Как определить направление диода: Проверка диодов | Fluke

Методы защиты устройств (датчиков, приборов, контроллеров) с транзисторными выходами от токов самоиндукции

Содержание:

  • Введение
  • Техника безопасности
  • 1. Электромагнитная индукция. Определение. Физический смысл
  • 2. Теоретический расчет ЭДС самоиндукции
  • 3. Практическое измерение ЭДС самоиндукции
  • 4. Методы и средства защиты от ЭДС самоиндукции
  • Заключение

Введение

В данной статье будет рассмотрено явление самоиндукции, проявляющееся зачастую при коммутации индуктивных нагрузок. Также будут рассмотрены способы защиты и используемое для этого оборудование.

Техника безопасности

ВНИМАНИЕ! К работам по монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию технологического оборудования допускаются лица, имеющие техническое образование и специальную подготовку (обучение и проверку знаний) по безопасному производству работ в электроустановках с группой не ниже 2 для ремонтного персонала, а также имеющие опыт работ по обслуживанию оборудования, в конструкцию которого вносятся изменения и дополнения, либо производится модернизация. За неисправность оборудования и безопасность работников при неквалифицированном монтаже и обслуживании ООО «КИП‑Сервис» ответственности не несет.

1. Электромагнитная индукция. Определение. Физический смысл

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, при изменении во времени магнитного поля. Изменение магнитного поля, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в контуре
индуктивной электродвижущей силы (ЭДС). Процесс возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию, а при убывании тока — препятствует убыванию. Величина ЭДС самоиндукции определяется уравнением:

E=−L×dI/dtE= -L times dI / dt

где:
E — ЭДС самоиндукции
L — индуктивность катушки
dI/dt — изменение тока во времени.

Знак «минус» означает, что ЭДС самоиндукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению магнитного потока. Этот факт отражён в правиле Ленца:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Явление самоиндукции можно наблюдать при включении и последующем выключении катушек соленоидов, промежуточных реле, электромагнитных пускателей. При подаче напряжения на катушку создается электромагнитное
поле, в следствии чего образуется электродвижущая сила, которая препятствует мгновенному росту тока в катушке. Согласно принципу суперпозиции, основной ток в катушке можно представить в виде суммы токов, один из
которых вызван внешним напряжением и сонаправлен с основным током, а второй вызван ЭДС самоиндукции и имеет противоположное направление основному току. Скорость изменения тока через катушку ограничена и
определяется индуктивностью катушки. При протекании тока катушка «запасает» энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдает запасенную энергию, стремясь поддержать
величину тока в цепи. Это, в свою очередь, вызывает всплеск напряжения обратной полярности на катушке. Данный всплеск может достигать значений во много раз превышающих номинальное напряжение источника питания, что
может помешать нормальной работе электронных устройств, вплоть до их разрушения.

Разберем более подробно, почему скачок ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность. На рисунке 1 изображены две схемы, на которых стрелками обозначено направление движения тока, а так же потенциалы на всех
элементах схемы при закрытом и открытом ключе.

а — закрытый ключб — открытый ключ

Рисунок 1 — Направление тока при закрытом и открытом ключе

При закрытом ключе потенциалы на всех элементах совпадают с потенциалом источника питания (рисунок 1, а). Во время размыкания ключа, из схемы исключается источник питания, и ЭДС самоиндукции стремится поддержать ток в катушке. Для того, что бы сохранить направление тока в катушке, ЭДС меняет свой потенциал на противоположный по знаку источнику питания (рисунок 1, б). Именно поэтому всплеск ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность.

Более наглядно этот всплеск показан на рисунке 2. На графике изображено напряжение источника питания Uпит, ток возникающий в катушке I, ЭДС самоиндукции.

Рисунок 2 — График изменения тока и напряжения при коммутации

2. Теоретический расчет ЭДС самоиндукции

Рассмотрим явление самоиндукции на примере работы электромагнитной катушки при пропускании через нее постоянного тока. Включение катушки происходит при помощи бесконтактного датчика. Катушку можно заменить на последовательно соединенные активное Rk и индуктивное Lk сопротивления (рисунок 3).

Рисунок 3 — Эквивалентная схема электромагнитной катушки

Тогда электрическая схема будет иметь вид, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема включения электромагнитной катушки

При сработавшем датчики падение напряжения U на катушке составляет 24 В. При коммутации индуктивной нагрузки в первый момент времени ток остается равным току до коммутации, а после изменяется по экспоненциальному закону. Таким образом, при переходе управляющего транзистора в закрытое состояние катушка начинает генерировать ЭДС самоиндукции, предотвращающую падение тока. Попробуем рассчитать величину генерируемого катушкой напряжения.

На рисунке 5 показано направление тока при открытом транзисторе. Переход транзистора в закрытое состояние фактически означает что цепь катушки с генерируемым ЭДС самоиндукции замыкается через подтягивающий резистор. Обозначим его Ro. По документации датчика это сопротивление составляет 5,1 кОм.

Рисунок 5 — Направление тока при открытом транзистореРисунок 6 — Направление тока после перехода транзистора в закрытое состояние

На рисунке 6 видно что ток на резисторе Ro поменял направление — это обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в катушке. Для полученного замкнутого контура выполняется следующее уравнение:

UR0+URk+ULk=0U_R0+U_Rk+U_Lk=0

Выражая напряжение через ток и сопротивление, получим:

I×R0+I×Rk+ULk=0I times R_0 + I times R_k +U_Lk=0

ULk=−I×(Rk+R0)U_Lk= -I times ( R_k + R_0 )

При этом ток в цепи стремится к значению тока при открытом транзисторе:

I=U/RkI= U / R_k

Подставим данное выражение в предыдущую формулу, получим величину генерируемого напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(Rk+R0)/Rk=−U×(1+R0/Rk)U_Lk= -U times ( R_k + R_0 ) / R_k = -U times ( 1 + R_0 / R_k )

Все переменные из этой формулы известны:
U = 24В — напряжение питания
Ro = 5,1кОм — сопротивление подтягивающего резистора датчика
Rk = 900 Ом — активное сопротивление катушки (данные из документации).

Подставив значения в формулу, рассчитаем примерное значение напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(1+R0/Rk)=−24×(1+5100/900)=−160ВU_Lk= -U times ( 1 + R_0/R_k ) = -24 times ( 1 + 5100 / 900 )=-160 В

Данный расчет упрощен и не учитывает индуктивность катушки, от которой так же зависит ЭДС самоиндукции. Но даже из упрощенного расчета видно, что величина генерируемого напряжения оказывается во много раз больше номинального напряжения 24В.

