Назначение диодов: Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Содержание

Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода – проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом.

Условное обозначение
диода на схеме

На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода. Анод диода – это вывод, который подключается к положительному выводу источника питания, непосредственно или через элементы схемы. Катод диода – это вывод из которого выходит ток положительного потенциала и далее через элементы схемы попадает на отрицательный электрод источника тока. Т.е. ток через диод идёт от анода к катоду.

А в обратном направлении диод ток не пропускает. Если каким-то из своих выводов диод подключается к источнику переменного напряжения, то на другом его выводе получается постоянное напряжение с полярностью, зависящей от того, как диод подключен. Если он подключен анодом к переменному напряжению, то с катода мы получим положительное напряжение. Если он подключен катодом, то с анода будет получено соответственно отрицательное напряжение.

Как проверить диод мультиметром

Выводы диода

Как проверить диод мультиметром или тестером – такой вопрос встаёт тогда, когда есть подозрение, что диод неисправен. Но, ответ на этот вопрос даёт ещё один ответ, где у диода анод, а где катод. Т.е. если мы изначально не знаем цоколёвку диода, то просто ставим мультиметр или тестер на прозвонку диодов (или на измерение сопротивления) и по очереди прозваниваем диод в обоих направлениях. Если диод исправен, наш прибор будет показывать прохождение тока только в одном из вариантов.

Если диод пропускает ток в обоих вариантах – диод пробит. Если он не пропускает ни в каком варианте, диод перегорел и также неисправен. В случае исправного диода, когда он проводит ток, смотрим на клеммы прибора, тот вывод диода, что подключен к положительному выводу тестера, является анодом диода, а тот, что к отрицательному – катодом диода. Проверка диодов очень похожа на проверку транзисторов.

Принцип работы и назначение диодов | MOSFET

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
Попадание электронов в проводимую зону.
Резкое повышение температуры.
Разрушение и деформация структуры кристалла.
Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов

Главное назначение диодов — выпрямление переменного тока. Иногда диоды применяются для генерации шумов, т. е. беспорядочно изменяющихся токов и напряжений, для ограничения электрических импульсов и т. д.

Диод имеет два электрода в стеклянном, металлическом или керамическом баллоне с вакуумом. Один электрод — это накаленный катод, служащий для эмиссии (испускания) электронов. Другой электрод. —

анод — принимает электроны, испускаемые катодом. Катод и анод вакуумного диода аналогичны эмиттеру и базе полупроводникового диода. Анод притягивает электроны, если он имеет положительный относительно катода потенциал.

Между анодом и катодом образуется электрическое поле, которое при положительном потенциале анода является ускоряющим для электронов. Электроны, вылетающие из катода, под действием поля движутся к аноду.

Простейший катод делают в виде проволочки, которая накаливается током. Такие катоды называют катодами прямого или непосредственного накала. Большое распространение получил катод косвенного накала (подогревный). Это металлический цилиндр, поверхность которого покрыта активным слоем, эмитирующим электроны. Внутри цилиндра находится подогреватель в виде проволочки, накаливаемой током. В наиболее распространенной цилиндрической конструкции диода (рис. 15.1) анод имеет форму цилиндра.

Цепи диода с катодом косвенного накала показаны на рис. 15.2. Основной является анодная цепь (цепь анода). В нее входят анодный источник Е_аи пространство между анодом и катодом.

Все электроны, вылетающие из катода, образуют ток эмиссии

I_e = Nq, (15. 1)

где N — число электронов, вылетающих за 1 с; q — заряд электрона.

Между анодом и катодом образуется отрицательный заряд, называемый объемным или пространственным и препятствующий движению электронов к аноду. При недостаточном положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть действие объемного заряда и часть их возвращается на катод.

Электроны, ушедшие с катода безвозвратно, определяют катодный ток (ток катода), обозначаемый I_к или i

i_K = nq<I_e, (15.2)

где п — число электронов, ушедших за 1 с с катода и не возвратившихся.

Рис. 15.1. Цилиндрическая конструкция электродов диода

Рис. 15.2. Цепи диода с катодом косвенного накала

Рис. 15.3. Упрощенные схемы с диодами

Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный заряд и уходит к аноду, т. е. тем больше катодный ток.

Поток электронов, летящих от катода к аноду и попадающих на анод, называют анодным током (током анода). Он протекает в анодной цепи и обозначается I_а или i_a В диоде катодный и анодный токи равны друг другу:

i_a = i_к.(15.3)

Анодный ток является главным током электронной лампы. Электроны этого тока движутся внутри лампы от катода к аноду, а вне лампы — от анода к плюсу анодного источника, затем внутри него и от минуса источника к катоду лампы.

При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический принцип управления анодным током.

Если потенциал анода отрицателен по отношению к катоду, то поле между анодом и катодом тормозит электроны, вылетающие из катода, и возвращает их на катод. В этом случае катодный и анодный токи равны нулю.

Основное свойство диода — способность проводить ток в одном направлении. Электроны могут двигаться только от накаленного катода к аноду, имеющему положительный потенциал. Если же на аноде отрицательный относительно катода потенциал, то диод заперт, т. е. он размыкает цепь. Такой анод отталкивает электроны, а сам он не накален и не испускает электронов. Диод обладает

односторонней проводимостью и подобно полупроводниковому диоду может выпрямлять переменный ток. В отличие от полупроводникового диода в вакуумном при обратном напряжении обратный ток практически отсутствует.

Анодный ток составляет доли миллиампера в самых маломощных диодах, применяемых в радиоприемниках или измерительной аппаратуре. В более мощных диодах (кенотронах), работающих в выпрямительных установках для питания аппаратуры, анодный ток достигает сотен миллиампер и более.

Разность потенциалов между анодом и катодом называют анодным напряжением (напряжением анода) и обозначают U_a или u_а.

В практических схемах, когда в анодную цепь включена нагрузка, на которой падает часть напряжения анодного источника, анодное напряжение меньше E_а. Нередко возникают ошибки от того, что напряжение анодного источника E

_а неправильно называют анодным напряжением. Но они равны только в том случае, когда зажимы анодного источника непосредственно присоединены к аноду и катоду лампы (см. рис. 15.2). Положительное анодное напряжение у маломощных диодов составляет доли вольта или единицы вольт. У кенотронов средней мощности оно достигает десятков вольт, а у мощных кенотронов сотен вольт и более.

Условились принимать потенциал катода за нулевой, так как от катода электроны начинают свое движение. Потенциал любого электрода определяют относительно катода. У катода прямого накала за точку нулевого потенциала принимают минус источника накала.

Второй цепью диода является цепь накала. Она состоит из источника E_ни подогревателя (или катода прямого накала). Ток накала обозначают I_н, а напряжение накала, т. е. напряжение между выводами подогревателя (или катода прямого накала), обозначают U_н. Напряжение накала всегда низкое — единицы, реже десятки вольт. Ток накала у маломощных ламп составляет десятки миллиампер, а у мощных — до десятков и даже сотен ампер. Во многих схемах вывод катода соединяют с корпусом (рис. 15.3, а, б) аппаратуры.

Основные аннотации по теме ламповой схемотехники

Назначение диодов, резисторов и емкостей, применяемых в электрических схемах лифтов

Категория:

Наладка лифтов

Публикация:

Назначение диодов, резисторов и емкостей, применяемых в электрических схемах лифтов

Читать далее:

Назначение диодов, резисторов и емкостей, применяемых в электрических схемах лифтов

Электрические схемы современных пассажирских лифтов включают в себя некоторые радиоэлектронные элементы: диоды, резисторы и емкости. На диодах работают выпрямители цепей управления и тормозного электромагнита. Кроме этого, диоды применяются для развязки электрических цепей, когда по условию работы электросхемы необходимо, чтобы ток протекал из одной ее части в другую только в одном направлении. Резисторы используют для: защиты диодов в выпрямителях, ограничения тока в цепи, защиты катушек контакторов и создания временных цепочек, состоящих из резистора и емкости. Емкости служат для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. В сочетании с резисторами емкости создают выдержки времени у электромагнитных реле постоянного тока. Назначение вышеперечисленных элементов рассмотрим на примерах отдельных цепей электрических схем лифтов.

Рассмотрение начнем с цепи катушки тормозного электромагнита ЭмТ для пассажирского лифта грузоподъемностью 320 кг. В этой цепи последовательно соединенными диодами Д, Д2 и Д1 создается однополупериодная схема выпрямления, используемая для питания катушек ЭМТ. Так как напряжение сети, питающей лифт, превышает максимально допустимое значение U0бр-макс для одного диода, в электрическую цепь тормозного электромагнита включены последовательно три однотипных диода. В этом случае обратное напряжение на закрытых диодах распределяется в соответствии с их обратными сопротивлениями. При этом обратные сопротивления (сопротивления в непроводящий полупериод) даже у однотипных диодов имеют большой разброс. Поэтому для выравнивания обратных напряжений на диодах параллельно им включают шунтирующие резисторы R, R3, R2, сопротивления которых значительно меньше обратного сопротивления диодов (примерно в 10 раз).

Резистор R1 ограничивает ток, протекающий по цепи катушки ЭмТ. Емкость С1 используется для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, питающего катушку ЭмТ. Назначение резисторов, подключенных параллельно диодам в схемах трехфазных мостовых выпрямителей, аналогично вышеприведенному. Емкостные реле времени применяются во всех электрических схемах современных пассажирских лифтов. Они служат для создания небольших выдержек времени (примерно 0,2—0,7 с), необходимых для нормальной работы электросхемы при переключении аппаратов).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Работу емкостного реле рассмотрим на примере реле РП1. Емкостное реле состоит из электромагнитного реле постоянного тока с катушкой на 110В, параллельно катушке подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора и конденсатора (в ранее выпускаемых электросхемах лифтов временные цепочки начинались с емкости и заканчивались резистором). Выдержка времени у реле РП1 получается после обесточивания катушки реле и зависит от параметров реле, резистора и емкости! Чем больше величина емкости С, тем больше выдержка времени. Для получения большей выдержки времени резистор должен иметь оптимальное значение. Уменьшение или увеличение параметра резистора по сравнению с оптимальным значением приводит к уменьшению выдержки времени. Значительное увеличение номинала резистора может привести к потере выдержки времени.

В современных лифтовых электросхемах применяется параллельное включение с катушками контакторов R—С цепочек или резисторов. Для этой же цепи R—С цепочки могут подключаться параллельно электрическим контактам, которые в процессе работы схемы размыкают цепи катушек контакторов. Эти включения позволяют снизить величины ЭДС, возникающих катушках контакторов при их отключениях от источников питания, и обеспечить лучшие условия для работы электроконтактов, размыкающих эти цепи. Все что в целом предохраняет катушки контакторов от межвитковых замыканий, а контакты — от образования искрения и дуги. При этом временные характеристики этих цепочек и резисторов не рассматриваются, так как получаемые выдержки времени очень малы и не влияют на работу электросхемы.

Кроме вышеизложенного, с целью улучшения работы контактов реле, размыкающих цепи контакторов, последовательно в цепь вводятся два контакта одного реле, например Р-контакты реле РЗ (19-25-27) или 3-контакты РТО (79-41-39) в электросхеме лифта грузоподъемностью 320 кг с залипающими кнопками.

