работы. Мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить полярность некоторых компонентов.

Некоторые простые неполяризованные примеры

Так называемые пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, обычно не поляризованы. Конечно, из этого правила есть исключения.

Конденсаторы особые

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно не перепутать их полярность.

Керамические конденсаторы — маленькие (обычно 1 мкФ и менее), обычно синие или желтые керамические тела — не поляризованы.Вы можете подключить их любым способом в цепи.

Керамические колпачки НЕ поляризованы.

Керамические конденсаторы со сквозным отверстием и SMD 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

Конденсаторы электролитические и танталовые

Электролитические конденсаторы (они содержат электролиты), похожие на консервные банки, поляризованы. Отрицательный вывод конденсатора обычно обозначается знаком (-) и / или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть более длинная положительная нога.Ниже приведен электролитический конденсатор, у которого есть символ тире для обозначения отрицательного полюса, а также более длинный положительный полюс и танталовый конденсатор.

Поляризованные электролитические и танталовые конденсаторы

Приложение отрицательного напряжения в течение длительного периода к поляризованному электролитическому или танталовому конденсатору приведет к кратковременному, но катастрофическому отказу. Они лопнут, и верхняя часть колпачка либо разбухнет, либо лопнет. Танталовые конденсаторы могут даже загореться.С этого момента крышка будет практически мертвой, действуя как короткое замыкание.

Поляризованные компоненты

Батареи и блоки питания

Правильная полярность в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания. Независимо от того, получает ли ваш проект питание от настенного источника питания, батареи или даже ADALM1000, очень важно убедиться, что вы случайно не подключили положительный и отрицательный полюсы в обратном направлении и случайно не подали -9 В или -5 В.

Любой, кто когда-либо заменял батареи, знает, как определить их полярность. На большинстве батарей положительные и отрицательные клеммы обозначаются символом «+» или «-». Другими индикаторами полярности может быть цвет проводов: красный для положительного и черный для отрицательного.

У всех батарей должен быть способ определения полярности.

Все батарейки. Литий-полимерный, таблеточный элемент, щелочной элемент 9 В, щелочной элемент AA и никель-металлгидридный аккумулятор AA могут каким-то образом представлять положительные и отрицательные клеммы.

Источники питания обычно имеют стандартизированный разъем, который обычно должен иметь полярность. У бочкообразного домкрата, например, два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный провод обычно является положительной клеммой. У других разъемов есть ключи, поэтому их нельзя вставить задом наперед.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

Полярность диодов и светодиодов

Диоды — это два терминальных компонента, которые позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда поляризованы.Положительный вывод (+) называется анодом, а отрицательный вывод называется катодом.

Обозначения диодных цепей с маркировкой анода / катода

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно у диода будет линия рядом с выводом катода, которая совпадает с вертикальной линией в символе цепи диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Диод в черном пластиковом корпусе представляет собой выпрямитель 1N4001 и имеет серое кольцо возле катода. Диод в стеклянном корпусе представляет собой сигнальный диод 1N914 с черным кольцом для маркировки катода.

Индикаторы полярности диодов

Светодиоды, светодиоды

LED означает светоизлучающий диод, что означает, что, как и другие обычные диоды, они поляризованы. Есть несколько идентификаторов для различения положительных и отрицательных выводов светодиода.Один из них — определить более длинную ногу, которая должна указывать на положительный анодный штифт. Иногда провода были обрезаны, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Штифт, ближайший к плоскому краю, будет отрицательным катодным штифтом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра. Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный датчик касается анода, а отрицательный датчик касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами зонды. Некоторые светодиоды, такие как синие или белые светодиоды с более высоким прямым напряжением, не будут гореть ни в одном направлении при использовании функции проверки диодов на мультиметре.

Проверка полярности светодиода с помощью ALM1000

Полярность светодиода можно проверить с помощью цифрового мультиметра. Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.Настольный омметр ALICE можно использовать для проверки диодов и светодиодов, а также для измерения резисторов. Подключите положительный конец диода к каналу A, а отрицательный — к каналу B.

Инструмент для измерения омметра ALICE (с внутренним резистором 50 Ом)

Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении. Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехполюсные поляризованные компоненты объединяются вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусах TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой вывод является каким, найдите плоский край на корпусе TO-92 или металлический радиатор на TO-220 и сопоставьте его с выводом в таблице данных.

Транзистор ТО-92, НМОП ТО-220 и Врег

Выше транзистор 2N3904 в корпусе TO-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края.Устройства в корпусе TO-220 могут иметь два, три и более выводов. Регулируемый регулятор в корпусе TO-220, обратите внимание на металлический радиатор TAB на задней панели.

Это только верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в многопроволочных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно установленных резисторов — является одним из таких примеров.

Набор резисторов

Пакет резисторов SIP представляет собой массив из пяти резисторов 330 Ом, связанных вместе на одном конце.Точка представляет собой первый общий штифт. Боковые резисторы не «поляризованы» по отдельности, но общее соединение делает всю матрицу несимметричной.

К счастью, каждый поляризованный компонент должен каким-то образом сообщать вам, какой вывод какой. Обязательно всегда читайте таблицы данных и проверяйте упаковку или футляр на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих связанных руководств:

Для дальнейшего чтения:

Вернуться к разделу «Введение в работу электротехнической лаборатории» Содержание

Как работает диод и светодиод? | ОРЕЛ

С возвращением, капитаны компонентов! Сегодня пришло время повысить уровень своих знаний и перейти от простых пассивных компонентов к области полупроводниковых компонентов.Эти детали оживают, когда соединяются в цепь, и могут управлять электричеством разными способами! Вам предстоит работать с двумя полупроводниковыми компонентами: диодом и транзистором. Сегодня мы поговорим о диоде, пресловутом уродливом устройстве управления, которое позволяет электричеству течь только в одном направлении! Если вы видели светодиод в действии, значит, вы уже далеко впереди, давайте приступим.

Управляйте потоком

Диод хорошо известен своей способностью управлять прохождением электрического тока в цепи.В отличие от пассивных компонентов, которые бездействуют, сопротивляясь или накапливая, диоды активно задействуют приливы и отливы тока, протекающего по нашим устройствам. Есть два способа описать, как ток будет или не течет через диод, и они включают:

  • С опережением. Если вы правильно вставите батарею в цепь, ток будет проходить через диод; это называется состоянием с прямым смещением.
  • Обратно-смещенный. Когда вам удается вставить батарею в цепь в обратном направлении, ваш диод блокирует прохождение любого тока, и это называется состоянием с обратным смещением.

Простой способ визуализировать разницу между состояниями прямого и обратного смещения диода в простой схеме

Хотя эти два термина могут показаться слишком сложными, представьте диод как переключатель. Он либо закрыт (включен) и пропускает ток, либо открыт (выключен), и ток не может течь через него.

Полярность диодов и символы

Диоды — это поляризованные компоненты, что означает, что они имеют очень специфическую ориентацию, поэтому для правильной работы их необходимо подключить в цепь. На физическом диоде вы заметите две клеммы, выходящие из формы жестяной банки посередине. Одна сторона — это положительный вывод, который называется анодом . Другой вывод — это отрицательный конец, называемый катодом . Возвращаясь к нашему потоку электричества, ток может течь только в диоде от анода к катоду, а не наоборот.

Катодную сторону физического диода можно определить, посмотрев на серебряную полоску рядом с одним из выводов. (Источник изображения)

Вы можете легко обнаружить диод на схеме, просто найдите большую стрелку с линией, проходящей через нее, как показано ниже. У некоторых диодов и анод, и катод помечены как положительный и отрицательный, но простой способ запомнить, в каком направлении течет ток в диоде, — это следить за направлением стрелки.

Стрелка на символе диода указывает направление протекания тока.

В наши дни большинство диодов изготовлено из двух самых популярных полупроводниковых материалов в электронике — кремния или германия. Но если вы знаете что-нибудь о полупроводниках, то знаете, что в своем естественном состоянии ни один из этих элементов не проводит электричество. Так как же заставить электричество проходить через кремний или германий? С помощью небольшого волшебного трюка под названием допинг.

Легирование полупроводников

Странные полупроводниковые элементы. Возьмем, к примеру, кремний.Днем это изолятор, но если вы добавите в него примеси с помощью процесса, называемого допингом, вы придадите ему магическую силу проводить электричество ночью.

Благодаря своим двойным свойствам как изолятор, так и проводник, полупроводники нашли свою идеальную нишу в компонентах, которые должны контролировать поток электрического тока в виде диодов и транзисторов. Вот как работает процесс легирования в типичном куске кремния.

