Где используются диоды: Применение диодов

Применение диодов

Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они присутствуют практически во всех электронных приборах, которые мы ежедневно используем – от мобильного телефона до его зарядного устройства. В этой статье рассмотрим основные типы электронных схем, в которых диоды нашли свое применение.

1. Нелинейная обработка аналоговых сигналов

В связи с тем, что диоды относятся к элементам нелинейного типа, они применяются в детекторах, логарифматорах, экстрематорах, преобразователях частоты и в других устройствах, в которых предполагается нелинейная обработка аналоговых сигналов. В таких случаях диоды используют или как основные рабочие приборы – для обеспечения прохождения главного сигнала, или же в качестве косвенных элементов, например в цепях обратной связи. Указанные выше устройства значительно отличаются между собой и используются для разных целей, но применяемые диоды в каждом из них занимают очень важное место.

2. Выпрямители

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.

3. Стабилизаторы

Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.

4. Ограничители

Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов.

В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.

5. Устройства коммутации

Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения. Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание. Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.

6.Логические цепи

В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа. Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.

Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы — 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603, Top type, мигающий диод, диод с резистором, Star PCB, Emitter. В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого. Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.

1. Одиночные светодиоды

Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор. Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях.

2. 7’Segment

Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7’Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами.

3. Матрица светодиодов

Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры. Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения. Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике.

4. LED телевизоры

LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии. Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы. Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.

Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.

Диоды: их разновидности и особенности применения

Предыдущая статья Следующая статья

25. 09.2019

Развитие техники дало миру много открытий, которые успешно применяются и сегодня. Одно из них – обычный диод. Что такое диоды и где они используются, вы можете узнать прямо сейчас.

История создания

Идея создания силового диода принадлежит сразу двум ученым-изобретателям, но занимались они работой параллельно:

1. Британия, 1873 год – исследование Фредерика Гутри над открытием принципа работы термионных диодов (еще их называют лампами вакуумного типа с прямым накалом).
2. Годом позже в Германии – изобретение Карлом Фердинандом Брауном кристаллических или как их называют твердотельных диодных элементов.

Однако изобретение не диода связывают с их именами, чаще встречается утверждение, что принцип работы 13 февраля 1880 года открыл Томас Эдисон. Позже (в 1883 году) ученый получил на него патент. Последующего развития в трудах Эдисона тема диодов не получила.

Но были и другие имена. Например, Джэдиш Боус, используя и совершенствуя твердотельные диоды, которые изобрел Браун, сконструировал устройство, позже использовавшееся в конструкции радио.

 

Разные ученые занимались исследованием и совершенствованием диодов, их стоит также упомянуть:

• Британец Джон Флеминг, 16 ноября 1904 год – ученый запатентовал на термиоидный диод;
• 20 ноября 1906 года, Пикард – патент на кремниевый кристаллический диод;
• 1919 год, Вильям Генри Иксл – введение в список слов термина «диод».

Виды полупроводниковых диодов, которые используются в наши дни

В наше время таким устройством, как «диод» никого не удивишь, и применяются они в различных бытовых и специальных приборах. Но что это такое, знают далеко не все.

Конструктивно диод – это небольшая камера (то есть емкость), из которой предварительно откачали воздух. Внутри этой камеры на некотором расстоянии друг от друга располагаются два электрода с противоположными зарядами – катод и анод. При этом электроды характеризуются разной электропроводностью – один p-типа, другой n. На схемах диода анод изображается треугольником, а катод – чертой.

Принцип работы полупроводникового диода следующий:

• при подключении к электропитанию электрон попадает в диод;
• накапливается до определенного уровня;
• электроны выходят из диода, то есть получается пробой, но полностью контролируемый.

Из этого следует вывод, что пропускаемый ток движется только в одном направлении. Однако это не абсолютно, то есть электрический ток пропускается и в обратном направлении также, но в очень малом количестве.

Стоит привести некоторые характеристики диодов. Например, сопротивление внутри диодной камеры непостоянное и зависит от напряжения, под которым устройство находится. Логично предположить, что чем выше напряжение, тем меньше сопротивление.