Рекламные предложения:

Читать далее: Электрическая схема лифта грузоподъемностью 320 кг со скоростью 0,71 м/с без штепсельного разъема на крыше кабины

Категория: – Наладка лифтов

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Диоды: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Принцип работы
Разновидности, назначения и примеры использования
Вывод
FAQ

Принцип работы

Диод – один из элементарных “кирпичиков”, который несмотря на свою принципиальную простоту, настолько разнообразен в исполнении и широте применения, что без него не обходится ни одно из электронных устройств, даже радикально отличающихся друг от друга. А профессия у него самая понятная: пропускать ток в одном направлении и не пропускать в обратном, на этом все. Широкими мазками устройство диода можно объяснить и изобразить так:

Внутри корпуса находятся два электрода из разных материалов, один из них имеет недостаток электронов (так называемый P-тип), другой избыток (P-тип). Между ними имеется граница (P-N переход). Граница эта становится либо проводником, когда плюс напряжения подается на анод диода, либо диэлектриком, когда плюс подается, соответственно, на катод. Вот и все что нам нужно пока знать, если не хотим вдаваться в подробности конструкции и химического состава электродов.

Разновидности и назначения

Простота принципа работы вовсе не значит, что диод – узкоспециализированное устройство, годное лишь показать пару трюков. Вот не самая полная таблица разновидностей диодов по конструктивному типу.

Кратко рассмотрим лишь некоторые из них, которые чаще всего используются в DIY-изделиях.

Диод универсальный. Он же диод выпрямительный. Исполняет титульные диодные обязанности: пропускает сквозь себя ток только в одном направлении. В современном виде для маломощной электроники выглядит как одноцветный (чаще – черный) цилиндр с поперечной полосой со стороны катода.

В SMD исполнении они еще компактнее. Полоска присутствует тоже со стороны катода.

Силовые же диоды, рассчитанные на большие токи, особенно советского производства, выглядят намного суровее и запросто могут быть использованы в качестве холодного оружия. Анод, в данном случае, расположен со стороны “хвоста”.

Одно из частых применений: “выпрямление” тока, то есть его преобразование из переменного в постоянный. Для этого четыре диода собираются в несложную схему, называемую в народе “диодный мост”.

Диоды отправляют на плюс только положительные фазы напряжения каждого из входящих электродов, на выходе получается постоянный ток, остается лишь его немного сгладить и привести к нужному вольтажу.

Защитная функция. Тут все понятно, не допускает случайной переполюсовки, то есть при подключении питания “наоборот” дальнейшая схема не пострадает.

Защита от индуктивности. Многие потребители тока грешат наличием так называемой индуктивности, то есть в случае отключения питания некоторое время “тормозят”, продолжая по инерции вырабатывать ток самостоятельно, причем в обратном направлении. Ярким примером считается электромотор, будучи раскрученным и отключенным, он превращается в генератор, и пока ротор вращается, в сеть отправляется вполне ощутимый ток. Индуктивностью обладают очень многие устройства и элементы, даже не имеющие механически подвижных частей. Если не принять мер, индуктивный ток способен навредить элементам электрической схемы, особенно таким чувствительным, как, например, транзисторы. В роли защитника проще всего использовать наш диод, подключая его параллельно индуктивной нагрузке, но в обратном направлении.

Таким образом он пропускает только “правильный” ток, но отсекает вредный индуктивный. На заметку: диод обязателен к использованию с любыми индуктивными элементами в вашей схеме.

Диодный детектор. В симбиозе с конденсатором способен выделить сигналы определенной частоты из общей массы, что позволяет принимать амплитудно-модулированные данные. Нашел широкое применение в аналоговых радиоприемниках и телевизорах.

Одним из побочных свойств диода является падение напряжения при его использовании. Для универсального типа оно составляет порядка 0,7-0,8 В, что очень важно учитывать при проектировании. Кроме очевидных минусов, в этом можно заметить и некоторые возможности. Часть особо капризных электронных модулей требует нестандартное питание, к примеру широко известный SIMM800L, способный превратить Ардуино в сотовый телефон. Согласно даташиту напряжение на входе должно составлять от 3,4 до 4,4 В, при меньшем его работа будет нестабильна, при большем начнет перегреваться и, в конечном итоге, сгорит. Проще всего, хоть и не лучше, уменьшить вольтаж добавлением в цепь питания диода или двух, что обеспечит безопасное напряжение. То же самое рекомендуется сделать с сигнальным входом RX.

Стабилитрон. Он же диод Зенера, по фамилии изобретателя.

В отличие от универсального диода способен пропускать обратный ток, если тот превышает некоторое заранее установленное в стабилитроне значение. Будучи умышленно подключеным в обратном направлении, выполняет таким образом функцию “перепускного клапана”, сбрасывая “излишки” напряжения на минус.

В результате – при напряжении на входе выше заданного – на выходе получаем стабильное напряжение с номиналом, который установлен в стабилитроне. Это один из самых простых способов понизить напряжение до заданного, при правильном расчете мощности стабилитрона и токоограничивающего резистора. Кроме того, схема является одной из самых точных, часто используется для калибровки измерительных приборов. В продаже имеется широкий ряд диодов Зенера, отличающихся по рабочему напряжению и мощности, можно подобрать практически под любую задачу. Но необходимо помнить, что стабилитрон только ограничивает напряжение, то есть отсекает лишнее, поднять его до номинала он, конечно же, не сможет.

Для приведенного выше примера с SIMM800L данный способ добывания правильного вольтажа предпочтительней, так как напряжение будет гораздо стабильнее и точнее.

Диод Шоттки. Еще одна авторская разновидность, известная также как диод сигнальный. Внешне от универсального ничем не отличается, а на схемах изображается с характерными завитками.

В отличие от обычного универсального полупроводникового диода, Шоттке имеет два преимущества: очень высокое быстродействие и малое падение напряжения, всего 0,2-0,3 В. К недостаткам, относительно универсального, можно отнести малый максимальный вольтаж и неспособность самовосстанавливаться после пробоя.

Благодаря своим свойствам диоды Шоттке успешно используются в блоках питания, импульсных стабилизаторах напряжения, в передатчиках и приемниках цифровых сигналов, и прочих устройствах, где важна скорость и нежелательна большая потеря вольтажа.

Светодиод. Очень популярный электронный компонент. Применяется как источник света (в том числе в невидимых диапазонах), так и для индикации чего угодно. Может похвастаться очень большим количеством разновидностей по форме, размеру, мощности, яркости, цвету и так далее.

Не следует использовать светодиод для ограничения направления тока, как обычный диод, в неправильной полярности он способен молча, но быстро выйти из строя. Кроме того, он имеет очень малое внутреннее сопротивление и при прямом подключении к источнику питания даже в правильной полярности сгорит тоже быстро, правда уже со спецэффектом. Для подключения в цепь обязательно добавляется токоограничивающий резистор, номинал которого следует рассчитать в зависимости от типа светодиода и вольтажа питания. Например так.

Популярный трехцветный светодиод, это три обычных светодиода, заточенных в один корпус. И для каждого из них обязательно нужен свой резистор.

Пример подключения трехцветного светодиода с общим катодом.

Знаменитый же за последние годы адресный светодиод отличается от многоцветного лишь встроенным в него собственным микроконтроллером (ШИМ-драйвером) и пресловутыми обязательными резисторами. Все в одном микроскопическом корпусе.

Фотодиод. Как светодиод, только наоборот. Работает в двух режимах: как генератор тока и как детектор освещенности.

В первом случае, как правило, преобразует солнечный свет в электричество, правда, с небольшим КПД, в районе 20%. Во втором случае подключается в обратной полярности и способен улавливать даже очень слабые отблески света, что в ряде случае может быть полезнее, чем использование для этой цели фоторезистора.

Вывод

Диод – многоликий и многофункциональный элемент электроники, решающий ряд разнообразных задач – от защиты электронных схем до генерации тока из солнечного света. Здесь мы рассмотрели лишь малую часть разновидностей диодов и их назначений. Знание возможностей и различий этих простых, но важных устройств и умение применять их в реальных электронных схемах незаменимо для каждого DIY-мастера.

FAQ

Вопрос: можно ли использовать стабилитрон в качестве обычного диода?
Можно, если напряжение заведомо не превышает установленного в этом стабилитроне, но лучше использовать его по назначению.

Вопрос: если светодиод может сгореть при неправильной полярности, как можно заранее определить где у него плюс, где минус?
У нового светодиода ножки разной длины, длинная – это плюс (анод). Если же кто-то заранее откусил ножки, можно определить полярность по внешнему виду внутренних электродов, анод намного меньше катода. Также, по слухам, корпус светодиода со стороны анода имеет более выступающую “юбочку”, но это не точно.

Вопрос: Как проверить работоспособность универсального диода?
С помощью любого мультиметра. Включаем его в режиме омметра, соединяем красный щуп с анодом, черный с катодом, прибор должен показывать ноль. Если перекинуть щупы наоборот, прибор покажет разрыв цепи (OL в цифровых мультиметрах). Если покажет как-то иначе, значит диод испорчен.

Вопрос: какова скорость “включения” и “выключения” светодиодов?
Зависит от типа светодиода. Для обычных, которые чаще всего используются в DIY-проектах, это время составляет сотню-другую наносекунд, то есть довольно быстро, может использоваться, к примеру, для анимации и передачи данных.

Принцип работы диодов для чайников

Принцип работы:

Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Назначение

Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Плюсы и минусы

Перед заключением можно обобщить всю информацию о диодах и составить список их преимуществ и недостатков.

Плюсы:

Невысокая цена диодов.
Отличный КПД.
Высокий ресурс работы.
Маленькие размеры, что позволяет удобно их размещать на схемах.
Возможность использования диода в переменном токе.

Из минусов, пожалуй, можно выделить то, что не существует полупроводникового типа для высоких напряжений в несколько киловольт. Поэтому придется применять более старые ламповые аналоги. Также воздействие высоких температур неблагоприятно сказывается на работе и состоянии элемента.

Прямое включение диода

Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Диодные схемы

к оглавлению

Упражнения

Методические указания До настоящей главы были рассмотрены процессы в линейных схемах. Однако при анализе схем с реальными элементами, в частности с диодами, приходится учитывать нелинейность их характеристик, что отражается и на методике расчета таких схем. Рассмотрим простейшие методы расчета нелинейных цепей, используемые для решения задач, приведенных в данной и последующих главах. Вольтамперная характеристика диода Анализ физических процессов в диоде позволяет получить выражение для его ВАХ в экспоненциальном виде:

(9.10)

где Is — ток насыщения, (рт — тепловой потенциал, Iд Uд — ток диода и напряжение на нем, соответственно. Это простейший случай задания ВАХ диода в аналитическом виде. Можно снимать характеристику диода экспериментально по точкам, как это делалось в разделе 9.1. Тогда характеристика будет представлена в табличном виде. Наконец, ВАХ может быть представлена в графическом виде, что довольно часто применяется для представления типовых характеристик в справочных данных. ВАХ диода в графическом виде показана на. рис. 9.21.

