Диод где катод где анод: как определить, где у диода плюс и минус по обозначениям на схеме, внешнему виду и подаче тока

Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов

Главное назначение диодов — выпрямление переменного тока. Иногда диоды применяются для генерации шумов, т. е. беспорядочно
изменяющихся токов и напряжений, для ограничения электрических импульсов и т. д.

Диод имеет два электрода в стеклянном, металлическом или керамическом баллоне с вакуумом. Один электрод — это накаленный
катод, служащий для эмиссии (испускания) электронов. Другой электрод. — анод — принимает электроны, испускаемые
катодом. Катод и анод вакуумного диода аналогичны эмиттеру и базе полупроводникового диода. Анод притягивает электроны, если
он имеет положительный относительно катода потенциал. Между анодом и катодом образуется электрическое поле, которое при
положительном потенциале анода является ускоряющим для электронов. Электроны, вылетающие из катода, под действием поля движутся
к аноду.

Простейший катод делают в виде проволочки, которая накаливается током. Такие катоды называют катодами прямого или
непосредственного накала. Большое распространение получил катод косвенного накала (подогревный). Это металлический цилиндр,
поверхность которого покрыта активным слоем, эмитирующим электроны. Внутри цилиндра находится
подогреватель в виде проволочки, накаливаемой током. В наиболее распространенной цилиндрической конструкции диода
(рис. 15.1) анод имеет форму цилиндра.

Цепи диода с катодом косвенного накала показаны на рис. 15.2. Основной является анодная цепь (цепь анода). В нее
входят анодный источник Еаи пространство между анодом и катодом.

Все электроны, вылетающие из катода, образуют ток эмиссии

Ie = Nq, (15.1)

где N — число электронов, вылетающих за 1 с; q — заряд электрона.

Между анодом и катодом образуется отрицательный заряд, называемый объемным или пространственным и препятствующий
движению электронов к аноду. При недостаточном положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть действие
объемного заряда и часть их возвращается на катод.

Электроны, ушедшие с катода безвозвратно, определяют катодный ток (ток катода), обозначаемый Iк
или iK:

iK = nq<Ie, (15.2)

где п — число электронов, ушедших за 1 с с катода и не возвратившихся.

Рис. 15.1. Цилиндрическая конструкция электродов диода

 

Рис. 15.2. Цепи диода с катодом косвенного накала

 

Рис. 15.3. Упрощенные схемы с диодами

 

Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный заряд и уходит к аноду, т. е. тем больше катодный
ток.

Поток электронов, летящих от катода к аноду и попадающих на анод, называют анодным током (током анода). Он протекает
в анодной цепи и обозначается Iа или ia В диоде катодный и анодный токи равны друг другу:

ia = iк. (15.3)

Анодный ток является главным током электронной лампы. Электроны этого тока движутся внутри лампы от катода к аноду, а
вне лампы — от анода к плюсу анодного источника, затем внутри него и от минуса источника к катоду лампы.

При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический
принцип управления анодным током.

Если потенциал анода отрицателен по отношению к катоду, то поле между анодом и катодом тормозит электроны, вылетающие
из катода, и возвращает их на катод. В этом случае катодный и анодный токи равны нулю.

Основное свойство диода — способность проводить ток в одном направлении. Электроны могут двигаться только от накаленного
катода к аноду, имеющему положительный потенциал. Если же на аноде отрицательный относительно катода потенциал, то диод
заперт, т. е. он размыкает цепь. Такой анод отталкивает электроны, а сам он не накален и не испускает электронов.
Диод обладает односторонней проводимостью и подобно полупроводниковому диоду может выпрямлять переменный ток. В
отличие от полупроводникового диода в вакуумном при обратном напряжении обратный ток практически отсутствует.

Анодный ток составляет доли миллиампера в самых маломощных диодах, применяемых в радиоприемниках или измерительной аппаратуре.
В более мощных диодах (кенотронах), работающих в выпрямительных установках для питания аппаратуры, анодный ток достигает
сотен миллиампер и более.

Разность потенциалов между анодом и катодом называют анодным напряжением (напряжением анода) и обозначают Ua
или uа.

В практических схемах, когда в анодную цепь включена нагрузка, на которой падает часть напряжения анодного источника,
анодное напряжение меньше Eа. Нередко возникают ошибки от того, что напряжение анодного источника Eа
неправильно называют анодным напряжением. Но они равны только в том
случае, когда зажимы анодного источника непосредственно присоединены к
аноду и катоду лампы (см. рис. 15.2). Положительное анодное напряжение у
маломощных диодов составляет доли вольта или единицы вольт. У кенотронов
средней мощности оно достигает десятков вольт, а у мощных кенотронов сотен
вольт и более.

Условились принимать потенциал катода за нулевой, так как от катода электроны начинают свое движение. Потенциал любого
электрода определяют относительно катода. У катода прямого накала за точку нулевого потенциала принимают минус источника
накала.

Второй цепью диода является цепь накала. Она состоит из источника Eн и подогревателя (или катода
прямого накала). Ток накала обозначают Iн, а напряжение накала, т. е. напряжение между выводами подогревателя
(или катода прямого накала), обозначают Uн. Напряжение накала всегда низкое — единицы, реже десятки вольт.
Ток накала у маломощных ламп составляет десятки миллиампер, а у мощных — до десятков и даже сотен ампер. Во многих схемах
вывод катода соединяют с корпусом (рис. 15.3, а, б) аппаратуры.

Основные аннотации по теме ламповой схемотехники

     >>>>>    0
!……………….		20
!……………….		40
!……………….		60
!……………….		80
!……………….		100
!……………….		120
!……………….

 

Как работает диод? Применение диодов

Как работает полупроводниковый диод

Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод». Здесь речь пойдет лишь о некоторых приборах, с которыми тебе в первую очередь придется иметь дело. Схематично диод можно представить, как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа р, а другая типа n. На рис. 1, а дырки, преобладающие в пластинке типа р, условно изображены кружками, а электроны, преобладающие в пластинке типа n — черными шариками таких же размеров. Эти две области — два электрода диода: анод и катод. Анодом, т. е. положительным электродом, является область типа р, а катодом, т. е. отрицательным электродом, — область типа n. На внешние поверхности пластин нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода.