Виды диодов и их применение на практике

Диоды в зависимости от типа имеют очень широкое применение в технике и приборостроении. К примеру, они применимы при изготовлении различных блоков питания с целью выравнивания переменного тока. В данном случае используются диодные мосты, которые объединяют в себе по 4 диода. Мосты из диодов используются в радиоаппаратуре, устройствах для зарядки разного типа.

Также диодный мост применим в качестве защиты прибора от подключения тока неправильной полярности. Но наиболее часто мосты используются для преобразования тока из переменного в постоянный – это двухполупериодное выпрямление. При этом на выходе образовывается стабильное пульсирующее напряжение. Проблему пульсации обычно решают диодами, в цепи которых есть электрические конденсаторы.

Какие бывают диоды: виды и их особенности

Известны следующие типы диодов:

• Электровакуумные или кенотроны. Очень часто этот вид называют радиолампами, потому что в основном они используются именно при изготовлении радиотехники. Обладают достаточно высокой мощностью и производительностью.
• Газонаполненные или газотроны (иногда их называют игнитронами или стабилитронами). Основное их предназначение состоит в препятствовании граничному повышению напряжения. То есть он используется для контроля напряжения на конкретном участке схемы. Функция может быть как ограничительная, так и защитная. Подключая диоды данного вида, стоит помнить о полярности тока. Есть специальная маркировка на этих деталях – 3в, 5в, 18в и прочие – это разновидности напряжения стабилизации.
• Полупроводниковые диоды (самые популярные и широко применимые). В этом типе существует много подтипов. Среди самых популярных – тиристоры, которые имеют свойство переходить в открытое и закрытое состояние (то есть характеризоваться высокой и низкой проводимостью соответственно). В отличие от прочих видов, они кроме анода и катода имеют также один управляющий электрод. Выпускаются в двух основных видах корпуса – ТО-220 и ТО-92. Также тиристоры имеют разновидности – например, семисторы или триаки. Семисторы – это пара тиристоров, которые составляют прибор со встречно-параллельным включением и пропускают электроток в оба направления.
• Светодиоды, то есть диоды, которые светятся, когда через них пропускают электрический ток. Чаще всего они используются для индикации в различных приборах и технике. Они имеют высокую эффективность и популярность. Достаточно мощные светодиоды применимы в качестве источников дополнительного или аварийного освещения. Кроме этого, они дают большое разнообразие по температуре свечения, то есть могут обеспечить любой световой эффект.
• Выпрямители с горячими носителями или диоды Шоттки. Эти устройства характеризуются невысоким значением падения напряжения и повышенным быстродействием. На схемах этот тип обозначается особым значком. Также при выходе из строя такого диода не стоит заменять его другим (например, универсальным), потому что это приведет к поломке прибора.
• Полупроводниковые лазеры (в некотором смысле имеют больше сходств со светодиодами). Также довольно часто используются инфракрасные диоды. Их главная особенность состоит в том, что они излучают невидимый человеческому глазу электромагнитный луч. В основном используются в организации охранных систем (камеры видеонаблюдения) и при изготовлении контрольно-измерительных приборов, но в быту также (например, пульты управления от бытовой техники). Еще они используются при производстве коммуникационной техники и при прокладке линий беспроводной связи. Проверить исправность, а также разглядеть свечение такого диода можно только через камеру мобильного гаджета, направив объектив на включенный элемент.
• Выпрямительные, то есть те приборы, которые преобразовывают электрический ток с переменным значением в постоянный.
• Варикапы или емкостные. Эти устройства имеют особенность – менять показатели сопротивления при подаче тока различного напряжения. Используются как конденсаторы с переменной емкостью.
• Универсальные – это высокочастотные диоды, которые в основном применяются в преобразовании высокочастотных сигналов.

Также есть фотодиоды – это полупроводники с p-n переходом, которые воспринимают оптическое излучение. Значение обратного тока зависит от интенсивности светопотока. Используется во многих приборах – как бытового применения, так и специального. В зависимости от сферы применения различают конкретные режимы работы. Бывают следующие режимы – фотогенератор и фотопреобразователь.