  • Расти.Во-первых, кремний выращивают в строго контролируемой лабораторной среде. Это называется чистой комнатой, то есть в ней нет пыли и других загрязнений.
  • Допинг отрицательно. Теперь, когда кремний вырос, пришло время легировать его. Этот процесс может идти двумя путями. Первый — это легирование кремния сурьмой, которая дает ему несколько дополнительных электронов и позволяет кремнию проводить электричество. Этот кремний называется кремнием n-типа или отрицательного типа, потому что в нем больше отрицательных электронов, чем обычно.
  • Допинг положительно. Силикон можно легировать и в обратном направлении. Добавляя бор к кремнию, он удаляет электроны из атома кремния, оставляя группу пустых дырок там, где должны быть электроны. Это кремний p-типа или положительного типа.
  • Объедините . Теперь, когда ваши кусочки кремния легированы как положительно, так и отрицательно, вы можете соединить их вместе. Соединяя кремний n-типа и p-типа вместе, вы создаете так называемое соединение.

Именно на этом перекрестке, который можно представить как некую нейтральную зону, происходит вся магия диода.Допустим, вы соединяете кремний n-типа и p-типа, а затем подключаете батарею, создавая цепь. Что случится?

В этом случае отрицательный вывод подключен к кремнию n-типа, а положительный вывод подключен к кремнию p-типа. А между двумя кусками кремния — нейтральная зона? Что ж, он начинает сжиматься, и начинает течь электрический ток! Это состояние диода с прямым смещением, о котором мы говорили в начале.

Правильное подключение батареи к кремнию n-типа и p-типа позволяет току течь через переход.(Источник изображения)

Теперь предположим, что вы подключаете батарею наоборот: отрицательная клемма подключена к кремнию p-типа, а положительная клемма — к кремнию n-типа. Здесь происходит то, что нейтральная зона между двумя кусками кремния становится шире, и ток вообще не течет. Это состояние с обратным смещением, которое может принять диод.

Подключите батарею в непреднамеренном направлении, и ваш диод остановит ток, протекающий между n-типом и p-типом.(Источник изображения)

Прямое напряжение и пробои

Когда вы работаете с диодами, вы узнаете, что для того, чтобы один пропускал ток, требуется очень определенное количество положительного напряжения. Напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (VF). Вы также можете увидеть, что это называется напряжением включения или напряжением включения.

Что определяет это прямое напряжение? Полупроводник , материал и типа . Вот как он распадается:

  • Кремниевые диоды.Для использования кремниевого диода потребуется прямое напряжение от 0,6 до 1 В.
  • Германиевые диоды. Для использования диода на основе германия потребуется более низкое прямое напряжение около 0,3 В.
  • Другие диоды. Специализированные диоды, такие как светодиоды, потребуют более высокого прямого напряжения, тогда как диоды Шоттки (см. Ниже) потребуют более низкого прямого напряжения. Лучше всего свериться с таблицей данных для вашего конкретного диода, чтобы определить его номинальное прямое напряжение.

Я знаю, что мы все это время говорили о диодах, позволяющих току течь только в одном направлении, но это правило можно нарушить.Если вы приложите огромное отрицательное напряжение к диоду, вы действительно сможете изменить направление его тока! Определенная величина напряжения, которая вызывает этот обратный поток, называется напряжением пробоя . Для обычных диодов напряжение пробоя находится в пределах от -50 до -100 В. Некоторые специализированные диоды даже предназначены для работы при этом отрицательном напряжении пробоя, о котором мы поговорим позже.

Семейство диодов — наконец вместе

Существует множество диодов, каждый из которых имеет свои собственные особенности.И хотя у каждого из них есть общая основа ограничения потока тока, вы можете использовать эту общую основу для создания множества различных применений. Давайте посмотрим на каждого члена семейства диодов!

Стандартные диоды

Ваш средний диод. Стандартные диоды имеют умеренные требования к напряжению и низкий максимальный ток.

Стандартный диод для повседневного использования, доступный в компании Digi-Key, обратите внимание на серебряную полосу, которая отмечает катодный конец. (Источник изображения)

Выпрямительные диоды

Это более мощные собратья стандартных диодов и имеют более высокий максимальный ток и прямое напряжение.В основном они используются в источниках питания.

Более мощные братья и сестры стандартного диода, разница состоит в большем номинальном токе и прямом напряжении.

Диоды Шоттки

Это необычный родственник семейства диодов. Диод Шоттки пригодится, когда вам нужно ограничить величину потери напряжения в вашей цепи. Вы можете идентифицировать диод Шоттки на схеме, ища свой типичный символ диода с добавлением двух новых изгибов (S-образной формы) на катодном выводе.

Найдите изгибы на катодном конце диода, чтобы быстро определить, что это изгибы Шоттки.

Стабилитроны

Стабилитроны — это черная овца в семействе диодов. Эти парни используются для того, чтобы посылать электрический ток в обратном направлении! Они делают это, используя напряжение пробоя, которое мы обсуждали выше, также называемое пробоем Зенера. Воспользовавшись этой пробивной способностью, стабилитроны отлично подходят для создания стабильного опорного напряжения в определенной точке цепи.

Стабилитрон разительно отличается от остальных диодов семейства и может передавать ток от катода к аноду. (Источник изображения)

Фотодиоды

Фотодиоды — это непокорные подростки из семейства диодных. Вместо того, чтобы просто пропускать ток через цепь, фотодиоды улавливают энергию источника света и превращают ее в электрический ток. Вы найдете их для использования в солнечных панелях, а также в оптических коммуникациях.

Фотодиоды принимают все это, улавливая энергию света и превращая ее в электрический ток.(Источник изображения)

Светодиоды (светодиоды)

Яркие звезды семейства диодов. Как и стандартные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении, но с изгибом! Когда подается правильное прямое напряжение, эти светодиоды загораются яркими цветами. Но вот загвоздка: светодиоды определенного цвета требуют разного прямого напряжения. Например, для синего светодиода требуется прямое напряжение 3,3 В, а для красного светодиода требуется только 2,2 В.

Что делает эти светодиоды настолько популярными?

  • Эффективность .Светодиоды излучают свет с помощью электроники, не выделяя тонны тепла, как традиционные лампы накаливания. Это позволяет им сэкономить массу энергии.
  • Контроль. Светодиодами также очень легко управлять в электронной схеме. Пока перед ними установлен резистор, они обязательно будут работать!
  • Недорого. Светодиоды также очень недороги и рассчитаны на длительный срок службы. Вот почему они так часто используются в светофорах, дисплеях и инфракрасных сигналах.

Светодиоды бывают разных форм и цветов, для каждого из которых требуется разное прямое напряжение! (Источник изображения)

Наиболее распространенное применение диодов

Поскольку диоды бывают разных форм, размеров и конфигураций, их использование в наших электронных схемах столь же разнообразно! Вот лишь несколько примеров использования диодов:

Преобразование переменного тока в постоянный

Процесс преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) может выполняться только диодами! Этот процесс выпрямления (преобразования) тока — это то, что позволяет вам подключить всю вашу повседневную электронику постоянного тока к розетке переменного тока в вашем доме.Есть два типа приложений преобразования, в которых играет свою роль диод:

  • Полуволновое выпрямление. Для этого преобразования требуется только один диод. Если вы отправляете сигнал переменного тока в цепь, то ваш единственный диод отсекает отрицательную часть сигнала, оставляя только положительный вход в виде волны постоянного тока.

    Одиночный диод в цепи однополупериодного выпрямителя, ограничивающий отрицательный полюс сигнала переменного тока. (Источник изображения)

  • Полноволновое мостовое выпрямление .В этом процессе преобразования используются четыре диода. И вместо того, чтобы просто отсекать отрицательную часть сигнала переменного тока, такую ​​как полуволновой выпрямитель, этот процесс фактически преобразует все отрицательные волны в сигнале переменного тока в положительные волны для сигнала готовности постоянного тока.

    Двухполупериодный мостовой выпрямитель делает еще один шаг вперед, преобразуя весь положительный и отрицательный сигнал переменного тока в постоянный. (Источник изображения)

Управляющие скачки напряжения

Вы также найдете диоды, которые используются в приложениях, где могут произойти неожиданные скачки напряжения.Диоды в этих приложениях могут ограничить любое повреждение, которое может произойти с устройством, поглощая любое избыточное напряжение, которое попадает в диапазон напряжения пробоя диода.