Такой полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрытом, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например, гальванический элемент, но так, чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, т. е. с областью типа р, а отрицательный — с катодом, т. е. с областью типа n (рис. 1, б), то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи пойдет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода/ При такой полярности подключения батареи электроны в области типа n перемещаются от минуса к плюсу, т. е. в сторону области типа р, а дырки в области типа р движутся навстречу электронам — от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно-дырочным переходом или, короче, р-n переходом, электроны как бы «впрыгивают» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование.

Рис. 1. Схематическое устройство и работа полупроводникового диода

Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа n практически неограниченное количество электронов, пополняя убыль электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок. В этом случае сопротивление р-n перехода мало, вследствие чего через диод идет ток, называемый прямым током. Чем больше площадь р-n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток.

Если полюсы элемента поменять местами, как это показано на рис. 1, в, диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды в диоде поведут себя иначе. Теперь, удаляясь от р-n перехода, электроны в области типа n будут перемещаться к положительному, а дырки в области типа р к отрицательному контактам диода. В результате граница областей с различными типами электропроводности как бы расширится, образуя зону, обедненную электронами и дырками (на рис. 1, в она заштрихована) и, следовательно, оказывающую току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода. На графиках, характеризующих работу диода, прямой ток обозначают Iпр, а обратный Iобр.

А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления — прямой ток Iпр и закрывания при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления обратный ток Iобр. Эти свойства диодов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в ток постоянный.

Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпр) или пропускным, а напряжение обрат ной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр) или непропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром.

001

Внутреннее сопротивление открытого диода величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1 В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = U/I = 1/0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико.

Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт-амперной характеристикой диода. Такую характеристику ты видишь на рис. 2. Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр, а внизу — обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпр, влево обратного напряжения Uобр.

На такой вольт-амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр диода в сотни раз больше тока Iобр

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода

Так, например, уже при прямом напряжении Uпр = 0,5 В ток Iпр равен 50 мА (точка а на характеристике), при Uпр = 1 В он возрастает до 150 мА (точка б на характеристике), а при обратном напряжении Uобр = 100 В обратный ток Iобр не превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитай, во сколько раз при одном и том же прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного.

Прямая ветвь идет круто вверх, как бы прижимаясь к вертикальной оси. Она характеризует быстрый рост прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения. Обратная же ветвь, как видишь, идет почти параллельно горизонтальной оси, характеризуя медленный рост обратного тока. Наличие заметного обратного тока — недостаток диодов.

Примерно такие вольт-амперные характеристики имеют все германиевые диоды. Вольт-амперные характеристики кремниевых диодов чуть сдвинуты вправо. Объясняется это тем, что германиевый диод открывается и начинает проводить ток при прямом напряжении 0,1–0,2 В, а кремниевый при 0,5–0,6 В.

Прибор, на примере которого я рассказал тебе о свойствах диода, состоял из двух пластин полупроводников разной электропроводности, соединенных между собой плоскостями. Подобные диоды называют плоскостными. В действительности же плоскостной диод представляет собой одну пластину полупроводника, в объеме которой созданы две области разной электропроводности. Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхности квадратной пластины площадью 2–4 мм2 и толщиной в несколько долей миллиметра, вырезанной из кристалла полупроводника с электронной электропроводностью, расплавляют маленький кусочек индия. Индий крепко сплавляется с пластинкой. При этом атомы индия проникают (диффундируют) в толщу пластинки, образуя в ней область с преобладанием дырочной электропроводности (рис. 3, а). Получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности, а между ними р-n переход. Контактами электродов диода служат капелька индия и металлический диск (или стержень) с выводными проводниками.

Так устроены наиболее распространенные плоскостные германиевые и кремниевые диоды. Внешний вид некоторых из них показан на рис. 3, б.

Рис. 3. Схематическое устройство (а) и внешний вид некоторых плоскостных диодов (б)

Приборы заключены в цельнометаллические корпуса со стеклянными изоляторами, что позволяет использовать их для работы в условиях повышенной влажности. Диоды, рассчитанные на значительные прямые токи, имеют винты с гайками для крепления их на монтажных панелях или шасси радиотехнических устройств.

Плоскостные диоды маркируются буквами и цифрами, например: Д226А, Д242. Буква Д в маркировке прибора означает «диод», цифры, следующие за нею, — заводской порядковый номер конструкции. Буквы, стоящие в конце обозначения диодов, указывают на разновидности групп приборов. Плоскостные диоды предназначены в основном для работы в выпрямителях переменного тока блоков питания радиоаппаратуры, поэтому их называют еще выпрямительными диодами.

Схему простейшего выпрямителя переменного тока ты видишь на рис. 4, а. На вход выпрямителя подается переменное напряжение электроосветительной сети. К выходу выпрямителя подключен резистор Rн, символизирующий нагрузку, питающуюся от выпрямителя. Функцию выпрямленного элемента выполняет диод V. Сущность работы такого выпрямителя иллюстрируют графики, помещенные на том же рисунке

Рис. 4. Схемы однополупериодного выпрямителя

При положительных полупериодах напряжения на аноде диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку, подключенную к выпрямителю, течет прямой ток диода Iпр. При отрицательных полупериодах напряжения на аноде диод закрывается и во всей цепи, в которую он включен, течет незначительный обратный ток диода Iобр. Диод как бы отсекает большую часть отрицательных полуволн переменного тока (на рис. 4, а показано штриховыми линиями). И вот результат: через нагрузку Rн, подключенную к сети через диод V, течет уже не переменный, а пульсирующий ток — ток одного направления, но изменяющийся по значению с частотой 50 Гц. Это и есть выпрямление переменного тока. Таким образом, диод является прибором, обладающим резко выраженной односторонней проводимостью электрического тока. И если пренебречь малым обратным током (что и делают на практике), который у исправных диодов не превышает малые доли миллиампера, можно считать, что диод является односторонним проводником тока.

Можно ли таким током питать нагрузку? Можно, он ведь выпрямленный. Но не каждую. Лампу накаливания, например, можно, если, конечно, выходное напряжение не будет превышать то напряжение, на которое лампа рассчитана. Ее нить будет накаливаться не постоянно, а импульсами, следующими с частотой 50 Гц. Из-за тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутки между импульсами, поэтому никаких мерцаний света мы не заметим.

