В механике есть такие устройства, которые пропускают воздух или жидкость только в одном направлении. Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда Вы убирали шланчик насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штуковина - ниппель. Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.
Электроника - эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток. Если провести аналогию: бак для воды - это аккумулятор, шланг - это провод, катушка индуктивности - это водяной пар, тогда что такое ниппель? А ниппелем мы будем называть радиоэлемент - диод. В этой статье мы познакомимся с ним поближе.
Полупроводниковый диод представляет из себя элемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. Это своеобразный ниппель. Некоторые диоды выглядят почти так же как и резисторы:
А некоторые выглядят чуточку по-другому:
Есть также и SMD исполнение диодов:
Диод имеет два вывода
, как и резистор, но у этих выводов, в отличие от резистора, есть определенные названия -
анод и катод (а не плюс и минус, как говорят некоторые неграмотные электронщики). Но как же нам определить, что есть что? Есть два способа: 1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса:
2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный. Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в разделе практика.
Если подать на анод плюс, а на катод минус, то у нас диод «откроется» и электрический ток спокойно по нему потечет. А если же на анод подать минус, а на катод - плюс, то ток через диод не потечет. Своеобразный ниппель. На схемах простой диод обозначают вот таким образом:
Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки.
Диоды оцениваются по двум основным параметрам:
предельному обратному напряжению (Uобр) и максимальной силой тока (Imax), проходящей через него. Предельное обратное напряжение представляет собой максимальное напряжение на выводах диода, приложенное к нему в закрытом состоянии, то есть на анод минус, а на катод - плюс. Максимальный рабочий ток представляет собой ток при прямом включении диода, который диод может выдержать, не выходя из строя.
Существуют также иные виды диодов: стабилитроны (диоды Зенера), светодиоды, тиристоры. Давайте подробнее рассмотрим каждый из них. Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь - прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ - обратное направление. Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт. Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры - Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона - это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике Вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон - это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.
Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:
На схемах обозначаются вот так:
Светодиоды - особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет
. Невидимый свет - это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий, а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже. Предельное обратное напряжение (
Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменника и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.
Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии, но стоят до сих пор очень дорого:
Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво:
На схемах светодиоды обозначаются так:
Триодные тиристоры (
тринисторы
) представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода - управляющего электрода (
УЭ). Основное применение тиристоров - это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тринисторы примерно как диоды или транзисторы. У тринисторов параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр - Iос.,ср. - среднее значение тока, которое должно протекать через тринистор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тринистора - (Uу), которое подается на управляющий электрод, и при котором тринистор полностью открывается.
а вот так примерно выглядят силовые тринисторы, то есть тринисторы, которые работают с большой силой тока:
На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:
Существуют также
разновидности тиристоров - динисторы и симисторы
. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы - это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в основном в цепях с переменным током.
Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки. Это в основном Диодные мосты.
На схемах диодный мост обозначается вот так:
Существуют также и редко применяемые виды диодов: диоды Шоттки и туннельные диоды. Описание этих видов диодов выходит за рамки данной статьи.
Диоды - незаменимый радиоэлектронный компонент. Эра полупроводниковой техники начиналась именно с него. На базе диода были построены все остальные полупроводниковые элементы, которые преобразили нашу жизнь.