Графический метод Этот метод основан на непосредственном использовании ВАХ диода, заданной в графическом виде. Графический метод наиболее пригоден, когда в схеме имеется только один диод. Тогда схему можно разделить на две части: линейный неидеальный генератор напряжения или тока (активный двухполюсник) и нелинейный (пассивный двухполюсник), а для расчета использовать метод эквивалентного генератора. Простейшая схема. На рис. 9.22 представлена простейшая схема для такого анализа. Ток Iд диода и напряжение Uд на нем связаны между собой следующими уравнениями:

Уравнение (9.12) описывает ВАХ диода, которая задана в графическом виде на рис. 9.22 (кривая 1). Уравнение (9.11) отражает нагрузочную характеристику неидеального источника ЭДС, которая часто называется нагрузочной прямой (наклонная линия 2 на рис. 9.22). Нагрузочная прямая пересекает ось напряжения в точке А и отсекает на этой оси отрезок ОА, численно равный напряжению холостого хода источника питания Е. Ось тока нагрузочная прямая пересекает в точке В, отсекая на этой оси отрезок 0В, численно равный максимальному току E/R цепи. ВАХ диода и нагрузочная прямая пересекаются в точке С. Эта точка является решением системы уравнений (9.11), (9.12) в графическом виде. Координаты I*пр и U*np точки С являются искомыми током и напряжением диода соответственно. Напряжение источника Питания может иметь любую форму (например, синусоидальную). Построение временной диаграммы тока диода для этого случая показано на рис. 9.23. Для каждого момента времени (t1, t2, tз и т. д.) необходимо найти мгновенные значения напряжения источника питания e(t) и построить соответствующую нагрузочную прямую. Точки пересечения нагрузочных прямых с ВАХ диода определяют при этом мгновенные значения тока диода для моментов времени t1, t2, tз

При последовательном, параллельном или смешанном соединении нескольких диодов в схеме их можно заменить одним нелинейным двухполюсником, после чего задача сводится к предыдущей. Рассмотрим такую методику решения для различных случаев соединения диодов. Последовательное включение диодов. Пусть в схеме два диода включены последовательно, как это показано на рис. 9.24. Прямые ветви ВАХ диодов VI, V2 представлены на рис. 9.24 кривыми 1 и 2 соответственно. Два последовательно включенных диода можно представить как один эквивалентный нелинейный двухполюсник, например эквивалентный диод. Поскольку напряжение Unp на этом эквивалентном диоде равно сумме напряжения Unp1 диода VI и напряжения Unp2 диода V2, для построения ВАХ эквивалентного диода необходимо сложить ВАХ отдельных диодов (кривые 1 и 2 на рис. 9.24) по напряжению. В результате получается кривая 3 (рис. 9.24). Теперь задача сведена к предыдущей. Необходимо провести нагрузочную прямую АВ и найти ее пересечение с ВАХ эквивалентного диода. Эти линии пересекаются в точке С с координатами I*пр и U*np. Зная ток, можно по ВАХ диодов найти напряжения U*np1 и U*np2-В рассмотренном примере диоды смещены в прямом направлении. Рассмотрим такую же схему при обратном смещении (рис. 9.25). Обратные ветви ВАХ диодов VI, V2 представлены на рис. 9.25 кривыми 1 и 2 соответственно. По аналогии с рассмотренным случаем необходимо сложить ВАХ диодов по напряжению. В результате получается кривая 3 (рис. 9.25). Точка С пересечения результирующей ВАХ с нагрузочной прямой дает обратный ток диодов I*ов и обратное напряжение и*ов. Пересечение с характеристиками диодов прямой, параллельной оси напряжений и проходящей через точку С, дает напряжения на диодах U*OBI и U*oB2-Следует обратить внимание на то, что при последовательном включении диодов обратные напряжения на них оказываются неодинаковыми. Причина заключается в неидентичности обратных ветвей ВАХ диодов. Для выравнивания обратных напряжений на диодах необходимо ввести в схему дополнительные элементы (например, включить параллельно диодам выравнивающие резисторы).

Параллельное включение диодов.

Рассмотрим аналогичную методику для параллельного включения диодов (рис. 9.26). Два параллельно включенных диода можно рассматривать как один эквивалентный нелинейный двухполюсник, например эквивалентный диод. Поскольку ток 1пр этого эквивалентного диода равен сумме тока Inp1 диода VI и тока 1пр2 диода V2, для построения ВАХ эквивалентного диода необходимо сложить ВАХ отдельных диодов (ветви 1 и 2 на рис. 9.26) по току. В результате получается кривая 3 нарис. 9.26. Теперь задача сведена к решенной ранее. Необходимо провести нагрузочную прямую АВ и найти ее пересечение с ВАХ эквивалентного диода. Эти линии пересекаются в точке С. В результате получаем напряжение U*np, которое одинаково для обоих диодов VI и V2. Зная это напряжение, можно по ВАХ диодов найти искомые токи I*np1 и I*пр2-Следует обратить внимание на то, что при параллельном включении диодов их токи оказываются неодинаковыми. Причиной этого служит неидентичность прямых ветвей ВАХ диодов. Для выравнивания токов необходимо ввести в схему дополнительные элементы (например, включить последовательно с каждым диодом выравнивающий резистор).

Графоаналитический метод

При графоаналитическом методе имеются два этапа решения. Первый заключается в аппроксимации графически заданной ВАХ аналитическим выражением, второй — в решении систем нелинейных уравнений, составленных по законам Кирхгофа с использованием этого выражения. Если, например, в системе уравнений (9.11), (9.12) в качестве второго уравнения использовать (9.10), то система станет трансцендентной и решение невозможно будет получить в аналитическом виде. Наиболее распространенным видом аппроксимации является линеаризация ВАХ. В этом случае диод замещается моделью из простейших линейных элементов. Для прямой и обратной ветвей ВАХ эти модели различны. На рис. 9.27 показана прямая ветвь ВАХ диода (линия 1) и аппроксимирующий эту ветвь отрезок прямой 2. Уравнение линейной аппроксимации имеет вид: Uд = Кдиф.пр Iд + Uo, (9.13) где Кдиф.пр — дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении, Uo — пороговое напряжение. Для определения величины Кдиф. пр необходимо выбрать на аппроксимирующей прямой (прямая 2 на рис. 9.27) две произвольные точки (одна из них может лежать на оси напряжения). Для этих точек нужно найти разность напряжений и разность токов, а затем разделить первую разность на вторую. Это и будет искомая величина. Модель диода при прямом смещении, состоящая из последовательно соединенных идеального источника ЭДС и сопротивления, также показана на рис. 9.27. На рис. 9.28 показана обратная ветвь ВАХ диода (кривая 1) и аппроксимирующий эту ветвь отрезок прямой 2. Уравнение для такой линейной аппроксимации имеет вид:

(9.14)

где Кдиф. ов — динамическое сопротивление диода при обратном смещении, Io — пороговый ток. Величина R диф.ов определяется тем же способом, что и величина Rдиф. пр. Далее прямое и обратное дифференциальное сопротивления диода RдиФ. пр и R диФ. ОБ будем обозначать

одинаково через Rдиф различая эти обозначения лишь там, где это необходимо по тексту. ВАХ диода при обратном смещении описывается выражением (9.14). Это же выражение справедливо для двухполюсника, показанного на рис. 9.28. Поэтому замена диода двухполюсником будет эквивалентной. Поскольку теперь ВАХ диода имеет два различных аналитических выражения и две модели (для прямого и обратного участков характеристики), необходимо определить, какое из них использовать. Для этого следует предварительно выяснить, в каком состоянии (прямом или обратном) находится диод в исходной схеме. В относительно простых схемах состояние диода не вызывает сомнений. В более сложных схемах после окончания расчета необходимо проверить начальное предположение о состоянии каждого из диодов. Если изначально считалось, что диод работает при прямом (обратном) смещении, а в результате расчета его ток оказался отрицательным (положительным), то предположение о состоянии диода неверно. Необходимо использовать другое выражение для ВАХ диода (и другую модель) и повторить расчет. Полученные выражения (9.13) и (9.14) можно использовать для решения конкретных задач. Если прямое падение напряжения на открытом диоде пренебрежимо мало по сравнению с напряжениями на других элементах схемы, то реальную прямую ветвь 1 ВАХ диода на рис. 9.21 можно заменить вертикальным прямым отрезком 3. В этом случае при расчете схемы можно считать, что выводы диода (анод и катод) короткозамкнуты. Если обратный ток закрытого диода пренебрежимо мал по сравнению с токами других элементов схемы, то реальную обратную ветвь 2 ВАХ диода можно заменить горизонтальным отрезком 4. В этом случае при расчете схемы можно считать, что цепь с диодом разорвана. Ясно, что обе идеальные модели являются предельными частными случаями линеаризации характеристик. При этом решение задач тривиально, и такие случаи не рассматриваются. Простейшая схема с одним диодом (рис. 9.22) с учетом аппроксимации (9.13) описывается следующей системой уравнений:

Решение этой системы дает выражение для тока диода:

(9.17)

Последовательное включение диодов. Схема с двумя последовательно включенными диодами при прямом включении (рис. 9.24) описывается системой уравнении:

где Rдиф.np1 Rдиф. при — дифференциальные сопротивления диодов VI, V2 при прямом смещении, Uo1, Uo2 — пороговые напряжения диодов VI, V2. Схема замещения, соответствующая этому случаю, приведена на .рис. 9.29. Ток диодов определяется выражением:

(9.21)

Схема с двумя последовательно включенными диодами при обратном смещении (см. рис. 9.25) с учетом аппроксимации (9.14) описывается системой уравнении:

где Rдиф.OBI, RДИФ.ОБ2 — дифференциальные сопротивления диодов VI, V2 при обратном смещении, lo1, Io2 — пороговые токи диодов VI, V2. Схема замещения, соответствующая этому случаю, приведена на рис. 9.30. Ток диодов определяется выражением:

(9.25)

Ток Ioб отрицателен, так как к диодам приложено обратное напряжение.

Параллельное включение диодов. Схема с двумя параллельно включенными диодами (см. рис. 9.26) с учетом аппроксимации (9.13) замещается схемой рис. 9,31 и описывается системой уравнений:

Напряжение на диодах определяется по методу узловых потенциалов выражением:

(9.30)

Токи диодов VI, V2 можно определить, если подставить (9.30) в выражения для токов (9.28), (9.29). Целесообразность использования того или иного из рассмотренных методов расчета определяется условиями конкретной задачи.

Расчет схем с одним диодом.

Предлагаемые в разделе схемы с одним диодом (файлы с9_080…с9_111) содержат линейную часть с усложненной структурой. Для использования графического метода необходимо предварительно заменить линейную часть схемы эквивалентным генератором. Рассмотрим методику такого преобразования. Пусть в схеме имеется только один нелинейный элемент, например диод. Выделим этот диод из всей схемы, как это показано на рис. 9.32а. Оставшуюся линейную часть схемы можно представить в виде эквивалентного активного двухполюсника, который показан на рис. 9.326. Этот двухполюсник состоит из двух элементов: эквивалентного источника ЭДС ЕЭКВ и эквивалентного резистора Rэкв (см. раздел 2.1 в части, касающейся неидеальных источников напряжения). Величину ЕЭКВ легко измерить в режиме холостого хода, подключив вольтметр вместо диода. Измеренное напряжение и равно искомой величине Едкв. Для определения величины Rэкв можно было бы измерить ток короткого замыкания двухполюсника, а затем разделить Еэкв на этот ток. Такой путь иногда используется при экспериментальном определении параметров эквивалентного двухполюсника. При расчете Rэкв удобнее принять Еэкв=0 и определить сопротивление двухполюсника со стороны его выводов. При определении эквивалентного сопротивления выводы источников ЭДС в исходной схеме необходимо закоротить, а ветви с источниками тока — разомкнуть. То же самое необходимо сделать и в реальной схеме при измерении сопротивления. В схеме измерения, приведенной нa puc. 9.336 выводы источника ЭДС закорочены, а вместо диода к выводам двухполюсника подключен мультиметр в режиме омметра. Расчет схем с несколькими диодами. При расчете схем, приведенных в файлах с9_120…с9_137, необходимо заменить диоды эквивалентными схемами. В результате такой замены будет получена линейная расчетная схема. Методами расчета линейных цепей можно определить токи диодов и напряжения на них. После расчета схемы необходимо проверить начальные предположения о состоянии каждого из диодов (прямое или обратное смещение). В результате расчета может оказаться, что ток диода, замененного эквивалентной схемой для прямого включения, получился отрицательным. Это означает, что изначально было сделано неверное предположение о прямом включении этого диода. Необходимо заменить такой диод его эквивалентной схемой для обратного смещения и повторить весь расчет. В качестве схемы замещения для обратной ветви ВАХ в этих задачах применяется простейший вариант — разрыв. В экспериментах с моделями на основе идеального диода

обратный ток равен нулю. Возможен и другой случай: ток диода, замененного эквивалентной схемой для обратного включения, оказался положительным. Это означает, что изначально было сделано неверное предположение об обратном включении диода. Необходимо заменить диод его эквивалентной схемой для прямого смещения и повторить расчет.