Воздействие ЭДС самоиндукции может повредить устройства, имеющие общие с индуктивной нагрузкой цепи питания. На рисунке 7 приведена некорректная схема, на которой от одного источника питания подключен бесконтактный датчик и катушка соленоидного клапана.

Рисунок 7 — Некорректная схема подключения

На первый взгляд, данная схема может работать без каких-либо сбоев. Однако, при выключении катушки клапана возникает всплеск напряжения в результате самоиндукции. Всплеск распространяется по цепи питания на клемму «минус» датчика. В результате, разница потенциалов между коллектором и эмиттером закрытого транзистора превышает максимальное значение, что приводит к его пробою.

3. Практическое измерение ЭДС самоиндукции

Чтобы проверить правдивость приведенных выше теоретических расчетов, проведем измерение ЭДС самоиндукции. Для проведения измерений необходимо собрать схему, для которой мы проводили расчеты. При помощи осциллографа на клеммах катушки произведем измерение напряжения (рисунок 8).

Рисунок 8 — Измерение ЭДС самоиндукции

На рисунке 9 изображена осциллограмма значений напряжения самоиндукции катушки с питанием 24 В. На графике видно, что реальный всплеск напряжения при отключении катушки в несколько раз больше напряжения питания и составляет 128 В. Как следствие, транзисторный ключ выйдет из строя. Возникающий скачок ЭДС приводит к пробою транзисторных ключей, бесконтактных датчиков, слаботочных коммутирующих элементов и другим нежелательным эффектам в схемах управления.

Рисунок 9 — ЭДС самоиндукции при выключении катушки с питанием 24 В

4.

Методы и средства защиты от ЭДС самоиндукции

Для подавления ЭДС самоиндукции и предотвращения выхода из строя оборудования необходимо принимать специальные меры. Для подавления пиков напряжения на катушке во время выключения, необходимо параллельно катушке включить в схему диод (для постоянного напряжения) или варистор (для переменного напряжения). ЭДС самоиндукции будет ограничиваться этими элементами, тем самым они будут обеспечивать защиту схемы.

Диод включается параллельно катушке против напряжения питания (рисунок 10). Таким образом, в установившемся режиме он не оказывает никакого воздействия на работу схемы. Однако при отключении питания на катушке возникает ЭДС самоиндукции, имеющая полярность, противоположную рабочему напряжению. Диод открывается и шунтирует катушку индуктивности.

а — включение диода в схему PNPб — включение диода в схему NPN

Рисунок 10 — Схема включения диода для защиты от самоиндукции

Варистор также включается параллельно катушке (рисунок 11).

Рисунок 11 — Схема включения варистора для защиты от самоиндукции

При увеличении напряжения выше пороговой величины, сопротивление варистора резко уменьшается, шунтируя индуктивную нагрузку. Соответственно, при броске тока варистор быстро срабатывает и обеспечивает надежную защиту схемы.

На рисунке 12 изображен график напряжения во время включения и выключения индуктивной катушки с использованием защитного диода для напряжения 24 В.

Рисунок 12 — ЭДС самоиндукции с использованием диода

На графике видно, что использование защитных диодов сглаживает переходную характеристику напряжения.

Для защиты от ЭДС самоиндукции существует целый ряд готовых устройств. Их выбор зависит от применяемой катушки и типа напряжения питания. Для гашения ЭДС самоиндукции на катушках промежуточных реле используют модули FINDER серии 99 (рисунок 13):

Рисунок 13 — Защитный модуль Finder/99.02.9.024.99

99.02.0.230.98 Finder/ Модуль защитный(светодиод+варистор)~/=110…240

99.02.9. 024.99 Finder/ Модуль защитный(светодиод+диод), =6…24В

Модули устанавливаются непосредственно на колодку реле, не требуют дополнительного изменения схемы управления.

В случае подключения катушек пускателей, либо катушек соленоидных клапанов, необходимо использовать защитные клеммники Klemsan серии WG-EKI (рисунок 14):

Рисунок 14 – Защитный клеммник WG-EKI

110 220 Клеммник WG-EKI с варистором (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 30В, рабочий ток до 10А)

110 040 Клеммник WG-EKI с защитным диодом (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 1000В, рабочий ток до 10А, ток диода 1А)

Клеммники позволяют осуществить подключение индуктивной катушки без дополнительного изменения схемы. Клеммник имеет два яруса, соединенных между собой защитным диодом либо варистором. Для осуществления защиты необходимо провести провода питания катушки через этот клеммник. При использовании клеммника с защитным диодом необходимо соблюдать полярность при подключении (рисунок 15).

Рисунок 15 — Схема подключения клеммника WG-EKI с защитным диодом

Заключение

В рамках данной статьи было рассмотрено явление самоиндукции, приведен теоретический расчет ЭДС и практическое подтверждение этого расчета. Применяя модули Finder серии 99 и клеммники Klemsan серии WG-EKI, можно избавиться от пагубного воздействия самоиндукции и сохранить целостность коммутирующих элементов цепей управления.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Хоровец Г.Н.

Список использованной литературы:

  1. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Электричество. Том III / Сивухин Д.В — М.: Наука, 1977. — 724.с.
  2. Калашников, С.Г. Электричество / Калашников С.Г. — 6-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2003.-624.с.
  3. Алексеев Н.И., Кравцов А.В. Лабораторный практикум по общей физике (электричество и магнетизм). Самоиндукция / Лицей No1580 при МГТУ им.
    Н.Э. Баумана, 2012. — 16 с.

Как проверить выпрямительный диод — Мастерок

На чтение 14 мин Просмотров 87 Опубликовано

Содержание

  1. Разновидности диодов
  2. Как проверить диод при помощи тестера
  3. Как определить работоспособность диодного моста
  4. Что такое диодный мост и что у него внутри
  5. Диод и принцип его работы
  6. Проверка диода.
  7. Неисправности диода.

Печально, но начинать нужно с теории. Придётся изучить виды диодов, область и цели применения. Не углубляясь в физические основы электроники, пробежимся по поисковым запросам. Важно понимать, что все диоды объединяет способность пропускать ток в одном направлении, блокируя движение частиц противоположном, образуя своеобразные вентили. Затем обсудим, как проверить мультиметром диод.