Защита вашего тока

Наконец, вы также найдете диоды, которые используются для защиты чувствительных цепей. Если вы хоть раз разбили аккумулятор неправильно и ничего не взорвалось, то можете поблагодарить за это свой дружелюбный диод. Размещение диода последовательно с положительной стороной источника питания гарантирует, что ток течет только в правильном направлении.

Пора освободиться от потока

Вот и все, контрольный диод и все его сумасшедшие члены семьи! У диодов есть масса применений, от питания этих ярких светодиодных ламп до преобразования переменного тока в постоянный. Но почему, несмотря на все эти удивительные применения, диод не получил такой же популярности, как транзистор или интегральная схема? Мы думаем, что дело в том, что на кухне слишком много поваров. Первый диод был открыт почти 150 лет назад, и с тех пор сотни инженеров и ученых приложили свои усилия, чтобы улучшить это открытие.Несмотря на долгую историю существования многих людей, диод до сих пор считается четвертым по значимости изобретением после колеса.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек диодов, которые вы можете начать использовать уже сегодня? Пропустите рутинную работу по созданию деталей, попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Лаборатория 03 — Физика 3061

Лаборатория 03 — Физика 3061

Лаборатория # 3

Введение к Диоды

В диод — это первые нелинейные устройства, с которыми мы будем работать в схемы.Это нелинейное устройство в том смысле, что невозможно записать простая, линейная зависимость между током и напряжением, как для резисторов по закону Ома. Ток, протекающий через диод не просто пропорционален разности потенциалов через его клеммы, вместо этого ток возрастает экспоненциально с разность потенциалов. У диодов есть «сопротивление» это зависит от величины и полярности приложенного напряжения. Лучшее, что можно сделать, — это сослаться на динамическое сопротивление из диод, dV / dI , большой для отрицательных или малых напряжений и быстро падает при увеличении V .В самой грубой (и пожалуй, самый полезный) смысл, диоды позволяют току течь в одном только направление. Диоды действуют как односторонние или «проверочные» клапан для тока.

Электронный символ

Внешний вид реального устройства

V 1 > V 2 = Вперед пристрастный; текущие потоки; Состояние «включено», малая динамика сопротивление

V 1 2 = обратный пристрастный; (почти) нет тока; Состояние «выключено», большой динамическое сопротивление

1) Предварительные тесты : У вас есть два «неизвестных» устройства (резистор и диод, для спойлера).Начните с быстрого качественная проверка путем измерения их сопротивления с помощью цифрового мультиметра в качестве омметр. Обязательно поменяйте местами провода (и, следовательно, полярность измерения) и запишите любые различия, а также диапазон измерителя, используемого для измерения.

2) Резистор I-V : Настройка для измерения I-V (ток-напряжение) характеристики обоих устройств более внимательно. Начни с одного вы считаете, что это обычный резистор. Базовая схема для этого (соблюдайте полярность) показано на рис.3.2. Измерение I-V можно измерить с помощью цифрового мультиметра V d ( падение напряжения на неизвестном устройстве) и В с ( падение напряжения на последовательном резисторе). Тогда I = V s / R s . Постройте график зависимости I (ордината) от V d ( абсцисса) для прибора для -1,0 В < В d < 1,0 В. Возьмите достаточно данных, чтобы построить разумный график I как функции из В д .Получите почти равномерные значения V d . Это помогает составить приблизительный график ваших данных по мере их упорядочения. чтобы увидеть, нужно ли более тщательно измерять какой-либо регион. Какая ценность R s наиболее удобен в измерение? Регулируя потенциометр, вы сможете Измерьте оба смещения вперед ( V d > 0) и с обратным смещением ( V d <0) условия. По наклону графика I (V) определите сопротивление неизвестного резистора.

3) Диод I-V : Теперь попробуйте другое неизвестное устройство, предварительно обозначен как диод, в цепи. Опять же, помните о полярности. Измерьте и постройте для него кривую ВАХ. Возьмите достаточно данных, чтобы показать его поведение точно. Вы можете обнаружить, что вам нужно отрегулировать значение R s , используемого для получения достаточного разрешения ток, когда он смещен в обратном направлении и не ограничивается другими компоненты при прямом смещении. Подумайте о том, что происходит в этом схему внимательно при проведении измерений.Отмерять не менее В d = 0,6 В в в прямом направлении и до -1,0 В в обратном направление.

А простая модель работы диода приводит к удобному функциональная форма для I (V) :


Здесь q — эффективный заряд, сравнимый с e , величина электронного заряда; T — абсолютная температура; а также k B — постоянная Больцмана.Для ситуаций, когда V> 0 и qV ≫ k B T , экспонента — преобладающий вклад, а «-1» сроком можно пренебречь. Когда диод сильно смещен в обратном направлении, поэтому что V <0 и | qV | ≪ к B T , ток не зависит от В : I-I o . Используйте эти соображения и график ln (I) как функцию V из ваших собранных данных, чтобы определить I o и q для вашего диода.Выразите q как кратное (или дробное) заряда электрона, e .

4) Схема ограничения : Постройте схему, показанную на рис. 3.3. Сравните V из с V из . Опишите эффект диода. Что произойдет, если вы увеличите или уменьшите амплитуда сигнала с автогенератора? Сделать количественным эскизы того, что вы наблюдаете для V в = 5, 2, 1 и 0.Размах 5 В при 1 кГц. Возможно, вам понадобится создать напряжение делитель для получения сигналов меньшей амплитуды.

5) Однополупериодный выпрямитель : Проведите аналогичные измерения для схемы. на рис. 3.4, как в (4). Снова сделайте количественные зарисовки V из по сравнению с V в . Опишите эффекты диод.

Защита от обратной полярности с помощью последовательных диодов

Для защиты схемы эффектов от обратной полярности используются два общих варианты: диод подключается последовательно или параллельно.Этот пост о диодах серии.

Защитные диоды серии

Диод — это полупроводник, который (в идеале) пропускает ток только в одном направлении. Подключение его последовательно с положительным полюсом аккумулятора или разъемом постоянного тока обеспечивает что при обратной полярности ток не течет.

[Защитный диод, включенный последовательно]

В отличие от своих параллельных аналогов, Последовательные защитные диоды не должны пропускать ток короткого замыкания, только обычные ток, потребляемый схемой эффектов.Тогда одной важной характеристикой является Напряжение блокировки постоянного тока В R , которое указывает, сколько обратного напряжение, которое диод может заблокировать. Для большинства конструкций небольшой диод, такой как 1N4148 должно быть достаточно с рейтингом блокировки 75 В .

Прямое напряжение В

F

Диод не просто проводит, когда ток течет в прямом направлении, он также необходимо приложить определенное минимальное напряжение, прежде чем он начнет проводить — так называемый прямое напряжение В F упало на диоде.

При малых токах гитарные педали обычно тянут, большинство кремниевых диодов, таких как 1N4148 или 1N4001 падение около 0,7 В . По мере увеличения тока увеличивается прямое напряжение.

[Нелинейная зависимость между прямым напряжением и током]

Другой недостаток состоит в том, что падение напряжения также приводит к потере мощности. Если педаль тянет например I = 10 мА , затем P = 10 мА × 0,7 В = 7 мВт . Это может или может быть неприемлемым при работе от батареи, когда существует риск обратная полярность низкая.

Обратная полярность

Защитный диод серии A — почти идеальная защита от обратного полярность, так как его очень высокое сопротивление размыкает цепь и блокирует обратный ток. Любая обратная утечка современных диодов вряд ли приведет к выходу из строя даже чувствительных цепей.

[Защитный диод с обратным смещением]

Только при избыточном обратном напряжении В R > 75 В применяется слишком долго, диод выйдет из строя и, вероятно, будет разрушен тепловые эффекты.

Обратное перенапряжение

Если схема может обрабатывать более высокое входное напряжение в прямом направлении, она должен выдерживать это и в обратном направлении. Напряжение блокировки постоянного тока В R диода также называют напряжением пробоя. Пробой может произойти двумя способами: либо замыкание диода, либо его обрыв. (Он также может сначала шортить, а затем открыться.)

Короткая позиция, очевидно, была бы худшим исходом, поскольку она позволила бы всем развернуться ток через схему эффектов.Однако даже если диод откроется нет гарантии, что он выйдет из строя достаточно быстро, прежде чем обратный ток доходит до операционных усилителей или транзисторов.

Расплавленные диоды часто замыкаются, по крайней мере, на время. Иногда они в конце концов иногда не горит — в зависимости от тока короткого замыкания.