Задачи для самостоятельного исследования Схемы с одним диодом Каждая из представленных ниже задач (файлы с9_80… с9_87) содержит схему с одним диодом. ВАХ этого диода показана на рис. 9.34. Найти ток и напряжение диода графическим методом и проверить решение на Electronics Workbench. Аналогичные задачи с9_88…с9_111 имеются на прилагаемой к книге дискете. При отсутствии дискеты полный перечень задач, прилагаемых к книге, можно взять на сайте издательского дома «ДОДЭКА» (www.dodeca.ru).

Варианты схем

Схемы с несколькими диодами В схемах, представленных в файлах с9_120…с9_137, найти токи и напряжения диодов. Модели диодов, приведенных в этих схемах, получены путем корректировки параметров идеального диода. В обозначении диодов, приведенных в схемах, цифры соответствуют параметрам схемы замещения диода при линейной аппроксимации (рис. 9.27). Цифра, следующая за символом а, обозначает сопротивление диода в Омах, следующая за ней через дефис цифра — прямое падение напряжения в вольтах. Например, d5-0.7: Rдпр= 5 Ом, Uдпр = 0,7 В. Варианты схем

к оглавлению

Знаете ли Вы,

в чем ложность понятия «физический вакуум»?
Физический вакуум
— понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие «физический вакуум», он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование «моря» двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме — положительной и отрицательной, а также «моря» компенсирующих друг друга частиц — виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом — присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Обратное включение диода

Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Триоды

Данный вид электронных элементов чем-то схож с диодом, однако выполняет другие функции и имеет свою конструкцию.

Основное различие между диодом и триодом в том, что последний имеет три вывода и в его отношении чаще используется название «транзистор». Принцип работы основан на управлении токами в выходных цепях с помощью небольшого сигнала.

Диоды и триоды (транзисторы) применяются практически в каждом электронном устройстве. В том числе и процессорах.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

История появления

Работы, связанные с диодами, начали вести параллельно сразу два учёных — британец Фредерик Гутри и немец Карл Браун. Открытия первого были основаны на ламповых диодах, второго — на твердотельных. Однако развитие науки того времени не позволило совершить большой рывок в этом направлении, но дали новую пищу для ума.

Затем через несколько лет открытие диодов заново произвёл Томас Эдисон и в дальнейшем запатентовал изобретение. Однако по каким-то причинам, в своих работах применения ему на нашлось. Поэтому развитие диодной технологии продолжали другие учёные в разные годы.

Кстати, до начала 20 века диоды назывались выпрямителями. Затем учёный Вильям Генри Иклс применил два корня слов — di и odos. Первое с греческого переводится как «два», второе — «путь». Таким образом, слово «диод» означает «два пути».

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Подобный график можно описать следующим образом:

Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Новая система обозначений

Новая система маркировки диодов более совершенна. Она состоит из четырех элементов.

Первый элемент (буква или цифра) указывает исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен диод: Г или 1 — германий* К или 2 — кремний, А или 3 — арсенид галлия, И или 4 — фосфид индия.

Второй элемент — буква, показывающая класс или группу диода.

Третий элемент — число, определяющее назначение или электрические свойства диода.

Четвертый элемент указывает порядковый номер технологической разработки диода и обозначается от А до Я.

Например:

диод КД202А расшифровывается: К — материал, кремний, Д — диод выпрямительный, 202 — назначение и номер разработки, А — разновидность;
2C920 — кремниевый стабилитрон большой мощности разновидности типа А;
АИ301Б — арсенид галлиевый туннельный диод переключающей разновидности типа Б.

Иногда встречаются диоды, обозначенные по устаревшим системам: ДГ-Ц21, Д7А, Д226Б, Д18. Диоды Д7 отличаются от диодов ДГ-Ц цельнометаллической конструкцией корпуса, вследствие чего они надежнее работают во влажной атмосфере.

Германиевые диоды типа ДГ-Ц21…ДГ-Ц27 и близкие к ним по характеристикам диоды Д7А…Д7Ж обычно используют в выпрямителях для питания радиоаппаратуры от сети переменного тока.

В условное обозначение диода не всегда входят некоторые технические данные, поэтому их необходимо искать в справочниках по полупроводниковым приборам.

Одним из исключений является обозначение для некоторых диодов с буквами КС или цифрой вместо К (например, 2С) — кремниевые стабилитроны и стабисторы.

После этих обозначений стоит три цифры, если это первые цифры: 1 или 4, то взяв последние две цифры и разделив их на 10 получим напряжение стабилизации Uст.

Например:

КС107А — стабистор, Uст = 0,7 В,
2С133А — стабилитрон, Uст = 3,3 В.

Если первая цифра 2 или 5, то последние две цифры показывают Uст, например:

КС 213Б — Uст = 13 В,
2С 291А — Uст = 91 В.

Еесли цифра 6, то к последним двум цифрам нужно прибавить 100 В, например: КС 680А — Uст = 180 В.

Основные неисправности диодов

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Обычно различается несколько видов:

Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
Попадание электронов в проводимую зону.
Резкое повышение температуры.
Разрушение и деформация структуры кристалла.
Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры выпускались с применением малой точности. Поэтому разброс получившихся характеристик диодов был очень большим, вследствие чего уже готовые приборы приходилось, что называется, «разбраковывать». То есть, некоторые диоды, казалось бы, одной серии могли получить совершенно разные свойства. После отсева, элементы маркировались в соответствии с фактическими характеристиками.

Диоды, изготовленные в стеклянном корпусе, имеют одну интересную особенность — чувствительность к свету. То есть если прибор, в составе которого имеется такой элемент, имеет открывающуюся крышку, то работать вся схема может по-разному в закрытом и открытом состоянии.

Диоды и тиристоры

Главная » Диоды, тиристоры, силовые приборы

ДИОДЫ

ТИРИСТОРЫ

СИЛОВЫЕ МОДУЛИ

МАРКИРОВКА

Условные обозначения и классы
Рекомендуемые замены снятых с производства изделий

Несмотря на интенсивное развитие микроэлектроники, силовые полупроводниковые приборы, в частности диоды и тиристоры, находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Полупроводниковые управляемые диоды – тиристоры обладают высокими эксплуатационными свойствами: малыми удельными габаритами и массой, высокими КПД и быстродействием, продолжительным сроком работы, значительными допустимыми напряжениями и токами, возможностью импульсного управления. на основе тиристоров разработаны экономичные, надежные малогабаритные управляемые вторичные источники электропитания, широко используемые в электроприводах, автоматике, робототехнике, системах управления и во многих других случаях, когда требуется регулируемое постоянное или переменное напряжение неизменной или регулируемой частоты.
ДИОДЫ
Силовые полупроводниковые диоды предназначены для применения в преобразователях электроэнергии, а также в цепях постоянного и переменного тока различных силовых установок. Исходя из типа приборов, диоды могут применяться в качестве выпрямительных и для защиты от коммутационных перенапряжений, в системах возбуждения мощных турбогенераторов и синхронных компенсаторов, в низковольтных выпрямителях сварки и гальванического оборудования, в автомобильных и тракторных электрогенераторах.

Диоды низкочастотные (штыревое исполнение)

Диоды Д 161-200, Д161-250, Д161-320, Д171-400 предназначены для применения в электротехнических и радиоэлектронных устройствах в цепях постоянного и переменного тока частотой до 500 Гц. Диоды допускают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 1-100 Гц и многократные удары длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2. Это диоды прямой полярности, при этом анодом диодов является медное основание, катодом – гибкий вывод.

Диоды низкочастотные (таблеточное исполнение)Диоды Д 133-400, Д133-500, Д133-800, Д143-630, Д143-800, Д143-1000, Д253-1600
предназначены для применения в цепях постоянного и переменного тока частотой до 500 Гц в электротехнических устройствах общего назначения. Диоды устойчивы к воздействию синусоидальной вибрации в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2 и одиночных ударов длительностью 50 мс с ускорением 39,2 м/с2. Анодом и катодом являются плоские основания, при этом полярность определяется с помощью символа полярности, нанесенного на корпус диода.

Диоды низкочастотные лавинные предназначены для применения в устройствах общего назначения частотой до 500 Гц. Диоды допускают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2, многократных ударов длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2 и одиночных ударов длительностью 50 мс с ускорением 39,2 м/с2. Диоды ДЛ 161-200, ДЛ 171-320 имеют штыревое исполнение. Анодом диодов является медное основание, катодом – гибкий вывод. Диоды ДЛ 123-320, ДЛ133-500 имеют таблеточное исполнение. Анодом и катодом являются плоские основания, при этом полярность определяется с помощью символа полярности, нанесенного на корпус диода.

Диоды быстровосстанавливающиеся (частотные)Диоды ДЧ 261-250 и ДЧ 261-320 (штыревое исполнение), диоды ДЧ 243-500, 253-1000 и др. (таблеточное исполнение) применяются в статических преобразователях электроэнергии, а также в других цепях постоянного и переменного тока частоты 2000 Гц и выше, в различных силовых установках, в которых требуются малые времена обратного восстановления и малые заряды восстановления. Эти диоды отличаются высокой нагрузочной способностью по току при высоких частотах.

Промышленные области применения основных типов силовых диодов:

– диоды Д 161, Д171 предназначены для применения в неуправляемых и полууправляемых выпрямительных мостах, в маломощной сварочной аппаратуре.

– диоды Д 123, Д133, Д143, Д153, Д173 используются в мощных электроприводах постоянного тока в промышленности и транспорте, в мощных сварочных аппаратах.

– диоды ДЛ161, ДЛ171, ДЛ123, ДЛ133, ДЛ143, ДЛ153, ДЛ173 предназначены для применения в выпрямителях для электролиза и гальваники, в источниках постоянного тока, в неуправляемых и полууправляемых выпрямительных мостах.
– диоды ДЧ261, ДЧ133, ДЧ143, ДЧ153 используются в мощных электроприводах постоянного тока в промышленности и транспорте, в выпрямителях для электрометаллургии, в инверторах, в преобразователях частоты для транспорта, в источниках бесперебойного питания.

ТИРИСТОРЫСиловые полупроводниковые тиристоры предназначены для применения в выпрямителях, инверторах, импульсных регуляторах, преобразователях постоянного и переменного тока, системах возбуждения генераторов и других цепях постоянного и переменного тока

В зависимости от типа прибора тиристоры могут применяться в широтно-импульсных системах пуска и регулирования скорости городского электроподвижного состава, сварочном оборудовании, для комплектования преобразовательных устройств линий электропередачи постоянного тока, для работы в бесконтактной коммутационной и регулирующей аппаратуре и других устройствах.

Тиристоры низкочастотные (например, тиристоры Т 253-800, Т253-1000) допускают воздействие синусоидальной вибрации в диапазоне частот 1-100 Гц с ускорением 49м/с2 и многократные удары длительностью 2-15 мс с ускорением 147 м/с2.