Также они отличаются по ряду других параметров. Например, по технике исполнения различают плоскостные и точечные. По параметру конструкции есть одноэлементные и диодные. Различия есть и в параметрах мощности, что обозначено соответствующими кодами в маркировке изделий.

Особенности производства диодов

В зависимости от вида диодного прибора существуют разные методы их изготовления. Но ни одно производство невозможно без соблюдения некоторых требований. Главное требование при производстве любого диода – это высокое качество материалов, которые используются при изготовлении этих приборов.

Все главные требования и стандарты, которыми руководствуются при изготовлении полупроводниковых приборов, изложены в ГОСТе 17465-80. Общие положения по этим деталям стоит искать в ГОСТе 18986.0-74. Также отдельные нормативы изложены в других ГОСТах, которые больше детализируют изготовление, проверку и использование диодов и диодных мостов конкретных видов.

Возврат к списку

Обратная связь

Похожие статьи

---

Что такое диод? | Определение из TechTarget

К

• Участник TechTarget

Диод — это специализированный электронный компонент с двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Большинство диодов изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен. Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, вакуумированной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении. Диоды могут использоваться в качестве выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов, демодуляторов сигналов и генераторов.

Основным свойством диода является его склонность проводить электрический ток только в одном направлении. Когда катод заряжается отрицательно по отношению к аноду при напряжении больше определенного минимума, называемого прямым прорывом , через диод протекает ток. Если катод положителен по отношению к аноду, находится под тем же напряжением, что и анод, или имеет отрицательное значение, меньшее, чем прямое напряжение пробоя, то диод не проводит ток. Это упрощенный взгляд, но он верен для диодов, работающих как выпрямители, переключатели и ограничители. Прямое напряжение пробоя составляет примерно шесть десятых вольта (0,6 В) для кремниевых устройств, 0,3 В для германиевых устройств и 1 В для селеновых устройств.

Несмотря на приведенное выше общее правило, если напряжение на катоде достаточно положительное по отношению к напряжению на аноде, диод будет проводить ток. Напряжение, необходимое для возникновения этого явления, известное как лавинное напряжение , сильно различается в зависимости от природы полупроводникового материала, из которого изготовлено устройство. Лавинное напряжение может варьироваться от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Когда аналоговый сигнал проходит через диод, работающий в точке прямого пробоя или вблизи нее, форма волны сигнала искажается. это нелинейность позволяет осуществлять модуляцию, демодуляцию и микширование сигналов. Кроме того, генерируются сигналы с гармониками или целыми кратными входной частоты. Некоторые диоды также имеют характеристику, которую неточно называют отрицательным сопротивлением . Диоды этого типа при подаче напряжения соответствующего уровня и полярности генерируют аналоговые сигналы на микроволновых радиочастотах.

Полупроводниковые диоды

могут быть спроектированы для выработки постоянного тока (DC) при воздействии на них видимого света, инфракрасного (ИК) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Эти диоды известны как фотогальванические элементы и являются основой солнечных электроэнергетических систем и фотодатчиков. Еще одна форма диода, обычно используемая в электронном и компьютерном оборудовании, излучает видимый свет или инфракрасную энергию, когда через него проходит ток. Таким устройством является всем знакомый светоизлучающий диод (LED).

Последнее обновление: июнь 2015 г.

Продолжить чтение О диоде

• См. все наши определения электроники

• См. руководство по диодам

• Введение в диоды и выпрямители

Симуляция Монте-Карло

Моделирование методом Монте-Карло — это математический метод, который моделирует диапазон возможных результатов неопределенного события.

Сеть

• ACK (подтверждение)

  В некоторых протоколах цифровой связи ACK — сокращение от «подтверждение» — относится к сигналу, который устройство отправляет, чтобы указать…

• поставщик сетевых услуг (NSP)

  Поставщик сетевых услуг (NSP) — это компания, которая владеет, управляет и продает доступ к магистральной инфраструктуре Интернета и …

• неэкранированная витая пара (UTP)

  Неэкранированная витая пара (UTP) — это повсеместно распространенный тип медных кабелей, используемых в телефонной проводке и локальных сетях (LAN).