Допуск переменного тока

Схема эффектов, разработанная для постоянного тока, вряд ли выдержит отрицательные пики. от источника питания переменного тока слишком долго. По крайней мере, это уничтожит или относительно быстро ухудшают характеристики транзисторов и операционных усилителей.Серия диод защищает от этого.

[Последовательный диод с прямым смещением]

[Обратно-смещенный последовательный диод]

Ток любой полусинусоидальной волны в обратном направлении блокируется, он пропускается в только в прямом направлении. Пока вы не перенапрягаете педаль, вы хорошо. Имейте в виду, что адаптер переменного тока 9 В обычно соответствует В RMS (среднеквадратичное или эффективное напряжение), поэтому фактический пик составляет около 12.7 В .

Бонус: полуволновое выпрямление

При источнике переменного тока и токе, проходящем только через диод с прямым смещением, мы обзавестись однополупериодным выпрямителем. Это, по сути, обеспечивает DC — хотя и с чрезмерно большая рябь.

[выпрямленный переменный ток]

[Выпрямленный переменный ток со сглаживающей крышкой]

Если в схеме эффектов есть фильтр источника питания сеть за диодом, его конденсатор (ы) уменьшит количество пульсаций напряжение и сгладьте полученный постоянный ток.

[Однополупериодный выпрямитель со сглаживающей крышкой]

Педаль может периодически включаться и выключаться или ее характеристики пульс. Вероятно, это хороший индикатор для гитариста, что что-то не так.

Понижение падения напряжения

Меньшие падения напряжения могут быть достигнуты с помощью диодов Шоттки. более низкий рейтинг блокировки и более высокая утечка обратного тока. 1N5817 имеет рейтинг для В R = 20 В Напряжение блокировки постоянного тока, которого достаточно для большинства педалей 9 V .Его прямое напряжение составляет около 0,18 В при 10 мА .

[последовательно включенный защитный диод Шоттки]

Во многих (не во всех!) Конструкциях педалей падение напряжения на последовательных диодах, вероятно, не имеет значения. Хорошо спроектированная схема не просто перестает правильно работать при 8,8 В или будет использовать только небольшую часть емкости батареи.

Не забывайте, что между блоками питания и тем, что напряжение, которое они будут обеспечивать — иногда это 10 В , иногда только 8.5 В . И это снова может измениться в зависимости от того, сколько тока потребляется и как линейный выход источника питания.

Альтернативы

Есть несколько альтернатив, обеспечивающих защиту от обратной полярности без или почти полное отсутствие падения напряжения и меньшее энергопотребление. Обратно-смещенный Параллельные защитные диоды, вероятно, являются самым простым подходом.

Немного более продвинутая идея — использование полевого МОП-транзистора в качестве переключателя. он замыкается только при подаче напряжения питания правильной полярности.Его характеристики аналогичны последовательному защитному диоду, хотя только крошечное, ничтожное падение напряжения.

Еще одна идея объединяет транзисторы PNP и NPN.

Защита автомобильной электроники от обратного подключения аккумуляторной батареи

Автор: Сива Уппулури, инженер по прикладным программам

В течение срока службы транспортного средства может потребоваться отключение аккумуляторной батареи для проведения работ по техническому обслуживанию или ее замены в случае возникновения неисправности. Во время повторного включения можно изменить полярность подключения батареи, что может привести к потенциальным коротким замыканиям и другим проблемам с нагрузками, подключенными к батарее.К сожалению, эта проблема не решается полностью из-за механической конструкции клемм аккумуляторных батарей разного размера или использования заметной цветовой кодировки кабелей, разъемов и клемм. Следовательно, необходима какая-либо форма электронной блокировки или защиты от обратной полярности не только для защиты самой батареи, но и для защиты постоянно растущего числа электронных блоков управления (ЭБУ), на которые полагаются современные автомобили.

В этой статье исследуются различные подходы, которые можно использовать для защиты от обратного заряда батареи, и исследуются преимущества и недостатки каждого из них.В частности, он выглядит как супербарьерный выпрямитель (SBR ® ), который устраняет недостатки различных решений на основе MOSFET и даже превосходит простой диод Шоттки с точки зрения эффективности и надежности.

Схемы потенциальной защиты:

Популярные методы защиты ЭБУ включают использование блокирующего диода или, чтобы избежать неэффективности обычного выпрямительного диода, использование полевого МОП-транзистора в качестве идеального диода. В других решениях может использоваться специально разработанная ИС. В конечном итоге выбранное решение должно соответствовать производительности, необходимой в конкретном контексте конечного приложения, с учетом таких факторов, как количество / сложность компонентов, стоимость, энергоэффективность и, что, вероятно, наиболее важно, адекватно ли оно выдерживает состояние отказа и любые связанные с ним переходные процессы. .Последнее обычно оценивается с использованием определенных в ISO7637-2 импульсов, которые проверяют совместимость оборудования, установленного в транспортных средствах, с проводимыми электрическими переходными процессами, как описано ниже.

Блокирующий диод — простейшее средство защиты от обратного подключения аккумулятора. Установка выпрямительного диода последовательно с нагрузкой ЭБУ гарантирует, что ток может течь только при правильном подключении аккумулятора. Поскольку управляющий сигнал не требуется, сложность схемы и количество компонентов невысокие. С другой стороны, диод рассеивает энергию все время, пока ЭБУ находится под напряжением, из-за своего прямого напряжения VF, которое может вызвать значительные потери в приложениях с большой мощностью.

Использование устройства с низким VF, такого как диод Шоттки, вместо стандартного выпрямителя, может уменьшить потери, связанные со стандартным выпрямителем. Однако характеристика обратной утечки диода Шоттки особенно зависит от температуры, что приводит к повышенным потерям энергии и делает устройство уязвимым для теплового разгона, если большая обратная мощность применяется в условиях высоких температур.

Альтернативным решением является установка полевого МОП-транзистора в источник питания высокого напряжения ЭБУ и подключение затвора так, чтобы устройство включалось только при правильной полярности батареи.Поскольку сопротивление полевого МОП-транзистора (RDS (ON)) обычно составляет всего несколько миллиомов, потери мощности I2R низки по сравнению с потерями, вызванными VF диода. Кроме того, обратная блокировка более надежна, чем у диода Шоттки. Можно использовать N-канальный или P-канальный MOSFET при условии, что диод сток-исток устройства ориентирован так, чтобы проводить ток, протекающий в правильном направлении в ЭБУ.

MOSFET с N-каналом или P-каналом может использоваться для защиты от обратной батареи высокого напряжения.N-канальное устройство обеспечивает топологию с наименьшими потерями мощности благодаря низкому RDS (ON). Однако для включения полевого МОП-транзистора необходимо напряжение затвора, превышающее напряжение батареи. Для этого требуется подкачка заряда, как показано на рисунке 1, что увеличивает сложность схемы и стоимость компонентов, а также может создавать проблемы с электромагнитными помехами. P-канальный МОП-транзистор сопоставимого размера будет иметь более высокое значение RDS (ON) и, следовательно, более высокие потери мощности, но может быть реализован с помощью более простой схемы управления, содержащей стабилитрон и резистор.

Хотя включение N-канального МОП-транзистора в цепь низкого напряжения устранит необходимость в подкачке заряда, это также приведет к сдвигу заземления, что неприемлемо для чувствительных автомобильных систем.

Рисунок 1а. Накачка заряда, необходимая для подачи напряжения на затвор полевого МОП-транзистора, увеличивает сложность и может вызвать проблемы с электромагнитными помехами.

Рисунок 1b: P-канальный MOSFET, используемый для устройства защиты от обратного заряда батареи, требует меньшего количества компонентов, но вызывает более высокие потери мощности

Super Barrier Rectifier, запатентованная выпрямительная технология от Diodes Incorporated, сочетает в себе простоту и надежность обычного диода с низким прямым напряжением диода Шоттки, чтобы обеспечить превосходное решение проблемы защиты от обратного заряда батареи.На рисунке 2 показано, как SBR вставляется в источник питания высокого напряжения ЭБУ, во многом так же, как и обычный диод.

Рис. 2. SBR подключается так же, как диод или полевой МОП-транзистор, без использования схемы подкачки заряда.

Супербарьерный выпрямитель использует канал MOS для создания низкого потенциального барьера для большинства несущих. Это приводит к сочетанию низкого VF с высокой надежностью, в отличие от типичного устройства Шоттки. В то же время SBR имеет более низкую обратную утечку, которая остается стабильной даже при высоких температурах, тем самым сводя к минимуму потери энергии и избегая риска теплового разгона, связанного с диодами Шоттки.Кроме того, отсутствие переходов Шоттки также обеспечивает более высокую устойчивость к перенапряжениям. Кроме того, SBR позволяет избежать накачки заряда, необходимой для N-канального MOSFET, что означает отсутствие проблем с электромагнитными помехами.