Тиристоры быстродействующие (например, тиристоры ТБ 133-250, ТБ 143-400) применяются в первую очередь в тех силовых установках, где требуются малые времена включения и выключения, а также высокие критические скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии и тока в открытом состоянии. Эти тиристоры имеют повышенную нагрузочную способность при высоких частотах.

Промышленные области применения основных типов силовых тиристоров:
– тиристоры Т 161, Т171 используются в электротехнических и радиоэлектронных устройствах общего назначения в целях постоянного и переменного тока.

– тиристоры Т 123, Т133, Т143, Т153, Т 173 предназначены для применения в управляемых и полууправляемых выпрямителях на тяговых подстанциях, в регуляторах переменного тока, в софт-стартерах, в мощных электроприводах для синхронных электродвигателей, в преобразователях для электродуговых печей, в высокомощных компесаторах реактивной мощности.

– тиристоры ТБ233, ТБ333, ТБ243, ТБ453, ТБ173 используются в электросварочных индукторах нагрева и плавки, в электротранспорте, в электроприводах переменного тока, в источниках бесперебойного питания, в силовых установках, требующих малого времени выключения и включения тиристоров.
– тиристоры ТБИ233, ТБИ343, ТБИ353, ТБИ173 предназначены для применения в преобразователях тиристорного частотно-регулируемого электропривода, а также в преобразователях другого назначения, в которых используется преобразование электроэнергии по повышенной частоте (до 10 кГц).

Диод

, Справка по назначению, Диоды и транзисторы

Диод

Рисунок- Крупный план диода, показывающий полупроводниковый кристалл квадратной формы.

Рисунок- Различные полупроводниковые диоды. Внизу: мостовой выпрямитель. В большинстве диодов белая или черная окрашенная полоса обозначает клемму катода, что означает клемму, через которую протекает обычный ток, когда диод проводит.

Рисунок- Структура лампового диода.Нить накала может быть оголенной или, чаще (как показано здесь), заделана внутри и изолирована от окружающего катода

Диод – это электронный компонент с двумя выводами, который проводит электрический ток только в одном направлении. Этот термин обычно относится к полупроводниковому диоду, наиболее распространенному на сегодняшний день типу. Это кристаллический кусок полупроводникового материала, соединенный с двумя электрическими клеммами. Электронный ламповый диод (в настоящее время мало используемый, за исключением некоторых мощных технологий) представляет собой вакуумную лампу с 2 электродами; пластина и катод.

Самая обычная функция диода – пропускать электрический ток в одном направлении (называемом прямым направлением диода), блокируя ток в противоположном направлении (то есть в обратном направлении). Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана. Это однонаправленное поведение известно как выпрямление и используется для преобразования переменного тока в постоянный и для извлечения модуляции из радиосигналов в радиоприемниках.

Диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое двухпозиционное действие, из-за их сложных нелинейных электрических характеристик, которые могут быть адаптированы путем изменения конструкции их P-N перехода.Они используются в диодах специального назначения, которые выполняют несколько различных функций. Например, специальные диоды используются для регулирования напряжения (стабилитроны), для электронной настройки радио- и телевизионных приемников (варакторные диоды), для создания радиочастотных колебаний (туннельные диоды) и для получения света (светоизлучающие диоды).

Диоды были первыми полупроводниковыми электронными устройствами. Открытие выпрямляющих свойств кристаллов было сделано немецким физиком Фердинандом Брауном в 1874 году.Первые полупроводниковые диоды, известные как диоды кошачьих усов, были сделаны из кристаллов минералов, таких как галенит. Сегодня большинство диодов состоит из кремния, но иногда используются и другие полупроводники, такие как германий.

Электроника на основе электронной почты Помощь в назначении устройств и схем – помощь в выполнении домашних заданий в Expertsmind

Вы ищете специалиста по электронной инженерии, чтобы получить помощь по вопросам диодов? Диодную тему не легче выучить без посторонней помощи? Мы на сайте www.Expertsmind.com предлагает бесплатные конспекты лекций по помощи в назначении электронных устройств и схем и помощи в домашних заданиях по электронным устройствам и схемам. Живые репетиторы доступны 24×7 часа, чтобы помочь студентам в их проблемах, связанных с диодом. Мы даем пошаговые ответы на вопросы о диоде со 100% содержанием без плагиата. Мы готовим качественный контент и заметки по теме «Диоды» в разделе «Теория электронных устройств и схем» и учебные материалы. Они доступны для подписанных пользователей, и они могут получить преимущества в любое время.

Почему Expertsmind для помощи при назначении

Обладатель высшего образования и сеть опытных экспертов
Пунктуальность и ответственность в работе
Качественное решение со 100% ответами без плагиата
Срок поставки
Конфиденциальность информации и реквизитов
Превосходство в решении вопросов электроники в формате excel и word.
Лучшее репетиторство 24×7 часов

Диод: определение, символ, работа, характеристики, типы и применение

Привет, ребята! Надеюсь, у вас все хорошо.Сегодня мы рассмотрим электронный компонент под названием Diode. Мы подробно обсудим работу диода, символ, применение и характеристики.

Диод – это электронный компонент, который позволяет току течь только в одном направлении. Он показывает низкое сопротивление в одном направлении и очень высокое сопротивление в противоположном направлении. Тот, кто был студентом естественных наук, знает о диодах. Хотя это кажется крошечным компонентом схемы, очевидно, что это правда, но в нем много сложностей, или, можно сказать, это буря в чашке.

Диоды обычно используются в выпрямителях, где они преобразуют сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока. Они имеют широкий спектр приложений, включая преобразование мощности, радиомодуляцию, логические вентили, измерения температуры и управление током. Я постараюсь охватить все, что связано с диодами, так что давайте начнем:

Определение диода

Диод – это 2-контактный базовый дискретный электронный компонент, сделанный из полупроводникового материала, который обеспечивает однонаправленный поток. тока через него, т.е.е он проводит ток только в одном направлении.
Диод аналогичен клапану однонаправленного потока воды, который позволяет воде течь в одном направлении, но ограничивает ее обратный поток.
Диод состоит из двух выводов, обозначенных как:
Эти клеммы подключены к двум областям допирования:
- Область P-типа.
- Регион N-типа.
Область P-типа состоит из положительно заряженных ионов, называемых дырками, а область N-типа состоит из отрицательно заряженных электронов.Подробнее о его конструкции мы поговорим позже.

В диоде ток течет от анода к катоду (диод действует как замкнутый переключатель), но если ток течет в противоположном направлении (то есть от катода к аноду), диод блокирует его, поэтому мы можно сказать, диод действует как разомкнутый выключатель.

Символ диода

Символ диода и его реальная упаковка показаны на рисунке ниже:

Стрелка в символе диода представляет направление тока i.е. ток может течь от анода к катоду.

Конструкция диода

Теперь давайте посмотрим на конструкцию диода:

Диод обычно состоит из полупроводникового материала, то есть кремния, германия, арсенида галлия и т. Д.
Два кристалла одного и того же полупроводникового материала (обычно кремния) легированы различными типами примесей, один кристалл пятивалентной примесью, а второй – трехвалентной, для создания двух типов полупроводниковых материалов, названных:
- Полупроводник P-типа: большинство Носителями заряда являются отверстия (+).
- Полупроводник N-типа: большинство носителей заряда – электроны (-).
Когда эти два полупроводника соединяются / сливаются вместе, свободные электроны из N-типа начинают двигаться в направлении области P-типа, в то время как отверстия начинают двигаться в направлении области N-типа.
На границе этих двух областей электроны объединяются с Дырами и нейтрализуются.
Эти нейтрализованные атомы создают слой на границе (областей N-типа и P-типа) и останавливают поток электронов и дырок.Этот недавно созданный третий слой / область называется областью истощения .
Область обеднения очень мала по размеру и действует как барьер для потока носителей заряда (то есть электронов и дырок) из области N-типа в область P-типа.
Диаграмма ниже даст вам лучшее представление о конструкции диода:

Как вы можете видеть на приведенном выше рисунке, у нас есть 3 области в последнем диоде с именами:

Область N-типа: Заряд большинства Носителями являются электроны (-).
Область P-типа: Большинство носителей заряда – это отверстия (+).
Область истощения: без заряда (нейтраль)

Два электропроводящих электрода / зонда подключены к этим двум областям и называются:
- Катод: подключен к области N-типа.
- Анод: подключен к области P-типа.

Вы, должно быть, уже поняли, как устроены диоды? Теперь давайте посмотрим, как работает диод?

Рабочий диод

Как мы обсуждали в предыдущем разделе, когда два полупроводниковых материала объединяются, возникает мгновенный поток носителей заряда, который приводит к созданию обедненной области.Это состояние диода обычно обозначается как Состояние смещения нуля , поскольку ни на один из выводов не подается питание.

В рабочем режиме диод имеет два других состояния смещения, обозначенных как:

Смещение в прямом направлении.
Обратное смещение.

Диод с прямым смещением

PN-переход, созданный в центре двух областей, очень мал, но он достаточно мощный, чтобы препятствовать прохождению свободных электронов через него.
Итак, если бы мы могли предоставить этим электронам некоторую внешнюю энергию, они могли бы преодолеть этот барьер и могли бы войти в область P-типа.
Эта внешняя мощность, необходимая для преодоления области истощения, обычно называется прямым пороговым напряжением диода.
Это пороговое значение напряжения зависит от полупроводникового материала, используемого в конструкции диода, т.е. для кремния это +0,7 В, а для германия + 0,3 В.
Итак, для нормального диода, если мы обеспечим внешнее питание +0,7 В, электроны преодолеют область обеднения и, простыми словами, ток начнет течь через диод.
Как вы можете видеть на рисунке ниже, положительный полюс батареи соединен с анодом диода, и, поскольку мы обеспечим напряжение, превышающее его пороговое напряжение, диод начнет проводить и, как говорят, будет действовать как прямой пристрастный.
В условиях прямого смещения идеальный диод имеет нулевое сопротивление, но, как я уже говорил вам ранее, идеального состояния не существует.

Диод с обратным смещением

Если полярность подаваемого питания обратная i.е. положительная клемма батареи соединяется с катодом (-), а отрицательная клемма соединяется с анодом (+), область истощения начинает увеличиваться.
В этом состоянии диод не пропускает через себя ток, и говорят, что он действует как смещенный в обратном направлении.
В состоянии обратного смещения диод действует как разомкнутый переключатель.
PN-переход при обратном смещении обеспечивает очень высокое сопротивление из-за толщины обедненной области.
Диод в идеальном состоянии при обратном смещении имеет бесконечное сопротивление.

История диода

Представленный в 1906 году первый полупроводниковый диод, получивший название Cat’s Whisker Diode , был изготовлен из минеральных кристаллов.
В основном диоды конструируются с использованием кремния, потому что они могут выдерживать высокие температуры, однако германий также используется, когда требуется низкое падение напряжения.

Когда нет приложенного напряжения на выводах диода, диод не будет проводить, и существует очень тонкая обедненная область без носителей заряда вокруг pn перехода диода.
Диод будет проводить только тогда, когда приложенное напряжение в прямом смещенном состоянии больше, чем встроенный потенциал диода, и это позволяет потоку электронов от катода к аноду.
Не путайте со стрелкой на диоде, указывающей от анода к катоду. Он показывает обычный ток, протекающий от анода к катоду. Электропроводность будет осуществляться от катода к аноду, когда приложено определенное напряжение выше встроенного потенциала.