Разновидности диодов

Итак, диоды пропускают ток в прямом направлении и блокируют в обратном. На электрических схемах диоды обозначают черными стрелками, ограниченными поперечной чертой. Символ показывает направление тока в физическом смысле – направленное движение положительных частиц. Чтобы создать прямой ток, к концу стрелки прикладывают минусовой потенциал, к началу – плюсовой. В противном случае диод окажется в «запертом» состоянии.

При движении электронов за счёт неидеальности молекулярной решётки теряется тепло, что влечёт падение напряжения и в прямом направлении. У кремниевых диодов прямой потенциал выше, на германиевых ниже. Диоды Шоттки характеризует меньшее падение потенциала за счет замены одного полупроводникового слоя металлическим, т.е. в нем нет p-n перехода. Ток потерь увеличивается, а падение напряжения на открытом ключе в прямом направлении рекордно низкое.

Эффект характерен не в любых диапазонах напряжения. Максимально эффективны диоды Шоттки при напряжениях, равных десяткам вольт. Их применяют в выходных фильтрах импульсных блоков питания. Вспомните: номиналы напряжения системника составляют 5, 12, 3 В. Методика построения схем на диоде Шоттки типичная.

Популярная разновидность диодов – стабилитрон. Его рабочая зона – область пробоя. Там, где обычный диод выходит из строя, стабилитрон защищает оборудование. Процесс характеризуется ростом напряжения до номинала и резкой стабилизацией. Через стабилитроны запитывают от высоковольтных линий чувствительные и слабые микросхемы контроллеров импульсных блоков питания, чтобы они нарезали напряжение импульсами большой амплитуды. Без стабилитронов запитывание микросхем решается архисложными методами.

Оценивая диод-стабилитрон при помощи мультиметра, учитывают, что рабочая зона – обратная ветвь. Технически напряжение пробоя для проверки получают от батареек, включенных последовательно, затем проверяют наличие стабилизация. Прямое включение стабилитрона используется крайне редко, прозвон традиционным способом – плохая идея. К стабилитронам относят и лавинный диод, где для стабилизации тока применён эффект ударной ионизации.

Обозначение диода на схемах

Случается, что специфика устройства непонятна. Печатные платы маркированы – каждому элементу соответствует строго определённое обозначение, и мощные диоды выпрямительного моста не спутать с крошечным стеклянным стабилитроном. Худший вариант – клубок проводников с непонятными элементами: то ли диод, то ли резистор необычного вида, либо экзотический конденсатор.

Столкнувшись с подобной ситуацией, аккуратно делают увеличенное фото, потом ищут в интернете по изображению. Хотя маркировка стабилитронов неразборчива, отыскать информацию в сети возможно. Данный шаг намного ускоряет процесс идентификации и оценки работоспособности прибора.

Инфракрасный диод мультиметром проверяется аналогично: снимаем прямое напряжение, потом убеждаемся, что обратно ток не идёт. Для проверки свечения используют видоискатель ночной видеокамеры. Он регистрирует непосредственно инфракрасное излучение объектов. Исправный ИК диод заметен на видоискателе – словно звездочка. Проверяют свечение с тепловизорами, приборами ночного видения, соблюдая осторожность: мощность излучения свето- и ИК-диодов велика, сопоставима с мощностью лазерного излучения.

Надпись внутри принтера о наличии лазера нельзя считать шуткой. И ею пренебрегать. Держите сетчатку глаз подальше от инфракрасного диода.

Схема проверки диода

Как проверить диод при помощи тестера

Для проверки диодов мультиметры снабжены специальной шкалой, маркированной соответствующим значком – схематическим обозначение диода. При включении режима низкие сопротивления включают зуммер, высокие характеризуются номиналом либо падающим на нем напряжении. По показаниям судят о характеристиках диода, к примеру, о сопротивлении прямого включения.

Для правильной интерпретации показаний, важно учитывать характеристики тестера: напряжение постоянного рода и низкого номинала, служащего для оценки. Пример: при измерении сопротивления тестер пропускает по нему ток, прикладывая к щупам некое напряжение. Любая модель мультиметра характеризуется уникальными параметрами. Напряжение узнают по заряду конденсатор: включает мультиметр в режим прозвона или тестирования диодов, через короткое время на обкладках конденсатора сформируется разность потенциалов. Измеряют штатной шкалой тестера. Значение колеблется от сотен милливольт (долей вольта) до единиц вольта.

Зная напряжение, приложенное к диоду, по его вольт-амперной характеристике сверяют достоверность показания. Вводят поисковый запрос на Яндексе, знакомятся с полной технической документацией на исследуемый элемент. Потом прикладывают в нужном месте шкалы абсцисс линейку, чтобы найти выходной ток. По формуле Ома вычисляют сопротивление открытого состояния: R = U/I, где U – вспомогательное напряжение, формируемое тестером. Сравнивают найденную по графику величину с указанной на табло.

Это одна из многочисленных методик. Важно знать, как находить правильные пути, анализировать и сопоставлять данные. Первый шаг — поиск обобщенной информации: что такое диоды, их характеристики (прежде всего, вольт-амперные), тонкости работы конкретного прибора. Зная теоретические основы, легко оперировать информацией, делать правильные выводы из результатов исследований.

Перейдём к жизненному примеру: исследуем диодный мост из генератора автомобиля!

Как определить работоспособность диодного моста

Автомобилю нужна электроэнергия — для систем кондиционирования (наряду с энергией двигателя), дворников, освещения наружного и внутреннего. Нагружать постоянно аккумулятор, что делается во время стоянки, не экономично. Задача решается подключением синхронного генератора переменного тока к валу двигателя. Ранее пользовались коллекторной схемой. Но щётки не переносят тряски, возникала необходимость частого обслуживания.

Ныне устанавливают трёхфазные генераторы. Т.к. обороты постоянно скачут, постоянство выходных характеристик поддерживают изменением тока подпитки ротора. В результате напряжённость переменного магнитного поля статора отслеживает каждое изменение работы мотора. Расплата – нестабильность выходного напряжения. Его выпрямляют и фильтруют, используя схему диодного моста Ларионова.

Глубокие технические подробности избыточны, ограничимся лёгкими знаниями:

  1. При любом способе соединения обмоток генератора, выходных точек три. Каждая посредством диода замыкается на массу в отрицательный полупериод, а на потребителей сети авто – в положительный.
  2. Итого, диодов получается шесть.
  3. Мост представляет собой две изолированных друг от друга серповидных плоскости, выполненные из прочного сплава. На каждой лежат три диода, электрические соединения проводятся согласно схеме (см. рисунок).

