Где плюс диод: мультиметром, по внешнему виды или подачей питания

Содержание

Диоды 1N4000 и 1N5400 серии. Характеристики

Главная » Справочник » Диоды 1N4000 и 1N5400 серии. Характеристики

admin

Categories Справочник

1N400x (или 1N4000) представляют собой серию выпрямительных диодов общего назначения на 1 А, широко используемых в электронике благодаря своей универсальности и очень низкой цене.

Диоды 1N4001, 1N4002, 1N4003, 1N4004, 1N4005, 1N4006 и 1N4007 являются частью этой серии. Единственная разница между ними заключается в максимальном обратном напряжении. В остальном они аналогичны и взаимозаменяемы друг с другом.

Серия 1N4000 на 1 ампера

Диоды серии 1N4000 допускают максимальный ток 1 ампер и обычно используются в качестве выпрямителей в источниках питания.  Их также можно использовать в качестве подавителей переходных процессов на индуктивных нагрузках, например, реле или двигателях, но поскольку они относительно медленные, они не совсем подходят для этих целей.

Серия 1N5400 на 3 ампера

Диоды серии 1N5400 аналогичны 1N4000, но выдерживают ток до 3 ампер. Эти диоды больше по размеру, чем 1N4000 (для лучшей теплоотдачи). На следующем рисунке мы видим разницу в размерах между обеими моделями.

Скорость переключения диодов 1N4000 и 1N5400

Как упоминалось выше, скорость переключения всех этих диодов относительно медленная из-за внутренней емкости полупроводника (между 10пф и 15пф), поэтому они не подходят для работы с высокими частотами.

Лучшее их применение — использование в качестве сетевых выпрямителей ( 50Гц/60Гц ) или для работы с частотами не более 1000 Гц.

А в качестве супрессоров в индуктивных нагрузках лучше, чтобы диод был как можно быстрее, для подавления ЭДС самоиндукции, которая создает помехи и может повредить силовые транзисторы, которые управляют индуктивной нагрузкой. В этих случаях лучше использовать быстрые диоды типа Шоттки.

В любом случае, с небольшими моторами или реле, диоды, такие как 1N4006 или 1N4007, работают правильно и являются практичным и экономичным решением.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Подробнее

Характеристика

Когда диод из этой серии находится в состоянии проводимости, то на его выводах будет напряжение (напряжение падения), которое может варьироваться от 0,7 до 1,2 В, в зависимости от величины проходящего через него тока.

Если через диод будет протекать значительный ток, то корпус диода нагреется из-за рассеивания им мощности, которая может доходить до 1 Вт (P = V * I ).

Как бы то ни было, эти диоды достаточно надежны и могут работать при высоких температурах.

Эквиваленты диодов 1N4000 и 1N5400 для поверхностного монтажа (SMD)

SMD версия диодов серии 1N4000 маркируется символом S1 плюс буква, указывающая максимальное рабочее напряжение. Его корпус — DO-214AC. Например, диод 1N4001 маркировка будет как S1A , а 1N4002 обозначается как S1B и так далее.

Также имеется SMD версия диодов 1N5400. В этом случае диоды 1N5400 маркируются как S3 плюс буква, указывающая напряжение: S3A, S3B, S3D и т. д. Его корпус — DO-214AB.

В следующей таблице показаны все диоды (обычные и SMD) с соответствующими максимальными рабочими напряжениями.

Блок питания 0…30В/3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Categories Справочник

Отправить сообщение об ошибке.

Виды диодов и их обозначения. Что такое диод — принцип работы и устройство

Что такое полупроводниковый диод – выпрямитель переменного тока

Диодами называют двухэлектродные приборы, обладающие односторонней проводимостью электрического тока. Это их основное свойство используют, например, в выпрямителях, где диоды преобразуют переменный ток электросети в ток постоянный для питания радиоаппаратуры, в приемниках — для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, то есть преобразования их в колебания низкой (звуковой) частоты.