Несмотря на то, что защитное устройство предназначено для предотвращения протекания тока из-за обратного подключения батареи, оно само может подвергаться потенциально опасным переходным процессам. В то время как многочисленные типы переходных процессов переключения могут приводить к возникновению коротких импульсов, наиболее опасными являются импульсы с высокой энергией.

Импульсное испытание ISO:

Любое решение, предназначенное для защиты аккумуляторной батареи транспортного средства от обратного подключения, также должно быть достаточно надежным, чтобы выдерживать переходные процессы переключения, такие как импульсы высокой энергии, вызванные такими событиями, как внезапное отключение источника питания при включении питания индуктивная нагрузка или сброс нагрузки, т.е.е. когда аккумулятор отключен во время зарядки от генератора.

Испытания на соответствие самым жестким из этих условий при применении к цепям, обеспечивающим защиту от обратного заряда батареи, проводятся с использованием импульсов, определенных в ISO7637-2:

Импульс 1 представляет случай отключения питания при питании индуктивной нагрузки, когда выпрямитель подвергается воздействию импульса высокого отрицательного напряжения. Условия импульса, определенные ISO, показаны на рисунке 3.

Рисунок 3.Испытательный импульс ISO 1 имитирует сильный отрицательный импульс, вызванный отключением питания.

Помимо этого импульса, импульс 3a также подвергает устройство воздействию высокого отрицательного напряжения, но длительность этого импульса очень мала (0,1 мкс), и этот импульс представляет собой переходные процессы переключения.

Эти отрицательные переходные напряжения временно вызывают лавинное состояние защитных устройств. Подробное описание состояния лавины и ее воздействия на полупроводниковые переходы выходит за рамки данной статьи.Однако, говоря простыми словами, когда PN-переход подвергается лавинообразному состоянию, соединение выходит из строя и позволяет большому количеству обратного тока течь через него. Лавина может вызвать необратимые повреждения, если устройство не рассчитано на ток и энергию. В автомобильной защите от обратных аккумуляторов эти лавинообразные условия возникают из-за магнитной энергии, накопленной в индуктивных нагрузках, таких как реле, и любых паразитных индуктивностей, что делает их событием с ограниченной энергией.Следовательно, если устройство имеет адекватный лавинный рейтинг, оно может выжить в таких ситуациях.

Важно выбрать устройство защиты с четко определенными и гарантированными характеристиками лавин, например, обратную защиту SBR, характеристики которой показаны на рисунке 4. На основе формы импульса и условий, приведенных на рисунке 3, пиковая мощность лавины, участвующая в тест Pulse 1 можно рассчитать как:

Pavalanche_peak = Vavalanche * Iavalanche_peak

, где:

Vavalanche = US = 100V

и:

Iavalanche_peak = Vavalanche / Ri = 100V / 10Ω5 = 100004000 9000

= 10Ом Pavalanche_peak = 100V * 10A = 1000W

Однако показатель, который имеет значение для выдерживания энергии, генерируемой импульсом 1, — это средняя мощность за длительность импульса, определяемая по формуле:

Pavalanche_average = 0.5 * Vavalanche * Iavalanche_peak = 0,5 * 100V * 10A = 500W

Таким образом, поскольку заявленная ширина импульса 1 в ISO7637-2 составляет 2 мс, из рисунка 4 видно, что лавинные характеристики этого устройства SBR превышают это ISO7637- 2 требование. Поскольку другой отрицательный импульс, импульс 3A, является переходным процессом с длительностью всего 100 нс, устройство, которое соответствует импульсу 1, также пройдет тестирование импульса 3A.

Рисунок 4: Длительность импульса в зависимости от максимальной мощности лавины (для диодов SBR30A60CTBQ )

На рисунке 5 сравнивается лавинная способность 10А 45В SBR с двумя конкурирующими диодами Шоттки.Как можно видеть, SBR имеет лавинную способность в 3–10 раз лучше, чем технология Шоттки. Таким образом, SBR лучше подходит для реверсивных аккумуляторных батарей, где возникают условия обратной лавины. При тщательном проектировании лавинная стойкость, аналогичная SBR, может быть достигнута и с решениями MOSFET.

Рис. 5. Превосходная лавинная стойкость SBR по сравнению с диодами Шоттки позволяет использовать устройства с более низким номиналом для большей эффективности.

Импульс 5a представляет состояние сброса нагрузки, которое происходит, когда разряженный аккумулятор отключается, пока генератор заряжает его.Это самый сильный положительный импульс, который может видеть устройство. Определение ISO7637 Pulse 5a показано на рисунке 6.

Рисунок 6. Знание способности устройства к импульсному току помогает определить живучесть ISO 7637 Pulse 5a.

Рассмотрение импульса 5a приводит к выводу, что информация о способности устройства к прямому импульсному току важна при выборе устройства блокировки обратного заряда батареи. Даташиты для сертифицированных ACQ101 SBR от Diodes Incorporated включают эту информацию.

Наконец, тепловая способность устройства напрямую влияет на его устойчивость к импульсам ISO. Diodes Inc. предлагает решения SBR в различных пакетах, чтобы удовлетворить требования к тепловым характеристикам и занимаемому месту на печатной плате. Пожалуйста, посетите веб-сайт Diodes www.diodes.com для получения более подробной информации об этих пакетах.

Заключение:

Ряд подходов является жизнеспособным при реализации необходимой защиты аккумулятора от обратной полярности для автомобильных блоков управления. Разработчикам необходимо учитывать такие факторы, как энергопотребление и стоимость ЭБУ, чтобы достичь оптимального сочетания эффективности, сложности схемы, электромагнитной совместимости и прочности.Выпрямитель с супербарьером, который был разработан для мощных высокотемпературных приложений, таких как автомобилестроение, представляет собой альтернативу диоду Шоттки по конкурентоспособной цене и может обеспечить большую эффективность и надежность в ситуациях, когда низкая стоимость, низкая сложность и отсутствие электромагнитных помех. вопросы, являются приоритетами.

SBR является зарегистрированным товарным знаком Diodes Incorporated.

Загрузите PDF-версию этой статьи

Вернуться к оглавлению

AN013 — Защита от обратной полярности

AN013 — Защита от обратной полярности
Elliott Sound Products АН-013
Род Эллиотт (ESP)
Прил.Индекс банкнот
Основной индекс

Обзор защиты от обратной полярности

Большинство электронных схем будут серьезно раздражены, если питание будет подключено с обратной полярностью. Это часто объявляется немедленной потерей «волшебного дыма», от которого зависят все электронные компоненты. Если серьезно, то часто возникает непоправимый ущерб, особенно при напряжении питания 5 В и более. Традиционная схема защиты от обратной полярности состоит из диода, подключенного последовательно к входящему источнику питания или параллельно с предохранителем или другим защитным устройством, которое может перегореть.

Последовательный диод снижает напряжение в цепи, на которую подается питание. Если он работает от батарей, снижение напряжения может легко означать, что значительная часть емкости батареи недоступна для схемы. 0,7 В — это немного, но это настоящая проблема, если в схеме используется напряжение не менее 5 В, а 4 элемента по 1,5 В обеспечивают только номинальное напряжение 6 В. Последовательный диод также может рассеивать много ватт в цепи, потребляющей большой ток — постоянно или периодически.

Параллельный диод должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать полный ток короткого замыкания от источника до срабатывания предохранителя. Обычно это означает очень большой и дорогой диод. Можно использовать и меньший, но в «жертвенном» режиме. Это означает, что он, скорее всего, выйдет из строя (отказ диода всегда связан с коротким замыканием), но он должен быть достаточно надежным, чтобы гарантировать, что он не станет разрывом цепи во время периода отказа из-за соединения или плавкого предохранителя свинцового провода.

Также можно использовать реле, преимущество которого заключается в практически нулевом падении напряжения на контактах.Однако катушки реле потребляют значительный ток, который может легко превысить ток, потребляемый защищаемой схемой. Если источником питания является большая батарея с зарядными устройствами по запросу, это не проблема, за исключением небольших затрат на эксплуатацию реле. Однако во многих случаях это не жизнеспособный вариант.

Альтернативой является использование полевого МОП-транзистора. Во многих случаях речь идет только о MOSFET, без каких-либо других деталей. Это работает, если напряжение питания ниже максимального напряжения затвор-исток, но требуются дополнительные детали с напряжением более 12 В или около того.Преимущество полевого МОП-транзистора заключается в том, что падение напряжения исчезающе мало, если выбрано правильное устройство.