Схема соединений на трёхфазном диодном мосте

  1. Три диода прозваниваются попарно с нулевым сопротивлением между катодом (отрицательная полярность) и анодом (положительная полярность). Сюда выходят клеммы генератора.
  2. Две тройки диодов (лежащие в одной серповидной плоскости) звонятся между собой катодами или анодами. В зависимости от того, какой электрод выдаёт короткое замыкание, определяют ветвь — нагрузочная или уходящая на массу.

Создав правильную схему раскладки электрических соединений, начинают проверку каждого диода по отдельности. Ветвь, идущую на массу, тестируют со стороны генератора, другую – со стороны нагрузки. Направление известно из схемы Ларионова. Проверяем диодный мост мультиметром, касаясь красным щупом основания чёрной стрелки (см. рисунок) каждого элемента, черным – острия того же элемента. Одновременно проверяют изоляцию контактов с серповидным плоскостями, в т. ч. соседней. По полученным данным оценивают необходимость продолжения поиска неисправности.

Вывод: диод, не выпаивая, проверяют мультиметром на грубой конструкции вроде моста генератора автомобиля. Прозвон электронной платы сложнее. Любую проверку проводят щупами специальной формы. Для грубых конструкций берут захваты-крокодилы, материнскую плату проверяют тонкими игловидными пробниками. В последнем случае появляется шанс прозвонить диод мультиметром на плате под напряжением с риском спалить тестер.

Надеемся, что теперь читатель понял, как проверить диод мультиметром.

Диодный мост есть практически в любой аппаратуре, и выход его из строя – очень распространенная причина поломки электронного прибора. Проверка же и замена диодного моста в мастерской стоят неоправданно дорого. Тем не менее самостоятельно выявить неисправность выпрямительного блока и при необходимости починить или заменить мост можно самостоятельно с минимальными затратами. Для этого нужно знать, как проверить диодный мост. Именно эту задачу мы и постараемся сегодня решить.

Что такое диодный мост и что у него внутри

Прежде чем мы займемся проверкой диодного моста, необходимо узнать, что вообще такое диодный мост и из чего он состоит. Мост представляет собой схему, собранную из четырех диодов, соединенных определенным образом, и служит для преобразования переменного напряжения в постоянное. Используется такая схема практически во всей аппаратуре, питающейся от сети – ведь почти всей электронике для своего питания нужно постоянное напряжение, а в сети оно переменное. Но для начала выясним, что такое диод и какими свойствами он обладает.

Диод и принцип его работы

Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор, способный проводить ток только в одном направлении. Его часто так и называют — полупроводник. Если включить полупроводник в цепь постоянного тока анодом к плюсовому выводу источника питания, то через него потечет ток. Если к минусовому – тока в цепи не будет. Во втором случае говорят, что диод закрыт. А теперь включим наш полупроводник в цепь переменного напряжения.

Читать также:  Вставки предохранительные головки резьбонарезного патрона

Чем диодный мост лучше диода

Теоретически используя лишь один полупроводник, ты смог бы преобразовать переменное напряжение в постоянное. Практически же ты получишь на выходе сильно пульсирующее напряжение, которое мало годится для питания электронных схем. Но если включить несколько диодов определенным образом, то лишнюю полуволну можно не срезать, а в буквальном смысле перевернуть ее. А теперь взгляни на схему ниже:

Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.

Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.

У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.

На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.

Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.

Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение ( +), а к катоду – отрицательное, т.е. (–). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.

При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (–), а к катоду положительное ( +), то диод закрыт и не пропускает ток.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.

У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.

Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе. Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть «дверь» для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.

В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой (–) вывод тестера, а к катоду плюсовой ( +), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.

В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо Vf), что дословно переводится как «падение напряжения в прямом включении«.

Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.

Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.

Проверка диода.

Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.

Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.

Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.

Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент. Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов. Не забывайте об этом важном правиле!

Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп ( красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.

Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).

Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (Iобр). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.

Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.

На дисплее покажется «1» в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.

Многие задаются вопросом: «Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?» Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.

Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!

В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.

Неисправности диода.

У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв.

Пробой. При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.

Обрыв. При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – «1«. При таком дефекте диод представляет собой изолятор. «Диагноз» – обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие «жиденькие» и при частом использовании легко рвутся.

А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе – Forward Voltage Drop (Vf)) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.

Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин Vf, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.

Диоды

Что такое диод?

А Диод — простейший двухвыводной односторонний полупроводниковый прибор. Он позволяет току течь только в одном направлении и блокирует ток, который течет в противоположном направлении. Две клеммы диода называются анодом и катодом. Символ диода показан на рисунке ниже.

 Рис. 1: Символ диода

Характеристики диода точно соответствует переключателю. Идеальный переключатель в разомкнутом состоянии не проводит ток ни в одном направлении, а в замкнутом состоянии проводит в обоих направлениях. Характеристика диода показана на рисунке ниже.

Рис. 2. График электрических характеристик идеального диода должен быть разомкнут. По идеальным характеристикам 9Диоды 0003 предназначены для выполнения этих функций теоретически, но не достигаются на практике. Так что практические характеристики диода лишь близки к желаемым.

 Рис. 3: График, показывающий сравнение электрических характеристик характеристик идеальных и практических диодов

Как работают диоды?

Диод работает, когда на его клеммы подается сигнал напряжения. Приложение постоянного напряжения для работы диода в цепи называется «смещением». Как уже упоминалось выше, диод похож на односторонний переключатель, поэтому он может находиться либо в состоянии проводимости, либо в состоянии отсутствия проводимости. Состояние «ВКЛ» диода достигается за счет «прямого смещения», что означает, что к аноду прикладывается положительный или более высокий потенциал, а к катоду диода прикладывается отрицательный или более низкий потенциал. Другими словами, в состоянии «ВКЛ» диод имеет приложенный ток в том же направлении, что и стрелка. Состояние «ВЫКЛ» диода достигается за счет «обратного смещения», что означает, что положительный или более высокий потенциал прикладывается к катоду, а отрицательный или более низкий потенциал прикладывается к аноду диода. Другими словами, в состоянии «ВЫКЛ» диода приложен ток в направлении, противоположном направлению стрелки.

 

В состоянии «ВКЛ» практичный диод обеспечивает сопротивление, называемое «прямым сопротивлением». Диоду требуется прямое напряжение смещения для переключения в состояние «ВКЛ», которое называется напряжением включения. Диод начинает проводить в режиме обратного смещения, когда напряжение обратного смещения превышает его предел, который называется напряжением пробоя. Диод остается в состоянии «OFF», когда на него не подается напряжение.