А вот приемник питать таким током нельзя. Потому что в цепях его усилителей ток тоже будет пульсировать с такой же частотой. В результате в телефонах или головке громкоговорителя на выходе приемника будет прослушиваться гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Этот недостаток можно частично устранить, если на выходе выпрямителя параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор большой емкости, как это показано на рис. 4, б. Заряжаясь от импульсов тока, конденсатор Сф в момент спадания тока или его исчезновения (между импульсами) разряжается через нагрузку Rн. Если конденсатор достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться и в нагрузке будет непрерывно поддерживаться ток. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на рис. 4, б сплошной волнистой линией. Но и таким, несколько приглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель: он будет «фонить», так как пульсации пока еще очень ощутимы.

В выпрямителе, с работой которого ты сейчас познакомился, полезно используется энергия только половины волн переменного тока. Такое выпрямление переменного тока называют однополупериодными, а выпрямители — однополупериодными выпрямителями. Однако выпрямителям, построенным по таким схемам, присущи два существенных недостатка. Первый из них заключается в том, что напряжение выпрямленного тока равно примерно напряжению сети, в то время как для питания транзисторных конструкций необходимо более низкое напряжение, а для ламповых часто более высокое напряжение. Второй недостаток — недопустимость присоединения заземления к приемнику, питаемому от такого выпрямителя. Если приемник заземлить, ток из электросети пойдет через приемник в землю — могут перегореть предохранители. Кроме того, приемник или усилитель, питаемые от такого выпрямителя и, таким образом, имеющие прямой контакт с электросетью, опасны — можно получить электрический удар.

Оба эти недостатка устранены в выпрямителе с трансформатором (рис. 5). Здесь выпрямляется не напряжение электросети, а напряжение вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора Т. Поскольку эта обмотка изолирована от первичной сетевой обмотки I, радиоконструкция не имеет контакта с сетью и к ней можно подключать заземление.

Рис. 5 Двухполупериодный выпрямитель с сетевым трансформатором

В выпрямителе на рис. 5 четыре диода, включенные по так называемой мостовой схеме. Диоды являются плечами выпрямительного моста. Нагрузка Rн включена в диагональ 1–2 моста. В таком выпрямителе в течение каждого полупериода работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов. Следи внимательно! Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки положительный полупериод напряжения, ток идет через диод V2, нагрузку Rн, диод V3 к нижнему выводу обмотки II (график а). Диоды V1 и V4 в это время закрыты. В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем выводе обмотки II, ток идет через диод V4, нагрузку Rн, диод V1 к верхнему выводу обмотки (график б). В это время диоды V2 и V3 закрыты и, естественно, ток через себя не пропускают. И вот результаты: меняются знаки напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (график в). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными.

Эффективность работы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным налицо: частота пульсаций выпрямленного тока удвоилась, «провалы» между импульсами уменьшились. Среднее значение напряжения постоянного тока на выходе такого выпрямителя равно примерно переменному напряжению, действующему во всей вторичной обмотке трансформатора. А если выпрямитель дополнить фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного тока, выходное напряжение увеличится в 1,4 раза, т. е. примерно на 40 %. Именно такой выпрямитель я позже буду рекомендовать тебе для питания транзисторных конструкций.

Теперь о точечном диоде

Внешний вид одного из таких приборов и его устройство (в значительно увеличенном виде) показаны на рис. 6.

Рис. 6. Схематическое устройство и внешний вид точечного диода серии Д9

Это диод серии Д9. Буква «Д» в его маркировке означает диод, а цифра 9 — порядковый заводской номер конструкции. Такой или ему подобный диод, например Д2, тебе уже знаком — я рекомендовал использовать его в твоем первом приемнике в качестве детектора.

Выпрямительным элементом диода служат тонкая и очень маленькая (площадью около 1 мм2) пластина полупроводника германия или кремния n типа и вольфрамовая проволочка, упирающаяся острым концом в пластину. Они припаяны к отрезкам посеребренной проволоки длиной примерно по 50 мм, являющимися выводами диода. Вся конструкция находится внутри стеклянной трубочки диаметром около 3 и длиной меньше 10 мм, запаянной с концов.

После сборки диод формуют — пропускают через контакт между пластиной полупроводника и острием вольфрамовой проволочки ток определенного значения. При этом под острием проволочки в кристалле полупроводника образуется небольшая область с дырочной электропроводностью. Получается электронно-дырочный переход, обладающий односторонней проводимостью тока. Пластина полупроводника является катодом, а вольфрамовая проволочка — анодом точечного диода.

Вывод анода диодов серии Д9 обозначают цветными метками на их корпусах. Электроды точечного диода серии Д2 обозначают символом диода на одном из его ленточных выводов. У точечного диода площадь соприкосновения острия проволочки с поверхностью пластины полупроводника чрезвычайно мала — не более 50 мкм2. Поэтому токи, которые точечные диоды могут выпрямлять в течение продолжительного времени, малы. Точечные диоды радиолюбители используют в основном для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, поэтому их часто называют высокочастотными диодами.

Как для плоскостных, так и для точечных диодов существуют максимально допустимые значения прямого и обратного токов, зависящие от прямого и обратного напряжений и определяющие их выпрямительные свойства и электрическую прочность. Это их основные параметры. Плоскостной диод Д226В, например, может продолжительное время выпрямлять ток до 300 мА. Но если его включить в цепь, потребляющую ток более 300 мА, он будет нагреваться, что неизбежно приведет к тепловому пробою р-n перехода и выходу диода из строя. Диод будет пробит и в том случае, если он окажется в цепи, в которой на него будет подаваться обратное напряжение более чем 400 В.

Допустимый выпрямленный ток для точечного диода Д9А 65 мА, а допустимое обратное напряжение 10 В. Основные параметры полупроводниковых диодов указывают в их паспортах и справочных таблицах. Превышение предельных значений приводит к выходу приборов из строя.