Часто можно использовать BJT (биполярный транзистор) также для защиты от обратной полярности, но они не работают так же хорошо, как полевые МОП-транзисторы и имеют несколько присущих им недостатков, которые делают их гораздо менее подходящими. Для начала на базу должен подаваться ток, чтобы транзистор включился, а это пустая трата энергии. BJT не может включаться так же сильно, как MOSFET, поэтому падение напряжения на транзисторе больше.Хотя он обычно превосходит диод (даже Шоттки), реального преимущества нет, потому что MOSFET — гораздо лучший вариант.

На следующих чертежах есть раздел, помеченный просто как «Электроника». На нем изображены электролитический конденсатор и операционный усилитель, но это может быть что угодно, от простой аудиосхемы, логических вентилей (и т. Д.) До микропроцессора. Ток потребления может быть любым, от нескольких миллиампер до многих ампер, и вам нужно выбрать схему, которая лучше всего подходит для вашего приложения. Это не руководство по дизайну , а скорее собрание идей, которые можно расширять и адаптировать по мере необходимости.


Диодная защита

Диод серии А — самый простой и дешевый вид защиты. В схемах низкого напряжения диод Шоттки означает, что падение напряжения снижается с типичных 0,7 В до примерно 200 мВ или около того. Однако это очень сильно зависит от тока, и при максимальном номинальном токе падение напряжения может превышать 1 В для стандартного кремниевого диода или около 500 мВ для типов Шоттки. Требуется только диод — никаких других деталей не требуется, так что он, безусловно, самый простой и дешевый.


Рисунок 1 — Диодная защита, последовательная (слева), параллельная (справа)

Хотя последовательный диод очень легко реализовать, как отмечалось выше, минимальная потеря напряжения составляет 650 мВ или около того при низком токе, возрастающая с увеличением тока нагрузки. С диодом на 1 А потеря напряжения будет близка к 900 мВ при 1 А, что почти соответствует снижению напряжения питания. Если схема питается от батарей, это представляет собой серьезную потерю емкости, потому что около 900 мВт доступной мощности тратится впустую без уважительной причины.Если у вас достаточно энергии или при высоком напряжении (25 В и более) потери на диоде незначительны.

Диод Шоттки лучше, но он обычно дороже и недоступен для высоких напряжений. Для диода Шоттки на 1 А вы можете ожидать потери около 400 мВ при 1 А. Диоды Шоттки имеют прямое напряжение от 150 мВ до 450 мВ, в зависимости от производственного процесса, номинального тока и фактического тока. Максимальное обратное напряжение составляет около 50 В, но обратная утечка выше, чем у стандартных кремниевых диодов.Это может вызвать проблемы с чувствительными устройствами, но обычно это не так. В скобках указано (более или менее) типичное напряжение на диоде Шоттки. Последовательному диоду может помочь параллельный диод на стороне оборудования, если утечка диода может вызвать проблемы. Это редко требуется или используется на практике.

С параллельным диодом (иногда называемым защитой «ломом») он должен быть рассчитан на более высокий ток, чем может обеспечить источник. Если источником напряжения являются батареи (любая химия), они могут выдавать чрезвычайно высокий ток, поэтому необходимы некоторые средства для отключения цепи — желательно до того, как диод перегреется и выйдет из строя.Хотя в 99% случаев диоды выходят из строя, это не то, на что стоит полагаться для защиты дорогостоящей электроники. Некоторые источники питания могут возражать против короткого замыкания на выходе, а также могут ограничивать ток или выходить из строя.

Предохранитель

А — это самый простой и дешевый способ отключения питания, если он подключен в обратном направлении, и предохранитель должен быть рассчитан на пропускание максимального тока, ожидаемого схемой. В этой схеме нет потери напряжения на диоде, но — это небольшая потеря напряжения на предохранителе.Это падение напряжения обычно незначительно. Естественно, если питание подключено в обратном направлении, предохранитель (должен) перегореть, а диод может, а может и не выжить. Это означает, что система должна быть проверена и при необходимости отремонтирована, если подача питания будет изменена в любое время, включая замену предохранителя и / или диода. Вы можете использовать термисторный переключатель PolySwitch с положительным температурным коэффициентом — это зависит от многих факторов, которые необходимо изучить в первую очередь.


Релейная защита

Хотя поначалу это может показаться глупой идеей, реле — отличный способ обеспечить защиту от обратной полярности.Это при условии, что источник напряжения может питать реле без снижения его емкости. В оборудовании с батарейным питанием это обычно не вариант, но он может быть полезен для оборудования в легковых или грузовых автомобилях, где аккумулятор имеет большую емкость и постоянно заряжается при работающем двигателе. Реле не следует использовать для какого-либо оборудования, которое постоянно подключено, поскольку оно со временем разрядит аккумулятор.

Как вы можете видеть ниже, катушка реле может получать ток только при правильной полярности.При положительном (положительном) входе D1 смещен в прямом направлении, и на катушку поступает около 11,3 В, чего более чем достаточно для ее втягивания. (нормально разомкнутые) контакты замыкаются, на электронику подается питание. При изменении полярности в катушке не протекает ток, и электроника полностью изолирована от источника питания, поскольку реле не может активироваться.


Рисунок 2 — Релейная защита

Преимущество реле в том, что оно может выдерживать чрезвычайно высокий ток без падения напряжения на контактах.Реле надежны и могут прослужить много-много лет без какого-либо вмешательства. Им не нужен радиатор (независимо от потребляемого тока), и они доступны в бесчисленных конфигурациях и практически для любых известных требований. Автомобильные реле также уже прошли все необходимые обязательные испытания, поэтому они могут снизить стоимость испытаний на соответствие, если это необходимо.

Собственная прочность реле является огромным преимуществом в автомобильных приложениях, где события «сброса нагрузки» являются обычным явлением.Это происходит, когда большая нагрузка отключается от электрической системы, и генератор не может исправиться достаточно быстро, чтобы предотвратить перенапряжение. Есть и другие причины, и все автомобильное оборудование должно быть спроектировано так, чтобы без сбоев выдерживать значительные перенапряжения. Реле легко справятся с этим.

Реле

доступны с множеством различных напряжений катушки (например, 5, 12, 24, 36, 48 В), и существуют модели для любых мыслимых требований по току контакта. Если входное напряжение слишком велико для катушки, можно использовать резистор для снижения напряжения до безопасного значения.Также может быть включена схема «эффективности» (последовательный резистор с параллельным электролитическим конденсатором), которая подает на реле более высокое, чем обычно, напряжение, чтобы втянуть его, а затем снижает ток при зарядке крышки до значения немного больше гарантированный ток удержания (определяется резистором). Удерживающий ток может составлять всего 1/3 номинального тока катушки, а иногда и меньше.


Защита MOSFET У полевых МОП-транзисторов

есть очень желанная особенность. Все они имеют обратный диод, который определяет полярность напряжения, но когда полевой МОП-транзистор включен, он проводит одинаково в любом направлении.Таким образом, когда диод смещен в прямом направлении и MOSFET включен, напряжение на MOSFET определяется R DS на (сопротивление сток-исток включено) и током, а не прямым напряжением диод. Это полезное свойство сделало полевые МОП-транзисторы предпочтительным устройством для схем защиты от обратной полярности.

Однако вы должны учитывать тот факт, что для полевых МОП-транзисторов требуется некоторое напряжение между затвором и истоком, а в цепи с очень низким напряжением (менее 5 В) может не хватить напряжения для включения полевого МОП-транзистора.МОП-транзисторы логического уровня могут включаться при более низком напряжении, чем стандартные типы, но они также более ограничены с точки зрения R DS на , и доступно меньше устройств, особенно типов с P-каналом.

На чертеже показаны резистор и стабилитрон. Они обеспечивают защиту затвора полевого МОП-транзистора, если есть любая вероятность того, что максимальное напряжение затвор-исток может быть превышено. Их можно опустить, но, как правило, это делать неразумно. Если кратковременный выброс превысит напряжение пробоя затвора (обычно около ± 20 В), полевой МОП-транзистор будет поврежден и почти наверняка будет проводить в обоих направлениях. Это полностью отменяет схему защиты !

Для оборудования, которое питается от батарей, маловероятно, что произойдет «разрушительное событие», но затвор полевого МОП-транзистора может быть поврежден при некоторых обстоятельствах. Это кажется маловероятным, но высокое обратное напряжение (например, статическое) может вызвать поломку, если защита не используется. Некоторые полевые МОП-транзисторы имеют встроенный стабилитрон затвора, и резистор необходим для предотвращения разрушающего тока с напряжениями, превышающими напряжение стабилитрона.


