Co je to DIODE – podle vašich vlastních slov? | Pikabu

Polovodiče jsou látky, které svými elektricky vodivými vlastnostmi zaujímají mezilehlou polohu mezi vodiči a izolanty.
V polovodičích, stejně jako v kovech, je proud uspořádaný pohyb nabitých částic.
Spolu s pohybem záporných nábojů (elektronů) v polovodičích však dochází k uspořádanému pohybu kladných nábojů, tzv. — díry.

Díry získané s účastí ionty polovodičové látky – atomy s uniklými elektrony. Ve skutečnosti ionizované atomy neopouštějí své místo v krystalové mřížce. Ve skutečnosti dochází k postupné změně stavu atomů látky, když elektrony přeskakují z jednoho atomu na druhý. Vzniká proces, který navenek vypadá jako uspořádaný pohyb nějakých podmíněných kladně nabitých částic – díry.

V obyčejném, čistém polovodiči poměr díry a volné elektrody 50%:50%.
Jakmile se ale do polovodiče přidá malé množství látky – nečistoty, tento poměr projde významnými změnami. V závislosti na vlastnostech přidané látky získává polovodič buď výraznou elektronovou vodivost (typ n), nebo se jeho hlavními nosiči stávají díry (typ p).

Polovodičový přechod (pn) je vytvořen na spojení dvou fragmentů polovodičového materiálu s různou vodivostí. Je to extrémně tenká oblast, ochuzená o nosiče obou typů. Pn přechod má malý odpor, když je směr proudu vpřed, a velmi vysoký odpor, když je směr proudu obrácený.

Konvenční polovodičová dioda se skládá z jednoho polovodičového přechodu vybaveného dvěma vývody – anoda(kladná elektroda) a katoda – záporná elektroda. V souladu s tím má dioda vlastnost jednostranná vodivost – dobře vede proud v propustném směru a špatně ve zpětném směru.

Co to v praxi znamená?
Představme si elektrický obvod složený z baterie a žárovky zapojené do série přes polovodičovou diodu. Kontrolka se rozsvítí pouze pokud anoda (kladná elektroda) je připojena ke kladnému pólu zdroje energie (baterie) a katoda (záporná elektroda) do mínusu – přes vlákno žárovky.

Jedná se o přímé zapojení polovodičové diody. Pokud přepólujete zdroj energie, dioda se rozsvítí obráceně – žárovka se nerozsvítí. Věnujte pozornost tomu, jak vypadá označení polovodičové diody ve schématu – trojúhelníková šipka označující přímé spojení se shoduje se směrem proudu obecně akceptovaným v elektrotechnice – od plusu zdroje energie po mínus. Svislá čára, která k ní přiléhá, ​​symbolizuje bariéru proti pohybu proudu v opačném směru.

Pro normální provoz jakékoli polovodičové diody je jeden předpoklad. Napájecí napětí musí překročit určitou prahovou hodnotu (hodnotu vnitřního potenciálu předpětí pn přechodu). U usměrňovacích diod je to obvykle méně než 1 volt, u germaniových vysokofrekvenčních diod je to asi 0,1 voltu, u LED může přesáhnout 3 volty. Tuto vlastnost polovodičových diod lze využít k vytvoření nízkonapěťových stabilizovaných napájecích zdrojů.

Pokud diodu připojíte zpět a budete postupně zvyšovat napětí zdroje, v určitém okamžiku zcela jistě dojde k obrácenému elektrickému průrazu pn přechodu. Diodou začne procházet proud v opačném směru a přechod bude poškozen. Hodnota maximálního přípustného zpětného napětí (Urev.i.) se u různých typů polovodičových diod značně liší a je velmi důležitým parametrem.

Druhým, neméně důležitým parametrem lze nazvat mezní hodnotu propustného proudu – Upr. Tento parametr přímo závisí na velikosti úbytku napětí na přechodu polovodičové diody, polovodičovém materiálu a charakteristikách přenosu tepla pouzdra.

Usměrnění AC.

