Маркировка диодов. Как устроен диод? Плюсы и минусы
ДИОДЫ
Диоды - это двухэлектродные элементы, обладающие односторонней проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя, один из которых обладает дырочной (p), а другой – электронной (n) электропроводностью.
Рисунок 3: Диодный схематический малый диод сигнала. Полупроводники, такие как кремний или германий, могут быть легированы небольшими концентрациями конкретных примесей, чтобы получить материал, который проводит электричество через электронный транспорт или через отверстия.
Когда диод имеет обратную смещенность, как показано на рисунке 6, разрыв увеличивается, и очень мало тока протекает через соединение. И наоборот, передняя смещенная конфигурация уменьшает зазор, приближаясь к нулю для внешнего напряжения, равного напряжению зазора, и ток может легко протекать. Противоположные заряды в полупроводниковом соединении ничем не отличаются от таковых на пластинах конденсатора. Таким образом, каждое соединение имеет емкость; но поскольку расстояние между электронами и дырками, истощение слоя, изменяется с приложенным напряжением, емкость зависит от приложенного напряжения.
Как возникает выпрямляющий запирающий слой ? Образование слоя начинается с того, что в p -половине больше дырок, а в n- половине больше электронов. Разность плотности носителей зарядов начинается уравновешиваться через переход: дырки проникают в n -половину, электроны в p- половину.
Чем ниже напряжение, тем выше емкость, и он будет увеличиваться прямо в области прямого смещения. Текущее поведение 2-вольтового стабилитрона. Еще одна вещь, которая стоит отметить о реальных диодах, - это последовательное сопротивление полупроводникового материала, которое не поглощается областью истощения.
В нижнем наборе графиков на рисунке 7 моделируется напряжение на диоде по сравнению с температурой для четырех различных токов диода. Из кривых видно, что напряжение диода имеет довольно сильную отрицательную температурную зависимость. На верхнем графике нанесена разница между кривыми 2 мА и 1 мА, а также разница между кривыми 5 мА и 10 мА. Эти два результата лежат точно друг над другом. Причина этого очевидна, если более внимательно изучить уравнение напряжения диода.
Виды диодов
Выпрямительные - диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери выпрямителя.
Высокочастотные - эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет доли пикофарад.
Температура при 1 мА, 2 мА, 5 мА и 10 мА. На рисунке 8 показана кривая с касательной в точке. Наклон касательной линии задается. Уравнение касательной линии. Однако, если диодный ток известен для определенного напряжения, анализ линейной схемы может быть использован для прогнозирования изменения тока при заданном изменении напряжения при условии, что изменение постепенно мало.
Такой подход называется анализом малого сигнала. Каждый раз, когда ток удваивается, сопротивление уменьшается вдвое. Существует много стилей диодов. Наиболее распространенными в бытовой электронике являются выпрямительные диоды, которые преобразуют переменный ток в постоянный ток. Убедитесь, что вы смотрите на диод. Диоды имеют два «провода» - контакты или провода, которые подключаются к печатной плате.
Варикапы - диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.
Стабилитроны – диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.
Подобно батарее, диод имеет полярность. Отрицательная сторона, или катод, обычно представлена полосой или линией вдоль одного конца тела компонента. Положительная сторона или анод обычно не имеют маркировки. Расшифруйте тип диода и обозначение материала.
Число после диодов и обозначение материала - это номер модели или детали. Существуют тысячи диодных стилей. Перед снятием диода с печатной платы используйте маркер с мелким наконечником, чтобы обозначить сторону катода, сделав небольшую линию на печатной плате. Вы часто можете найти его на веб-сайте поставщика электронных компонентов. . В качестве боковой линии он занимается инвестициями в недвижимость, веб-разработкой и программированием. Он пишет учебные статьи для различных веб-сайтов.
Туннельные - диоды, где при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.
Диоды различают по следующим признакам. По конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды. По мощности: маломощные; средней мощности; мощные. По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ. По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны; варикапы; светодиоды; тоннельные диоды.
Сегодня полупроводниковый диод широко используется во многих областях электроники. Независимо от типа диода, основная идея диода важна сегодня в электронной промышленности, будь то для производства коммерческого или промышленного оборудования, для использования любителем или для тех, кто изучает электронику.
