Справочник по отечественным диодам – Справочник
Справочник по отечественным диодам – Справочник – RadioLibrary
Назад12345678910111213Вперед |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Diodes – Electronics Reference
Цепочка светодиодов (LED) может использоваться для украшения или даже для обеспечения безопасности.Что такое процесс исправления?
Включите JavaScript
Что такое процесс исправления?
Что такое диоды?
Диоды являются одним из наиболее распространенных электрических компонентов и используются практически в каждой электронной схеме. Диоды — это электронные компоненты, которые позволяют электрическому току течь в одном направлении и предотвращают его протекание в противоположном направлении. Они являются электрическим эквивалентом механического обратного клапана (также известного как односторонний клапан), поскольку пропускают ток только в одном направлении.
Диоды имеют один вход и один выход, что делает их двумя оконечными устройствами, такими как резисторы. В отличие от резисторов, диоды имеют полярность, а это означает, что они будут работать только при правильной ориентации в цепи. Если диод установлен с неправильной направленностью, он будет работать с точностью до наоборот; это предотвратит ток, который вы хотите, позволяя току течь с неправильного направления.
Идеальный диод имеет нулевое сопротивление току в одном направлении и бесконечное сопротивление току в противоположном направлении. Реальные диоды никогда не бывают идеальными, но, выбирая правильный диод для правильного применения, мы часто можем игнорировать неидеальные характеристики диодов.
Первые диоды были изготовлены на электронных лампах, которые до сих пор иногда используются в устройствах большой мощности. Диоды на самом деле являются простейшим типом электронных ламповых устройств. Но наиболее распространенными диодами сегодня являются твердотельные полупроводниковые диоды, изготовленные из легированной кремниевой подложки. Эти устройства обычно изготавливаются из специально разработанных P-N переходов.
Диоды также могут называться выпрямителями , потому что они «выпрямляют» направление тока. Обычно выпрямитель представляет собой диод, который используется для преобразования переменного тока в постоянный. Одним из наиболее распространенных применений диодов являются схемы выпрямления переменного тока в постоянный. В схемах выпрямителя используется комбинация диодов для минимизации потерь при преобразовании переменного тока в постоянный.
Как работают диоды?
Диоды пропускают ток, когда они расположены в конфигурации с прямым смещением, но предотвращают прохождение тока в конфигурации с обратным смещением.
Ток течет от анода к катоду.В диоде ток может только течь от анода к катоду:
Анод : положительный вывод компонента схемы (например, диода).
Катод : отрицательный вывод компонента схемы (например, диода).
Когда положительный вывод диода (анод) соединен с положительным выводом источника питания, эта конфигурация называется прямое смещение . Прямое смещение фактически относится к степени, в которой прямой потенциал приложен к диоду. Большее прямое смещение означает, что на диод подается более высокая разность электрических потенциалов (напряжение), при этом напряжение толкает ток от анода к катоду. Обратное смещение будет относиться либо к диоду, расположенному в противоположной конфигурации, либо к отрицательному напряжению, приложенному к диоду. В любом случае обратное смещение — это напряжение, которое пытается протолкнуть ток от катода к аноду (т. е. в направлении, противоположном обычному направлению, в котором допускается протекание тока через диод).
При прямом смещении ток течет от анода через диод и выходит из катода, который соединен с отрицательной клеммой источника питания. Поток электронов всегда противоположен потоку тока. Итак, в диоде физически происходит то, что электроны движутся от катода к аноду.
Таким образом, идеальный диод спроектирован таким образом, чтобы пропускать ток только тогда, когда на него подается прямое смещение, и предотвращать протекание тока, когда используется обратное смещение.
Два основных типа диодов
Существует два основных класса диодов; вакуумная трубка (также известная как термоэлектронная) и твердотельная . У них разные функции, которые позволяют каждому из них работать, и мы кратко рассмотрим оба, поскольку понимание одного полезно для понимания другого.