Наглядной иллюстрацией этого свойства диода может быть такой опыт. В цепь, составленную из батареи 3336Л и лампочки от карманного фонаря (3,5 В X 0,26 А), включи любой плоскостной диод, например, из серии Д226 или Д7, но так, чтобы анод диода, обозначаемый условно треугольником, был бы соединен непосредственно или через лампочку с положительным полюсом батареи, а катод, обозначаемый черточкой, к которой примыкает угол треугольника, с отрицательным полюсом батареи. Лампочка должна гореть.

Размеры диодов.

Измени полярность включения батареи на обратную — лампочка гореть не будет. Если сопротивление диода измерять омметром, го в зависимости от того, как подключить его к зажимам прибора, омметр покажет различное сопротивление: в одном случае малое (единицы или десятки ом), в другом — очень большое (десятки и сотни килоом). Этим и подтверждается односторонняя проводимость диода.

У диода два электрода: катод — отрицательный и анод — положительный (рис. 13). Катодом служит пластинка германия, кремния или какого-либо другого полупроводника, обладающего электронной проводимостью, или сокращенно полупроводник n-типа (n — начальная буква латинского слова negativus — «отрицательный»), а анодом – часть объема этой же пластинки, но- с так называемой дырочной про-водимостью, или сокращенно полупроводник р-типа (р — начальная буква латинского слова positivus — «положительный»).

Между электродами образуется так называемый р-n переход — пограничная зона, хорошо проводящая ток от анода к катоду и плохо в обратном направлении (за направление тока принято направление, противоположное движению электронов). Диод может находиться в одном из двух состояний: открытом, то есть пропускном, либо закрытом, то есть непропускном. Диод бывает открыт, когда к нему приложено прямое напряжение Uпр, иначе, его анод соединен с плюсом источника напряжения, а катод — с минусом.

В этом случае сопротивление р-n перехода диода мало и через него течет прямой ток IПр, сила которого зависит от сопротивления нагрузки (в нашем опыте — лам-почка от карманного фонаря). При другой полярности питающего напряжения на р-n переход диода прикладывается обратное напряжение Uобр. В этом случае диод закрыт, его сопротивление велико и в цепи течет лишь незначительный обратный ток диода Iобр. О зависимости тока, проходящего через диод, от значения и полярности напряжения на его электродах лучше всего судить по вольтамперной характеристике диода, которую можно снять опытным путем.

Разные типы диодов.

Диоды и их разновидности

Мы очень часто применяем в своих схемах диоды, а знаете ли вы как он работает и что из себя представляет? Сегодня в “семейство” диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название “диод”.  Диод представляет собой небольшую емкость с откачанным воздухом, внутри которой на небольшом расстоянии друг от друга находится анод и второй электрод – катод, один из которых обладает электропроводностью типа р, а другой – n.

Чтобы представить как работает диод, возьмем для примера ситуацию с накачиванием колеса при помощи насоса. Вот мы работаем насосом, воздух закачивается в камеру через ниппель, а обратно этот воздух выйти через ниппель не может. По сути воздух, это тот же электрон в диоде, вошел электрончик, а обратно выйти уже нельзя. Если вдруг ниппель выйдет из строя то колесо сдуется, будет пробой диода. А если представить что ниппель у нас исправный, и если мы будем нажимая на пипку ниппеля выпускать воздух из камеры, причем нажимая как нам хочется и с какой длительностью – это будет управляемый пробой. Из этого можно сделать вывод что диод пропускает ток только в одном направлении (в обратном направлении тоже пропускает, но совсем маленький).

Внутреннее сопротивление диода (открытого) – величина непостоянная, она 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 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом.

Отмечу сразу, что вдаваться в подробности и сильно углубляться, строить графики, писать формулы мы не будем – рассмотрим все поверхностно. В данной статье рассмотрим разновидности диодов, а именно светодиоды, стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки и др. Треугольная часть является АНОД’ом, а черточка это КАТОД. Анод это плюс, катод – минус. Диоды например, используют в блоках питания для выпрямления переменного тока, при помощи диодного моста  можно превратить переменной ток в постоянный, применяются  для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.

Какие разновидности диодов существуют.