История полупроводникового диода
Диоды для поверхностного монтажа на печатной плате. Он состоял из очень тонкого куска проволоки, который можно было бы разместить на куске полупроводникового материала для создания точечного типа контакта с диодом. Символ основной схемы для диода состоит из треугольника с его точкой, касающейся короткой линии, перпендикулярной проводу на электрической схеме.
Условное обозначение диодов
а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки.
принцип действия диода основан на том, что в полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны, и их концентрация превышает концентрацию дырок (n n >> n p ). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (n p >> n n ). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается диффузия: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу. Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости, достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,3 В для германиевых n–p-переходов и 0,65 В для кремниевых.
Иногда треугольник и даже линия показаны только в схеме, а в других случаях они отображаются как заполненные черные фигуры. Иногда символ диодной схемы отображается только как контур и без заполненных фигур. Форма контура одинаково приемлема. Существует много разных типов диодов, а некоторые используют символы схемы, которые слегка изменены из основного диодного символа, чтобы указать их функцию: диод Шоттки, варакторный диод и ряд других относятся к этой категории.
Существует множество различных типов диодов, которые производятся и используются в современной электронике. Каждый тип имеет разные свойства, что делает их пригодными для различных применений или рабочих мест. Ускорение кошки: Как уже упоминалось, диод такого типа был самым ранним типом, который получил широкое признание: он состоял из небольшого провода, размещенного на куске минерального кристалла. Эти типы диодов могут также использоваться для генерации электричества, что увеличивает размер того, что называется областью истощения. Эти диоды имеют очень низкий уровень емкости и идеально подходят для многих радиочастотных применений. При малых токах падение может составлять от 15 до 4 вольт, а не 6 вольт для кремниевый диод. Читайте больше о диоде Шоттки. Подробнее о туннельном диоде. Диод имеет обратное смещение, наложенное на него, и таким образом ток не течет по перекрестку. Однако ширина слоя истощения варьируется в зависимости от величины смещения, наложенного на него. Диод можно рассматривать как две пластины конденсатора, с слоем истощения между ними.
- Узнайте больше о диоде Ганна.
- Когда он смещен с током, протекающим через переход, свет вырабатывается.
- В результате можно использовать полупроводники для обнаружения света.
Основой плоскостных и точечных диодов является кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой транзистора. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержателем.
Вольтамперная характеристика реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехода, так как сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда.
Видеопрезентация рабочего принципа диода
Эта последовательность чисел может быть напечатана в виде чистого текста или в виде цветового кода на корпусе диода. Цветовой код можно разбить, используя следующую таблицу, чтобы определить тип диодов. Первое кольцо можно увидеть на большей ширине. Это также катод диода. Фотодиоды являются источниками тока, в которых интенсивность тока зависит от падающего света. Этот фототок всегда течет от катода к аноду. Таким образом, это противоречит направлению, в котором фотодиод уже проводит без света для электрического тока.
Для контроля направления электрического тока необходимо применять разные радио и электро детали. В частности, современная электроника использует с такой целью полупроводниковый диод, его применение обеспечивает ровный ток.
Чувствительность кремниевых фотодиодов. Подавляющее большинство фотодиодов производится на основе кремния. Это приводит к характерной кривой чувствительности с максимумом около 850 нм. При этой длине волны достигается квантовый эффект выше 8. Некоторые фотодиоды оснащены фильтром, который значительно ослабляет видимый свет. Кроме того, могут быть дополнительные потери через герметизирующее соединение или окно.