Ламповые диоды
Ламповые диоды используют нагретый металл для инжекции электронов от катода к аноду, таким образом генерируя ток от анода к катоду. Схематическое изображение обеспечивает довольно хорошую основу для понимания того, как это работает:
В ламповых диодах (также называемых термоэмиссионными диодами) используется нагреватель, заставляющий катод выбрасывать электроны, которые «приземляются» на анод.На этом рисунке кружок представляет вакуумную трубку. Катод находится в нижней части трубки, а точка его подключения торчит влево. Анод находится в верхней части вакуумной трубки. Под катодом находится нагреватель в форме буквы «n», который нагревает катод. Когда катод достигает достаточно высокой температуры, он начинает выбрасывать электроны, которые улавливаются анодом в верхней части трубки.
Из этого простого объяснения мы можем понять, почему ламповый диод пропускает ток только в одном направлении. Это потому, что анод не нагревается; он просто не может выбрасывать электроны так, как катод.
Твердотельные диоды
Твердотельные диоды работают по совершенно другому принципу, то есть по принципу P-N перехода.
В PN-переходе полупроводниковая подложка легирована таким образом, что на одной стороне перехода есть свободные электронные дырки, что называется материалом «P-типа». Это достигается добавлением атомов, у которых на один электрон меньше, чем у атомов объемного полупроводникового кристалла. Другая сторона соединения имеет свободные электроны и называется материалом «N-типа». Это делается путем добавления атомов, у которых на один электрон больше, чем у атомов полупроводникового кристалла.
На самом стыке образуется обедненная область, через которую не может пройти ток. Если напряжение приложено в одном направлении, обедненная область сожмется и пропустит ток. Если напряжение подается в другом направлении, область истощения будет расти, и PN-переход будет еще больше сопротивляться току.
Большинство полупроводниковых диодов представляют собой версии P-N перехода. У диода в прямом смещении его сторона P соединена с положительной клеммой источника питания, а его N-образный кристалл соединен с отрицательной клеммой источника питания.
Кривая ВАХ (ВАХ) диода
ВАХ диода, показывающая неидеальные характеристики: прямое напряжение В F и напряжение пробоя В BRКак и большинство компонентов схемы, настоящие диоды не вести себя идеально. При прямом смещении диод будет иметь значительную проводимость только при приложении определенного напряжения; это известно как пороговое значение или напряжение включения. Это одно из основных различий между идеальными и реальными диодами.
Другое существенное неидеальное поведение диодов называется напряжением пробоя. Если к диоду приложить достаточно большое обратное смещение, он начнет пропускать ток от катода к аноду.
Прямое напряжение, также известное как пороговое напряжение, также известное как напряжение включения
Диоды будут работать правильно только при подаче минимального прямого напряжения.
Это напряжение известно как прямое, пороговое или напряжение включения и чаще всего обозначается как V F . Пороговое напряжение соответствует напряжению, необходимому для проталкивания носителей заряда через обедненную область. Нажмите здесь, чтобы узнать об области истощения в PN-переходе.
При очень низком напряжении диод может вообще не пропускать ток. При более высоких напряжениях, которые ниже порогового напряжения, диод проявляет значительное сопротивление, но при этом пропускает некоторый ток. Выше порогового напряжения сопротивление падает, и диод пропускает ток с небольшим падением напряжения на нем.
Напряжение пробоя
Диоды также демонстрируют неидеальное поведение при обратном смещении. Диод пропускает ток при обратном смещении, если на него подается достаточно большое отрицательное напряжение. Это явление называется пробоем при обратном смещении, а напряжение, при котором оно возникает, называется напряжением пробоя, V BR .
В некоторых случаях это действительно так, а в других может означать выход из строя самого диода.
При выборе правильного диода для цепи напряжение пробоя является одним из наиболее важных факторов. Необходимо рассчитать максимально возможное обратное смещение на диоде. Затем диод, который имеет более высокое напряжение пробоя, чем максимально возможное обратное смещение, используется в качестве основного параметра для выбора.
Где и как используются диоды?
Диоды выполняют множество функций и используются во многих различных типах схем. Диоды не подходят всем. Хотя все диоды имеют общую функциональность диода, различные типы диодов разработаны для конкретных применений.
Одним из наиболее распространенных применений диодов является преобразование переменного тока в постоянный. Эффективная схема выпрямителя эффективно преобразует переменный ток в постоянный с минимальными потерями мощности.