Простой диод с p-n переходом изготавливается путем легирования слоев p- и n-типа на кремниевой или германиевой пластине. Материалы из германия и кремния предпочтительны для изготовления диодов, потому что:

·         Они доступны в высокой чистоте.

·         Небольшое легирование, например один атом на десять миллионов атомов желаемой примеси, может значительно изменить проводимость.

·         Свойства этих материалов изменяются при воздействии тепла и света, и поэтому они важны для разработки устройств, чувствительных к теплу и свету.

 

Типы диодов

Типы диодов:

Другие варианты диодов имеют другую конструкцию, характеристики и применение. различные типы диодов :

·          Малосигнальный или слаботочный диод . Предполагается, что эти диоды не влияют на рабочую точку, поскольку сигнал мал.

·          Большие сигнальные диоды – Рабочая точка этих диодов изменяется из-за большого сигнала.

·          Стабилитроны  – Этот диод работает в режиме обратного смещения, когда напряжение достигает точки пробоя. Стабильное напряжение может быть достигнуто путем размещения на нем резистора для ограничения тока. Этот диод используется для обеспечения опорного напряжения в цепях питания.

·          Светоизлучающие диоды (LED) – Это самый популярный вид диодов. Когда он работает в режиме прямого смещения, ток течет через переход для получения света.

·         Фотодиоды – Электроны и дырки генерируются, когда свет попадает на p-n переход, вызывая протекание тока. Эти диоды могут работать как фотодетекторы и используются для выработки электроэнергии.

·          Диоды постоянного тока  — Этот диод поддерживает постоянный ток, даже когда приложенное напряжение продолжает изменяться. Он состоит из JFET (переход-полевой транзистор) с истоком, закороченным на затвор, чтобы функционировать как двухполюсный ограничитель тока или источник тока.

·         Диод Шоттки –  Эти диоды используются в радиочастотных устройствах и схемах фиксации. Этот диод имеет более низкое прямое падение напряжения по сравнению с кремниевыми диодами с PN-переходом.

·          Диод Шокли — это четырехслойный диод, также известный как диод PNPN. Эта дидо похожа на тиристор, где затвор отключен.

·          Диоды с ступенчатым восстановлением . Этот полупроводниковый диод способен генерировать короткие импульсы, поэтому он используется в микроволновых устройствах в качестве генератора импульсов.

·          Туннельные диоды – этот диод сильно легирован в условиях прямого смещения, имеет отрицательное сопротивление при очень низком напряжении и короткое замыкание в отрицательном направлении смещения. Этот диод используется в качестве микроволнового усилителя и в генераторах.

·          Варакторные диоды . Этот диод работает в условиях обратного смещения и ограничивает протекание тока через переход. В зависимости от величины смещения ширина обедненной области продолжает меняться. Этот диод состоит из двух обкладок конденсатора, между которыми находится область обеднения. Изменение емкости зависит от области обеднения, и это можно изменить, изменив обратное смещение на диоде.

·         PIN-диоды – Этот диод имеет собственный полупроводник, расположенный между областями P-типа и N-типа. В диоде этого типа не происходит легирования, и поэтому собственный полупроводник увеличивает ширину обедненной области. Они используются в качестве ohtodiodes и радиочастотных переключателей.

·         ЛАЗЕРНЫЙ диод . Этот диод излучает свет лазерного типа и стоит дороже светодиодов. Они широко используются в приводах CD и DVD.

·          Диоды для подавления переходных напряжений – Этот диод используется для защиты электроники, чувствительной к скачкам напряжения.

·         Диоды, легированные золотом . В этих диодах используется золото в качестве легирующей примеси, и они могут работать на сигнальных частотах, даже если прямое падение напряжения увеличивается.

·          Супербарьерные диоды – Их также называют выпрямительными диодами. Эти диоды обладают низким обратным током утечки, как у обычного диода с p-n переходом, и низким падением прямого напряжения, как у диода Шоттки с возможностью обработки скачков напряжения.

·         Диоды с точечным контактом . Конструкция этого диода проще и используется в аналоговых приложениях и в качестве детектора в радиоприемниках. Этот диод изготовлен из полупроводника n-типа и нескольких проводящих металлов, находящихся в контакте с полупроводником. Некоторые металлы движутся по направлению к полупроводнику, образуя небольшую область полупроводника pt-pye вблизи контакта.

·          Диоды Пельтье – Этот диод используется в качестве теплового двигателя и датчика для термоэлектрического охлаждения.

·          Диод Ганна . Этот диод изготовлен из таких материалов, как GaAs или InP, которые имеют область отрицательного дифференциального сопротивления.

·          Кристаллический диод – это тип диодов с точечным контактом, которые также называют диодами с кошачьими усами. Эта дидо состоит из тонкой заостренной металлической проволоки, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. Металлическая проволока является анодом, а полупроводниковый кристалл — катодом. Эти диоды устарели.

·          Лавинный диод  – Этот диод работает в условиях обратного смещения, когда напряжение обратного смещения, приложенное к p-n переходу, создает волну ионизации, приводящую к протеканию большого тока. Эти дидоны предназначены для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы избежать каких-либо повреждений.

·          Кремниевый управляемый выпрямитель . Как следует из названия, этим диодом можно управлять или переводить в состояние ВКЛ благодаря приложению небольшого напряжения. Они принадлежат к семейству тиристоров и используются в различных областях управления двигателями постоянного тока, регулирования поля генератора, управления системами освещения и частотно-регулируемым приводом. Это трехвыводное устройство с анодом, катодом и третьим управляемым выводом или затвором.

·          Вакуумные диоды . Этот диод представляет собой двухэлектродную вакуумную лампу, которая может выдерживать высокое обратное напряжение.

Рис. 4: Изображение, показывающее символы различных типов диодов

Рис. 5: Изображение, показывающее различные типы диодов

Общие диоды (2 p-5 900 A и большой сигнал): 7 диод-переходник — простейшее полупроводниковое устройство. Это двухполюсное двухполюсное одностороннее выпрямительное устройство, проводящее ток только в одном направлении. Общие диоды используются в следующих областях:

·          Выпрямление в цепях электропитания

·         Извлечение модуляции из радиосигналов в радиоприемнике и в цепях защиты, где могут возникать большие переходные токи на слаботочных транзисторах или ИС при сопряжении с реле или другими устройствами большой мощности.