Диод перестанет проводить, когда приложенное напряжение смещено в обратном направлении, и позволяет области обеднения расширяться, блокируя прохождение тока.Однако, когда напряжение обратного смещения слишком велико, он позволяет протекать небольшому току, который называется током утечки . Он слишком мал, чтобы в большинстве случаев его игнорировали при рассмотрении текущих рейтингов.
Точно так же, когда обратное смещенное напряжение слишком велико, это позволяет области истощения слишком сильно расширяться, пока она не схлопнется, достигнув состояния, называемого пробой , что, по-видимому, очень вредно для качества и работы устройства.
Когда мы проверяем значение сопротивления с помощью мультиметра, он показывает низкое значение на одном выводе и высокое значение на другом выводе, что указывает на исправность диода.Он не показывает фактическое значение сопротивления, а показывает падение напряжения на pn переходе.
Для кремниевых диодов прямое падение напряжения составляет 0,7 В, что представляет собой напряжение, необходимое для преодоления встроенного напряжения, чтобы начать прохождение тока от катода к аноду. Точно так же прямое падение напряжения для германия составляет 0,3 напряжения, что делает его идеальным выбором для приложений, где требуется низкое падение напряжения.
Падение напряжения сильно зависит от тока, протекающего через диод, однако оно остается постоянным в широком диапазоне токов.

Соединительные диоды

Диоды делятся на два типа в зависимости от образования соединения между выводами.

Диод с pn переходом

Диод с pn переходом сделан из полупроводников, таких как кремний или германий, где область N-типа создается с помощью отрицательных носителей заряда, называемых полупроводником n-типа, а область P-типа создается с помощью добавление положительных носителей заряда, называемых полупроводниками p-типа.
Изначально между двумя областями нет протекания тока, пока они не соединятся вместе, что приводит к образованию pn-перехода, где движение электронов начинается от полупроводника N-типа к полупроводнику P-типа.

Существует область вокруг pn перехода, где нет носителей заряда, называемая областью обеднения. Когда истощение очень тонкое, указывает на проводимость от области N-типа к области P-типа. Когда удаленная область очень большая, указывает на отсутствие или слабый ток между двумя областями.
Действие диода происходит вокруг pn перехода. Когда между выводами диода прикладывается потенциал прямого напряжения, превышающий встроенный потенциал, это позволяет потоку электронов из области N-типа в область P-типа, блокируя поток электронов в обратном порядке.
Режим смещения вперед означает поток электронов из области N-типа в область P-типа. Режим обратного смещения означает отсутствие потока электронов, блокирующего ток в другом направлении.

Диод Шоттки

Диод Шоттки – это другой тип переходного диода, где переход сформирован с использованием металл-полупроводник вместо использования p-n перехода. Это идеальный выбор для приложений, где требуется высокая скорость переключения.

Вольт-амперные характеристики

Кривая напряжения V-I показывает напряжение, приложенное к клеммам диода, а ток показывает соответствующий ток, полученный в результате приложенного напряжения.

Исходя из потребностей и требований, V-I характеристики диода могут быть настроены с использованием подходящего полупроводникового материала и концентрации легирующих примесей во время производства устройства.

Область обеднения, расположенная между pn переходом, показывает, как происходит движение электронов между двумя областями N-типа и P-типа.
Когда образуется pn переход, электроны из области N-типа переходят в область P-типа, где они присоединяются к дыркам, присутствующим в области P-типа.
Когда электрон объединяет дырку, образовавшаяся пара исчезает, и область вокруг pn перехода истощается без присутствия носителей заряда. Возникающая в результате обедненная область вокруг pn перехода действует как изолятор.
Важно отметить, что ширина области истощения не может превышать неограниченно. Когда создается электронно-дырочная пара, это приводит к образованию положительно заряженного иона в области N-типа и отрицательно заряженного акцепторного иона в области P-типа.
По мере того, как образование пары электрон-дырка продолжается, это приводит к созданию встроенного потенциала, при котором возрастающее электрическое поле, развивающееся вокруг области обеднения, останавливает дальнейшее образование пары электрон-дырка.

Режим прямого смещения

Когда внешнее напряжение, приложенное между выводами диода, имеет полярность, противоположную полярности встроенного потенциала, оно запускает ток, в котором обедненная область действует как проводник. В этом случае область обеднения, образованная вокруг pn перехода, будет очень тонкой.
Встроенный потенциал различается для разных диодов, т.е. 0,7 для кремния и 0,3 для германия.
Если внешнее напряжение противоположной полярности больше 0.В случае кремниевого диода между выводами диода подается 7 В, это позволяет току течь от анода к катоду. В этом случае диод считается «включенным».
Напряжение, выше которого диод начинает проходить через область обеднения вокруг pn перехода, называется прямым пороговым напряжением, которое отличается от встроенного напряжения.

Режим обратного смещения

Когда внешнее напряжение, приложенное между выводами диода, имеет ту же полярность, что и встроенный потенциал, это позволяет области истощения расширяться и останавливает поток тока, где область истощения действует как изолятор.

Типы диодов

На рынке доступно множество типов диодов, которые в основном используются для настройки напряжения или тока. Большинство диодов с pn переходом изготовлено из кремния и германия. До появления этих силовых диодов для изготовления диодов использовался селен.

Селеновые диоды имеют низкий КПД по сравнению с кремниевыми диодами, потому что для начала проводимости вокруг pn перехода требуется высокое прямое напряжение около 1,4 или 1,7 В, что приводит к необходимости гораздо большего радиатора.Ниже приведены наиболее часто используемые диоды в электронных устройствах.

Светодиодные диоды

Эти диоды сделаны из кристаллического вещества, которое излучает свет разных цветов, например, красный, синий, зеленый или оранжевый, в зависимости от кристаллического материала, используемого в диоде.
Эти диоды излучают некогерентный узкоспектральный свет, способный излучать длины волн в широком диапазоне.
Большинство светодиодных диодов являются диодами с низким КПД, что делает их идеальным выбором для сигнальных приложений.Светодиодные диоды также используются в формировании оптоизолятора.

Лавинные диоды

Эти диоды очень идентичны стабилитронам, где они начинают проводить в обратном направлении, когда обратное напряжение смещения становится больше, чем напряжение пробоя. Эти диоды обладают способностью выходить из строя при определенном напряжении, не разрушая их полностью.
И стабилитроны, и лавинные диоды очень похожи по режиму работы с одним практическим отличием: i.е. оба дидо демонстрируют температурный коэффициент с противоположной полярностью.

Стабилитроны

- Стабилитроны, также называемые диодами с обратным пробоем, представляют собой диоды, которые проводят в состоянии обратного смещения.
- возникает при очень специфическом напряжении, что делает их пригодными для использования в качестве прецизионного опорного напряжения.
- В эталонных схемах балансировка температурного коэффициента может быть достигнута с помощью комбинации стабилитронов и переключающих диодов.
- И лавинные диоды, и стабилитроны относятся к категории пробивных диодов, и электрически они реагируют примерно одинаково, за одним исключением: стабилитроны работают с пробивным напряжением ниже 5 В, а лавинные диоды работают с пробивным напряжением выше 5 В.

Кристаллические диоды

Кристаллический диод, также известный как диод Cat’s Whisker, представляет собой диод с точечным контактом, который нелегко найти на рынке. Этот диод состоит из тонкого металла, известного как анод, и полупроводникового кристалла, известного как катод.

Фотодиоды

Фотодиоды состоят из светочувствительных полупроводниковых материалов, что делает их идеальным выбором для солнечных батарей и оптической связи.
Эти диоды в основном доступны в корпусе с одним диодом, однако также широко доступны одномерные или двумерные комбинации матриц.

Приложения

Диоды позволяют току течь в одном направлении, что делает их подходящими для большинства приложений, где требуется управление током.Ниже приведены основные области применения диодов.

ОДИН. Логические вентили спроектированы с использованием диодов с другими электронными компонентами.

ДВА. Диоды также используются в качестве ограничителя формы сигнала, где они ограничивают отрицательный или положительный пик сигнала для достижения определенного напряжения.

ТРИ. Didoes полезны для измерения температуры, потому что прямое падение напряжения на них очень чувствительно к температуре. Большинство диодов имеют отрицательный температурный коэффициент, который остается постоянным выше 20 Кельвинов.

ЧЕТЫРЕ. Диоды широко используются для демодуляции амплитудного сигнала. Амплитуда AM-сигнала прямо пропорциональна исходному звуковому сигналу и имеет положительные и отрицательные пики несущей волны. Диод используется для исправления радиосигнала AM, в результате чего возникают только положительные пики несущей волны. Применяется фильтр для извлечения аудиосигнала из несущей радиоволны, которая затем создает звуковые волны при подаче на усилитель.

ПЯТЬ. Выпрямители сделаны из диодов, которые широко заменяют коммутатор для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.

ШЕСТЬ. Некоторые электронные схемы очень чувствительны и показывают резкие скачки напряжения во время выполнения проекта. Эти диоды используются для предотвращения скачков высокого напряжения в цепях, которые на ранних стадиях могут быть очень опасными, если не контролируются должным образом.

На сегодня все. Надеюсь, эта статья оказалась для вас полезной. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной в разделе комментариев ниже.Я с удовольствием помогу вам в меру своих знаний, чем смогу. Не стесняйтесь держать нас в курсе ваших предложений, они помогают нам предоставлять вам качественную работу, которая соответствует вашим потребностям и требованиям. Спасибо, что прочитали статью.

Автор: Аднан Акил

Он блоггер и технический писатель, который любит исследовать новые вещи из любопытства. Он верит в упорный труд, честность и энтузиазм, которые являются важными составляющими достижения окончательного успеха.Он не хвастается своими писательскими способностями, но своим мастерством хвастается. [helloworld]

Справка по домашнему заданию по диодам и Справка по назначению диодов

Высшие оценки без тяжелого труда: помощь учащимся с диодными заданиями

Что такое диод?

Диод – это компонент с двумя выводами, который предназначен для проведения тока в одном направлении и обеспечивает нулевое сопротивление его течению в этом направлении, в то же время чрезвычайно высокое сопротивление в противоположном направлении.Два электрических вывода – положительный и отрицательный, а полупроводник – это наиболее часто используемая форма диода. Полупроводник находится в кристаллической форме. Вакуумный диод – это другая форма, в которой есть два электрода, а также катод и анод.

Домашнее задание по диодам может касаться множества тем, и иногда оно может быть действительно сложным. Студенты, которым необходимо поработать над такими заданиями, часто нуждаются в небольшой помощи, и указанная академическая справка по диодам для домашних заданий теперь может быть доступна студентам в Интернете.

Основные функции диода:

Диоды используются для различных целей, и это часто было излюбленной темой для заданий. Следующий справочник по диодам для домашних заданий должен помочь учащимся в выполнении домашних заданий. Наиболее важные области применения диодов:

Выпрямление, или, скорее, типичное поведение диодов, при котором они пропускают ток в одном направлении и блокируют его в другом, приводит к их применению в качестве обратных клапанов.Это позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный. Они также используются, когда необходимо извлекать и модулировать радиосигналы.

Диоды демонстрируют более сложное поведение, чем просто однонаправленный проводник, и эти особенности используются в полупроводниковых диодах. Полупроводники начинают работать только при наличии определенного напряжения, и, следовательно, эта функция помогает им служить в качестве опорного напряжения или датчика температуры. Течение тока не будет происходить, если определенное заданное напряжение отключения не будет доступно в прямом направлении.