Диоды часто используются для защиты цепей, предотвращая протекание тока в неправильном направлении.
Светоизлучающие диоды (СИД) обеспечивают выпрямляющую функцию диода, а также излучают свет. Это может быть полезно в качестве индикатора производительности или функциональности схемы или может быть основным назначением, как в случае со светодиодным освещением. Светодиоды также используются в большинстве современных телевизоров, в которых они обеспечивают освещение каждого пикселя.
Типы твердотельных диодов
Существует несколько различных типов твердотельных диодов, функции которых немного отличаются от функций обычных диодов с P-N переходом.
Светоизлучающие диоды (СИД)
Светодиоды или светоизлучающие диоды являются одним из наиболее распространенных электронных компонентов. Они функционируют как выпрямители, как обычные диоды, но также излучают свет, когда через них проходит ток. Излучаемый свет зависит конкретно от материалов и конструкции диода.
Во всех диодах на основе PN-перехода происходит высвобождение энергии, поскольку электроны и дырки рекомбинируют в центре перехода при приложении прямого смещения. Светодиоды используют это высвобождение энергии, разрабатывая диод так, чтобы энергия находилась в диапазоне частот видимого света.
В отличие от ламп накаливания, они излучают свет только на определенных частотах. Это делает их чрезвычайно эффективными при преобразовании электрической энергии в свет, а также позволяет им работать при гораздо более низких температурах, чем у большинства традиционных источников света.
Лазерные диоды (ЛД)
Лазерные диоды лежат в основе большинства коммерчески доступных лазеров, включая лазерные указки, обычно используемые на работе и дома.
Лазерные диоды очень похожи на светодиоды с точки зрения их работы. Как и светодиоды, лазерные диоды генерируют свет за счет рекомбинации носителей на стыке. Однако лазерные диоды производят свет определенной частоты из-за явления, называемого вынужденным излучением, при котором один фотон света стимулирует излучение большего количества фотонов с той же точной частотой.
Кроме того, свет, излучаемый ЛД, ограничивается, а затем фокусируется так, что получается единый коллимированный пучок света.
Стабилитроны
Стабилитроны предназначены для использования с обратным смещением. Они имеют тщательно подобранное напряжение пробоя, которое позволяет проходить току, если применяется достаточно высокое обратное смещение. Стабилитроны также рассчитаны на то, чтобы выдерживать это обратное смещение, не повреждаясь при этом.
Фотодиоды
Фотодиоды несколько отличаются от других диодов. В то время как большинство диодов сконструированы так, чтобы свет не попадал на соединение, фотодиоды используют энергию света для генерации тока. Вместо того, чтобы функционировать как тип выпрямителя, фотодиоды представляют собой датчики, которые поглощают свет, используя энергию света для рекомбинации носителей заряда на стыке.
Фотогальванические солнечные элементы, пожалуй, самый распространенный пример фотодиода.
Как выбрать диод
Существует несколько полезных шагов для определения правильного диода для использования в цепи:
- Определите максимальное обратное смещение на диоде. Напряжение пробоя диода должно быть выше этой цифры.
- Рассчитайте максимальный прямой ток. Диод должен быть рассчитан как минимум на этот ток.
- Определите максимально допустимое падение напряжения на диоде.
Используйте комбинацию этих параметров для определения характеристик используемого диода.
Что такое стабилитрон
Зенеровский диод широко используется в качестве опорного напряжения, где его обратная характеристика пробоя обеспечивает стабильное напряжение на диоде в диапазоне протекающих через него токов.
Стабилитрон/опорный диод Учебное пособие Включает:
Стабилитрон
Теория работы стабилитрона
Технические характеристики стабилитрона
Схемы на стабилитронах
Другие диоды: Типы диодов
Зенеровский диод представляет собой разновидность полупроводникового диода, который широко используется в электронных схемах в качестве источника опорного напряжения.
Зенеровский диод или диод опорного напряжения — это электронный компонент, обеспечивающий стабильное и заданное напряжение. В результате схемы на стабилитронах часто используются в источниках питания и других схемах, где необходимы регулируемые выходы.