Существует несколько основных видов диодов:

  • Диод Шоттки. Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения и обладают повышенным быстродействием по сравнению с обычными диодами. Ставить вместо диода Шоттки обычный диод не рекомендуется, обычный диод может быстро выйти из строя. Обозначается на схемах такой диод так:
  • Стабилитрон. Стабилитрон препятствует превышению напряжения выше определённого порога на конкретном участке схемы. Может выполнять как защитные так и ограничительные функции, работают они только в цепях постоянного тока. При подключении следует соблюдать полярность. Однотипные стабилитроны можно соединять последовательно для повышения стабилизируемого напряжения или образования делителя напряжений. Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации, стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации, например 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.
  • Варикап. Варикап (по другому емкостной диод) меняет своё сопротивление в зависимости от поданного на него напряжения. Применяется как управляемый конденсатор переменной емкости, например, для настройки высокочастотных колебательных контуров.
  • Тиристор. Тиристор имеет два устойчивых состояния: 1) закрытое, то есть состояние низкой проводимости, 2) открытое, то есть состояние высокой проводимости. Другими словами он способен под действием сигнала переходить из закрытого состояния в открытое. Тиристор имеет три вывода, кроме Анода и Катода еще и управляющий электрод – используется для перевода тиристора во включенное состояние. Современные импортные тиристоры выпускаются и в корпусах ТО-220 и ТО-92. Тиристоры часто используются в схемах для регулировки мощностей, для плавного пуска двигателей или включения лампочек. Тиристоры позволяют управлять большими токами. У некоторых типов тиристоров максимальный прямой ток достигает 5000 А и более, а значение напряжений в закрытом состоянии до 5 кВ. Мощные силовые тиристоры вида Т143(500-16) применяются в шкафах управления эл.двигателями, частотниках.
  • Симистор. Симистор используется в системах, питающихся переменным напряжением, его можно представить как два тиристора, которые  включены встречно-параллельно. Симистор пропускает ток в обоих направлениях. Светодиод. Светодиод излучает свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды применяются в устройствах индикации приборов, в электронных компонентах (оптронах), сотовых телефонах для подсветки дисплея и клавиатуры, мощные светодиоды используют как источник света в фонарях и т.д. Светодиоды бывают разного цвета свечения, RGB и т.д.
  • Инфракрасный  диод. Инфракрасные светодиоды (сокращенно ИК диоды) излучают свет в инфракрасном диапазоне . Области применения инфракрасных светодиодов это оптические контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного управления, оптронные коммутационные устройства, беспроводные линии связи. Ик диоды обозначаются так же как и светодиоды. Инфракрасные диоды излучают свет вне видимого диапазона,  свечение ИК диода можно увидеть и посмотреть например через камеру сотового телефона, данные диоды так же применяют в камерах видеонаблюдения, особенно на уличных камерах чтобы в темное время суток была видна картинка.
  • Фотодиод. Фотодиод преобразует свет попавший на его фоточувствительную область, в электрический ток, находит применение в преобразовании света в электрический сигнал.

Виды диодов

Светодиодные элементы делятся на 2 объёмных вида: полупроводниковые и неполупроводниковые. Устройство первого подразумевает небольшую ёмкость с выкачанным воздухом и двумя электродами внутри:

  • Плюсовым, обладающим электропроводностью P.
  • Минусовым, обладающим электропроводностью N.

Неполупроводниковые диоды делятся в свою очередь ещё на 2 группы:

  • Вакуумные (кенотроны), построенные по принципу лампы, имеющей 2 электрода, где один из них представлен как нить накаливания. В приоткрытом положении движение электронов осуществляется в сторону от полюса к минусу. В закрытом положении траектория перемещения изменяется в противоположную сторону или приостанавливается.
  • Наполненные газом (стабилитроны с тлеющим либо коронным зарядом игнитронов и газотронов). Из объёмного списка элементов наибольшая популярность присуща газотронам с дуговым зарядом (стабилитронам). Внутрь них закачивается инертный газ, помещаются оксидные термокатоды. Ключевой особенностью таких светодиодов является возможность к выдаче высокого напряжения на выходе и способность функционировать с напряжением, значение которого может достигать нескольких десятков ампер.