Vyměňme zdroj stejnosměrného proudu za střídavý zdroj podobného napětí. Světlo se rozsvítí, ale slabě, s mírným blikáním. Jak víte, střídavý proud s frekvencí 50 Hz. plynule mění svůj směr 50krát za sekundu. Dioda projde půlvlnami nasměrovanými v jejím dopředném směru a odřízne ty nasměrované v opačném směru.
Na níže uvedeném obrázku jsou záporné půlvlny zobrazeny modře pro jasnost a kladné půlvlny jsou zobrazeny červeně.

Žárovka tak obdrží usměrněné napětí, pulzující s dvojnásobnou frekvencí. Výsledné napětí bude o něco nižší než jmenovité. Pro lepší usměrnění střídavého proudu se používá tzv. můstkový obvod sestávající ze čtyř diod v jednofázovém obvodu.

V třífázovém střídavém obvodu vypadá kladná větev diodového můstku takto:

Pro spolehlivý provoz se při návrhu napájecích zdrojů volí polovodičové diody s 50% rezervou z hlediska parametrů Uform.i. a Jpr. To je způsobeno skutečností, že při provozu na maximální proudy se spolehlivost usměrňovače snižuje kvůli zahřívání pn přechodů.

Stabilizace napětí a Zenerovy diody.

Výstupní napětí konvenčního, neregulovaného zdroje stejnosměrného proudu podléhá kolísání v důsledku změn napětí na jeho vstupu. Výkres. Při připojování různých spotřebičů spotřebovávajících různé proudy se mění i napětí – roste s menší zátěží, klesá s větší. Pro normální provoz elektronických zařízení je nutné toto napětí stabilizovat, aby jeho hodnota byla nezávislá na výše uvedených faktorech. Zenerovy diody jsou polovodičové diody používané ke stabilizaci napětí v různých napájecích zdrojích. Na rozdíl od běžných diod fungují, když jsou zapnuty obráceně, v poruchovém režimu. To jim neškodí, pokud není překročena mez ztrátového výkonu, jejíž hodnota je derivací úbytku napětí na přechodu a proudu, který jím protéká.

Nejdůležitějšími parametry zenerovy diody jsou tedy stabilizační napětí a maximální provozní proud. Provozní proud zenerovy diody je omezen sériově zapojeným rezistorem.

Tyristory.

Tříelektrodové tyristory (tyristory) jsou polovodičová zařízení používaná k regulaci výkonu ve střídavých a stejnosměrných sítích. Tyristor snadno přechází ze zavřeného (nevodivého) stavu do stavu otevřeného, ​​když je na řídicí elektrodu přiveden otevírací impuls. Jakmile je tyristor zapnutý, zůstává v tomto stavu, dokud jím protékající proud neklesne na určitou prahovou hodnotu.

Při práci v obvodech střídavého proudu dochází k podobnému poklesu při každé změně polarity se změnou fáze. Ve stejnosměrných obvodech se k odpojení používají speciální obvody.

Typy diod.

Kromě schopnosti procházet proud pouze jedním směrem má pn přechod řadu dalších zajímavých vlastností. Například schopnost emitovat (včetně ve viditelné oblasti), když proud teče v dopředném směru, a generovat elektřinu. proudu pod vlivem záření. Tato vlastnost se využívá při implementaci elektronických prvků, jako jsou LED, fotodiody a fotobuňky.
Kromě toho má každý pn přechod také elektrickou kapacitu a navíc možnost ji měnit pomocí napětí aplikovaného v opačném směru. Pomocí něj bylo možné vytvořit tak užitečné prvky, jako jsou VARICAPS.

Varicaps.

Pn přechod má tedy elektrickou kapacitu, jejíž hodnota závisí na jeho ploše a šířce. Pokud je napětí aplikováno v opačném směru, přechod se posune, plocha zůstane nezměněna, ale šířka se zvětší. Kapacita se odpovídajícím způsobem snižuje. Tuto kapacitu je možné regulovat změnou velikosti použitého napětí. Elektronické prvky (v podstatě diody) vytvořené na tomto principu se nazývají varikapy.

Varicaps se používají v rádiových zařízeních místo konvenčních proměnných kondenzátorů pro nastavení frekvence oscilačních obvodů. Výhoda Použití varicaps umožnilo výrazně zmenšit velikost a zvýšit účinnost výběrových jednotek pro rádiová přijímací zařízení, je relativně jednoduché a levné implementovat automatizaci procesů nastavení (dříve prováděnou ručně).

Schottkyho diody.

Schottkyho dioda (Schottkyho bariérová dioda) je polovodičová dioda s nízkým úbytkem napětí (0,2-0,4 voltu) při přímém zapojení. Pojmenován po německém fyzikovi Walteru Schottkym. U Schottkyho diod je na rozdíl od konvenčních diod místo pn přechodu použit přechod kov-polovodič. To poskytuje řadu speciálních výhod – snížený pokles napětí při dopředném přepínání, velmi nízké zpětné zotavovací náboje.

To je vysvětleno skutečností, že na rozdíl od konvenčních diod Schottkyho diody fungují pouze na hlavních nosičích a jejich výkon je omezen pouze bariérovou kapacitou. Schottkyho diody se nejvhodněji používají ve vysokorychlostních pulzních obvodech, pro usměrnění nízkých vysokofrekvenčních napětí, ve vysokofrekvenčních směšovačích, ve spínačích a spínačích.

LED diody.

Když stejnosměrný proud protéká kterýmkoli pn přechodem (libovolnou diodou!), generují se fotony. Je to důsledek cyklické rekombinace – obnovy atomů látky v procesu pohybu hlavních proudových nosičů.
Elektronické prvky používané ke generování světla a založené na tomto principu se nazývají LED. LED diody se používají pro indikaci a přenos informací jako součást elektronických zařízení, jako jsou optočleny.

Účinnost a svítivost moderních LED je tak vysoká, že jsou v současnosti nejslibnějším zdrojem umělého osvětlení. V závislosti na materiálu zvoleném jako polovodič vyzařují LED diody na různých vlnových délkách.
IR diody vyzařují v infračervené oblasti, indikační a osvětlovací LED vyzařují ve viditelné části spektra (zelená, červená, žlutá atd.). Nejvyšší účinnost LED diody se vyznačují vyzařováním v ultrafialové oblasti. Zajímavé je, že tento typ se nejčastěji používá pro osvětlení. Bílé světlo se získává pomocí speciálního fosforu, který přeměňuje ultrafialové světlo.

Intenzita vyzařování LED roste s rostoucím proudem protékajícím pn přechodem, až do určité meze. Po jeho dosažení LED selže. Pro normální provoz je proto nutné proud omezit.
Typicky se toho dosáhne zapojením odporu do série.

Stabilizátory.

Stávající zenerovy diody jsou omezeny minimálním stabilizačním napětím (asi 3 V).
Co dělat, když potřebujete zdroj stabilizovaného napětí do 3 voltů? Použijte přímou větev Volt – Ampérové ​​charakteristiky diody (VAC). V oblasti dopředného předpětí pn přechodu může mít napětí na něm hodnotu 0,7. 2 V (v závislosti na materiálu polovodiče) a málo závisí na proudu.
Diody speciálně používané v této kapacitě se nazývají STABITORY.

Fotodiody.

Fotodioda je polovodičový prvek citlivý na světlo s jedním pn přechodem, jehož zpětný proud se mění v závislosti na úrovni osvětlení. Množství, o které se v tomto případě mění, se nazývá fotoproud.

Fotodiody se používají k převodu signálů přenášených v optickém režimu do elektrické formy. Nízká setrvačnost fotodiod usnadňuje příjem přenosu informací s vysokou hustotou, např. při přenosu přes optické linky. Kromě toho lze fotodiody použít ve fotodetektorech na dálkové ovládání atd.

Použití jakýchkoli materiálů z této stránky je povoleno za předpokladu, že existuje odkaz na webovou stránku „Electrical is Easy“.

Dioda je rádiová součástka, která umožňuje proudění proudu jedním směrem a blokuje jeho proudění druhým směrem. Má dva kontakty:

Ve staré řečtině DI – to jsou dva. A OD — koncovky pojmu elektroda. Což doslova znamená dvě elektronické. Tedy se dvěma závěry.

Označení diody vypadá jako šipka ukazující směrem Proud. A svislá čára označující stranu katody,

Linkové značení je přítomno i na skutečném dioda.

Jednoduché příklady provozu DIODY

Dioda zablokuje nebo umožní proudění. Podle toho, jak to zapojíš do okruhu. Níže můžete vidět příklad diagramu.

V diagramu výše dioda připojeno v dopředném směru. Respektive PROUD volně protéká Dioda. Série spojená s LED dioda bude zářit.

No a co se stane, když se pokusíme otočit diodu opačným směrem. Jak je znázorněno na obrázku níže?

V tomto schématu DIOD zapnuto v opačném směru. To znamená, že v okruhu Ток nebude unikat a podle toho light-emitting diode půjde ven.

K čemu slouží dioda?

Rozsah použití diody velmi široké a rozmanité. V jakých obvodových řešeních se nepoužívá? Dioda.

Velmi často se setkáváme s využitím diody в napájecí zdroje. A skutečně, bez této rádiové části se neobejde ani jeden napájecí zdroj.

Převod AC na DC:

Diody slouží k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný. Nejčastěji umístěním čtyř diod pro vytvoření můstkového usměrňovacího obvodu. To se často používá za transformátorem v napájecím zdroji. I když existují i ​​beztransformátorové obvody. A také obvody, kde je pro usměrnění použita pouze jedna dioda.

Dále za usměrňovací diodou je obvykle převodní a stabilizační obvod. Kde lze použít i diody.

No, taky když se podíváš pozorně. Nalézt DIOD můžete to udělat téměř kdekoli. Zřídka se v žádném schématu nepoužívají diody.

Jak funguje dioda?

Basis dioda to je polovodič. Přesněji dva polovodiče různé vodivosti. Tento koláč se skládá ze dvou vrstev Polovodič typu P и Polovodič typu N a je tam on sám Dioda

Činnost diody lze přirovnat k ventilu, který nebrání kapalině proudit jedním směrem. Když se však průtok obrátí, uzavře se a zabrání průtoku kapaliny.

PN přechod vytvoříte tak, že vezmete záporně a pozitivně dotované polovodičové krystaly a spojíte je dohromady.

Na průsečíku těchto dvou materiálů se objeví oblast vyčerpání . Tato oblast vyčerpání působí jako izolant a odmítá projít proud v jednom ze směrů.

Když přivedete kladné napětí na záporný polovodič typu N typu P, ochuzená vrstva mezi těmito dvěma materiály zmizí a proud může proudit z Anoda к katoda.

Když přivedete napětí v opačném směru, oblast vyčerpání se rozšíří a zabrání toku proudu.

Jaké další informace byste měli vědět o diodách

• Musíte použít dostatečné napětí v „dopředném“ směru – od kladného k zápornému – aby dioda začala vést. Typicky je toto napětí mezi 0,7V a 1V.
• Každý typ DIODY má omezení proudu, který jím protéká. A nemůže projít neomezeným množstvím proudu.
• Diody nejsou ideální součástky. Pokud použijete napětí v opačném směru. Stále poteče malý proud. Tento proud se nazývá unikající proud .
• Pokud použijete dostatečně vysoké napětí v „reverzním“ směru, dioda selže a umožní proudění proudu v tomto směru (Porucha diody).

Typy diod

Existuje mnoho různých typů diod. Nejběžnější jsou:

• Pulzní dioda
• Usměrňovací dioda
• Zenerova dioda
• Světelné diody (LED)
• Schottkyho dioda
• Fotodioda
• Varicap
• atd.