Эти диоды также используются во многих других приложениях, где необходимы стабильные заданные опорные напряжения. Их также можно использовать в электронных схемах, где напряжение ограничено или обрезано до определенного значения по многим причинам, в том числе для устранения переходных пиков в сигнальных линиях и т. д.
Зенеровские диоды / диоды опорного напряжения дешевы, а также просты в использовании, и эти электронные компоненты легко доступны для использования в различных электронных схемах с различными напряжениями и с различной номинальной мощностью и т. д.
Стабилитрон работает как обычный диод с PN-переходом в прямом направлении, но обеспечивает очень резкий пробой в обратном направлении при определенном напряжении. Именно это обратное напряжение пробоя используется для источников опорного напряжения или в приложениях ограничения.
Стабилитрон история
История диода Зенераберет свое начало в разработке первых полупроводниковых диодов. Хотя первые детекторы, такие как кошачий ус, диоды с точечным контактом, были доступны примерно с 1905 года, большая работа над полупроводниками и полупроводниковыми диодами была проведена во время и после Второй мировой войны.
Первым человеком, описавшим электрические свойства диода Зенера, был Кларенс Мелвин Зенер (родился 1 декабря 19 г.05, умер 15 июля 1993 г.).
Кларенс Зинер был физиком-теоретиком, работавшим в Bell Labs, и в результате его работы Белл назвал в его честь диод Зенера. Впервые он постулировал эффект пробоя, носящий его имя, в статье, опубликованной в 1934 году.
В настоящее время стабилитроны и другие диоды опорного напряжения широко доступны и используются во многих электронных схемах.
Основы стабилитрона
Диоды Зенераиногда называют эталонными диодами, поскольку они способны обеспечить стабильное опорное напряжение для многих электронных схем. Сами диоды дешевы и их можно купить практически у каждого дистрибьютора электронных компонентов и в магазине.
Зенеровские диодыво многом схожи с обычными полупроводниковыми диодами. Они проводят в прямом направлении и имеют то же напряжение включения, что и обычные полупроводниковые диоды. Для кремния это около 0,6 вольта.
Стабилитрон IV характеристикаВ обратном направлении работа стабилитрона или диода опорного напряжения сильно отличается от работы обычного полупроводникового диода.
При низком напряжении диоды не проводят должным образом. Однако, как только достигается определенное напряжение, диод «пробивается» и течет ток.
Глядя на кривые для стабилитрона, видно, что напряжение почти постоянно, независимо от протекающего тока. Это означает, что стабилитрон обеспечивает стабильное и известное опорное напряжение для широкого диапазона уровней тока.
Замечательная стабильность напряжения пробоя в широком диапазоне уровней пропускаемого тока делает стабилитрон или диод опорного напряжения таким полезным.
Эти электронные компоненты могут использоваться в самых разных схемах для обеспечения стабильного опорного напряжения, а также в различных других схемах, где может использоваться его характеристика обратного пробоя.
Следует отметить, что в этих полупроводниковых диодах возникают две различные формы эффекта пробоя. При напряжении ниже 5,5 вольт преобладает эффект зенеровского пробоя, но выше этого значения возникает ударно-ионизационная форма пробоя. именно по этой причине эти диоды иногда называют диодами опорного напряжения, особенно выше примерно 5,5 вольт, где эффект Зенера не является основной формой возникающего пробоя.
Символ цепи стабилитрона
Существует много стилей упаковки стабилитрона. Некоторые используются для высоких уровней рассеивания мощности, а другие содержатся в форматах для поверхностного монтажа. Для домашнего строительства наиболее распространенный тип заключен в небольшую стеклянную капсулу. У него есть полоса вокруг одного конца, и это обозначает катод.
Можно видеть, что полоса вокруг упаковки соответствует линии на символе диодной цепи, и это может быть простым способом запомнить, какой конец какой. Для стабилитрона, работающего в условиях обратного смещения, полоса является более положительным выводом в цепи.
Маркировка стабилитрона, символ и контуры упаковкиЧтобы отличить стабилитрон или эталонный диод от других форм диодов на принципиальной схеме, символ цепи стабилитрона размещает две метки в конце полосы — одну в направлении вверх, а другую — в нижнее направление, как показано на диаграмме.