А теперь, чтобы лучше закрепить в памяти твое представление о свойствах диодов, предлагаю провести такой опыт. В электрическую цепь, составленную из батареи 3336Л и лампочки накаливания, рассчитанной на напряжение 3,5 В и ток накала 0,28 А, включи любой плоскостной диод из серии Д226 или Д7, но так, чтобы анод диода был соединен непосредственно или через лампочку с положительным выводом батареи, а катод с отрицательным выводом (рис. 7, а). Лампочка должна гореть почти так же, как если бы диода не было в цени. Измени порядок включения электродов диода в цепь на обратный (рис. 7, б). Теперь лампочка гореть не должна. А если горит, значит, диод оказался с пробитым р-n переходом. Такой диод можно разломать, чтобы посмотреть, как он устроен, — для работы как выпрямитель он все равно непригоден. Но, надеюсь, диод был хорошим и опыт удался.

Рис. 7. Опыты с плоскостным диодом

Почему при первом включении диода в цепь лампочка горела, а при втором не горела? В первом случае диод был открыт, так как на него подавалось прямое напряжение Uпр, сопротивление диода было мало и через него протекал прямой ток Iпр, значение которого определялось нагрузкой цепи — лампочкой. Во втором случае диод был закрыт, так как к нему прикладывалось обратное напряжение Uобр, равное напряжению батареи. Сопротивление диода было очень большое, и в цепи тек лишь незначительный обратный ток Iобр, который не мог накалить нить лампочки.

В этом опыте лампочка выполняла двоякую функцию. Она, во-первых, была индикатором наличия тока в цепи, а во-вторых, ограничивала ток в цепи до 0,28 А и таким образом защищала диод от перегрузки.

См. также:

  • Как работает резистор? Применение резисторов…
  • Как работает конденсатор? Применение конденсаторов…
  • Закон ома…
  • Как работает предохранитель?..

Введение диода | Spinning Numbers

Внутри этих небольших стеклянных корпусов находятся кремниевые диоды. Черная полоса на одном конце — это катод, сторона, где ток выходит из диода.

Диод — это наш первый полупроводниковый прибор. Отличительной особенностью диода является то, что он проводит ток в одном направлении, но не в другом. Мы не будем вдаваться в подробности того, как диод это делает или как он сделан. К счастью, вам не нужно знать, как сделать диод, прежде чем вы сможете использовать его в цепи.

Автор Вилли Макаллистер.

Содержимое

  • Символ диода
  • Диодные клеммы
    • Как запомнить анод и катод?
    • Определите клеммы реального диода
    • Определите клеммы с помощью мультиметра
  • Типы диодов
  • Характеристика диода $i$-$v$
  • Прямое смещение
  • Обратное смещение
  • Обратный пробой

Куда мы направляемся

  • Диод сильно проводит в одном направлении и почти $0$ в другом.

  • Научитесь определять клеммы реального диода — катод и анод .

  • Понимание диодных терминов – прямое смещение, обратное смещение , ток насыщения и пробой .

Диод — это любое электрическое устройство, обладающее свойством проводить ток в одном направлении, а не в противоположном. Каждый диод, с которым вы столкнетесь в современной электронике, сделан из полупроводникового материала.

Что такое полупроводник?
Материалы

Semiconductor попадают между изоляторами и проводниками. Они полупроводниковые. Полупроводники обычно ведут себя как изоляторы, но мы можем контролировать их проводимость, изменяя способ их изготовления — добавляя незначительное количество примесных атомов — и прикладывая к ним напряжение.

Наиболее известным и понятным полупроводниковым материалом является кремний (Si, атомный номер $14$) в периодической таблице. Кремний на сегодняшний день является наиболее распространенным материалом, используемым для создания полупроводниковых устройств. О кремнии известно больше, чем, возможно, о любом другом материале на Земле.

Часть периодической таблицы, показывающая кремний (Si) и другие близлежащие полупроводниковые материалы. B — бор, C — углерод, N — азот, Al — алюминий, Si — кремний, P — фосфор, Ga — галлий, Ge — германий, As — мышьяк.

Другие полупроводниковые материалы включают германий (Ge, атомный номер $32$, сразу после кремния) и арсенид галлия, соотношение галлия и мышьяка $1:1$, также известный как GaAs, (атомные номера $31$ и $33$, на по обе стороны от германия).

Наша способность точно контролировать проводящие свойства кремния позволяет нам создавать современные чудеса, такие как компьютеры, мобильные телефоны и любые другие сложные электронные устройства. Детали того, как работает полупроводник, регулируются квантовой механикой.

Символ диода

Схематическое обозначение диода выглядит следующим образом:

Черная стрелка ► в символе указывает направление прямого тока диода, $\blueD i$. Напряжение диода, $\goldD v$, ориентировано со знаком $+$ на том конце, где прямой ток поступает на диод, точно так же, как правило знаков для пассивных компонентов.

Диодные клеммы

Когда вы рисуете диоды, символ четко указывает направление прямого тока. Обычно вам не нужны имена для двух терминалов. Вы встретите их в таблицах данных, Анод и Катод .

Как запомнить анод и катод?

Долгое время не мог вспомнить, какой конец диода был анодом, а какой катодом — каждый раз смотрел. Наконец-то я придумал памятку. Катод по-немецки Катод . Большая буква K выглядит как символ диода.

Переворачивайте символ диода, пока он не станет похож на букву K. Катод — это клемма слева.

Определите клеммы реального диода

Если вы имеете дело с реальными диодами, вы должны выяснить, в какую сторону направить диод. В реальном мире диоды настолько малы, что на них нет места, чтобы нарисовать на них маленький символ диода, поэтому вам нужно идентифицировать клеммы каким-то другим способом.

Диоды поставляются во всевозможных крошечных упаковках. Есть несколько способов указать, какая диодная клемма какая.

Упаковки диодов, такие как стеклянные и черные пластиковые цилиндры, показанные выше, обычно имеют окрашенную планку на одном конце. Полоса на упаковке — это полоса символа диода, поэтому она указывает на катод.

Полоса (любого контрастного цвета) соответствует катоду диода.

Этот красный светодиод (светоизлучающий диод) не имеет полосы, а имеет провода разной длины. Прямой ток идет в более длинный вывод (анод). На упаковке может быть выпуклость или язычок, торчащий со стороны анода.

Более длинный провод соответствует аноду. Ток течет в диод с этого направления.

Определите клеммы с помощью мультиметра

Надежный способ проверки подлинности клемм — использование мультиметра для определения направления прямого тока. Когда метр настроен на считывание сопротивления, $\Omega$, он подает небольшое напряжение на свои измерительные провода (вот почему омметру нужна батарея). Вы используете это небольшое напряжение, чтобы увидеть, в каком направлении течет ток.

