Диод
Это электронный компонент, который пропускает электрический ток только в одну сторону – от анода к катоду. Диод также называют выпрямителем, так как он преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный.
Из чего состоит диод
Полупроводниковый диод состоит из пластинки полупроводникового материала (кремний или германий) одна сторона пластинки – с электропроводностью р-типа, т.е. принимает электроны. Другая сторона отдает электроны и соответственно называется отдающей электроны, у нее проводимость n-типа. На внешние поверхности пластины нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода.
Где используются диоды
- Диодные мосты. В их составе может находиться от 4 до 12 диодов, которые последовательно соединены друг с другом. Они применяются для однофазных и трёхфазных схем, где выполняют функцию выпрямителей. В большинстве случаев такие диодные мосты устанавливаются на генераторах автомобилей. Благодаря им не только увеличивается надёжность устройства, но и уменьшаются его размеры.
- Диодные детекторы. Они представляют собой конструкцию, которая сочетает в себе не только несколько диодов, но и конденсаторы. Благодаря этому достигается способность выделять модуляцию с низкими частотами из соответствующих сигналов. Такие детекторы часто используются при изготовлении радиоприёмников и телевизоров.
- Диодная искрозащита. Для её создания применяются специальные диодные барьеры, которые ограничивают напряжение в имеющейся электрической цепи. Вместе с ними используются специальные токоограничительные резисторы, необходимые для контроля за величиной параметров проходящего электрического тока.
- Переключатели на основе диодов. Эти устройства дополняются конденсаторами и коммутируют высокочастотные сигналы. При этом контроль за работой осуществляется с помощью подачи управляющего сигнала, разделения высоких частот и применения постоянного тока.
Схематическое обозначение диода
Чтобы лучше запомнить расположение Анода и Катода на схеме, представим себе следующую картину:
Принцип работы
Лучшим примером полярного устройства может послужить диод, который является односторонним “клапаном” для электрического тока. Принцип его действия аналогичен обратному клапану, используемому в водопроводе и гидравлических системах. В идеале, диод обеспечивает беспрепятственный поток для тока в одном направлении (практически не оказывая ему сопротивления), и препятствует этому потоку в обратном направлении (оказывая ему бесконечное сопротивление).
Если мы поместим диод в схему с батареей и лампочкой, то выполняемая им работа будет следующей:
Когда диод стоит в правильном направлении, разрешающем поток, лампочка горит. В противном случае диод блокирует поток электронов аналогично обрыву цепи, и лампочка гореть не будет.
Если мы используем общепринятое обозначение потока в цепи, то стрелка символа диода указывает на направление потока зарядов от положительного контакта к отрицательному:
Схематично диод можно представить как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа p, другая – типа n. На рисунке область типа p – это анод, а область типа n – является отрицательным электродом или катодом.
Слой между типами n (negative) и p (positive) называется p-n переходом. Диод может находиться в одном из двух состояний – открытом (когда он хорошо проводит ток) и закрытом (когда он плохо проводит ток).
На некоторых диодах катод обозначают полоской, которая отличается от цвета корпуса.
Разновидности, обозначения
Сейчас в основном применяются полупроводниковые диоды. Рассмотрим подробнее некоторые их разновидности:
- Выпрямительный диод – также известен как защитный, кремниевый. Используются для преобразования переменного тока в постоянный.
- Диод Зеннера (Стабилитрон). Используют стабилитрон для стабилизации напряжения.
- Туннельный диод (диод Лео Эсаки). Используются в генераторах, усилителях.
- Светодиод (диод Генри Раунда) – при пропускании через него прямого тока, дает оптическое излучение.
- Фотодиод. Под действием света в нем появляется значительный обратный ток, и он может генерировать небольшую электродвижущую силу.
- Диод Шоттки – диод с малым падением напряжения при прямом включении. Также известен как сигнальный, германиевый. Открывается быстро, сгорает после пробоя обратным током.
- Лавинный диод – его принцип работы основан на лавинном пробое, используется для защиты цепей от перенапряжений.
Единицы измерения и маркировка
Система обозначений активных компонентов Pro Electron, введена в 1966 году. Согласно системе, диод кодируется:
Первая буква — это материал полупроводника:
- A — Germanium (германий);
- B — Silicium (кремний);
Вторая буква – это подкласс приборов:
- A — сверхвысокочастотные диоды;
- B — варикапы;
- X — умножители напряжения;
- Y — выпрямительные диоды;
- Z — стабилитроны, например:
В результате получается:
- AA-серия — германиевые сверхвысокочастотные диоды;
- BA-серия — кремниевые сверхвысокочастотные диоды;
- BY-серия — кремниевые выпрямительные диоды;
- BZ-серия — кремниевые стабилитроны.
Цветовая маркировка диодов
Вольт-амперная характеристика
После того, как напряжение в прямом направлении превысит небольшой порог VF диод открывается и начинает практически беспрепятственно пропускать ток, который создаётся оставшимся напряжением.
Если напряжение подаётся в обратном направлении, диод сдерживает ток вплоть до некоторого большого напряжения VDC после чего пробивается и работает также, как в прямом направлении.
Вольт амперная характеристика полупроводникового диода зависит от материала, из которого он изготовлен, прямого и дифференциального сопротивления, теплового потенциала и других параметров.