·         Используется последовательно с входами питания для электронных схем, где требуется только напряжение отрицательной или положительной полярности.

 

 Рис. 6: Изображение, показывающее конструкцию типового диода

 

Конструкция

Конструкция:  

Простой p-n-диод представляет собой переход, в котором слои p-типа и n-типа легированы на кремниевой или германиевой пластине. Полупроводник p-типа формируется путем легирования трехвалентных или акцепторных атомов примеси на чистый кремний или германий, что приводит к избыточной концентрации дырок. Полупроводник n-типа образуется путем легирования пятивалентных или донорных примесных атомов на чистый кремний или германий, что приводит к избыточной концентрации электронов. Таким образом, дырки являются основными носителями заряда в области p-типа, тогда как электроны в области n-типа. Пары электрон-дырка генерируются термически в обоих типах, которые составляют неосновные носители заряда. Примечательно, что материал p-типа не заряжен положительно, несмотря на наличие избыточных дырок, в то время как материал n-типа не заряжен отрицательно, несмотря на избыточное количество электронов. Это связано с тем, что в материале p-типа наряду с дырками генерируются анионы, а общее количество протонов и электронов остается прежним. Аналогично это наблюдается и для материала n-типа.

 

Соединение легирования p-типа и n-типа на кремниевой или германиевой пластине образует небольшую область порядка микрометров, обедненную свободными носителями заряда. Эта область образуется за счет диффузии дырок из материала p-типа и электронов из материала n-типа, называемого областью обеднения, областью пространственного заряда или переходной областью. Область p-типа слева от обедненной области имеет акцепторный слой отрицательных ионов, а справа — донорный слой положительных ионов, который индуцирует электрический поток или разность потенциалов через соединение. Концентрация заряда положительна слева от перехода и отрицательна справа от перехода. Этот потенциальный барьер не позволяет дыркам мигрировать в область n-типа, а электронам мигрировать в область p-типа, поскольку потенциал для дырок и электронов повышается, позволяя мигрировать в области n-типа и p-типа. Области носителей заряда вокруг обедненных областей также называются непокрытыми областями. Это показано на графике ниже.

Рис. 7: График линейно-градуированного диода и ступенчато-градуированного диода

Также важно, что токи неосновного заряда, т.е. ток электронов в области p-типа и ток дырок в области n-типа, уменьшаются экспоненциально по длине диода. Ток меньшинства возникает из-за электронно-дырочных пар, генерируемых термически и зависящих от температуры. Эти токи настолько малы по величине, порядка микроампер. Однако в состоянии проводимости ток через кристалл диода остается стабильным. Общий ток представляет собой сумму токов заряда меньшинства и большинства зарядов из-за биполярной природы диода. Большинство токов заряда представляет собой ток дырок в p-типе и ток электронов в n-типе, которые уменьшаются, поскольку они мигрируют вблизи перехода из-за рекомбинации. Незначительные токи представляют собой электронный ток в p-типе и дырочный ток в n-типе, максимальны вблизи перехода и уменьшаются по мере их миграции от перехода как экспоненциальная функция. Большинство зарядовых токов в их областях после пересечения перехода являются диффузионными токами, а до перехода — дрейфовыми.

 

Концепция омических контактов. В дополнение к диоду с PN-переходом, для подключения устройства от выводов отходят два переходника из металла-полупроводника. Предполагается, что сопротивление этих металлических полупроводниковых контактов остается постоянным независимо от величины и направления тока. Во время работы диода приложенное напряжение эффективно только для увеличения или уменьшения высоты потенциального барьера PN-перехода.

 

Примечание. Использование ступенчатого диода может улучшить характеристики диода.

Принцип и операция

Принцип и операция:

Возможные конфигурации для диода:

1. Открыть цирку с

2. Короче говоря

3. Парний смещен

4. Обратный смелый

.

1.      Разомкнутая цепь: В разомкнутом состоянии ток, протекающий через диод, равен нулю (I = 0). Потенциальный барьер на PN-переходе остается таким же, как и при изготовлении диода.

Рис. 8: Изображение, показывающее работу диода в разомкнутой цепи

2.      Короткое замыкание: В состоянии короткого замыкания суммарное напряжение в контуре должно быть равно нулю. Поэтому предполагается, что потенциальный барьер на PN-переходе компенсируется падением потенциала на переходах металл-полупроводник. Дырки, поставляемые n-областью, должны быть загнаны в p-область, что физически невозможно. Аналогичное обсуждение относится к электронному току в n-области.

Вывод: Высота потенциального барьера не может быть измерена напрямую мультиметром.

Рис. 9: Изображение, показывающее работу диода в конфигурации короткого замыкания

3.      Прямое смещение: В условиях прямого смещения на анод подается более высокий или положительный или низкий потенциал на катод диода подается потенциал. Положительный потенциал на аноде отталкивает дырки в p-области к n-области, а отрицательный потенциал на катоде отталкивает электроны в n-области к p-области. Таким образом, высота потенциального барьера уменьшается. Область обеднения исчезает, когда приложенное напряжение становится равным потенциальному барьеру и через диод протекает большой ток. Напряжение, необходимое для перевода диода в состояние проводимости, называется «напряжение включения/смещения/порога/срабатывания». Ток имеет значительную величину, поскольку он в основном состоит из токов большинства зарядов, то есть дырочного тока в p-области и электронного тока в n-области. Ток, протекающий от анода к катоду, ограничен объемным сопротивлением кристалла, рекомбинацией зарядов и омическими контактными сопротивлениями в двух переходах металл-полупроводник. Ток ограничен порядка миллиампер.

Рис. 10: Изображение, показывающее работу диода в конфигурации прямого смещения

на анод подается отрицательный или более низкий потенциал. Отрицательный потенциал на аноде притягивает дырки в p-области, которые находятся вдали от n-области, в то время как положительный потенциал на катоде притягивает электроны в n-области, которые находятся вдали от p-области. Приложенное напряжение увеличивает высоту потенциального барьера. Ток течет преимущественно из-за токов неосновного заряда, то есть тока электронов в p-области и тока дырок в n-области. Таким образом, постоянный ток незначительной величины течет в обратном направлении, который называется «обратным током насыщения». Практически диод остается в непроводящем состоянии. Обратный ток насыщения составляет порядка микроампер в германиевом диоде или наноампер в кремниевом диоде. Если обратное напряжение превышает предел «пробой/стабилитрон/пиковое обратное/пиковое обратное напряжение», возникающий потенциальный пробой приводит к большому обратный ток.

