Назначение конструкция принцип работы полупроводниковых диодов: Принцип работы полупроводникового диода

Принцип работы полупроводникового диода

Принцип работы полупроводникового диода

Главная

»

Принцип работы полупроводников…

Для контроля направления электрического тока необходимо применять разные радио и электро детали. В частности, современная электроника использует с такой целью полупроводниковый диод, его применение обеспечивает ровный ток.

• Устройство
• Принцип работы диодов
• Устройство
• Назначение
• Прямое включение диода
• Обратное включение диода
• Прямое и обратное напряжение
• Работа диода и его вольт-амперная характеристика
• Принцип работы
• Конструкция диода
• Схемы включения диодов

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами. Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.

Принцип работы диодов

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:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. 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.
4. 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.
5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. 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.

//www.youtube.com/embed/NqCaJhS0HGU?feature=oembed&wmode=opaque

Устройство

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

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. 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.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. 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.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. 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.

Назначение

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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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:

1. 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.
2. 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.
3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
4. 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:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. 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:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. 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.
4. 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.
5. 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).
6. 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.
7. 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.

Принцип работы

Понять принцип действия полупроводникового диода несложно. Все, что для этого понадобится — разбираться в базовых законах физики и знать, как происходят некоторые электрические процессы.

Изначально электроток действует на катод, что вызывает накаливание подогревательного элемента. В свою очередь, электродом испускаются электроны, а между двумя частями появляется электрическое поле.

Аноды с положительным зарядом воздействуют на электроны и притягивают их, а образованное поле выступает в качестве катализатора такой реакции. Также в этот момент формируется эмиссионный ток.

В двух электродах начинается формирование пространственно-отрицательного заряда, который может препятствовать протеканию электронов. Однако случается это лишь при снижении потенциала анода, в результате чего масса электронов не способна справиться с отрицательными элементами, что заставляет их перемещаться в обратном порядке, то есть электроны снова возвращаются к катоду.

Нередко показатели катодного тока держатся нулевой отметки — происходит это при воздействии частиц с зарядом минус. В результате образованное поле не заставляет электроны двигаться быстрее, а вызывает обратную реакцию — притормаживает их и заставляет вернуться обратно к катоду. В конечном итоге цепь размыкается, так как диод остается в запертом состоянии.

Конструкция диода

Одна из возможных конструкций диода показана ниже:

Рассмотрим одну из возможных конструкций прибора. Кристалл полупроводника 1 (например, с электронной проводимостью) размещен на металлической основе 3. На верхней части кристалла размещена примесь 2 (например индий), который обеспечивает наличие дырочной проводимости. Кристалл закрыт корпусом 4 во избежание различных механических повреждений p-n перехода.

С индиевой наплавки сделан изолированный вывод через стеклянный изолятор 5 – это анод прибора. Выводом же катода будет металлический корпус 3, которая также обеспечивает отвод тепла при работе устройства, чем защищает его от теплового пробоя и перегрева.

В свою очередь полупроводниковые элементы делят на:

• Малая мощность – ток до 0,3 А;
• Средняя – от 0,3 до 10 А;
• Мощные – от 10 А;

Схемы включения диодов

Если возникнет необходимость пропускать через полупроводники токи, которые больше их номинальных, соединяют их параллельно, что позволит пропустить больший ток, но возникает необходимость использовать индуктивные делители, для выравнивания токов элементов, схема ниже:

При больших напряжениях – соединяют последовательно. Но для таких соединений необходимо применять специальных схемы коммутации, чтоб не допустить выход элементов из строя, они показаны ниже:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 2.3 из 5.

Полезные сервисы:

Опрос:

Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа.
Результаты

Полупроводниковый диод – устройство и принцип действия

«06» декабря 2021 г.

Принцип действия диода заключается в способности пропускать ток в определенном направлении.

Устройство диода подразумевает наличия в нем двух зон:

• анода «+»;
• катода «-«.

По физическим принципам, положенным в основу работы диодов их можно разделить на:

• полупроводниковые;
• вакуумные.

Для первого типа рабочей средой является полупроводниковый материал с различными добавками, например, кремний или германий.

В вакуумных ток возникает за счет эмиссии электронов с катода, все процессы происходят, извините за тавтологию, в вакууме. В настоящее время практически везде применяются полупроводниковые диоды.

Устройство и принцип работы будет рассмотрен на примере выпрямительного диода (есть и другие типы, но этот встречается чаще).

Обозначение полупроводникового диода (рис.1а).

Анод на схеме условно обозначается треугольником, катод – поперечной чертой, проходящей через вершину и параллельной основанию.

Само обозначение способно подсказать порядок подключения: треугольник вершиной смотрит в направлении прямого тока. Направление тока принято считать от «плюса» к «минусу».

ВИДЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДИОДА

Прямое.

Прямым включением считается подключение «+» к аноду (рис. 1б). При этом основными являются такие характеристики как прямые ток Iпр и напряжение Uпр.

Кстати, Uпр – это падение напряжения на диоде, оно достаточно стабильно и для большинства кремниевых исполнений составляет 0,7-1,2 В. Подробнее про это поговорим при рассмотрении вольт амперной характеристики (ВАХ).

Ток же определяется сопротивлением нагрузки и характеризуется номинальным и максимально допустимым значениями.

Первый – это рабочий, при превышении второго диод выходит из строя. Это называется «пробой». При пробое полупроводниковый прибор утрачивает свойство односторонней проводимости и ток через него может течь в любом направлении.

