Содержание
Диод — полупроводниковый элемент. Принцип работы, устройство и разновидности.
Диод (Diode -eng.) – электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную.
То есть при передаче тока в одну сторону он проходит без проблем, а при передаче в другую, сопротивление многократно увеличивается, не давая току пройти без сильных потерь в мощности. При этом диод довольно сильно нагревается.
Диоды бывают электровакуумные, газоразрядные и самые распространённые – полупроводниковые. Свойства диодов, чаще всего в связках между собой, используются для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток, для нужд полупроводниковых и других приборов.
Конструкция диодов.
Конструктивно, полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния или германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно созданный недостаток электронов («дырочная»)), другая обладает электропроводимостью n-типа, то есть отдающей электроны (содержащей избыток электронов («электронной»)).
Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n — первые в латинских словах negative — «отрицательный», и positive — «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода.
Электровакуумные (ламповые) диоды, представляют собой лампу с двумя электродами внутри, один из которых имеет нить накаливания, таким образом подогревая себя и создавая вокруг себя магнитное поле.
При разогреве, электроны отделяются от одного электрода (катода) и начинают движение к другому электроду (аноду), благодаря электрическому магнитному полю. Если направить ток в обратную сторону (изменить полярность), то электроны практически не будут двигаться к катоду из-за отсутствия нити накаливания в аноде. Такие диоды, чаще всего применяются в выпрямителях и стабилизаторах, где присутствует высоковольтная составляющая.
Диоды на основе германия, более чувствительны на открытие при малых токах, поэтому их чаще используют в высокоточной низковольтной технике, чем кремниевые.
Типы диодов:
- · Смесительный диод — создан для приумножения двух высокочастотных сигналов.
- · pin диод — содержит область проводимости между легированными областями. Используется в силовой электронике или как фотодетектор.
- · Лавинный диод — применяется для защиты цепей от перенапряжения. Основан на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики.
- · Лавинно-пролётный диод — применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике. Основан на лавинном умножении носителей заряда.
- · Магнитодиод. Диод, характеристики сопротивления которого зависят от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
- · Диоды Ганна. Используются для преобразования и генерации частоты в СВЧ диапазоне.
- · Диод Шоттки. Имеет малое падение напряжения при прямом включении.
- · Полупроводниковые лазеры.
Применяются в лазеростроении, по принципу работы схожи с диодами, но излучают в когерентном диапазоне.
- · Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием светового излучения. Применяются в датчиках света, движения и т. д.
- · Солнечный элемент (вариация солнечных батарей). При попадании света, происходит движение электронов от катода к аноду, что генерирует электрический ток.
- · Стабилитроны — используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.
- · Туннельные диоды, использующие квантовомеханические эффекты. Применяются как усилители, преобразователи, генераторы и пр.
- · Светодиоды (диоды Генри Раунда, LED). При переходе электронов, у таких диодов происходит излучение в видимом диапазоне света.
Для данных диодов используют прозрачные корпуса для возможности рассеивания света. Также производят диоды, которые могут давать излучение в ультрафиолетовом, инфракрасном и других требуемых диапазонах (в основном, литографической и космической сфере).
- · Варикапы (диод Джона Джеумма) Благодаря тому, что закрытый p—n-переход обладает немалой ёмкостью, ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов с переменной ёмкостью.
Как устроен туннельный диод: характеристики, принцип работы, маркировка
Обновлена: 24 Ноября 2022
4467
2
Поделиться с друзьями
Содержание статьи
История создания туннельного диода
Особенности и принцип действия туннельного диода
Основные параметры туннельных диодов
Маркировка туннельных диодов и их обозначение на схеме
Области применения
Преимущества и недостатки
Как проверить туннельный диод на работоспособность
О работоспособности туннельного диода можно судить по характеру изменения тока при повышении/понижении напряжения, прилагаемого к детали. Для этой цели собирают несложную схему.
Источником тока в этой схеме выступает гальванический элемент, имеющий ток разряда 50 мА. Для проведения измерений берем миллиамперметр, у которого ток полного отклонения должен быть не меньше, чем ток проверяемого туннельного диода. Движок переменного резистора R1 выставляют в крайнее правое положение. Диод присоединяют к зажимам З1 и З2.
Движком уменьшают сопротивление резистора. Если деталь работоспособна, то ток, показываемый миллиамперметром, быстро возрастает, а затем, достигнув максимального значения, идет на резкое снижение и достигает минимума. Дальнейшее снижение сопротивления приводит к росту тока до первого максимального значения. Доводить величину тока до значения превышающего первый максимум, не рекомендуется. Была ли статья полезна?Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Другие материалы по темеАнатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент. |
Знакомство с диодами – что это такое и как это работает
Если вы знакомы с конденсаторами и резисторами, то вы знаете, что диод – это, по сути, простейший полупроводник, способный выполнять множество функций, поэтому они также бывают разных форм. Сегодня мы рассмотрим все, что вам нужно знать о диодах.