Рис. 11: Изображение, показывающее работу Диод В конфигурации обратного смещения

Характеристики

Характеристики:

Фиг. диод

 Ток, протекающий через диод, определяется уравнением:

где I D  – ток диода. (положительный для прямого хода и отрицательный для обратного)

             I S – постоянный обратный ток насыщения

             В – приложенное напряжение. (положительный для прямого и отрицательный для обратного)

 – коэффициент, зависящий от природы полупроводника. (1 для

                       германий и 2 для кремния)

                T  – вольтовый эквивалент температуры, определяемый T/11600. (T равно

                Температура в Кельвинах)

Когда на клеммы диода подается прямое напряжение, диод начинает проводить ток. Во время проводимости включающее или пороговое напряжение превышает приложенное прямое напряжение. Пороговое напряжение для германиевого диода составляет 0,3 В, а для кремниевого диода — 0,7 В. Прямой ток (диапазон миллиампер) сначала увеличивается линейно, а затем увеличивается экспоненциально для больших токов.

 

При приложении обратного напряжения через диод протекает обратный ток насыщения. Диод остается в непроводящем состоянии до тех пор, пока обратное напряжение не упадет ниже напряжения стабилитрона. Когда обратное напряжение приближается к пиковому обратному напряжению, происходит пробой, называемый «лавинным пробоем». Во время пробоя неосновные носители заряда ионизируют стабильные атомы, за которыми следует цепная ионизация с образованием большого количества свободных носителей заряда. Таким образом, диод замыкается накоротко и повреждается.

 

Примечание. При последовательном соединении диодов увеличивается их эквивалентное пиковое обратное напряжение, а при параллельном соединении увеличивается пропускная способность по току.

 

По мере повышения температуры количество электронных пар, генерируемых термически, также увеличивается, что увеличивает проводимость в обоих направлениях. Обратный ток насыщения также увеличивается с ростом температуры. Изменение составляет 11% на °C для германиевого диода и 8% на °C для кремниевого диода. С другой стороны, ток диода удваивается на каждые 10°C. С увеличением напряжения напряжение срабатывания в прямой характеристике уменьшается, а пиковое обратное напряжение увеличивается.

 

Примечание. Пиковое обратное напряжение можно уменьшить, увеличив уровень легирования. Та же концепция используется для разработки стабилитронов.

 

Сопротивление диода: Сопротивление, связанное с диодом, можно оценить тремя способами, и три типа сопротивлений соотносятся с диодом соответственно.

·         Постоянное или статическое сопротивление: отношение напряжения диода к току диода в любой точке его характеристических кривых. Он определяется в точке на характеристических кривых.

·         Сопротивление переменному току или динамическое сопротивление: отношение изменения напряжения диода к изменению тока диода. Он определяется в точке характеристических кривых над касательной.

·         Среднее сопротивление переменному току: отношение изменения напряжения диода к изменению тока диода на прямой линии, соединяющей два рабочих предела.

Рис. 13: График, показывающий характеристики сопротивления диода

Емкость диода: Диод имеет два типа емкостей: переходную емкость и диффузионную емкость.

. Переходная емкость: емкость, возникающая между слоем положительных ионов в n-области и слоем отрицательных ионов в p-области.

·         Диффузионная емкость: Эта емкость возникает из-за диффузии носителей заряда в противоположных областях.

 

Переходная емкость очень мала по сравнению с диффузионной емкостью.

При обратном смещении емкость является преобладающей и определяется как:

где C T  – переходная емкость

A – площадь поперечного сечения диода

             W – ширина области обеднения

является доминирующим и определяется формулой:

где C D  – диффузионная емкость

               dQ    – изменение заряда в области обеднения0005

— Временный интервал для изменения напряжения

г — проводимость диодов

R — диодное сопротивление

Диффузионная емкость на низких частотах определяется с помощью формулы:

Диффузия на высоких частота частоты и определяется по формуле:

Примечание: В конструкции варактора используется изменение диффузионной емкости в зависимости от приложенного напряжения.

 

Время переключения диода: В приложениях переменного тока, когда диод мгновенно переключается из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости, ему требуется некоторое время, чтобы вернуться в состояние отсутствия проводимости, и в течение небольшого периода времени он ведет себя как короткое замыкание в обратном направлении. направление. Это происходит потому, что при внезапном изменении смещения диода основные носители заряда мигрируют в другую область, а неосновные носители заряда в этой области. В частности, дырки — это неосновные носители, мигрировавшие из p-типа в n-тип при обратном смещении. . Этим отверстиям требуется некоторое время, чтобы вернуться в состояние отсутствия проводимости, которое называется «обратным временем восстановления». Время обратного восстановления представляет собой сумму времени хранения и времени перехода.

·          Срок хранения: Период времени, в течение которого диод остается в состоянии проводимости даже в обратном направлении.

·         Время перехода: Время, прошедшее до возврата в состояние отсутствия проводимости.

 

Желательно , ​​чтобы диоды имели минимальное время переключения или обратного восстановления t rr . Время переключения диодов составляет от нескольких наносекунд до 1 микросекунды. Теперь также доступны быстродействующие диоды с временем переключения до нескольких пикосекунд.

 Рис. 14: График, показывающий характеристики времени переключения диода

Обозначение:  

:

Рис. 15: Изображение, показывающее обозначение диодных клемм

Примечание. Различные маломощные сигнальные диоды, такие как IN4148, 0A90, и выпрямительные диоды, такие как IN4001-4007, IN5400-5408, BY125-127, доступны с различным током, обратным током насыщения и пиковым значением. обратное номинальное напряжение.

Приложения

Применение:  

Диоды используются в различных приложениях, таких как выпрямление, ограничитель, ограничитель, умножитель напряжения, компаратор, выборочные вентили и фильтры.

1.      Выпрямление – Выпрямление означает преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Обычными схемами выпрямления являются однополупериодный выпрямитель (HWR), двухполупериодный выпрямитель (FWR) и мостовой выпрямитель.