Рисунок 3 — Защита MOSFET — N-канал (слева), P-канал (справа)

Вы можете использовать устройства с N-каналом или P-каналом, в зависимости от полярности цепи и от того, можете ли вы прервать соединение земли / заземления, не вызывая неправильного поведения цепи. В автомобильной среде шасси является отрицательным источником питания, и его трудно или невозможно прервать. Это означает, что схема защиты должна быть на положительной шине питания, что немного менее удобно, поскольку обычно требует P-Channel MOSFET.Обычно они имеют меньшую мощность и ток, чем их аналоги с N-каналом. Вы все еще можете использовать устройство с N-каналом, но это более утомительно и требует дополнительных схем (показано ниже).

Если вы используете полевой МОП-транзистор с каналом P, прерывание заземления / заземления (отрицательное) отсутствует. Это особенно полезно для автомобильной электроники. Однако есть некоторые ограничения, о которых вы должны знать. Наиболее важным (и наиболее вероятным источником проблем) является требуемое напряжение затвор-исток.Это не проблема для автомобильных приложений, потому что доступно 12 В, но это проблема для более низких напряжений.

МОП-транзисторы с P-каналом логического уровня (5 В), безусловно, доступны, но, как уже отмечалось, они очень ограничены по сравнению с типами с N-каналом. Они также обычно более дороги для эквивалентных номинальных значений тока, и многие из них доступны только в корпусах для поверхностного монтажа (SMD). Это ограничивает их полезность в цепях с низким напряжением и высоким током, где невозможно или нецелесообразно отключать отрицательную шину (что позволяет использовать устройства с N-каналом).

Если в противном случае напряжение слишком низкое для включения полевого МОП-транзистора, существует возможность использования схемы накачки заряда для смещения устройства с N-каналом. Это добавляет сложности и стоимости, но является жизнеспособным вариантом, когда другие методы по какой-либо причине не подходят. Зарядный насос используется для генерирования напряжения, превышающего входящее напряжение (обычно примерно на 10–12 В или около того), и это напряжение включает полевой МОП-транзистор. Общая идея показана ниже, но подробности о зарядовом насосе не приводятся — это «концептуальная» схема, а не полное решение.Показанные защитные диоды могут понадобиться, а могут и не потребоваться, в зависимости от схемы.


Рисунок 4 — N-канальный полевой МОП-транзистор с нагнетательным насосом

Существует много разных способов создания зарядного насоса, и схема выходит за рамки данной статьи. Однако он должен быть устроен так, чтобы сама зарядовая накачка не могла быть подвержена обратной полярности. При подаче питания правильной полярности собственный диод в Q1 проводит и подает питание на накачку заряда и остальную цепь.В течение нескольких миллисекунд зарядный насос генерирует напряжение, достаточное для включения Q1, и полевой МОП-транзистор включается и обходит свой собственный диод. Потеря напряжения определяется исключительно сопротивлением открытого МОП-транзистора и током, потребляемым схемой. Инкапсулированный преобразователь постоянного тока в постоянный (с плавающим выходом) может заменить зарядный насос, если это необходимо.


Транзистор биполярный

Использование BJT подходит для слаботочных нагрузок, но там, где напряжение может быть слишком низким для полевого МОП-транзистора из-за недостаточного напряжения затвора для его правильного включения.В примерах, показанных ниже, падение на транзисторе составляет примерно 125–150 мВ при токе нагрузки 40 мА. Падение напряжения намного меньше при меньших токах. R1 должен быть выбран так, чтобы обеспечить достаточный базовый ток для насыщения транзистора. Обычно это означает, что вам необходимо обеспечить от трех до пяти раз больше базового тока, чем вы рассчитали бы по бета-версии транзистора.

Например, транзистору с коэффициентом усиления (Beta или h FE ), равным 100, требуется 400 мкА для тока нагрузки 40 мА, но вы должны подавать не менее 5 мА, иначе падение напряжения на транзисторе будет чрезмерным.На чертеже предполагается, что транзистор имеет усиление не менее 65 (из таблицы), а резистор 2,2 кОм обеспечивает базовый ток около 2 мА — это удерживает потери ниже 50 мВ при 40 мА. Невозможно ожидать намного лучшего, чем это, если бы базовый ток не стал чрезмерным. В показанных схемах транзистор рассеивает менее 10 мВт. Вы можете использовать маломощный сигнальный транзистор (например, BC549 или BC559) для слаботочных нагрузок.


Рисунок 5 — Транзистор PNP (слева), NPN (справа)

Существует внутреннее ограничение с использованием BJT, и это напряжение обратного пробоя эмиттер-база.Для большинства из них напряжение пробоя составляет около 5 В, хотя для некоторых примеров оно может быть больше. Это означает, что входное напряжение выше 5 В, вероятно, неразумно, потому что переход эмиттер-база будет иметь обратное смещение. Это вызывает ухудшение характеристик транзистора и может передать обратное напряжение электронике. Полный пробой может передать полное обратное напряжение на электронику, что приведет к выходу из строя. Похоже, что эта проблема не была обнаружена в большинстве схем, которые я видел.

Транзистор NPN предположительно лучше, потому что они обычно имеют более высокое усиление и, следовательно, более низкие потери из-за более высокого сопротивления, используемого для питания базы. На практике разница будет в лучшем случае незначительной. Как и N-канальный MOSFET, NPN-транзисторы должны использоваться в отрицательном выводе и требуют, чтобы отрицательный вход и шасси могли быть изолированы. Возникает та же проблема обратного пробоя перехода эмиттер-база.


Заключение

Как всегда в электронике, каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки.Вам необходимо выбрать вариант, наиболее подходящий для вашего приложения, исходя из требуемого тока, доступного напряжения и допустимого падения напряжения. В коммерческих продуктах стоимость может быть решающим фактором, часто за счет повышения производительности.

В некоторых случаях продукту может потребоваться выжить при воздействии импульса высокой энергии в рамках процесса испытаний и / или сертификации. Этого может быть трудно достичь с помощью некоторых из обязательных испытаний импульсов высокой энергии, используемых различными агентствами по всему миру, и это также то, что всегда следует учитывать в автомобильных приложениях, где скачки нагрузки могут вызвать скачки высокого напряжения на всей длине транспортного средства. электрическая система.Следовательно, информация здесь будет не более чем отправной точкой для некоторых приложений. Тщательное тестирование необходимо для любого продукта, предназначенного для агрессивной среды.

Вы также должны учитывать вероятность (или нет) подачи обратного напряжения. Во многих случаях это может произойти только тогда, когда продукт собран, и если это будет сделано таким образом, чтобы почти полностью исключить ошибки, обратной полярности никогда не произойдет. Большинство продуктов не имеют внутренней защиты от полярности, если они питаются от сети.Это связано с тем, что после сборки оборудования нет никакой возможности изменить полярность, кроме как кто-то неопытный, пытающийся его обслужить. Немногие продукты (если таковые имеются) учитывают ошибки, допущенные во время обслуживания.

Если ваша схема может справиться с падением напряжения на диоде и потребляет малый ток, то, вероятно, достаточно простого блокирующего диода (стандартного или Шоттки). Не думайте, что, поскольку схема MOSFET имеет лучшую производительность, она автоматически становится лучшим выбором.Эта производительность имеет повышенную стоимость и имеет свои особые ограничения. Хорошее проектирование должно минимизировать затраты и сложность и обеспечивать подход, который наилучшим образом соответствует вашим требованиям к дизайну.

Наконец, никогда не стоит недооценивать использование реле. Это одни из старейших известных «электронных» компонентов (на самом деле они электромеханические, но это не относится к делу). Их прочность и универсальность не имеют себе равных среди других компонентов, и тот факт, что они до сих пор используются сотнями миллионов, является подтверждением этого факта.Обратной стороной является ток их катушки, но это часто имеет второстепенное значение.


Каталожные номера
  1. Самое низкое прямое падение напряжения среди реальных диодов Шоттки всегда лучший выбор — IXYS
  2. Схемы защиты от обратного тока / батареи — Texas Instruments
  3. Автомобильные полевые МОП-транзисторы: Защита от обратного тока батареи — Infineon
  4. Защита цепи обратного тока — Примечание по применению — Maxim


Прил.Индекс банкнот
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2017. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и защищена авторскими правами © Род Эллиотт, 9 января 2017 г.