Важно! Величина сопротивления в закрытом положении непосредственно связана со значением прямого тока. Если оно высокое, то сопротивление будет низким.

Типы диодов

Основное разделение диодов происходит по их виду. Различают три категории: материал изготовления, площадь p-n перехода и назначение.

Для производства диодов используют один из четырех исходных полупроводников:

  • германий – в маломощных и прецизионных цепях, имеет больший коэффициент передачи;
  • кремний – недорогие и долговечные, устойчивы к воздействию температуры, но обладают меньшей проводимостью;
  • арсенид галлия – дороже и сложнее кремниевых, высокая радиационная стойкость;
  • фосфид индия – в светодиодах и для работы на сверхвысоких частотах.

Каждому материалу в разных системах соответствует своя буква или цифра, которую указывают в начале.

Есть два варианта конструкционного размещения катода и анода:

  1. Точечный диод. Один из электродов в виде узкой иглы вплавляется в кристалл, образуя p-n границу. Она имеет малую площадь, как следствие – высокая рабочая частота. Они почти вышли из применения по причине низкой прочности, уязвимости к перегрузкам и низкому максимальному току.
  2. Плоскостный диод. Область перехода больше – контакт проходит по площади пластинки полупроводника, соединяемой с кристаллом. Отличаются большей емкостью, низким уровнем помех, малым падением напряжения. Пример – диод Шоттки.

В современной маркировке разделение практически не встречается – плоскостные диоды постепенно вытесняют точечные.

Следующее обозначение зависит от назначения прибора. Существует классификация диодов, применяемых в разных областях: туннельные, лазерные, варикапы, стабилитроны. Внутри подтипа также есть разделение – уже по техническим параметрам:

  • рабочая частота;
  • время восстановления;
  • прямой и обратный ток;
  • допустимые значения обратного и прямого напряжения;
  • температурный режим.

Получается большое количество возможных сочетаний, отсюда – сложность создания единой системы маркировки.

Устройство

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

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

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

Прямое включение диода

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

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

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

Обратное включение диода

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

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

Как работает диод

Можно физически сами диоды не видеть, но результат их действия окружает нас повсюду. Эти устройства позволяют управлять потоком тока в указанном направлении. Существует много различных вариантов исполнения диодов. В каких случаях это бывает необходимо? Ниже будут рассмотрены примеры и в некоторой степени принцип работы полупроводниковых диодов. Если добавить две металлические обкладки к P и N рабочим областям материала, то получатся электроды анод и катод. Схема подключения электродов к источнику может работать следующим образом:
подача напряжения с батарейки к электроду N обеспечивает притяжение позитронов, соответственно к P электроду – электронов; отсутствие напряжения все возвращает в исходное состояние; смена полярности подаваемого напряжения обеспечивает притяжение электронов в обратном направлении к плюсовой пластине, а позитронов – к минусовой. В последнем случае избыточные заряды скапливаются на металлических обкладках, тогда как в центре самого материала образуется мертвая изолирующая зона.

Таким образом, центральный участок материала становится диэлектриком. В таком направлении устройство не пропускает ток. Слово происходит от di (double) + -ode.  Определение терминов катод и анод диода, относящихся к контактам, известно каждому человеку. Катод – отрицательный электрод, анод – положительный. Если подать на анод плюс, а на катод – минус, то диод откроется, и электроток по нему потечет. Таким образом, диод – это устройство, которое имеет два электрода: катод и анод. Простое нелинейное электронное устройство, состоящее из двух разных полупроводников. Как устроен диод, хорошо видно на изображении.

Виды диодов.

Способы определения полярности диодов

Чтобы определить полярность диода, существует несколько способов:

  • с помощью маркировки на корпусе;
  • практическим путем;
  • используя прибор;
  • по таблицам и справочникам.

Кстати, производители оставляют за собой право использовать тот или иной метод, поэтому самым надежным будет ознакомление с технической документацией. Однако этот способ пока оставим и разберем самый простой.

Возможные неисправности

Во время работы устройств с диодами могут возникать различные поломки. Это происходит из-за старения элементов или их амортизации.

Специалисты по ремонту различают 4 вида неисправностей.