Безопасность

• Требования PCI DSS 12

  Требования PCI DSS 12 представляют собой набор мер безопасности, которые предприятия должны внедрить для защиты данных кредитных карт и соблюдения …

• данные держателя карты (CD)

  Данные держателя карты (CD) — это любая личная информация (PII), связанная с лицом, у которого есть кредитная или дебетовая карта.

• Уровни продавца PCI DSS Стандарт безопасности данных индустрии платежных карт (PCI DSS)

  Уровни продавцов ранжируются на основе количества транзакций за …

ИТ-директор

• системное мышление

  Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…

• краудсорсинг

  Краудсорсинг — это практика обращения к группе людей для получения необходимых знаний, товаров или услуг.

• синтетические данные

  Синтетические данные — это информация, созданная искусственно, а не в результате событий реального мира.

HRSoftware

• вовлечения сотрудников

  Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

• кадровый резерв

  Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.

• разнообразие, равенство и инклюзивность (DEI)

  Разнообразие, равенство и инклюзивность — термин, используемый для описания политики и программ, которые способствуют представительству и …

Служба поддержки клиентов

• требующий оценки

  Оценка потребностей — это систематический процесс, в ходе которого изучается, какие критерии должны быть соблюдены для достижения желаемого результата.

• точка взаимодействия с клиентом

  Точка соприкосновения с покупателем — это любой прямой или косвенный контакт покупателя с брендом.

• устав обслуживания клиентов

  Устав обслуживания клиентов — это документ, в котором описывается, как организация обещает работать со своими клиентами, а также …

Использование и применение диодов

В этом учебном пособии по диодам мы увидим некоторые из распространенных применений диодов. Как простейший полупроводниковый компонент, диод находит широкое применение в современных электронных системах. Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент как необходимое устройство для получения требуемого результата.

Краткое описание

Введение

Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, действует как односторонний переключатель. Диод изготовлен из материалов типа P и N и имеет две клеммы, а именно анод и катод. Этим устройством можно управлять, контролируя напряжение, подаваемое на эти клеммы.

Когда напряжение, подаваемое на анод, положительно по отношению к катоду, говорят, что диод находится в прямом смещении. Если напряжение, подаваемое на диод, превышает пороговый уровень (обычно оно составляет ≈0,6 В для кремниевых диодов), то диод действует как короткое замыкание и пропускает ток.

Если полярность напряжения меняется, т. е. катод становится положительным по отношению к аноду, то говорят, что он находится в обратном смещении и действует как разомкнутая цепь. В результате ток через него не течет.

Области применения диодов включают системы связи в качестве ограничителей, ограничителей, стробов; компьютерные системы в виде логических вентилей, фиксаторов; системы электропитания в виде выпрямителей и инверторов; телевизионные системы в качестве фазовращателей, ограничителей, фиксаторов; радиолокационные схемы, такие как схемы управления усилением, параметрические усилители и т. д. Следующее описание кратко описывает различные области применения диодов.

Некоторые общие области применения диодов

Прежде чем рассматривать различные области применения диодов, давайте быстро взглянем на небольшой список распространенных областей применения диодов.

• Выпрямители
• Цепи клипера
• Зажимные цепи
• Цепи защиты от обратного тока
• Логические ворота
• Умножители напряжения

и многие другие. Теперь давайте разберемся в каждом из этих применений диодов более подробно.

Диод в качестве выпрямителя

Наиболее распространенным и важным применением диода является выпрямление переменного тока в постоянный. Используя диоды, мы можем построить различные типы цепей выпрямителя. Основными типами схем этих выпрямителей являются однополупериодные, двухполупериодные с центральным отводом и мостовые выпрямители. Один или комбинация из четырех диодов используется в большинстве приложений для преобразования энергии. На рисунке ниже показана работа диода в выпрямителе.

• Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду. Таким образом, диод смещается в прямом направлении. Это приводит к тому, что ток течет к нагрузке. Поскольку нагрузка резистивная, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания, т. е. на нагрузке появится входное синусоидальное напряжение (только положительный цикл). И ток нагрузки пропорционален приложенному напряжению.
• Во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду. Таким образом, диод смещается в обратном направлении. Следовательно, ток в нагрузку не поступает. Цепь становится разомкнутой, и напряжение на нагрузке не появляется.
• И напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность, что означает, что выходное напряжение имеет пульсирующий постоянный ток. Часто эта схема выпрямления имеет конденсатор, который подключается к нагрузке для получения постоянных и непрерывных токов постоянного тока без каких-либо пульсаций.

Диоды в цепях ограничения

Цепи ограничения используются в FM-передатчиках, где шумовые пики ограничиваются определенным значением, так что из них удаляются чрезмерные пики. Схема ограничителя используется для снижения напряжения выше заданного значения без нарушения оставшейся части формы входного сигнала.

В зависимости от конфигурации диодов в схеме эти машинки для стрижки делятся на два типа:

• Серия машинок для стрижки
• Шунтирующий зажим

Кроме того, они снова подразделяются на разные типы.

На приведенном выше рисунке показаны положительный ряд и шунтирующие клиперы. А с помощью этих схем ограничителя будут удалены положительные полупериоды формы сигнала входного напряжения. В ограничителе положительной серии во время положительного цикла входа диод смещен в обратном направлении, поэтому напряжение на выходе равно нулю.

Следовательно, положительный полупериод отсекается на выходе. Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении, и отрицательный полупериод появляется на выходе.

В ограничителе положительного шунта диод смещен в прямом направлении во время положительного полупериода, поэтому выходное напряжение равно нулю, поскольку диод действует как замкнутый переключатель. А во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и действует как разомкнутый переключатель, поэтому на выходе появляется полное входное напряжение. С двумя вышеупомянутыми диодными ограничителями положительный полупериод входа отсекается на выходе.

Диоды в цепях фиксации

Цепь фиксации используется для смещения или изменения положительного или отрицательного пика входного сигнала до желаемого уровня. Эта схема также называется переключателем уровня или восстановителем постоянного тока. Эти фиксирующие цепи могут быть положительными или отрицательными в зависимости от конфигурации диода.

В положительной схеме фиксации отрицательные пики поднимаются вверх, так что отрицательные пики падают на нулевой уровень. В случае отрицательной схемы ограничения положительные пики фиксируются таким образом, что он толкает вниз, так что положительные пики падают на нулевой уровень.

Посмотрите на приведенную ниже диаграмму, чтобы понять применение диодов в цепях фиксации. Во время положительного полупериода входа диод смещен в обратном направлении, поэтому выходное напряжение равно сумме входного напряжения и напряжения на конденсаторе (учитывая, что конденсатор изначально заряжен). Во время отрицательного полупериода входного сигнала диод смещен в прямом направлении и ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому конденсатор заряжается до пикового значения входного сигнала.

Диоды в логических вентилях

Диоды также могут выполнять цифровые логические операции. Низко- и высокоимпедансные состояния логического переключателя аналогичны состояниям прямого и обратного смещения диода соответственно. Таким образом, диод может выполнять логические операции, такие как И, ИЛИ и т. д. Хотя диодная логика является более ранним методом с некоторыми ограничениями, они используются в некоторых приложениях. Большинство современных логических вентилей основаны на полевых МОП-транзисторах.

На приведенном ниже рисунке показана логика вентиля ИЛИ, реализованная с использованием пары диодов и резистора.

В приведенной выше схеме входное напряжение подается на V и, управляя переключателями, мы получаем на выходе логику ИЛИ. Здесь логическая 1 означает высокое напряжение, а логический 0 означает нулевое напряжение. Когда оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии, оба диода находятся в состоянии обратного смещения, и, следовательно, напряжение на выходе Y равно нулю. Когда любой из переключателей замкнут, диод смещается в прямом направлении, и в результате на выходе появляется высокий уровень.