При более длинных волнах чувствительность диодов диодов кремния падает очень быстро. Фотодиоды на основе арсенида индия-галлия более подходят для длин волн 1 мкм. Эта область положительных и отрицательных ионов называется зоной истощения или зоной истощения из-за истощения носителей в этой области. Некоторые свободные электроны диффундируют и проходят через переход, когда электрон, свободный в р-области, становится неосновным носителем, а электролит попадает в щель, зазор исчезает, а электрон свободен становится валентным электроном. Пары положительных и отрицательных ионов называются диполями, так как диполы увеличиваются в области вблизи сечного перехода носителей и выделяют так называемую «зону истощения». Интенсивность электрического поля увеличивается с каждым пересечением электронов, чтобы достичь равновесия. В отсутствие приложенного напряжения смещения поток заряда в любом направлении является полупроводниковым диодом. Чем больше ширина зоны истощения, тем больше разница в мощности, зона истощения перестает возрастать, когда суффикс потенциала равна приложенному обратному напряжению, тогда электроны и пустоты перестают удаляться от объединения. В этих условиях положительные заряды области Р отталкиваются положительным напряжением, приближающимся к истощение. Таким образом, положительный и отрицательный заряды достаточно близки, чтобы они могли пройти тонкий потенциальный барьер и объединиться. Что происходит с электроном: после выхода отрицательный вывод источника поступает в правый конец кристалла. На стыке рекомбинирует с зазором и становится валентным электроном. Он проходит через р-зону как валентный электрон. После того, как левый конец кристалла выходит на положительный вывод источника. Пока блок питания остается включенным, будет ток. Вертикальная шкала находится в миллиамперах. Напряжение на прямом конвекционном диоде будет меньше 1 вольта. Увеличение интенсивности после точки перегиба кривой отклика. Температура может оказывать заметное влияние на характеристики кремниевого диода. Диод представляет собой электронную составляющую двух клемм, которая проводит электрический ток предпочтительно в одном направлении, блокируя его прохождение в противоположном направлении.
Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами. Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.
Это однонаправленное поведение называется выпрямлением, которое используется для преобразования переменного тока в непрерывный ток и для извлечения информации сигнала, модулированного по амплитуде. Однако диод может использоваться для других целей, кроме исправления.
Диодные клеммы подключены к каждой из этих областей. И наоборот, когда диод обратный смещен, барьер увеличивается, предотвращая протекание тока. На следующем рисунке показано объяснение. Однако для предотвращения не будет правильного срока, значение тока падает до практически незначительных уровней при условии, что значение напряжения разрыва не будет превышено.
Фото – полупроводниковый диод
Для создания полупроводниковых диодов используются германий и селен, как и более 100 лет назад. Их структура позволяет использовать детали для улучшения электронных схем, преобразования переменного и постоянного тока в однонаправленный пульсирующий и для совершенствования разных устройств. На схеме он выглядит так:
Напряжение разрыва - это максимальное напряжение, с которого обратный поляризованный диод начинает проводить электрический ток. Такая ситуация нежелательна, за исключением случаев, когда используются стабилитроны. На приведенном ниже графике показана интенсивность электрического тока через диод в разных типах поляризации.
Обратите внимание, что это значение практически ничтожно, если компонент обратный, при условии, что напряжение ниже напряжения разрыва. Кроме того, недостаточно, чтобы диод был непосредственно поляризован, необходимо, чтобы напряжение было выше определенного значения, так что ток принимает выразительные значения. Это значение соответствует «внутреннему напряжению» диода и имеет величину, близкую к 0, 7 В для кремниевых диодов.
Фото – обозначение диода
Существуют разные виды полупроводниковых диодов, их классификация зависит от материала, принципа работы и области использования: стабилитроны, импульсные, сплавные, точечные, варикапы, лазер и прочие типы. Довольно часто используются аналоги мостов – это плоскостной и поликристаллический выпрямители. Их сообщение также производится при помощи двух контактов.
Основные преимущества полупроводникового диода:
- Полная взаимозаменяемость;
- Отличные пропускные параметры;
- Доступность. Их можно купить в любом магазине электро-товаров или снять бесплатно со старых схем. Цена начинается от 50 рублей. В наших магазинах представлены как отечественные марки (КД102, КД103, и т. д.), так и зарубежные.
Маркировка
Маркировка полупроводникового диода представляет собой аббревиатуру от основных параметров устройства. Например, КД196В – кремниевый диод с напряжением пробоя до 0,3 В, напряжением 9,6, модель третьей разработки.
Исходя из этого:
- Первая буква определяет материал, из которого изготовлен прибор;
- Наименование устройства;
- Цифра, определяющая назначение;
- Напряжение прибора;
- Число, которое определяет прочие параметры (зависит от типа детали).
Видео: применение диодов
Принцип работы
Полупроводниковые или выпрямительные диоды имеют довольно простой принцип работы. Как мы уже говорили, диод изготовлен из кремния таким образом, что один его конец p-типа, а другой конец типа n. Это означает, что оба контакта имеют различные характеристики. На одном наблюдается избыток электронов, в то время как другой имеет избыток отверстий. Естественно, в устройстве есть участок, в котором все электроны заполняют определенные пробелы. Это означает, что внешние заряды отсутствуют. В связи с тем, что эта область обедняется носителями заряда и известна как объединяющий участок.