Вышеупомянутую особенность диодов можно дополнительно изменить, чтобы извлечь больше полезностей. Это можно сделать, выбрав материал полупроводника, а также добавив примеси. Полученные диоды находят различное применение, например: предотвращение внезапных скачков напряжения в цепях, регулирование напряжений, настройку теле- и радиоприемников.

Отрицательное сопротивление диодов находит применение в схемах переключения и СВЧ.

Для точного определения функций и работы диодов или для получения дополнительной информации, обратитесь в службу поддержки по назначению диодов в круглосуточной службе поддержки.com.

Чем мы можем помочь?

Студенты уже много лет пользуются нашей академической справкой по назначению диодов , и они всегда возвращаются, чтобы рассказать нам, как мы помогли им получить самые высокие оценки. Мы берем на себя все задания от имени студентов и обеспечиваем наилучшее качество работы над ними. Наш сервис гарантирует:

Работа без ошибок и плагиата.
Круглосуточная служба поддержки клиентов.
Своевременное выполнение заданий.
Абсолютно экономичная диодная помощь в домашних условиях.
Мы предлагаем бескомпромиссное качество.

Таким образом, студенты, которые хотят получить высшие оценки без особой работы, могут связаться с нами по адресу 24x7assignmenthelp.com. Наша служба поддержки для диодов проложит их путь к академическим успехам и, таким образом, приведет их в светлое будущее!

LED: светоизлучающий диод – точка назначения

LED: светоизлучающий диод

Светодиод или светодиод – это полупроводниковый диод, который излучает свет при прохождении тока и используется в электронных дисплеях, внутреннем и наружном освещении и т. Д. .Светодиод часто имеет небольшую площадь (менее 1 мм2), и для формирования его диаграммы направленности можно использовать встроенные оптические компоненты.

Последние разработки светодиодов позволяют использовать их в освещении окружающей среды и рабочих местах. Светодиоды имеют множество преимуществ перед источниками света накаливания, включая более низкое энергопотребление, более длительный срок службы, улучшенную физическую надежность, меньший размер и более быстрое переключение. Светодиоды теперь используются в самых разных областях, таких как авиационное освещение, автомобильные фары, реклама, общее освещение, светофоры, вспышки для фотоаппаратов и светящиеся обои.По состоянию на 2016 год светодиоды, достаточно мощные для освещения помещений, остаются несколько более дорогими и требуют более точного управления током и теплом, чем компактные люминесцентные лампы сопоставимой мощности. Однако они значительно более энергоэффективны и, возможно, их утилизация связана с меньшими экологическими проблемами.

Светодиоды сначала использовались для сигнального освещения, например, в приборной панели, а затем в задних фонарях. За последние несколько лет несколько компаний разработали сверхмощные светодиоды, которые очень яркие и теперь могут использоваться в приложениях, требующих высокой светоотдачи, таких как уличное освещение и рабочее освещение.Их часто называют «светодиодами класса освещения».

Основы светодиодного освещения

Срок полезного использования светодиодных осветительных приборов определяется иначе, чем у других источников света, таких как лампы накаливания или КЛЛ. Это связано с тем, что светодиоды обычно не «перегорают» и не выходят из строя. Вместо этого они испытывают обесценивание просвета, когда количество излучаемого света уменьшается, а внешний вид света может со временем меняться. Вместо того, чтобы основывать срок службы светодиодного продукта на времени, которое требуется для того, чтобы 50% большой группы ламп перегорело (как в случае с традиционными источниками), «срок службы» светодиодного продукта устанавливается на основе прогноза того, когда светоотдача уменьшается на 30 процентов.

Светодиодное освещение отличается от других источников света

В светодиодных осветительных приборах используются светоизлучающие диоды для очень эффективного освещения. Электрический ток проходит через полупроводниковый материал, который освещает крошечные источники света, которые мы называем светодиодами. Вырабатываемое тепло поглощается радиатором.

Общие цвета светодиодов включают желтый, красный, зеленый и синий. На самом деле не существует такого понятия, как «белый» светодиод. Чтобы получить белый свет, который мы используем для освещения наших домов и офисов, светодиоды разных цветов смешиваются или покрываются люминофорным материалом, преобразующим цвет света.Люминофор – это желтый материал, который можно увидеть на некоторых светодиодных продуктах. Цветные светодиоды широко используются в качестве сигнальных ламп и индикаторов, таких как кнопка питания на компьютере.

Светодиоды – это «направленные» источники света, что означает, что они излучают свет в определенном направлении, в отличие от ламп накаливания и компактных люминесцентных ламп, которые излучают свет и тепло во всех направлениях. По этой причине светодиодное освещение может более эффективно использовать свет и энергию во многих приложениях. Однако это также означает, что необходимы сложные инженерные решения для производства светодиодной лампы, которая освещает все вокруг, как лампа накаливания А-образной формы.

Лампы накаливания излучают свет, используя электричество для нагрева металлической нити до тех пор, пока она не станет «белой» или не станет раскаленной. В результате лампы накаливания выделяют 90% своей энергии в виде тепла.

В КЛЛ электрический ток течет между электродами на каждом конце трубки, содержащей газы. Эта реакция дает ультрафиолетовый (УФ) свет и тепло. Ультрафиолетовый свет превращается в видимый свет, когда он попадает на люминофорное покрытие внутри лампы.

Основные преимущества и недостатки светодиодного освещения

Преимущества

Энергоэффективность – светодиоды теперь способны выдавать 135 люмен / ватт
Длительный срок службы – 50 000 часов или более при правильной конструкции
Надежность – светодиоды также называются «твердотельным освещением (SSL), поскольку они сделаны из твердого материала без нити накала, трубки или лампы, которые могут сломаться.
Нет периода прогрева – светодиоды светятся мгновенно – в наносекундах
Не подвержены воздействию низких температур. – Светодиоды «любят» низкие температуры и запускаются даже при минусовой погоде.
Направленный – С помощью светодиодов вы можете направлять свет туда, куда вам нужно, таким образом, свет не тратится впустую.
Превосходная цветопередача – Светодиоды не размывают цвета, как другие источники света. такие источники, как флуоресцентные, что делает их идеальными для дисплеев и розничной торговли.
Экологичность – светодиоды не содержат ртути. r другие опасные вещества
Управляемый – светодиоды можно контролировать по яркости и цвету

Недостатки

Светодиоды в настоящее время более дорогие, цена за люмен, на основе первоначальных капитальных затрат, чем более традиционные технологии освещения.Однако, если учесть общую стоимость владения (включая затраты на электроэнергию и техническое обслуживание), светодиоды намного превосходят лампы накаливания или галогенные источники и начинают угрожать компактным люминесцентным лампам.
В таблице ниже сравниваются различные источники света на основе срока службы лампы и стоимости электроэнергии из расчета 10 центов за кВтч (киловатт-час). Примечание: не включены затраты на приспособления и затраты на установку.
Производительность светодиода в значительной степени зависит от правильной разработки приспособления для управления теплом, выделяемым светодиодами, что приводит к износу самого светодиодного чипа.Избыточное использование светодиода или неспособность продукта отводить тепло при высоких температурах окружающей среды может привести к перегреву корпуса светодиода, что в конечном итоге приведет к отказу устройства. Для обеспечения долгого срока службы требуется соответствующий теплоотвод. Наиболее распространенная конструкция радиатора – это металлическое устройство с множеством ребер, которое отводит тепло от светодиода. Для получения дополнительной информации см. Вкладку «Управление температурой».
На светодиоды должны подаваться правильное напряжение и ток при постоянном потоке.Это требует определенных знаний в области электроники для разработки электронных драйверов.
может менять цвет из-за возраста и температуры. Также два разных белых светодиода будут иметь две разные цветовые характеристики, которые влияют на восприятие света.

P-N Junction Diode: Назначение IIT JAM Примечания

Q.1. Диод с резким p-n переходом сформирован с двумя сторонами с удельным сопротивлением 2 Ом см на стороне p и 1 Ом см на стороне n при температуре 300 К. Найдите высоту барьера потенциальной энергии для Ge.(μ _n = 3800 см ² / Vs, μ _P = 1800 см ² / Vs и n _i = 2,5×10 ¹³ см ^-3)

Q.2. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже.

Пусть i _d = 0 и v _d = -0,7V.
Для переходного напряжения подайте KVL во входной секции
-v _i + 1 – 0,7 + 0 = 0 ⇒ v _i = 0.3V = V _T
Таким образом, если v _i <0,3 В, диод включен, а если v _i> 0,3 В, диод выключен.
Если v _i = 0
0 + 1 – 0,7 + v ₀ = 0 ⇒ v ₀ = -0,3 В
Если v _i = -5 В
+ 5 + 1 – 0,7 + v ₀ = 0 ⇒ v ₀ = -5,3 В

Q.3. Диод при комнатной температуре (kT = 0,025 эВ) с током 1 мкА имеет напряжение прямого смещения V _F = 0,4 В. Найдите ток диода, когда V _F = 0.5.

Q.4. На вход схемы, показанной на рисунке, подается синусоида амплитудой 5В. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже. (Предположим, что диод идеален)

Если V _в> -3V, диод выключен и V ₀ = V _в.
Если V _в <-3V, диод включен и V ₀ = -3V

Q.5. (а) Рассмотрим кремниевый диод с η = 1.5. Найдите изменение напряжения, если ток изменяется от 0,1 мА до 10 мА при 300 К.
(b) Рассмотрим кремниевый диод с η = 1, имеющий v = 0,7 В при i = 1 мА. Найдите падение напряжения при i = 0,1 мА и i = 10 мА при 300 К.

Q.6. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже.

Пусть i _d = 0 и v _d = 0,7 В.
Для переходного напряжения подайте KVL во входной секции -v _i + 0 + 0.7-2 = 0 ⇒ v _i = -1,3 В = V _T
Таким образом, если v _i> -1,3 В, диод включен, то v ₀ = -1,3 В и если v _i < -1,3 В, диод выключен.
v ₀ = v _i

Q.7. Схема, показанная на рисунке, имеет два противоположно соединенных идеальных диода, включенных параллельно. Допустим, диоды идеальны.

(а) Найдите ток через диод D ₁.
(б) Найти ток через диод D ₂.

Диод D ₁ выключен, а диод D ₂ включен.
Таким образом, ток через диод D ₁ равен 0 А и
Таким образом, ток через диод D ₂ равен

Q.8. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже, возьмите | V _m | > | V |.
(Предположим, что диоды идеальны)

Пусть i _d = 0 и v _d = 0 В.
Для переходного напряжения примените KVL во входной секции -v _i + 0 + 0 – V = 0 ⇒ v _i = -V = V _T
Таким образом, если v _i> -V, диод выключен тогда v ₀ = v _i
и если v _i <-V, диод включен, тогда v ₀ = -V.

Q.9. Для схемы, показанной на рисунке ниже
(a) Найдите ток через диод.
(b) Найдите выходное напряжение V _o.

(a) При заданном состоянии смещения диод включен. Пропустить ток через сопротивление 5 кОм
равно I.
Подайте KVL во входной секции,
-15 + I x 5k + 0,7 + I x 2k – 5 = 0 ⇒ I = (19,3 / 7) мА = 2,76 мА
( б) V ₀ = 2,76 x 2-5 = 0,51 В

Q.10. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, представленной ниже (RC >> T / 2).

Q.11. В следующей схеме падение напряжения на диоде в состоянии прямого смещения составляет 0,7 В. Найдите ток I и I _D.

Нанесите KVL в две петли
-25 + I x 10 + (II _D) x 5 = 0 ⇒ 15I – 5I _D = 25 … (i)
0,7 + I _D x 3 – (II _D) x 5 = 0 ⇒ 5I – 8I _D = 0.7 … (ii)
Из (i) и (ii), I = 2,06 мА и I _D = 1,21 мА.