Однако, прежде чем мы сможем сразу перейти к нашей основной теме дня, давайте рассмотрим основные понятия, которые вы должны знать, что поможет вам лучше понять диоды:
- Напряжение : Разница электрического потенциала между двумя точками.
- Резистор : Пассивный двухконтактный электрический компонент, реализующий электрическое сопротивление как элемент цепи.
- Конденсатор : пассивный компонент, накапливающий электрическую энергию в электрическом поле.
- Транзистор : Полупроводниковое устройство с тремя выводами для усиления или переключения электронных сигналов и электропитания.
Если вам нужна дополнительная информация об этих концепциях, загляните в эти блоги, чтобы узнать:
- Введение в электронные компоненты: что такое конденсатор?
- Что такое транзистор? Типы, применение, принцип работы
- Введение в измерительный прибор: что такое мультиметр?
- Что происходит в электрической цепи: напряжение и ток.
- Резисторы: Подтягивающие и подтягивающие резисторы.
- Электронная схема: делители напряжения
С указанным указанием давайте посмотрим на то, что будет рассмотрено в этом блоге:
- Обзор диодов
- Варианты диодов
- Диодные символы и расчеты
- Diode
- Диодные проекты
9.
6. Диоды
Что такое диод?
Диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, пропускающий ток только в одном направлении. В основном он имеет незначительное сопротивление на одном конце и высокое сопротивление на другом, чтобы предотвратить протекание тока в обоих направлениях. Таким образом, диод подобен вентилю в электрической цепи.
Ref: Wikipedia
Конструкция диода
На самом деле существует много типов диодов, но здесь мы будем говорить о конструкции базового полупроводникового диода.
Ref: Wikibooks
Как мы уже упоминали, диод — это полупроводник, поэтому он сделан либо из кремния, либо из герани. На изображении выше вы также можете видеть, что диод имеет две клеммы: анод и катод, P-переход и N-переход. В то время как область обеднения предназначена для протекания электронов.
Как работает диод?
Работа диода зависит от взаимодействия между P- и N-переходами. В нормальном сценарии P имеет высокую концентрацию дырок и низкую концентрацию свободных электронов, в то время как N имеет более низкую концентрацию дырок и более высокую концентрацию свободных электронов, электроны будут двигаться к P и позволят току течь только через P .
Приведенное выше объяснение применимо только к тому, что обычно происходит, теперь давайте рассмотрим некоторые из особых сценариев:
Прямой смещенный диод
Ref: electric4u
Это может произойти, когда положительный вывод источника подключен к P-переходу, а отрицательный вывод источника подключен к N-переходу диода при медленном увеличении напряжения от нуля.
В начале не будет протекать ток из-за потенциального барьера. Однако, если внешнее напряжение, приложенное к диоду, больше, чем прямой потенциальный барьер, диод будет действовать как короткозамкнутый путь, и только тогда ток будет ограничен внешними резисторами.
Диод обратного смещения
Ref: electric4u
Это происходит, когда источник напряжения подключен к отрицательной клемме P-перехода, а источник напряжения подключен к положительной клемме N-перехода.
Как вы уже заметили, это имеет эффект, противоположный прямому смещению диода. Из-за электростатического притяжения дырки в P-переходе будут смещены дальше от области истощения, оставив в этой области больше непокрытых отрицательных ионов. Когда это происходит, поток тока будет заблокирован, и ток не будет течь по цепи.
Несмещенный диод
Ссылка: electric4u
Когда P- и N-переход соприкасаются друг с другом, дырки начинают распространяться от P-перехода к N-переходу и наоборот. Это связано с разницей в концентрации дырок, как упоминалось ранее. В конце концов электроны рекомбинируют в обедненной области, и диффузии зарядов больше не будет.
Варианты диода
Как мы знаем, на рынке существует очень много вариантов диодов. Но сегодня мы будем говорить только о трех распространенных типах, чтобы было легче понять.
Стабилитрон
Ссылка: Википедия
Стабилитроны представляют собой специальные сильнолегированные полупроводниковые диоды, которые позволяют току течь в противоположном направлении при достаточном напряжении, в отличие от обычных диодов. Он специально разработан для пробоя напряжения неразрушающим способом. Благодаря сильнолегированному полупроводниковому материалу обедненная область может быть очень тонкой, что увеличивает напряженность электрического поля.
Конструкция:
Ref: узнать об электронике
Выпрямительный диод
Ref: 911electronic
Выпрямительные диоды представляют собой двухпроводные полупроводники, которые, как и другие диоды, пропускают ток только в одном направлении. Они сделаны из кремния и способны преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Этот процесс называется выпрямлением.
Конструкция:
Ref: узнайте об электронике
Популярные выпрямительные диоды:
Диод | Максимальный ток | Maximum Reverse Current |
1N4001 | 1A | 50V |
1N4002 | 1A | 100V |
1N4007 | 1A | 1000V |
1N5401 | 3A |