·                    Однополупериодный выпрямитель: эта схема выпрямляет положительный или отрицательный импульс входного переменного тока. Рисунок показан ниже:   

Рис. 16: Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя на основе диодов

·                     Двухполупериодный выпрямитель. Эта схема преобразует весь сигнал переменного тока в постоянный. Рисунок показан ниже:

Рис. 17: Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя на диодной основе

·                     Мостовой выпрямитель. Эта схема преобразует весь сигнал переменного тока в постоянный. Рисунок показан ниже:

Рис. 18: Принципиальная схема диодного мостового выпрямителя

2.       Ограничитель — диод можно использовать для отсекания некоторой части импульса без искажения оставшейся части сигнала. Рисунок показан ниже:

Рис. 19: Принципиальная схема ограничителя на диодной основе

3.      Ограничитель — Цепь ограничителя ограничивает уровни напряжения до превышения предела путем смещения уровня постоянного тока. Размах от пика до пика не зависит от зажима. Диоды с резисторами и конденсаторами используются для создания фиксирующих цепей. Иногда для обеспечения дополнительного сдвига могут использоваться независимые источники постоянного тока. Рисунок показан ниже: 

Рис. 20: Схема схема схема диодного Clamper

Анализ DataShing Teet

Анализ данных о таблице:

ДАТА ДАТА ДАТА ДАТА ДИОДЫ дает ценные материалы по поводу их различных параметров, таких как:

· Пик внедреи,

555555 годы,

555555 годы,

5555.

·         Обратные токи насыщения при указанных обратных напряжениях,

·         Максимальный прямой ток,

·         Уровни емкости,

rse время восстановления,

·         Температура хранения и рабочая температура,

·         Пиковый повторяющийся прямой ток,

·         Пиковый прямой ударный ток,

·         Средний импульсный ток и многое другое. .

Также прилагаются графики для отображения вольтамперных характеристик и температурных зависимостей.

Выпрямительные диоды на рынке:

·         Доступны диоды с обозначениями от IN4001 до IN4007 с максимальным прямым напряжением 1,1 В и максимальным выпрямляющим током 1 А. Максимальный обратный ток составляет 5 мкА, а PIV (пиковое обратное напряжение) варьируется от 50 до 1000 В.

·         Другая серия диодов — от IN5400 до IN5408 с максимальным прямым напряжением 1,2 В и максимальным током выпрямления 3 А. Максимальный обратный ток составляет 5 мкА, а PIV (пиковое обратное напряжение) варьируется от 50 до 1000 В.

 

Проверка диода

Проверка диода:  

Диод может быть разомкнут или замкнут при повреждении. Его можно проверить с помощью мультиметра, выполнив следующие действия:

1.      Вставьте щупы в необходимые разъемы: Цифровой мультиметр имеет несколько разъемов для тестовых щупов. Вставьте эти щупы и проверьте, находятся ли они уже в правильных гнездах. Как правило, они помечены COM для общего, а другие для тока или напряжения. Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.

2.      Включите мультиметр и выберите диапазон максимального сопротивления.

3.      Проверьте сопротивление в прямом и обратном направлении. Поместите красный щуп на анод диода и черный щуп на катод, чтобы измерить прямое сопротивление. Поместите красный щуп на катод диода и черный щуп на анод, чтобы измерить обратное сопротивление. Прямое сопротивление должно быть очень маленьким, несколько ом, а обратное сопротивление должно быть очень высоким, порядка мегаом. Если прямое сопротивление очень велико, диод разомкнут, а если обратное сопротивление очень мало, диод закоротит.

4.      Другой способ – выбрать диод на мультиметре. Поместите красный щуп на анод диода, а черный щуп на катод, и мультиметр издаст звуковой сигнал, что указывает на короткое замыкание, в противном случае он разомкнут. Поместите красный щуп на катод диода, а черный щуп на анод, и если мультиметр не издает звуковой сигнал, это указывает на обрыв цепи, в противном случае, если он издает звуковой сигнал, диод закорочен.

5.      Выключите мультиметр: После измерения сопротивления мультиметр можно выключить, чтобы сохранить батарейки. Также целесообразно установить переключатель функций в положение высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа показаний, не будет причинен ущерб, если он будет использован непреднамеренно без выбора правильного диапазона и функции.

Рубрики: Технические статьи
С тегами: диод, соединение, pn
 

Как нарисовать диод на принципиальной схеме

спросил

Изменено
5 лет, 3 месяца назад

Просмотрено
19 тысяч раз

\$\начало группы\$

У меня небольшие проблемы с схемой с диодом. Я знаю, что ток течет от минуса к плюсу, но принято считать, что ток идет от плюса к минусу.

При рисовании цепи с диодом вы рисуете стрелку, указывающую на плюс (соответствует фактическому потоку электронов) или на минус (соответствует обычному току)?

Если следовать общепринятым правилам, то наверняка при построении цепей по схеме диод не будет пропускать ток, так как на самом деле он направлен не в ту сторону?

  • диоды
  • схема

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

При обычном анализе цепей мы почти никогда не задумываемся о том, в каком направлении движутся электроны. Мы почти всегда рассчитываем и визуализируем, как течет «условный ток».

В случае диода (чтобы несколько упростить задачу — см. ответ Стивена для некоторых особых случаев) обычный ток течет через диод от анода к катоду; то есть обычный ток течет в направлении, на которое указывает «стрелка» символа диода.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Символ стрелки на самом деле представляет собой упрощенное изображение диода с точечным контактом.

Бывает, что указывает в направлении обычного тока. «Способ движения электронов» не важен для схемотехники, и вам не следует беспокоиться или даже думать об этом, это приведет только к путанице.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Стрелка диода указывает направление обычного тока.

Обычный ток течет в направлении, противоположном реальному потоку электронов.

Если копнуть глубже в физику, то на самом деле существует два возможных типа тока: электронный ток и дырочный ток. Электронный ток – это движение электронов. Дырочный ток — это движение отсутствия электрона. В своем утверждении «ток течет от отрицательного к положительному» вы имеете в виду поток электронов. Если вы не имеете дело с физикой полупроводниковых устройств, вы обычно не используете «дырочный ток».

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Как и другие, мы всегда думаем об обычном токе, протекающем от более высокого напряжения к более низкому, и тогда стрелка указывает направление тока.

Единственным исключением является стабилитрон , который устанавливается задом наперед. Если вы поместите общий диод назад, он заблокирует ток, сохранив небольшую утечку. Но если повысить напряжение, в какой-то момент произойдет пробой, когда вдруг начнет течь ток, а то его может быть много. Напряжение больше не увеличится. Каждый диод будет вести себя так, и стабилитроны специально созданы для использования этого поведения. При их производстве мы можем контролировать, при каком напряжении произойдет этот пробой.