Диод перевернут на каждом изображении.

$\text a.$ Если омметр показывает конечное сопротивление, это означает, что диод проводит небольшой ток в прямом направлении. С красного вывода $+$ через диод протекает небольшой ток. Это означает, что красный провод касается анода.
$\text b.$ Если значение сопротивления равно O.L (перегрузка), диод не проводит ток. Это означает, что красный провод $+$ касается катода.

Ваш глюкометр может иметь настройку диода – маленький символ диода.

В этом случае прибор будет отображать прямое напряжение и издавать звуковой сигнал, когда красный провод касается клеммы прямого тока (анода).

Типы диодов

Существует множество типов диодов, различающихся материалами и обработкой и предназначенных для различных целей. Вот некоторые из них (некоторые из этих терминов еще не определены)

  • Кремниевый диод. Кремний является наиболее распространенным материалом для изготовления диодов. Кремний имеет типичное прямое напряжение $0,6–0,7\,\text В$.
  • Германиевый диод – изготовлен из другого элемента. Германиевые диоды имеют более низкое прямое напряжение $0,25–0,30\,\text В$.
  • Диод Шоттки — Изготовлен из прямого контакта между кремнием и металлом. Прямое напряжение ниже, чем у обычных кремниевых диодов, в диапазоне от $0,15$ до $0,45\,\text В$. Это диод в кристалле радио «кошачий ус».
  • Стабилитрон — преднамеренно работает в области пробоя, используется в качестве источника опорного напряжения.
  • LED (светоизлучающий диод) — делает то, что говорит его название. В противном случае он действует как обычный диод с прямым напряжением где-то между $2$ и $4\,\text В$ в зависимости от цвета. Светодиоды сделаны из материалов по обе стороны от кремния в периодической таблице. Например, вы можете сделать желтый светодиод из фосфида арсенида галлия (GaAsP).

    • Фотодиод

  • . Этот диод имеет окно, позволяющее свету падать прямо на поверхность кремния. Ток в диоде пропорционален интенсивности света. Солнечные элементы представляют собой фотодиоды.
  • Диод с малым сигналом или переключающий диод. Кремниевый диод сконструирован так, чтобы очень быстро переключаться с прямого тока на обратный ток и обратно. Это достигается за счет того, что физически диод делается очень маленьким.

Диод $i$-$v$ характеристика

Диод является нелинейным устройством. Это типичная кривая $i$-$v$ для кремниевого диода,

Diode кривая $i$-$v$ кремниевого диода. Положительное напряжение (анод выше, чем катод) на диоде переводит его в область прямого смещения. Отрицательное напряжение означает, что диод работает в области обратного смещения. При отрицательных напряжениях, превышающих $\text V_{\text{br}}$, происходит пробой диода, и ток быстро возрастает в отрицательном направлении.

Синяя кривая выше может быть получена путем измерений. Возьмите обычный диод и подайте на него разное напряжение. Запишите силу тока при каждом напряжении. Ваши данные $i$-$v$ будут напоминать этот график.

Прямое смещение

Допустим, мы прикладываем небольшое положительное напряжение, например $+0,2$ вольта, к кремниевому диоду. Это ставит нас немного правее начала кривой $i$-$v$. При таком небольшом положительном напряжении протекает очень небольшой прямой ток. Если мы увеличим напряжение примерно до $+0,6\,\text V$, через диод начнет течь измеримый ток в прямом направлении (в направлении стрелки ►). Когда напряжение немного превышает $0,6\,\text V$, ток через диод быстро возрастает. Кривая $i$-$v$ в этой точке почти вертикальна (слегка наклонена вправо).

При положительном напряжении на его клеммах мы говорим, что диод смещен в прямом направлении . Диод смещен в прямом направлении, когда его напряжение находится где-то на стороне $+$напряжения от источника. При нормальной работе напряжение на кремниевом диоде, смещенном в прямом направлении, составляет где-то между $0,60–0,75\,\text V$. Если вы добавите напряжение выше $0,75$ вольт, ток диода сильно возрастет и он может перегреться.

Обратное смещение

Если к диоду приложить отрицательное напряжение, то напряжение на клемме $-$катода выше, чем на клемме анода $+$, это поместит нас на левую сторону $i$-$v$ изгиб. Мы говорим, что диод 9{-12}\,\текст А$. В большинстве ситуаций это значение достаточно близко к нулю, чтобы им можно было пренебречь. В некоторых случаях (например, в интегральной схеме с миллионами диодов) обратный ток насыщения становится важным, и вы даете ему плохо звучащее название: ток утечки .

Что означает «предвзятость»?

Вы слышите слово смещение в разговорах о диодах и транзисторах. У него нет единого точного определения.

В повседневном использовании предвзятость может иметь отрицательное значение, подразумевая несправедливость или фаворитизм: «Правила настроены против меня». Или это может описывать тенденцию: «Они проявляют склонность к действию». Или «У вратаря есть склонность к прыжкам влево при пенальти».

В электронике смещение встречается лишь в нескольких ситуациях. Это чувство тянет в одну сторону. Когда мы говорим о диодах, прямое смещение означает, что приложенное напряжение тянет диод в сторону прямой проводящей стороны его кривой $i$-$v$. Обратное смещение противоположно, отрицательное напряжение втягивает диод в его область обратного смещения , где он не проводит.

Другое место, где вы говорите о предвзятости: вы применяете напряжение смещения на выводы транзистора, чтобы поместить его в диапазон напряжений, в котором он работает лучше всего. Например, если транзистор работает лучше всего, когда его входная клемма находится в диапазоне от $1$ до $3$ вольт, вы прикладываете напряжение смещения с центром в $2$ вольта, прямо в середине его счастливой зоны.

Обратный пробой

Диод с обратным смещением не может работать вечно. Когда напряжение достигает высокого отрицательного значения, известного как напряжение пробоя , $\text{V}_{\text{br}}$, диод начинает проводить ток в обратном направлении. При пробое ток резко возрастает и становится очень большим в отрицательном направлении. Напряжение пробоя $\text{V}_\text{br}$ $-50\,\text В$ характерно для обычных диодов. Большую часть времени вы не позволяете напряжению диода приближаться к $\text{V}_\text{br}$.

Резюме

Схематическое обозначение и названия выводов для диода,

Диод имеет сильную проводимость в направлении, указанном черной стрелкой, и ток $0$ может течь в противоположном направлении.

Кремниевый диод имеет прямое напряжение $0,60–0,75\,\text В$.

Диод, конструкция, работа, эксплуатация, объемный заряд, характеристики и параметры

Содержание

Описание диода:

Диод, конструкция, работа, эксплуатация, объемный заряд, характеристики и параметры — Под «ди» мы подразумеваем два, а «оды» были извлечены из электродов. Таким образом, под диодом мы подразумеваем два электрода. Поэтому трубка или вентиль, состоящий из двух электродов, называется диодом. В 1883 году американский ученый г-н Эдисон занимался экспериментами по исправлению/улучшению электрической лампочки. Он засунул в лампочку металлическую пластину и вытолкнул один из ее концов наружу, чтобы лампочка не почернела от тепла, выделяемого нитью накала, и в то же время нить накала тоже не ослабла. Когда он включил лампочку, внутри лампочки не образовалось темной области, однако он получил удар током в результате внезапного прикосновения руки к металлической пластине. Проведя точные измерения с помощью вольтметра, он обнаружил, что на пластину действует электрическое давление. Впоследствии, когда он соединил эту пластину с положительным источником питания через амперметр, стало очевидным протекание тока. Однако, когда он подключил эту пластину к отрицательному источнику питания, ток прекратился. Отсюда он узнал, что ток может проходить через металлическую пластину только с одного направления. На основе этой теории был изобретен диодный вентиль, который г-н Флеминг в 1919 г. преобразовал в диод. 04.

Конструкция диода

С точки зрения конструкции диод представляет собой самую простую электронную лампу из всех других электронных ламп или ламп, которая в основном состоит из 2 электродов. Один из двух электродов называется катодом или эмиттером, задачей которого является эмиссия электронов. Другой называется электродом, анодом или коллектором. Анод также в основном называют пластиной. Его функция состоит в том, чтобы собирать или собирать электроны, испускаемые эмиттером. Катод находится в середине диодной лампы, в то время как анод или пластина окружает катод в цилиндрической форме. Это анод или пластина вокруг нагревателя или катода. Как видно из конструкции диодной трубки, отраженной на рис. 1.

рис. 1

Оба электрода заключены в стеклянную или металлическую оболочку, полностью очищенную от воздуха. Его эмиттер может передаваться напрямую или косвенно. Анод трубки обычно напоминает полый металлический цилиндр. Обычно он изготавливается из никеля, молибдена , графита, тантала или железа. Поверхность анода обычно шероховатая и немного черноватая, так что тепло, возникающее при столкновении электронов на нем, могло излучаться методом тепла………. и его температура также не повышается. Катод поддерживается при постоянной температуре. Анод притягивает электроны, находящиеся на поверхности катода, только тогда, когда на анод или пластину через катод подается положительное напряжение. Электроны движутся от катода к аноду (в космосе/вакууме), в то время как поток тока остается в противоположном направлении.

Для закрытия горловины трубы ее основание изготавливается из бакелита или жесткого изолятора. В основании закреплены покрытые латунью штифты, соединенные через внутренний катод. Количество соединительных контактов зависит от количества электродов.

Имейте в виду, что анод должен быть большего размера, чтобы он мог легко излучать тепло и в то же время не нагреваться.

Работа диода

Работа диода зависит от фундаментального закона электричества, согласно которому одинаковые (одинаковые) заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные заряды притягиваются друг к другу. Электроны, испускаемые катодом, всегда имеют отрицательный заряд, а анод притягивает к себе эти электроны или отталкивает их. Это зависит от того, передается ли положительный заряд аноду через катод или отрицательный.

Диод проводит только в одном направлении, что означает, что он позволяет электронам проходить только в одном направлении (от катода к аноду), при условии, что анод положителен по отношению к катоду. Он вообще не проводит с противоположной стороны; следовательно, он действует как переключатель, который оказывает очень небольшое сопротивление в одном направлении. Это нелинейное устройство (то есть оно не работает по закону Ома) и в основном используется для выпрямления и обнаружения.

При подаче разности потенциалов (напряжения) между катодом и анодом диода через батарею или какой-либо другой источник внутри трубки или клапана создается электричество. Силовые линии этого поля всегда распространяются от отрицательно заряженного элемента к положительно заряженному элементу. Поскольку электроны являются отрицательно заряженными частицами (или отрицательно электрически заряженными), поэтому они движутся в направлении силовых линий в электрическом поле. (Напоминается, что в некоторых старых книгах показано, как силовые линии движутся от положительного к отрицательному направлению, точно так же, как поток обычного тока считается потоком зарядов в противоположном направлении электронов, а не потоком электронов)

Основную функцию диода можно объяснить с помощью схемы простого диода, как показано на рисунке 2.

рисунок 2

На этом рисунке батарея помещена между анодом и катодом таким образом, что анод отрицательный по отношению к катоду (анод соединен с минусом, а катод с плюсом аккумулятора). Таким образом, внутри клапана устанавливаются силовые линии поля от анода к катоду. Теперь, когда напряжение подается на нагревательный элемент (H), катод начинает испускать электроны в большом количестве из-за тепла, однако отрицательно заряженный анод с большой силой отталкивает испускаемые катодом электроны обратно к катоду. (То есть два одинаковых заряда отталкиваются друг от друга). Таким образом, все пустое пространство между анодом и катодом заполняется этими электронами, и фактически электроны вообще не достигают анода. Следовательно, трубка действует как разомкнутая цепь, а счетчик, закрепленный между внешней цепью анода и катода, показывает нулевое значение, как видно из рисунка.

Теперь, если подключение батареи поменять местами, а анод сделать положительным по отношению к катоду, как показано на рисунке 3, теперь силовые линии в электрическом поле будут распространяться от катода к направлению анода. Вследствие повторной подачи напряжения на нагреватель начнется обильная эмиссия электронов с катода. Однако в такой ситуации положительно заряженный анод будет с чрезвычайной силой притягивать к себе эмитированные катодом электроны (мы знаем, что притяжение всегда происходит между противоположными зарядами), благодаря чему электроны будут ударяться об анод с большой скоростью. Так как электрический ток возникает за счет движущихся зарядов (или поток зарядов называется электрическим током), то и протекание электрического тока начинается в результате перетекания электронов от катода к аноду, что называется анодным током. Этот поток электронов после достижения анода через вечную цепь, образованную соединительными проводами, достигает положительной клеммы батареи, непрерывно проходя через счетчик. Положительная клемма батареи поглощает электроны, приходящие или достигающие положительной клеммы, и равное количество электронов достигает катода после испускания с отрицательной клеммы батареи. Таким образом, посредством эмиссии количество электронов, испускаемых катодом, в равной степени принимается обратно катодом через какой-либо источник питания. С помощью измерителя, установленного во внешнем контуре, производится измерение электронов, движущихся от анода и возвращающихся к катоду. Пока на катоды подается температура излучения (температура, при которой начинается эмиссия электронов), а анод остается положительным по сравнению с катодом, непрерывный поток электронов от катода к аноду внутри трубки и от анода к катоду во внешней цепи идет постоянно

Краткий обзор работы диодной лампы, объясненный выше, выглядит следующим образом:

  1. Электронный ток в диоде (или анодный ток) протекает только тогда, когда его анод остается положительным по отношению к катоду. Когда анод отрицателен по отношению к катоду, ток в диоде прекращается.
  2. Поток электронов в диоде всегда происходит от катода к аноду, а от анода к катоду потока нет. Это также называется однонаправленной или односторонней проводимостью.
  3. Диод может функционировать как переключатель или клапан из-за его однонаправленного характера, или диод можно рассматривать как переключатель, так что, когда анод положителен по отношению к катоду, он может автоматически пропускать анодный ток, а когда анод отрицательное по отношению к катоду, автоматически прерывает протекание анодного тока или останавливает анодный ток. Эта характеристика диодов позволяет им действовать как выпрямитель или преобразовывать переменный ток в постоянный. Другими словами, процесс выпрямления может осуществляться с помощью одномерных проводящих диодов.

Объемный заряд

При нагреве катода в диоде до температуры эмиссии (т.е. температуры, при которой начинается поток электронов) он начинает испускать электроны, и эти испускаемые электроны заполняют пространство вокруг катода отрицательными обвинение. Этот отрицательный заряд вокруг катода отталкивает дальнейшие электроны, испускаемые катодом. Таким образом, эти электроны, испускаемые катодами, достигают анода. Наступает стадия, когда отталкивающее поле, создаваемое существующими вокруг пространства электронами, становится настолько огромным, что начинает отталкивать электроны к катоду. Такое отталкивающее поле называется пространственным зарядом.

Общее количество электронов, испускаемых катодом диода, всегда остается постоянным при определенной температуре. Анодное напряжение (напряжение, существующее между анодом и катодом) не влияет на количество электронов, эмитированных с катода. Термин пространственный заряд используется для облака электронов, которое создается между двумя электродами, то есть катодом и анодом в пустом пространстве (межэлектродное пространство). Поскольку такое облако возникает в результате отрицательно заряженных электронов; поэтому облако создает отрицательный заряд в пустом пространстве между электродами, которые отталкивают дальнейшие эмитированные катодом электроны снова к катоду. Таким образом, такой отрицательный заряд снова отталкивает значительную часть эмитированных электронов к катоду и не дает другим достичь анода.

Если на анод подается очень низкое напряжение, оно притягивает очень мало электронов, находящихся вблизи анода, из-за чего протекает очень небольшой анодный ток. В такой ситуации имеет место значительное влияние объемного заряда на большую часть электронов. В такой ситуации объемный заряд препятствует тому, чтобы большая часть электронов достигла анода. Когда анодное напряжение увеличивается, он притягивает к себе очень большое количество электронов через объемный заряд, и очень небольшое количество электронов снова отклоняется к катоду. В случае увеличения анодного напряжения до разумного предела наступит момент, когда анод притянет к себе все электроны, испускаемые катодом, и эффект пространственного заряда полностью прекратится. Процесс диода был разработан на рисунке 4. Не будет увеличения анодного тока, проходящего через анодную трубку, если анодное напряжение будет увеличено еще больше, а эмиссия электронов с катодов ограничит экстремальный поток тока.

Характеристики диода

Характеристики диода относятся к соотношению между током , проходящим через цепь анода (пластины), (который также известен как анодный ток и обозначается I b или I p ) и напряжения , подаваемого на анод (которое также называется анодным напряжением и обозначается как E b или E p ). Другими словами, соотношение между анодным током диода и его анодным напряжением отражает характеристики диода (параллельное напряжение, обеспечиваемое анодом и катодом, называется анодным напряжением) (т.е. как влияет на ток анодной пластины сохранение температуры катода). постоянное и колеблющееся напряжение анодной пластины. Далее, какие изменения происходят в анодном токе, при поддержании постоянного напряжения анода и изменении температуры катода? Такое исследование отражает характеристики диодов.

Когда катод нагревается до определенной температуры, он испускает значительное количество электронов в зависимости от температуры. После этого напряжение анода/пластины постепенно увеличивают; за счет чего увеличивается и сила притяжения анода к электронам. На аноде создается очень небольшая сила притяжения при подаче на него низкого положительного напряжения, из-за чего все электроны, эмитированные с катода, не могут достичь анода, а большая часть электронов остается на поверхности катодов (это означает, что низкое анодное напряжение приводит к низкому ток анода) Его основная причина — подавляющее влияние пространственного заряда. Из-за пространственного заряда отрицательно заряженные электроны отталкивают дальнейшие электроны, испускаемые от катода к катоду, снова. В результате объемный заряд работает как барьер для электронов, испускаемых катодами. Электроны, которые могут достичь анода, пересекая барьер пространственного заряда из-за притяжения анода, вызывают протекание анодного тока, значение которого можно измерить, считывая показания амперметра, установленного в цепи. Если подачу напряжения на анод увеличить, положительное поле, создаваемое анодом/пластиной, становится еще большим, из-за влияния которого эффект пространственного заряда еще больше уменьшается. Таким образом, анодный ток также увеличивается. Теперь, если постепенно увеличивать анодное напряжение, наступает момент, когда анод притягивает к себе все электроны, испускаемые катодом (то есть все электроны, находящиеся на катоде, достигают анода), благодаря чему анодный ток стремительно увеличивается до своего максимального значения (помните, это стало возможным из-за того, что анодное напряжение превышало объемный заряд). После этого момента при дальнейшем увеличении анодного напряжения анодный ток не будет увеличиваться (анодный ток становится стабильным и не влияет на увеличение анодного напряжения). Это происходит из-за насыщения, и это состояние называется насыщением трубки. Если требуется дальнейшее увеличение анодного тока, то это возможно только при повышении рабочей температуры катода, а не при повышении напряжения на аноде. Взаимосвязь между напряжением анода (пластины) и анодным током показана на рис. 4(а). Следует иметь в виду, что когда трубка работает в состоянии насыщения, она полностью освобождается от пространственного заряда. Увеличение значения напряжения анода также может повредить катод. Обычно термоэмиссионные клапаны работают в области ограниченного пространственного заряда.