Диоды в схемах умножителя напряжения

Умножитель напряжения состоит из двух или более диодных выпрямительных цепей, которые соединены каскадом для создания постоянного выходного напряжения, кратного приложенному входному напряжению. Эти схемы умножения бывают разных типов, такие как удвоитель, утроитель, учетверитель напряжения и т. Д. Используя диоды в сочетании с конденсаторами, мы получаем на выходе нечетное или даже кратное входному пиковому напряжению.

На приведенном выше рисунке показана схема однополупериодного удвоителя напряжения, выходное постоянное напряжение которого вдвое превышает пиковое входное переменное напряжение. Во время положительного полупериода входного переменного тока диод D1 смещен в прямом направлении, а диод D2 смещен в обратном направлении. Итак, конденсатор С1 заряжается до пикового напряжения Vm входа через диод D1. Во время отрицательного полупериода входного переменного тока D1 смещен в обратном направлении, а D2 смещен в прямом направлении. Итак, конденсатор С2 начинает заряжаться через D2 и С1. Таким образом, общее напряжение на C2 равно 2 Вм.

Во время следующего положительного полупериода диод D2 смещен в обратном направлении, поэтому конденсатор C2 будет разряжаться через нагрузку. Аналогичным образом, каскадируя схемы выпрямителя, мы получим на выходе несколько значений входного напряжения.

Защита от обратной полярности диодов

Защита от обратной полярности или тока необходима для предотвращения повреждений, возникающих из-за неправильного подключения батареи или неправильной полярности источника постоянного тока. Это случайное подключение питания вызывает протекание большого тока через компоненты схемы, что может привести к их выходу из строя или, в худшем случае, к их взрыву.

Поэтому защитный или блокировочный диод подключается последовательно с положительной стороной входа, чтобы избежать проблем с обратным подключением.

На приведенном выше рисунке показана схема защиты от обратного тока, в которой диод включен последовательно с нагрузкой на положительной стороне источника питания батареи. При правильном подключении полярности диод смещается в прямом направлении и через него протекает ток нагрузки. Но в случае неправильного подключения диод смещается в обратном направлении и не пропускает ток в нагрузку. Следовательно, нагрузка защищена от обратной полярности.

Диоды для подавления всплесков напряжения

В случае индуктора или индуктивных нагрузок резкое отключение источника питания приводит к более высокому напряжению из-за накопленной в нем энергии магнитного поля. Эти неожиданные скачки напряжения могут привести к значительному повреждению остальных компонентов схемы.

Таким образом, диод подключается к катушке индуктивности или индуктивным нагрузкам для ограничения больших скачков напряжения. Эти диоды также называются по-разному в разных схемах, таких как демпферный диод, обратноходовой диод, подавляющий диод, диод свободного хода и так далее.

На приведенном выше рисунке обратный диод подключен к индуктивной нагрузке для подавления скачков напряжения в катушке индуктивности. Когда переключатель внезапно размыкается, в катушке индуктивности создается всплеск напряжения. Таким образом, диод свободного хода создает безопасный путь для протекания тока, чтобы разрядить напряжение, создаваемое всплеском.

Диоды в солнечных панелях

Диоды, используемые для защиты солнечных панелей, называются обходными диодами. Если солнечная панель неисправна, повреждена или затенена опавшими листьями, снегом и другими препятствиями, общая выходная мощность снижается и возникает повреждение точки перегрева, поскольку ток остальных элементов должен проходить через этот неисправный или затененный элемент и вызывает перегрев. Основная функция байпасного диода — защитить солнечные элементы от этой проблемы нагрева горячей точки.

На приведенном выше рисунке показано подключение обходных диодов в солнечных батареях. Эти диоды подключены параллельно солнечным элементам, тем самым ограничивая напряжение на неисправном солнечном элементе и пропуская ток от исправных солнечных элементов во внешнюю цепь. Таким образом, уменьшается проблема перегрева за счет ограничения тока, протекающего через неисправный солнечный элемент.

Заключение

У нас есть некоторые важные области применения диодов.