Среди них такие:

  1. Электрический пробой. Это одна из наиболее распространённых поломок, которые встречаются у диодов. Она является обратимой, так как не приводит к разрушению диодного кристалла. Исправить её можно путём постепенного снижения подаваемого напряжения.
  2. Тепловой пробой. Такая неисправность более губительна для диода. Она возникает из-за плохого теплоотвода или перегрева в области p-n перехода. Последний образуется только в том случае, если устройство питается от тока с чрезмерно высокими показателями. Без проведения ремонтных мероприятий проблема только усугубится. При этом произойдёт рост колебания атомов диодного кристалла, что приведёт к его деформации и разрушению.
  3. Обрыв. При возникновении этой неисправности устройство прекращает пропуск электрического тока в обоих направлениях. Таким образом, он становится изолятором, блокирующим всю систему. Для устранения поломки нужно точно определить её местонахождение. Для этого следует применять специальные высокочувствительные тестеры, которые повысят шанс обнаружить обрыв.
  4. Утечка. Под этой поломкой понимают нарушение целостности корпуса, вызванного физическим или иным воздействием на прибор.

Диод — важный элемент конструкции, который обеспечивает исправную и бесперебойную работу устройства. При правильном выборе этого элемента и обеспечении оптимальных условий работы можно избежать каких-либо неисправностей.

Область применения

Сфера использования этих деталей в современной радиотехнике высока. Сложно найти устройство, которое работает без этих деталей. Чтобы понять, для чего нужен диод, можно привести несколько примеров:

  • Диодные мосты — содержат от 4 до 12 полупроводниковых устройств, которые соединяются между собой. Основной задачей диодных мостов является выпрямление тока, и они активно используются, например, при создании генераторов для автомобилей.
  • Детекторы — создаются при сочетании диодов и конденсаторов. В результате появляется возможность выделить низкочастотную модуляцию из различных сигналов. Применяются при изготовлении радио- и телеприемников.
  • Защитные устройства — позволяют обезопасить электрическую схему от возможных перегрузок. Несколько изделий подключаются в обратном направлении. Когда схема работает нормально, то они остаются в закрытом положении. Как только входное напряжение достигает критических показателей, устройство активируются.
  • Переключатели — такие системы на основе этих изделий позволяют осуществлять коммутацию высокочастотных сигналов.
  • Системы искрозащиты — создание шунт-диодного барьера позволяет ограничить показатель напряжения в электроцепи. Для увеличения степени защиты вместе с полупроводниковыми деталями используются специальные токоограничивающие резисторы.

Это лишь несколько примеров использования диодов. Они являются достаточно надежными устройствами, с помощью которых можно решать большое количество задач. Чаще всего эти радиодетали выходят из строя по причине естественного старения либо из-за перегрева.

Если произошел электрический пробой изделия, то его последствия редко являются необратимыми, так как кристалл не разрушается.

Основные выводы

То, что у любого диодного элемента есть анод и катод, знает большинство людей, показать их способны немногие. Зная все способы проверки, можно применять их по отдельности или комбинировать, так как ни один не идеален. Техническая документация и визуальный осмотр не позволяют определить работоспособность полупроводника. Тестер не всегда можно использовать для прозвона мощных источников света. Подключение к питанию дает самые точные результаты, но требует осторожности.

Чтобы лучше запомнить, как определить расположение диодного элемента по схеме, придуман простой способ:

Кроме букв на изображении можно увидеть стрелки, ток течет именно туда, куда они направлены.

Током называется движение частиц в определенном направлении. Какие это частицы (молекулы, атомы, электроны, ионы, дырки), неважно. Важно знать другое – ток всегда течет от плюса к минусу. Плюс – это много, минус – мало.

Если для тестирования используется батарейка, необходимо знать, как на ней обозначается плюс и минус. Плюс – длинная и тонкая «палочка», минус – кроткая и толстая.

Анод полупроводника подключается к выводу, обозначенному длинной толстой «палочкой», катод – к выводу с короткой толстой. В анод ток входит, из катода выходит и возвращается на минус источника питания. При обратном подключении тока почти нет.