Диодный мост

Диодный мост — это конфигурация из четырех (или более) диодов в конфигурации мостовой схемы, которая обеспечивает одинаковую полярность выхода для любой полярности входа.

В наиболее распространенном применении для преобразования входа переменного тока (AC) в выход постоянного тока (DC) он известен как мостовой выпрямитель.Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к снижению стоимости и веса по сравнению с выпрямителем с трехпроводным входом от трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом.

Существенной особенностью диодного моста является то, что полярность выхода одинакова независимо от полярности на входе. Схема диодного моста была изобретена польским электротехником Каролем Поллаком и запатентована 14 января 1896 года под номером DRP 96564. Позже она была опубликована в Elektronische Zeitung, vol.25 в 1897 году с пометкой, что немецкий физик Лео Грец в то время тоже занимался этим вопросом. Сегодня трассу по-прежнему часто называют трассой Гретца или мостом Гретца.

Деталь диодного моста на 1000 вольт, 4 ампера

Ручной диодный мост. Широкая серебряная полоса на диодах указывает на катодную сторону диода.

Базовая операция

Согласно традиционной модели протекания тока (первоначально созданной Бенджамином Франклином и до сих пор используемой большинством инженеров), ток определяется как положительный, когда он течет через электрические проводники от положительного полюса к отрицательному.На самом деле свободные электроны в проводнике почти всегда текут от отрицательного полюса к положительному. Однако в подавляющем большинстве приложений фактическое направление тока не имеет значения. Поэтому в нижеследующем обсуждении традиционная модель сохраняется.

На схемах ниже, когда вход, подключенный к левому углу ромба, является положительным, а вход, подключенным к правому углу, является отрицательным, ток течет от верхней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выход, и возвращается к нижней клемме питания по синему (отрицательному) пути.

Когда вход, подключенный к левому углу, отрицательный, а вход, подключенный к правому углу, положительный, ток течет от нижнего вывода питания вправо по красному (положительному) пути к выходу и возвращается к верхнему источнику питания. терминал через синий (отрицательный) путь.

В каждом случае верхний правый выход остается положительным, а нижний правый выход — отрицательным.Поскольку это верно вне зависимости от того, является ли вход переменным или постоянным током, эта схема не только выдает выход постоянного тока из входа переменного тока, но также может обеспечивать то, что иногда называют «защитой от обратной полярности». То есть, он обеспечивает нормальное функционирование оборудования с питанием от постоянного тока, когда батареи установлены в обратном направлении или когда провода (провода) от источника постоянного тока перевернуты, и защищает оборудование от возможных повреждений, вызванных обратной полярностью.

До появления интегральных схем мостовой выпрямитель был построен из «дискретных компонентов», т.е.е., отдельные диоды. Примерно с 1950 года один четырехконтактный компонент, содержащий четыре диода, соединенных в мостовую конфигурацию, стал стандартным коммерческим компонентом и теперь доступен с различными номинальными значениями напряжения и тока.

Сглаживание вывода

Для многих приложений, особенно с однофазным переменным током, где двухполупериодный мост служит для преобразования входа переменного тока в выход постоянного тока, может потребоваться добавление конденсатора, поскольку мост сам по себе обеспечивает выход импульсного постоянного тока (см. Диаграмму ниже). .

Переменный ток, полуволновые и двухполупериодные выпрямленные сигналы.

Функция этого конденсатора, известного как накопительный конденсатор (или сглаживающий конденсатор), заключается в уменьшении вариации (или «сглаживании») формы волны выпрямленного выходного напряжения переменного тока от моста. Есть еще одна вариация, известная как рябь. Одно из объяснений «сглаживания» состоит в том, что конденсатор обеспечивает путь с низким импедансом к компоненту переменного тока на выходе, уменьшая напряжение переменного тока и ток через резистивную нагрузку.Говоря менее техническим языком, любое падение выходного напряжения и тока моста обычно компенсируется потерей заряда в конденсаторе. Этот заряд протекает через нагрузку как дополнительный ток. Таким образом, изменение тока нагрузки и напряжения уменьшается по сравнению с тем, что произошло бы без конденсатора. Повышение напряжения соответственно сохраняет избыточный заряд в конденсаторе, таким образом смягчая изменение выходного напряжения / тока.

Показанная упрощенная схема имеет заслуженную репутацию опасной, потому что в некоторых приложениях конденсатор может сохранять смертельный заряд после отключения источника переменного тока.При подаче опасного напряжения практическая схема должна включать надежный способ безопасной разрядки конденсатора. Если нормальная нагрузка не может гарантировать выполнение этой функции, возможно, потому, что она может быть отключена, в схему следует включить спускной резистор, подключенный как можно ближе к конденсатору. Этот резистор должен потреблять ток, достаточно большой, чтобы разрядить конденсатор за разумное время, но достаточно мал, чтобы свести к минимуму ненужные потери энергии.

Конденсатор и сопротивление нагрузки имеют типичную постоянную времени τ = RC, где C и R — емкость и сопротивление нагрузки соответственно.Пока резистор нагрузки достаточно большой, так что эта постоянная времени намного больше, чем время одного цикла пульсации, вышеуказанная конфигурация будет создавать сглаженное напряжение постоянного тока на нагрузке.

Когда конденсатор подключен непосредственно к мосту, как показано, ток протекает только в небольшой части каждого цикла, что может быть нежелательно. Диоды трансформатора и моста должны иметь такие размеры, чтобы выдерживать скачок тока, который возникает, когда питание включается на пике переменного напряжения и конденсатор полностью разряжен.Иногда для ограничения этого тока перед конденсатором включается небольшой последовательный резистор, хотя в большинстве случаев сопротивления трансформатора источника питания уже достаточно. Добавление резистора или, еще лучше, катушки индуктивности между мостом и конденсатором может гарантировать, что ток будет протекать в течение большей части каждого цикла и не произойдет большого выброса тока.

За конденсатором могут быть установлены дополнительные фильтрующие элементы (конденсаторы плюс резисторы и катушки индуктивности) для дальнейшего уменьшения пульсаций.Когда индуктор используется таким образом, его часто называют дросселем. Дроссель имеет тенденцию поддерживать более постоянным ток (а не напряжение). Хотя катушка индуктивности дает наилучшие характеристики, обычно резистор выбирается из соображений стоимости.

Из-за увеличения доступности микросхем регуляторов напряжения пассивные фильтры используются реже. Микросхемы могут компенсировать изменения входного напряжения и тока нагрузки, чего не делает пассивный фильтр, и в значительной степени устранять пульсации.

Идеализированные формы сигналов, показанные выше, видны как для напряжения, так и для тока, когда нагрузка на мост является резистивной. Когда в нагрузку входит сглаживающий конденсатор, формы волны как напряжения, так и тока сильно изменяются. В то время как напряжение сглаживается, как описано выше, ток будет течь через мост только в то время, когда входное напряжение больше, чем напряжение конденсатора. Например, если нагрузка потребляет средний ток n Ампер, а диоды проводят в течение 10% времени, средний ток диода во время проводимости должен составлять 10 нАмпер.Этот несинусоидальный ток приводит к гармоническим искажениям и низкому коэффициенту мощности источника переменного тока.

Некоторые ранние консольные радиоприемники создавали постоянное поле громкоговорителя с помощью тока от источника высокого напряжения («B +»), который затем направлялся к потребляющим цепям (постоянные магниты тогда были слишком слабыми для хорошей работы), чтобы создать постоянную громкоговорителя. магнитное поле. Катушка возбуждения динамика, таким образом, выполняла 2 работы в одном: она действовала как дроссель, фильтруя источник питания, и создавала магнитное поле для управления динамиком.

Мосты для полифазных диодов

Диодный мост можно использовать для выпрямления многофазных входов переменного тока. Например, для трехфазного входа переменного тока однополупериодный выпрямитель состоит из трех диодов, а двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из шести диодов.

Полупериодный выпрямитель

можно рассматривать как соединение звездой (соединение звездой), потому что он возвращает ток через центральный (нейтральный) провод. Двухполупериодное соединение больше похоже на соединение треугольником, хотя оно может быть подключено к трехфазному источнику по схеме звезды или треугольника, и при этом не используется центральный (нейтральный) провод.

Трехфазный двухполупериодный мостовой выпрямитель

Трехфазный мостовой выпрямитель для ветряной турбины

Форма входного сигнала трехфазного переменного тока (вверху), сигнала полуволнового выпрямленного тока (в центре) и сигнала двухполупериодного выпрямленного тока (внизу)

Источник: en.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *