Jaká je hlavní vlastnost diody?

Proudově napěťová charakteristika polovodičové diody je na Obr. 76. S rostoucím napětím ve směru vedení diody (tzv. propustné napětí) se prudce zvyšuje propustný proud zařízením. Při opačné polaritě přiloženého napětí (tzv. zpětné napětí) vzniká saturační proud I0 – zpětný proud n-p přechodem prakticky nezávislý na hodnotě zpětného napětí.

Proudově napěťová charakteristika polovodičové diody je analyticky vyjádřena následujícím vzorcem: (88) kde I je proud procházející diodou; q je náboj elektronu; k je Boltzmannova konstanta; I 0 — saturační proud (reverzní proud); T je absolutní teplota. Rýže. 76. Proudově-napěťová charakteristika polovodičové diody.

Při pokojové teplotě je q/kT přibližně rovno 40 1/v a vzorec (88) bude mít formu I = I 0 (e 40U-1). (89) Ze vzorce (89) vyplývá, že při kladném (stejnosměrném) napětí přivedeném na n-p přechod, počínaje napětím v řádu 0,04-0,05 V, je exponenciální člen eoi mnohem větší než jednota a proud přes n – p-přechod se bude s rostoucím napětím prudce zvětšovat.

Naopak při záporných (reverzních) napětích bude exponenciální člen e – 40U = 1/e 40U mnohem menší než jednota, lze jej zanedbat a můžeme předpokládat, že proud procházející polovodičovou diodou, tedy zpětný proud , se rovná proudu procházejícím n – p-přechodem bez vnějšího napětí. Pokud zpětné napětí překročí povolené maximální napětí U rev.max, dojde k přehřátí a zničení diody. Čím větší je délka záporné větve charakteristiky proud-napětí, tím větší je schopnost diody odolávat zpětnému napětí bez průrazu. K průrazu dochází v důsledku skutečnosti, že pod vlivem silného elektrického pole se elektrony uvolňují z kovalentních vazeb, zvyšují svou energii a pohybují se vyšší rychlostí uvnitř polovodiče a ionizují jeho neutrální atomy. Objevují se nové volné elektrony a díry, což vede k lavinovitému nárůstu zpětného proudu a následně k přehřívání n-p přechodu. Odpor n-p přechodu proti střídavému proudu v daném bodě proudově-napěťové charakteristiky je určen jeho strmostí a lze jej určit derivačním výrazem (88): (90) odkud Při pokojové teplotě můžeme předpokládat, že kde I a I 0 jsou v miliampérech, R je Odpor polovodičové diody je v ohmech. Vzorec (90) a odporová charakteristika R, znázorněná tečkovanou čarou na Obr. 76 ukazují, že s rostoucím proudem odpor přechodu klesá a je v řádu několika nebo dokonce desetin ohmu. Při zpětném napětí, kdy I → I 0, má odpor n-p přechodu hodnotu v řádu desítek a stovek tisíc ohmů. Analýza proudově-napěťové charakteristiky polovodičové diody ukazuje, že se jedná o nelineární prvek, jeho odpor se mění v závislosti na velikosti a znaménku přiloženého napětí. Tyto vlastnosti polovodičové diody umožňují její použití pro usměrnění střídavého proudu, frekvenční konverzi, omezení amplitudy atd.

Pro hodnocení elektrických vlastností polovodičových planárních diod se používají následující parametry:

Hlavní rysy proudově-napěťové charakteristiky polovodičové diody ve srovnání s odpovídající charakteristikou vakuové diody jsou následující:

Na rozdíl od bodových polovodičových diod, u kterých je většina parametrů měřena stejnosměrným proudem, jsou všechny parametry planárních polovodičových diod měřeny obvykle střídavým proudem o frekvenci 50 Hz.

Polovodičová dioda nebo jednoduše dioda je radiový prvek, který umožňuje průchod elektrického proudu pouze jedním směrem a blokuje jeho průchod druhým směrem. V hydraulické analogii lze diodu přirovnat ke zpětnému ventilu: zařízení, které umožňuje tekutině proudit pouze jedním směrem.

Dioda je radiový prvek se dvěma vývody. Některé diody vypadají téměř stejně jako rezistory:

A některé vypadají trochu jinak:

Existují také SMD verze diod:

Vodiče diody se nazývají – anoda a katoda. Někteří lidé je mylně nazývají „plus“ a „mínus“. To není pravda. To se nedá říct.

Ve schématech je dioda označena následovně

Elektrický proud může procházet pouze z anody na katodu.

Z čeho se skládá dioda?

V našem světě existují látky, které dokonale vedou elektrický proud. Patří sem především kovy, například stříbro, měď, hliník, zlato a tak dále. Takové látky se nazývají vodiče. Existují látky, které velmi špatně vedou elektrický proud – porcelán, plasty, sklo a tak dále. Říká se jim dielektrika nebo izolanty. Mezi vodiči a dielektriky jsou polovodiče. Jedná se především o germanium a křemík.

Jakmile se germanium nebo křemík smíchá s nepatrnou frakcí arsenu nebo india, vytvoří se při smíchání s arsenem polovodič typu N; nebo polovodič typu P ve směsi s indiem.

Nyní, pokud jsou tyto dva polovodiče typu P a N svařeny dohromady, vytvoří se na jejich přechodu PN přechod. Toto je struktura diody. To znamená, že dioda se skládá z PN přechodu.

Polovodič typu P v diodě je anoda a polovodič typu N je katoda.

Otevřeme sovětskou diodu D226 a uvidíme, co je uvnitř, odbroušením části těla na smirkovém kotouči.

Jedná se o stejný PN přechod

Jak určit anodu a katodu diody

1) na některých diodách katoda je naznačena proužkemodlišná od barvy těla

2) můžete zkontrolujte diodu pomocí multimetru a zjistit, kde je jeho katoda a kde anoda. Zároveň zkontrolujte jeho výkon. Tato metoda je železná ;-). Jak zkontrolovat diodu pomocí multimetru najdete v tomto článku.

Je velmi snadné si zapamatovat, kde je anoda a kde katoda, pokud si vzpomenete na nálevku na nalévání tekutin do úzkých hrdel lahví. Trychtýř je velmi podobný obvodu diody. Nalijeme do nálevky, tekutina teče velmi dobře, ale pokud ji otočíte dnem vzhůru, zkuste ji nalít úzkým hrdlem nálevky ;-).

Dioda ve stejnosměrném obvodu

Jak jsme již řekli, dioda umožňuje průchod elektrického proudu pouze jedním směrem. Abychom to ukázali, dáme dohromady jednoduchý diagram.

Protože naše žárovka je 12V, nastavíme také hodnotu na zdroji na 12V a celý elektrický obvod sestavíme podle výše uvedeného schématu. Díky tomu naše žárovka pálí dokonale. To znamená, že diodou prochází elektrický proud. V tomto případě se říká, že dioda je zapojena v propustném směru.

Nyní vyměníme vývody diody. V důsledku toho bude mít diagram tuto podobu.

Jak vidíte, žárovka se nerozsvítí, protože dioda nepropouští elektrický proud, to znamená, že blokuje jeho průchod, ačkoli zdroj produkuje svých poctivých 12 Voltů.

Jaký závěr lze z toho vyvodit? Dioda vede stejnosměrný proud pouze jedním směrem.

Dioda ve střídavém obvodu

Pro ty, kteří zapomněli, co je to střídavý proud, si přečtěte tento článek. Abychom zvážili fungování diody v obvodu střídavého proudu, nakreslete schéma. Zde vidíme frekvenční generátor G, diodu a dvě svorkovnice X1 a X2, ze kterých budeme odebírat signál pomocí osciloskopu.

Můj frekvenční generátor vypadá takto.

Pořídíme oscilogram pomocí digitálního osciloskopu

Generátor produkuje střídavé sinusové napětí.

Co se stane po diodě? Připojíme se na svorky X1 a X2 a vidíme tento oscilogram.

Dioda vyřízne spodní část sinusovky a ponechá pouze horní část.

Co se stane, když vyměníme vodiče diody? Schéma bude vypadat takto.

Co získáme na svorkách X1 a X2? Podívejme se na oscilogram.

Páni! Dioda odřízla pouze kladnou část sinusovky!

Charakteristika diod

Podívejme se na charakteristiku diody KD411AM. Jeho vlastnosti hledáme na internetu zadáním do vyhledávání „datasheet KD411AM“

Pro vysvětlení parametrů diody potřebujeme i její proudově-napěťovou charakteristiku

1) Obrátit maximální napětí U_arr – to je napětí diody, které vydrží při opačném zapojení, přičemž jí bude protékat proud I_arr — síla proudu při obráceném zapojení diody. Při překročení zpětného napětí v diodě dochází k tzv. lavinovému průrazu, v důsledku čehož prudce vzroste proud, což může vést k úplné tepelné destrukci diody. V naší zkoumané diodě je toto napětí 700 voltů.

2) Maximální dopředný proud I_пр je maximální proud, který může protékat diodou v propustném směru. V našem případě jsou to 2 ampéry.

3) Maximální frekvence F_d , která nesmí být překročena. V našem případě bude maximální frekvence diody 30 kHz. Pokud je frekvence vyšší, naše dioda nebude fungovat správně.

Typy diod

zenerovy diody

zenerovy diody jsou stejné diody. Už z názvu je jasné, že zenerovy diody něco stabilizují. A stabilizují napětí. Ale aby zenerova dioda provedla stabilizaci, je nutná jedna podmínka. Oni by měly být zapojeny opačně než diody. Anoda je záporná a katoda kladná. Zvláštní, že? Ale proč tomu tak je? Pojďme na to přijít. Ve Volt-Amp charakteristice (CVC) diody se používá kladná větev – propustný směr, ale u zenerovy diody je druhá část větve CVC zpětný směr.

Níže v grafu vidíme 5V zenerovu diodu. Bez ohledu na to, jak moc se mění aktuální síla, stále budeme přijímat 5 Voltů ;-). Skvělé, že? Jsou tu ale i úskalí. Síla proudu by neměla být větší než v popisu diody, jinak selže kvůli vysoké teplotě – zákon Joule-Lenz. Hlavním parametrem zenerovy diody je stabilizační napětí (Ust). Měřeno ve voltech. Na grafu vidíte zenerovu diodu se stabilizačním napětím 5 Voltů. Existuje také proudový rozsah, ve kterém bude zenerova dioda pracovat – toto je minimální a maximální proud (I_min, I_max). Měřeno v ampérech.

Zenerovy diody vypadají úplně stejně jako konvenční diody:

Na obrázcích jsou označeny takto:

LED diody

LED diody – speciální třída diod, které vyzařují viditelné a neviditelné světlo. Neviditelné světlo je světlo v infračervené nebo ultrafialové oblasti. Ale pro průmysl stále hrají velkou roli LED s viditelným světlem. Používají se pro vystavení, design nápisů, světelných bannerů, budov a také pro osvětlení. LED diody mají stejné parametry jako každá jiná dioda, ale většinou je jejich maximální proud mnohem nižší.

Omezte zpětné napětí (U_arr) může dosáhnout 10 voltů. Maximální proud (I_max) bude u jednoduchých LED omezen na cca 50 mA. Spíše na osvětlení. Proto při zapojování konvenční diody musíte zapojit rezistor do série s ní. Rezistor lze vypočítat pomocí jednoduchého vzorce, ale ideálně je lepší použít proměnný rezistor, zvolit požadovanou záři, změřit hodnotu proměnného rezistoru a dát tam konstantní rezistor se stejnou hodnotou.

LED osvětlení spotřebovává haléře elektřiny a je levné.

Velmi žádané jsou LED pásky složené z mnoha SMD LED. Vypadají moc hezky.

Na obrázcích jsou LED označeny následovně:

Nezapomeňte, že LED se dělí na indikační a osvětlení. Indikátory LED mají slabé světlo a používají se k indikaci jakýchkoli procesů probíhajících v elektronickém obvodu. Vyznačují se slabým žhavením a nízkou spotřebou proudu

Osvětlovací LED diody jsou ty, které se používají ve vašich čínských lucernách, stejně jako v LED lampách

LED je proudové zařízení, to znamená, že pro svůj normální provoz vyžaduje jmenovitý proud, nikoli napětí. Při jmenovitém proudu klesá na LED určité napětí, které závisí na typu LED (jmenovitý výkon, barva, teplota). Níže je tabulka ukazující, jaký pokles napětí nastává na LED diodách různých barev při jmenovitém proudu:

Jak zkontrolovat LED se dozvíte v tomto článku.

Tyristory

Tyristory jsou diody, jejichž vodivost je řízena pomocí třetí svorky – řídicí elektrody (EU). Hlavním využitím tyristorů je řízení výkonné zátěže pomocí slabého signálu přiváděného do řídící elektrody. Tyristory vypadají podobně jako diody nebo tranzistory. Tyristory mají tolik parametrů, že pro jejich popis není dost článků. Hlavní parametr – I_{os, sr.} – průměrná hodnota proudu, který by měl protékat tyristorem v propustném směru bez újmy na zdraví. Důležitým parametrem je otevírací napětí tyristoru – (U_у), která je přiváděna k řídicí elektrodě a při které se tyristor zcela otevře.

a takto vypadají výkonové tyristory, tedy tyristory, které pracují s vysokým proudem:

Na obrázcích vypadají triodové tyristory takto:

Existují také typy tyristorů – dinistory a triaky. Dinistory nemají řídicí elektrodu a vypadají jako běžná dioda. Dinistory začnou procházet elektrickým proudem v přímém spojení, když napětí na nich překročí určitou hodnotu. Triaky jsou stejné jako triodové tyristory, ale po zapnutí jimi prochází elektrický proud ve dvou směrech, proto se používají v obvodech se střídavým proudem.

Diodový můstek a diodové sestavy

Výrobci také vkládají několik diod do jednoho pouzdra a spojují je dohromady v určitém pořadí. Tímto způsobem se dostaneme sestavy diod. Diodové můstky jsou jedním z typů diodových sestav.

Na diagramech diodový most se označuje takto:

Existují i ​​další typy diod, jako jsou varikapy, Gunnova dioda, Schottkyho dioda atd. Ani věčnost by nám nestačila na to, abychom je všechny popsali.

Velmi zajímavé video o diodě

Podobné články na téma “dioda”