Если один из выводов полупроводника подключается к источнику переменного напряжения, из другого выходит ток с постоянным напряжением. Полярность зависит от того, как полупроводниковый элемент подключен. Если напряжение на аноде положительное, на выходе будет такое же. При положительном напряжении на катоде на выходе оно отрицательное.

Источники

  • https://ElectroInfo. net/poluprovodniki/princip-raboty-dioda-i-sfera-ego-primenenija.html
  • https://m-strana.ru/articles/diod-anod-katod/
  • https://amperof.ru/teoriya/cvetovaya-markirovka-diodov.html
  • https://slarkenergy.ru/oborudovanie/datchiki/princip-raboty-i-naznachenie-diodov.html
  • https://electricvdome.ru/osnovy-elektrotehniki/polyarnost-dioda.html
  • https://rusenergetics.ru/ustroistvo/princip-raboty-dioda
  • https://tokar.guru/hochu-vse-znat/kak-rabotaet-diod-i-kakie-vidy-suschestvuyut.html
  • https://svetilnik.info/svetodiody/katod-i-anod-eto-plyus-ili-minus.html

 

 

Как вам статья?

Павел

Бакалавр «210400 Радиотехника» – ТУСУР. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Написать

Пишите свои рекомендации и задавайте вопросы

Работа соединения PN — диоды

Диоды

Теперь, когда вы знакомы с материалами P- и N-типа, вы узнаете, как эти материалы
соединены вместе, чтобы сформировать диод, и функция диода, давайте продолжим
наше обсуждение с работой PN-перехода. Но прежде чем мы сможем
понять, как работает PN-переход, мы должны сначала рассмотреть ток в
материалы, из которых состоит соединение, а затем то, что первоначально происходит внутри
соединение, когда эти два материала соединены вместе.

Течение тока в материале N-типа

Течение тока в материале N-типа.

Проводимость в полупроводнике N-типа или кристалле аналогична проводимости
в медной проволоке. То есть, когда к материалу приложено напряжение, электроны
будет проходить через кристалл так же, как ток течет по медному проводу.
Это показано на рисунке выше. Положительный потенциал батареи
будут притягивать свободные электроны в кристалле. Эти электроны уйдут
кристалл и течь в положительную клемму батареи. Как электрон
покидает кристалл, электрон с отрицательного полюса батареи
войдет в кристалл, тем самым завершив текущий путь. Следовательно
большинство носителей тока в материале N-типа (электроны) отталкиваются
отрицательным полюсом батареи и двигайтесь через кристалл к
положительная сторона аккумулятора.

Течение тока в материале P-типа

Течение тока в материале P-типа.

Протекание тока через материал P-типа показано на рисунке выше.
Проводимость в материале P осуществляется положительными отверстиями, а не отрицательными.
электроны. Отверстие перемещается от положительного вывода материала P к
отрицательный терминал. Электроны из внешней цепи попадают в отрицательную
конец материала и заполнить отверстия в непосредственной близости от этого вывода.
На положительном полюсе электроны отрываются от ковалентных связей,
тем самым создавая новые отверстия. Этот процесс продолжается постоянным потоком
дырок (дырочный ток) движется к отрицательной клемме.

Обратите внимание, что в материалах N-типа и P-типа ток течет во внешнем
цепь состоит из электронов, движущихся от отрицательного вывода
батареи и к положительной клемме батареи. Дырочный поток, на
с другой стороны, существует только внутри самого материала.

Перегородка

Хотя материал N-типа имеет избыток свободных электронов, он все же
электрически нейтральным. Это связано с тем, что донорные атомы в материале N были
остались с положительными зарядами после того, как свободные электроны стали доступны ковалентным
связи (протонов больше, чем электронов). Таким образом, для каждого бесплатного
электрон в материале N, есть соответствующий положительно заряженный атом для
сбалансировать его. Конечным результатом является то, что N-материал имеет нулевой общий заряд.

По тем же соображениям материал P-типа также электрически нейтрален, потому что
избыток отверстий в этом материале точно уравновешивается количеством
электроны. Имейте в виду, что дырки и электроны все еще могут свободно двигаться.
в материале, потому что они слабо связаны со своими родительскими атомами.

Казалось бы, если бы мы соединили материалы N и P одним из
процессов, упомянутых ранее, все дырки и электроны будут спарены. На
наоборот, этого не происходит. Вместо этого электроны в материале N диффундируют
(переместить или разложить) по стыку в материал P и заполнить некоторые из
отверстия. В то же время дырки в материале P диффундируют по
перехода в материал N и заполнены электронами материала N.
Этот процесс, называемый рекомбинация соединения , уменьшает количество
свободные электроны и дырки вблизи перехода. Потому что
истощение или недостаток свободных электронов и дырок в этой области, известно
как область истощения .

Формирование барьера соединения PN.

Потеря электрона из материала N-типа создала положительный ион в
Материал N, в то время как потеря отверстия в материале P создала отрицательный ион
в этом материале. Эти ионы фиксируются в кристаллической решетке.
структуры и не может двигаться. Таким образом, они составляют слой фиксированных зарядов на
две стороны соединения, как показано на рисунке выше. На стороне N
стыка имеется слой положительно заряженных ионов; на стороне P
соединения имеется слой отрицательно заряженных ионов. электростатический
поле, представленное небольшой батареей на рисунке, устанавливается поперек
соединение между противоположно заряженными ионами. Диффузия электронов
и отверстия поперек соединения будут продолжаться до тех пор, пока величина
электростатическое поле увеличивается до такой степени, что электроны и
дырам уже не хватает энергии для его преодоления, и они отталкиваются
отрицательные и положительные ионы соответственно. В этот момент равновесие
установлен и, для всех практических целей, движение перевозчиков через
соединение прекращается. По этой причине электростатическое поле, создаваемое
положительных и отрицательных ионов в обедненной области называется барьером.

Только что описанное действие происходит почти мгновенно при образовании соединения.
Затронуты только носители в непосредственной близости от перекрестка.
Носители в остальной части материала N и P относительно
не нарушены и остаются в уравновешенном состоянии.

Смещение вперед

Внешнее напряжение, прикладываемое к PN-переходу, называется смещением . Если, для
Например, батарея используется для подачи смещения на PN-переход и подключается
так что его напряжение противодействует полю перехода, он уменьшит переход
барьер и, следовательно, способствовать протеканию тока через переход. Этот тип
предвзятость известна как прямое смещение , и это приводит к тому, что соединение предлагает
только минимальное сопротивление потоку тока.

PN соединение с прямым смещением.

Прямое смещение показано на рисунке выше. Обратите внимание на положительную клемму
батарея смещения подключена к
Материал P-типа и отрицательная клемма батареи подключены к
материал N-типа. Положительный потенциал отталкивает дырки к стыку.
где они нейтрализуют часть отрицательных ионов. В то же время негатив
потенциал отталкивает электроны к стыку, где они нейтрализуют часть
положительные ионы. Поскольку ионы по обе стороны барьера
нейтрализуется, ширина барьера уменьшается. Таким образом, эффект от
напряжение батареи в направлении прямого смещения, чтобы уменьшить барьер
потенциал через соединение и позволить большинству несущих пересекать
перекресток. Течение тока в PN-переходе с прямым смещением относительно
просто. Электрон покидает отрицательный полюс батареи и движется
к терминалу материала N-типа. Он входит в материал N, где он
является основным носителем и перемещается к краю барьера соединения.
Из-за прямого смещения барьер оказывает меньшее сопротивление электрону.
и он пройдет через обедненную область в материал P-типа.
Электрон теряет энергию при преодолении сопротивления барьера перехода,
а при входе в материал Р совмещается с отверстием. Отверстие было произведено
когда электрон был извлечен из материала P положительным потенциалом
аккумулятора. Созданное отверстие перемещается через материал P по направлению к
соединение, где он соединяется с электроном.

Важно помнить, что в условиях прямого смещения проводимость
на большинство носителей тока (отверстия в материале P-типа и
электроны в материале N-типа). Повышение напряжения батареи приведет к
увеличит количество основных перевозчиков, прибывающих на узел, и
поэтому увеличьте текущий поток. Если напряжение аккумуляторной батареи увеличилось до
точка, где барьер значительно снижается, потечет сильный ток и
соединение может быть повреждено из-за возникающего тепла.

Обратное смещение

Если батарея, упомянутая ранее, подключена к переходу так, что ее
напряжение помогает соединению, оно увеличивает барьер соединения и тем самым
обеспечивают высокое сопротивление току, протекающему через переход. Этот тип
смещение известно как обратное смещение .

PN переход с обратным смещением.

Для обратного смещения переходного диода подключается отрицательная клемма аккумулятора.
к материалу P-типа, а положительная клемма аккумулятора к материалу N-типа
как показано на рисунке выше. Отрицательный потенциал притягивает дырки
от края барьера соединения на стороне P, в то время как положительный
потенциал оттягивает электроны от края барьера на
Н сторона. Это действие увеличивает ширину барьера, потому что есть больше отрицательных
ионы на стороне P соединения и больше положительных ионов на стороне N соединения.
перекресток. Обратите внимание, что на рисунке ширина барьера увеличилась.
Это увеличение количества ионов предотвращает протекание тока через переход.
большинством перевозчиков. Однако ток через барьер не
совсем ноль из-за того, что несовершеннолетние перевозчики пересекают перекресток. Как ты
напомним, когда на кристалл воздействует внешний источник энергии
(например, свет, тепло и т. д.), генерируются электронно-дырочные пары.
электронно-дырочные пары производят неосновные носители тока. Есть меньшинство
носители тока в обеих областях: дырки в материале N и электроны в
материал П. При обратном смещении электроны в материале P-типа
отталкивается к месту соединения отрицательной клеммой аккумулятора. Как
электрон движется через соединение, он нейтрализует положительный ион в
Материал N-типа. Точно так же будут отталкиваться отверстия в материале N-типа.
положительным полюсом аккумулятора в направлении соединения. Как дыра
пересечет соединение, он нейтрализует отрицательный ион в материале P-типа.
Это движение малых носителей называется текущий поток меньшинства ,
потому что дырки и электроны происходят от электронно-дырочных пар
которые генерируются в структуре кристаллической решетки, а не в результате добавления
атомов примеси.

Следовательно, когда PN-переход смещен в обратном направлении, ток не будет
течь из-за большинства носителей, но очень небольшое количество тока из-за
мелких перевозчиков, пересекающих перекресток. Однако при нормальной работе
температуры, этим малым током можно пренебречь.

Таким образом, самый важный момент, который следует помнить о диоде с PN-переходом
заключается в его способности оказывать очень небольшое сопротивление току, протекающему в
прямое направление смещения, но максимальное сопротивление току при обратном направлении
пристрастный. Хороший способ проиллюстрировать это положение — построить график
приложенное напряжение в зависимости от измеряемого тока. На рисунке ниже показан график
это соотношение напряжение-ток (характеристическая кривая) для типичного PN
переходной диод.

Характеристическая кривая диода с PN-переходом.

Чтобы определить сопротивление по кривой на этом рисунке, мы можем использовать закон Ома:

Например, в точке А напряжение прямого смещения равно 0,6 В, а
ток прямого смещения 2 мА. Этот
представляет собой сопротивление 300 Ом (0,6 В/2 мА = 300 Ом). Однако,
в точке В напряжение 0,8 вольта, а сила тока 50 миллиампер.
Это приводит к сопротивлению диода 16 Ом. Обратите внимание, что когда
напряжение прямого смещения увеличилось, сопротивление уменьшилось с 300 Ом до
16 Ом. Другими словами, когда прямое смещение увеличивается, барьер перехода
становится меньше, и его сопротивление току уменьшается.

С другой стороны, диод очень мало проводит при обратном смещении. Уведомление
в точке C напряжение обратного смещения составляет 80 вольт, а ток составляет всего
10 наноампер. Это приводит к сопротивлению 8 ГОм, что является значительным
больше, чем сопротивление перехода с прямым смещением. Из-за этих
необычными особенностями, диод с PN-переходом часто используется для преобразования переменного
ток в постоянный (выпрямление).

Как определить положительную и отрицательную сторону диода? – остроумный вопрос.com

Администратор