Q.12. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже (RC >> T / 2). Take | V _m | > | V ₁ |.

Q.13. ВАХ диода в приведенной ниже схеме определяется как

, где V измеряется в вольтах, а I измеряется в амперах.

Найдите ток I в цепи.

Применение K.V.L.
-5 + 1000 x I + V = 0 ⇒ -5 + 1000 x (V – 0,7) / 500 + V = 0
⇒ -5 + 2 (V – 0,7) + V = 0 ⇒ 3V = 6,4 ⇒ V = 2,13 Вольт
Таким образом, I = (В – 0,7) / 500 = (2,13 – 0,7) / 500 = 1,43 / 500 = 2,86 мА

Q.14. Нарисуйте формы выходных сигналов для схемы, приведенной ниже (RC >> T / 2). Take | V _m | > | V ₁ |.

Q.15. Переменный ток. питание 220 В, 50 Гц подается на схему однополупериодного выпрямителя через трансформатор с соотношением витков 5: 1.Прямое сопротивление диода составляет 100 Ом, а сопротивление нагрузки

составляет 5 кОм.
(a) Найдите выходной постоянный ток. Напряжение.
(b) Найдите среднеквадратичное значение. значение выходного напряжения.
(c) Какой у диода должен быть рейтинг PIV?

Q.16. Рассмотрим схему, показанную на рисунке ниже.
(a) Найдите максимальный ток стабилитрона I _{Z, не более}, когда R _L = 2 кОм.
(b) Найдите минимальный ток стабилитрона I _{Z, min,}, когда R _L = 4 кОм.
(c) Найдите I _L и I _Z с V _в = 22 В и R _L = 2 кОм.
(d) Найдите мощность, рассеиваемую на стабилитроне, когда R _L = 5 кОм и V _в = 20 В.

⇒ P _Z = V _Z I _Z = 10 x 8 = 80 мВт

Q.17 Для схемы выпрямителя, показанной на рисунке, синусоидальное напряжение (В ₁ или В ₂) на выходе трансформатора имеет максимальное значение 10 В.Сопротивление нагрузки R _L составляет 2 кОм.
(a) Найдите средний ток I _av через резистор R _L.
(b) Найдите действующее значение тока I _{действующее значение} через резистор R _L.
(c) Какой у диода должен быть рейтинг PIV?

(a)
(b)
(c) Рейтинг PIV ≥ 2V _м = 20V

Q.18. Источник переменного тока (5–20 В) подключен к стабилитрону с напряжением пробоя 10 В (см. Рисунок).

(a) Отношение максимальной мощности к минимальной мощности, рассеиваемой через резистор нагрузки

(b) Найдите минимальную мощность, рассеиваемую на стабилитроне.
(c) Найдите максимальную мощность, рассеиваемую на стабилитроне.

(a) Когда V = 5V ⇒ напряжение холостого хода V _i =

Когда V = 20V ⇒ напряжение холостого хода V _i =
(b) Когда V = 5V ⇒ напряжение холостого хода
⇒ P _{z, мин} = V _Z I _Z = 0.
(c) Когда V = 20V ⇒ напряжение холостого хода

⇒ P _{z, max} = V _Z I _Z = 10 x 10 = 100 мВт

Q.19. Переменный ток. Напряжение 220 В, 50 Гц приложено к первичной обмотке понижающего трансформатора 20: 1. Вторичная обмотка трансформатора – мостового типа и подключена к двухполупериодному выпрямителю с сопротивлением нагрузки 500 Ом. Прямое сопротивление диода 10 Ом.
(a) Найдите выходной постоянный ток. Напряжение.
(b) Найдите среднеквадратичное значение. значение выходного напряжения.
(c) Какой у диода должен быть рейтинг PIV?

Q.20. На приведенном ниже рисунке показаны вольт-амперные характеристики диода в диапазоне напряжения и тока, в котором можно безопасно эксплуатировать диод.

(a) Найдите приблизительный ток диода в мА.
(b) Найдите приблизительный ток в мА через сопротивление 600 Ом.
(c) Найдите приблизительный ток в мА через сопротивление 200 Ом.

Характеристики показывают, что используемый диод является стабилитроном.
(a) Напряжение холостого хода

(b) Напряжение холостого хода

(c) Напряжение холостого хода
⇒ I _R = 5 / 0,2 = 25 мА

Пример назначения на диоде ECEN 325 Lab 6

ECEN 325-510

Лаборатория 6: диоды

Цель:

Целью этой лаборатории было исследование характеристик диода.Разработаны базовая диодная схема и схема пульсирующего диода. Их поведение будет сравниваться с симуляциями, измерениями и расчетами.

Расчеты:

Схемы:

Характеристики диодов Характеристика пульсаций диодов

Моделирование:

Характеристический диод в сравнении с Моделирование

Моделирование переходных процессов пульсирующего диода – максимальное пиковое напряжение

Имитация переходных процессов пульсации диода – максимальная пульсация

Моделирование переходных процессов пульсирующего диода – максимальный ток

Характеристики диода vs. Измерение

Измеренная переходная пульсация

Таблицы данных:

Диод пульсации

	Вычислено	Моделирование	Измерено
Резистор (кОм)	1	1	1
Конденсатор (мкФ)	20	20	20
Входное напряжение (В)	3.7	3,7	3,71
Выходное напряжение (В)	НЕТ	3,08	3,00
Пульсация (Δx в мс)	НЕТ	1,74	1,77

Обсуждение:

Каждая часть (расчеты, моделирование и измерения) были очень согласованы для характеристического диода и цепи пульсирующего диода.Некоторые различия могут быть обнаружены в результате неидеальных ограничений физической схемы по сравнению с моделируемой схемой. В смоделированной части графика характеристики диода мы замечаем, что на графике есть только несколько точек. Это приводит к построению приблизительного графика по сравнению с измеренными значениями, которые имеют всего около 7000 различных точек. Даже если между двумя графиками есть резкая разница, мы все равно можем видеть то же поведение, когда на двух графиках не хватает 0,45 мА для тока.В целом, значения в этой лабораторной работе вполне удовлетворительны.

слишком скрытый контент

Загрузить образец сейчас

Верните деньги, которые вы потратили на скачанный образец

Цитируйте это произведение.

Чтобы экспортировать ссылку на эту статью, выберите ссылку ниже.

APA ГНД ГАРВАРД ОСКОЛА

Справка по моему назначению (2021 г.) Тема. Получить с http://www.myassignmenthelp.net/sample-assignment/ecen-325-lab-6-diode

“Тема.«Моя помощь по назначению, 2021 г., http://www.myassignmenthelp.net/sample-assignment/ecen-325-lab-6-diode

Справка по моему назначению (2021 г.) Тема. Доступно по адресу: http://www.myassignmenthelp.net/sample-assignment/ecen-325-lab-6-diode

[дата обращения 10.06.2021].

Моя справка по назначению. ‘Subject’ (My Assignment Help, 2021) http://www.myassignmenthelp.net/sample-assignment/ecen-325-lab-6-diode, дата обращения 10.06.2021.

Помощь по назначению лавинного диода и Помощь в домашнем задании по лавинному диоду

Выберите наиболее эффективное домашнее задание для лавинного диода Справка

В области электротехники некоторые студенты запутались.Проблема не в их незнании, а в том, что они не могут регулярно проходить различные термины. Вот почему вам просто иногда нужна поддержка. Если вы не получите точного решения, вы не сможете достичь цели.

Итак, мы из myhomeworkhelp.com создали команду и работаем вместе для достижения наилучшего результата. Многие студенты не понимают, как решить проблемы с лавинным диодом. Если у вас также есть проблемы, связанные с этой темой, приходите и получите решения от нашего надежного поставщика услуг помощи по домашнему заданию по лавинному диоду .

Что такое лавинный диод?

В области электроники лавинный диод используется для определения напряжения лавинного пробоя, когда имеется напряжение некоторого обратного смещения. Он состоит из некоторых полупроводников и кремниевых материалов.

Вам необходимо знать обо всех функциональных возможностях, и вам также важно пройти через относительные термины, чтобы получить наилучшую информацию по теме. Ваши задания очень важны, так как их выполняет эксперт.Если у вас возникли трудности с решением этих заданий, тогда вам стоит пойти с отличным вариантом Avalanche diode Homework Help.

Для чего нужен лавинный диод?

Различные варианты использования лавинного диода следующие:

Опорное напряжение
Генерация СВЧ-частоты
Защита
Детектор одиночных фотонов лавин
Генерация ВЧ шума

Вы должны знать вышеупомянутые термины, и вы также поймете, что функции лавинного диода делают его использование безупречным.Ваши задания должны решать различные задачи, и ваши описания должны быть точными. Если у вас возникли какие-либо затруднения при написании ответов, приходите и получите нашу помощь в виде справки по домашнему заданию по лавинному диоду .

Каковы термины и связанные с ними понятия в этой теме?

Соответствующие термины, которые вам следует тщательно изучить:

Лавина
Стабилитрон
Напряжение смещения
Анод
Катод
Зажимные диоды
Ограничители напряжения
Лавинные транзисторы

Есть много других факторов, которые влияют на ваши знания, а также на то, чтобы ваши решения были безупречными.Теперь вам также важно просмотреть описание. В случае, если вы не можете его приобрести. Вам нужна поддержка, и поэтому наша Справка по назначению лавинных диодов – лучшая из всех.

Какие услуги мы предоставляем?

Наши эффективные услуги Справка по назначению лавинных диодов заключаются в следующем:

Полностью подходящие решения в соответствии с вашими требованиями
Никакой ошибки в задании не видно ни с вычислительной, ни с грамматической точки зрения.

Назначение диодов: Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Назначение диода, анод диода, катод диода, как проверить диод мультиметром

Как проверить диод мультиметром

Принцип работы и назначение диодов | MOSFET

Электрический пробой

Тепловой пробой

Принцип устройства и работы электро-вакуумных приборов

Назначение диодов, резисторов и емкостей, применяемых в электрических схемах лифтов

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рекламные предложения:

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Диоды: описание, подключение, схема, характеристики

Принцип работы

Разновидности и назначения

Вывод

FAQ

Принцип работы диодов для чайников

Устройство

Назначение

Плюсы и минусы

Прямое включение диода

Диодные схемы

Обратное включение диода

Триоды

Прямое и обратное напряжение

История появления

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Новая система обозначений

Основные неисправности диодов

Пробой p-n-перехода

Электрический пробой

Тепловой пробой

Немного интересных сведений о диодах

Диоды и тиристоры

, Справка по назначению, Диоды и транзисторы

Диод: определение, символ, работа, характеристики, типы и применение

Определение диода

Символ диода

Конструкция диода

Рабочий диод

Диод с прямым смещением

Диод с обратным смещением

История диода

Соединительные диоды

Диод с pn переходом

Диод Шоттки

Вольт-амперные характеристики

Режим прямого смещения

Режим обратного смещения

Типы диодов

Светодиодные диоды

Лавинные диоды

Стабилитроны

Кристаллические диоды

Фотодиоды

Приложения

Автор: Аднан Акил

Справка по домашнему заданию по диодам и Справка по назначению диодов

LED: светоизлучающий диод – точка назначения

P-N Junction Diode: Назначение IIT JAM Примечания

Пример назначения на диоде ECEN 325 Lab 6

Загрузить образец сейчас

Цитируйте это произведение.

Помощь по назначению лавинного диода и Помощь в домашнем задании по лавинному диоду

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