Стабилитрон, нумерация типа
Что касается нумерации типов, стабилитроны или диоды опорного напряжения представляют собой небольшую проблему для нумерации типов. В одном семействе может быть общая серия диодов, но с разным напряжением пробоя или опорным напряжением.
В результате можно зарезервировать последовательную серию номеров диодов в системе или добавить суффикс к основному номеру типа для обозначения напряжения.
Одним из методов нумерации стабилитронов одного семейства, но с разным напряжением, является использование серии в рамках стандартной системы нумерации. Одним из примеров является серия от 1N4728A до 1N4764A, в которой каждому напряжению присвоен один номер детали. Эти диоды представляют собой стабилитроны мощностью 400 мВт с напряжением от 3,3 до 100 В с допуском 5% и диапазоном E24.
Другой используемый метод состоит в том, чтобы иметь номер для семейства, а затем добавить к номеру детали напряжение, например. BZY88 C5V6, где 5V6 – напряжение, 5,6 вольт.
Значения стабилитроновили эталонных диодов напряжения обычно разнесены с использованием серии E12, хотя некоторые из них доступны в серии E24, например, 5V1 используется для ряда логических микросхем, где используется очень простой стабилизатор Зенера. Если для большего тока используется транзисторный эмиттерный повторитель, то лучше использовать стабилитрон 5V6, так как на транзисторе падает напряжение 0,6 вольт, что делает его идеальным.
Хотя лучше всего придерживаться более часто используемой серии E12, или еще лучше E6, или даже E3, часто это невозможно, и доступны значения напряжения стабилитрона из серии E24.
Стандартное напряжение стабилитрона E24 Серия (Примечание: значения E12 выделены жирным шрифтом) | ||
---|---|---|
1,0 | 1,1 | 1,2 |
1,3 | 1,5 | 1,6 |
1,8 | 2,0 | 2,2 |
2,4 | 2,7 | 3,0 |
3,3 | 3,6 | 3,9 |
4,3 | 4,7 | 5,1 |
5,6 | 6,2 | 6,8 |
7,5 | 8,2 | 9,1 |
NB: значения E12 выделены жирным шрифтом.
Стабилитроныобычно не поставляются последовательно выше диапазона E24. Причина этого в том, что производственные допуски недостаточны, и использование обычно не требует этого.
Технология стабилитрона
Стабилитроныработают при обратном смещении и основаны на двух формах обратного пробоя. Одна из форм обратного пробоя называется пробоем Зенера, и это дает название, которое часто используется для описания всех форм опорного диода напряжения. Другой тип обратного пробоя можно назвать ударно-ионизационным пробоем.
Обнаружено, что из двух эффектов эффект Зенера преобладает выше примерно 5,5 вольт, тогда как ударная ионизация является основным эффектом ниже этого напряжения.
Поскольку эти два эффекта имеют температурный коэффициент, который имеет противоположные значения, это означает, что диоды с напряжением около 5,5 вольт являются наиболее термостабильными.
Подробнее о . . . . как работает стабилитрон.
Характеристики стабилитронов / диодов опорного напряжения
При выборе стабилитрона или диода опорного напряжения для использования в цепи необходимо учитывать несколько характеристик, чтобы убедиться, что выбран оптимальный диод для приложения.
Очевидной характеристикой стабилитрона является обратное напряжение, но другие характеристики, такие как рассеиваемая мощность, обратный ток и т.п., также важны для любой схемы, в которую может входить диод.
Подробнее о . . . . Технические характеристики стабилитрона.
Цепи стабилитрона
Существует множество способов использования стабилитронов или диодов опорного напряжения. Наиболее широко известны в качестве источника опорного напряжения в регуляторе напряжения той или иной формы, но их также можно использовать в качестве ограничителей формы волны для цепей, где может быть необходимо ограничить отклонение формы волны для предотвращения перегрузки и т. д. Их также можно использовать. в переключателях напряжения.
Соответственно, диоды Зенера часто используются в электронных схемах, и огромное количество их повторно используется в производстве, как в виде выводных устройств, так и в форматах для поверхностного монтажа.