Фото – принцип работы
Несмотря на то, что объединяющий участок очень мал, (часто его размер составляет несколько тысячных долей миллиметра), ток не может протекать в нем в обычном режиме. Если напряжение подается так, что площадь типа p становится положительной, а тип n, соответственно, отрицательной, отверстия переходят к отрицательному полюсу и помогают электронам перейти через объединяющий участок. Точно так же электроны движутся к положительному контакту и как бы обходят объединительный. Несмотря на то, что все частицы движутся с разным зарядом в разном направлении, в итоге они образуют однонаправленный ток, что помогает выпрямить сигнал и предупредить скачки напряжения на контактах диода.
Если напряжение прикладывается к полупроводниковому диоду в противоположном направлении, ток не будет проходить по нему. Причина заключается в том, что отверстия привлекаются отрицательным потенциалом, который находится в области р-типа. Аналогично электроны притягиваются к положительному потенциалу, который применяется к области n-типа. Это заставляет объединяющий участок увеличиваться в размере, из-за чего поток направленных частиц становится невозможным.
Фото – характеристики полупроводников
ВАХ-характеристики
Вольт амперная характеристика полупроводникового диода зависит от материала, из которого он изготовлен и некоторых параметров. Например, идеальный полупроводниковый выпрямитель или диод имеет следующие параметры:
- Сопротивление при прямом подключении – 0 Ом;
- Тепловой потенциал – VG = +-0,1 В.;
- На прямом участке RD > rD, т. е. прямое сопротивление больше, чем дифференциальное.
Если все параметры соответствуют, то получается такой график:
Фото – ВАХ идеального диода
Такой диод использует цифровая электротехника, лазерная индустрия, также его применяют при разработке медицинского оборудования. Он необходим при высоких требованиях к логическим функциям. Примеры – лазерный диод, фотодиод.
На практике, эти параметры очень отличаются от реальных. Многие приборы просто не способны работать с такой высокой точностью, либо такие требования не нужны. Эквивалентная схема характеристики реального полупроводника демонстрирует, что у него есть серьезные недостатки:
Фото – ВАХ в реальном полупроводниковом диоде
Данная ВАХ полупроводникового диода говорит о том, что во время прямого включения, контакты должны достигнуть максимального напряжения. Тогда полупроводник откроется для пропуска электронных заряженных частиц. Эти свойства также демонстрируют, что ток будет протекать нормально и без перебоев. Но до момента достижения соответствия всех параметров, диод не проводит ток. При этом у кремниевого выпрямителя вольтаж варьируется в пределах 0,7, а у германиевого – 0,3 Вольт.
Работа прибора очень зависит от уровня максимального прямого тока, который может пройти через диод. На схеме он определяется ID_MAX. Прибора так устроен, что во время включения прямым путем, он может выдержать только электрический ток ограниченной силы. В противном случае, выпрямитель перегреется и перегорит, как самый обычный светодиод. Для контроля температуры используются разные виды устройств. Естественно, некоторые из них влияют на проводимость, но зато продлевают работоспособность диода.
Еще одним недостатком является то, что при пропуске переменного тока, диод не является идеальным изолирующим устройством. Он работает только в одном направлении, но всегда нужно учитывать ток утечки. Его формула зависит от остальных параметров используемого диода. Чаще всего схемы его обозначают, как I OP . Исследование независимых экспертов установило, что германиевые пропускают до 200 µА, а кремниевые до 30 µА. При этом многие импортные модели ограничиваются утечкой в 0.5 µА.
Фото – отечественные диоды
Все разновидности диодов поддаются напряжению пробой. Это свойство сети, которое характеризуется ограниченным напряжением. Любой стабилизирующий прибор должен его выдерживать (стабилитрон, транзистор, тиристор, диодный мост и конденсатор). Когда внешняя разница потенциалов контактов выпрямительного полупроводникового диода значительно выше ограниченного напряжения, то диод становится проводником, в одну секунду снижая сопротивление до минимума. Назначение устройства не позволяет ему делать такие резкие скачки, иначе это исказить ВАХ.