Рисунок 3

В отличие от приведенного выше пояснения, если напряжение анода (пластины) поддерживать постоянным, а температуру катода постепенно увеличивать, ток анода (пластины) также будет увеличиваться с повышением температуры. Это показано на рис. (b). Эмиссия электронов с катода при низкой температуре (T 3 ) низка, и все испускаемые электроны движутся к пластине из-за притяжения анода/пластины, в результате чего не создается эффекта пространственного заряда. Однако электроны, испускаемые через катод, также увеличиваются с постепенным повышением температуры, а поскольку сила притяжения анодов постоянна, поэтому все электроны не смогут достичь анода из-за этого притяжения, в результате объемный заряд эффект будет нарастать, и ток достигнет постоянного значения. Помните, что уровень кривых характеристик зависит не только от материала катода (или эмиссионных характеристик), но и от температуры катода. Если в качестве катода использовался вольфрамовый электрод, будет достигнут низкий ток. А если бы использовался катод с оксидным покрытием, то можно было бы получить относительно больший ток. Схема, отражающая характеристики диода, показана на диаграмме ниже.

 

Рисунок 4

 

 

Параметры диода

Из подробностей, приведенных выше, очевидно, что анодный ток в диодном вентиле зависит от его анодного напряжения и температуры катода, или анодный ток регулируется напряжением пластины и катодами. температура. Однако при использовании диодных ламп необходимо соблюдать следующие электрические параметры или константы. (Параметр означает константу, изменение значения которой зависит от ее использования)

Рассеяние пластины

Эмиссия электронов с катода и их притяжение к пластине создают температуру на пластине. Это тепло называется потерей мощности пластины и обычно относится к истощению (потере) мощности пластины.

Максимальный ток пластины

Диодная лампа или вентиль могут выйти из строя следующим образом.

  1. Когда анод/пластина чрезмерно нагревается из-за бомбардировки таким количеством электронов
  2. Катод может быть поврежден из-за эмиссии большого количества электронов
  3. Если в качестве выпрямителя используется диод и на выходе выпрямителя оказывается слишком большая нагрузка, чрезмерный ток может повредить выпрямитель.

Безопасный ток пластины — это максимальный прямой ток пластины, при котором не происходит ни чрезмерной бомбардировки пластины электронами, ни чрезмерной эмиссии электронов с катода (т. е. максимальный ток, который диод может безопасно пропустить без повреждения анода или катода, называется максимальным прямой ток)

Пиковое обратное напряжение

Максимальное напряжение, которое может быть подано на диод в обратном направлении без каких-либо повреждений, называется максимальным или пиковым обратным напряжением. Обозначается PIV.

Сопротивление пластины

Полное внутреннее сопротивление трубки от катода до анода называется сопротивлением пластины. Обозначается R p . Однако взаимное соотношение напряжения пластины и тока пластины также называется сопротивлением пластины.

Сопротивление пластины (R p ) = Напряжение пластины (E p ) / Ток пластины (I p ) выходной постоянный ток, то есть он позволяет току двигаться только в одном направлении (от катода к аноду), аналогичным образом пульсирующий переменный ток преобразуется или выпрямляется в постоянный. Помимо выпрямления, диод также использует трубку в качестве детектора. Процесс разделения двух или более источников переменного или постоянного тока/напряжения на определенный тип называется обнаружением. Когда диод используется в качестве детектора, он разделяет чередующиеся высокочастотные и низкочастотные (аудиочастотные) сигналы. Кроме того, он также используется для подачи высокого напряжения для тестирования высоковакуумных диодных трубок, рентгеновских аппаратов и для выполнения других требований к высокому напряжению.

Диодные трубки также используются в качестве преобразователя частоты (генерация частоты путем сложения или вычитания двух разных частот), формирователя (обрезка части напряжения для изменения его вида), для стабилизации работы электронных приборов с помощью схем дискриминатора (которые вносить изменения в амплитуду в соответствии с колебаниями частоты) и схемы детектора соотношения.

Резюме

  1. Диод представляет собой трубку, состоящую из двух электродов, один из которых является катодом (который работает как эмиттер электронов), а другой является анодом или пластиной (работает как коллектор электронов)
  2. Электрическое поле образуется между катодом и анодом в результате того, что диод питает анод положительным зарядом, который притягивает эмитированные с катода электроны к аноду.
  3. Анодный ток течет из-за потока электронов от катода к аноду, и эти электроны снова возвращаются к катоду через внешнюю цепь.
  4. Когда анод положителен по отношению к катоду, анодный ток течет в диоде в это время. Когда анод отрицателен по отношению к катоду, через диод не проходит ток.
  5. Ток электронов в диоде всегда течет от катода к аноду. Этот процесс называется однонаправленной проводимостью или односторонним потоком.
  6. Облако электронов, созданное в пустом пространстве между катодом и анодом, называется пространственным зарядом. Объемный заряд отрицательный; следовательно, он оказывает отталкивающее воздействие на электроны, испускаемые катодом. Этот пространственный заряд отталкивает электроны, испускаемые катодом, обратно к катоду).
  7. Величина анодного тока зависит от мощности электрического поля, создаваемого объемным зарядом, и положительного анодного напряжения.
  8. При низком анодном напряжении отрицательный пространственный заряд ограничивает поток электронов, поэтому анодный ток полностью контролируется анодным напряжением.