Различают два вида пробоя:

• электрический;
• тепловой.

Электрический пробой обратим и при снижении тока до нормальных значений работоспособность восстанавливается.

При тепловом устройство идет «на выброс». Электрический пробой по истечении определенного времени может перейти в тепловой. Кстати, выход диода из строя в результате теплового пробоя происходит за счет перегрева кристалла и изменения его свойств.

Обратное.

При обратном включении на анод подается «минус», а на катод «плюс» (рис.1в).

Ток и напряжение, характеризующие этот режим работы называют обратными. В этом случае ток Iобр достаточно мал (доли миллиампер), а напряжение может изменяться в широких пределах, поскольку прикладывается оно с внешней стороны и все зависит от нас, сколько мы туда «закачаем».

Но при достижении максимального значения обратного напряжения, определяемого характеристиками диода опять же происходит пробой.

ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОДА

Вольт амперная характеристика показывает зависимость ток от напряжения на выводах полупроводникового диода.

Она индивидуальная и зависит не только от назначения (технологии) прибора (выпрямительные, туннельные, Шоттки и т.д.), но и от его типа в пределах функционального назначения. Например, разные типы выпрямительных диодов будут иметь, пусть отличающиеся ВАХ.

Поэтому представленная на рис.2 характеристика предназначена исключительно для иллюстрации принципа действия диода.

Правый верхний квадрант иллюстрирует работу в прямом подключении, левый нижний – в обратном.

Обратите внимание на несколько характерных точек.

Напряжение открытия Uотк.

Это уже упоминавшиеся 07-1,2 Вольта. Пока напряжение не достигнет этой величины ток, даже в прямом включении будет мал.

После открывания значительный рост тока заметного влияния на увеличения напряжения на диоде не оказывает.

Ток пробоя Iпр.

В этой точке происходит электрический пробой и диод перестает работать в штатном режиме.

В принципе про это написано выше, так что я просто конспективно остановлюсь на этих характеристиках применительно к графику.

Напряжение пробоя Uпроб.

Обратное напряжение, вызывающее выход полупроводникового диода из строя. Обратите внимание, до достижения этого значения обратный ток увеличивается незначительно, а потом нарастает лавинообразно.

Итак, здесь рассмотрены только основные характеристики, определяющие принцип работы.

Существует еще множество других: температурные, частотные и пр., но это уже относится к области углубленного изучения вопросов применения полупроводниковых диодов для различных схемотехнических решений.

Для построения и реализации простых задач приведенной информации начинающему будет достаточно. В качестве примера давайте покажу реальную схему.

ПРОСТАЯ СХЕМА НА ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ ДИОДЕ

Представьте, что имеется какое то устройство с питанием от батареек, например, радиоприемник. Для их экономии при наличии поблизости электрической сети хотелось бы подключать внешний блок питания.

Задача:

при отсутствии штатной возможности реализовать автоматический переход на внешний блок при его подключении и наоборот – переключение на питание от батарей при отключении адаптера.

Схема проста до смешного (рис.3).

Первоначально имеем приемник (ПР) и элемент питания (GB) – рис. 3а.

В разрыв цепи питания (А-Б) ставим диод (любой выпрямительный на напряжение не меньше 20 В и ток, например, 100 мА).

В точке Б подключаем разъем для подачи «+» с блока питания (БП), минус подключаем на общий провод «0». Напряжение блока питания и батарей должны быть одинаковы. Получаем схему рис. 3б.

Как это работает.

При отсутствии внешнего напряжения диод находится в открытом состоянии и ток от встроенных элементов поступает на приемник. Обратите внимание, на диоде мы при этом потеряем 0,7-1,2 Вольта – кто внимательно читал статью вопросов иметь не должен.

Как правило, такая потеря на работоспособности приемника не сказывается.

При подключении внешнего блока напряжение в точке Б становится равным 9 В, так же как и в точке А. Диод закрывается, так как не обеспечивается необходимое напряжение открывания (см. ВАХ). Батареи отключаются, питание поступает с адаптера.

Отключите его – диод откроется и подключит батарею, принцип прост.

Кстати, таким образом можно реализовать автоматический переход на резервное питание любого слаботочного устройства. При пропадании сетевого напряжения блок отключится и питание пойдет от резервного источника GB.

Недостаток только один – данная схема не обеспечивает автоматическую подзарядку, если в качестве резерва используется аккумулятор.

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Принципы работы диода — Производство печатных плат и сборка печатных плат

Проектирование печатных плат — сложная задача, которую невозможно решить без соответствующих инструментов. Две основные причины — неспособность. Один из них заключается в том, чтобы точно просмотреть конструкцию печатной платы и точно удалить детали. В результате большая часть проектирования печатных плат застревает в процессе проб и ошибок без четкого решения.

Все эти проблемы из-за того, что схемы обнаружения диодов аналоговые от одного прибора. Таким образом, понимание того, как они работают, и применение их в работе является сегодня наиболее важным элементом эффективного проектирования печатных плат.

Это означает, что у проектировщиков нет абсолютного способа найти правильный тип диодной схемы. Поэтому мы должны создать метод, поняв некоторые основные принципы применения диодов.

Первое, что необходимо в нашем процессе, это базовое понимание того, что делает диод.

Что такое диод?

Флеминг открыл диод. История гласит, что он пытался построить радиоприемник. У него были проблемы с работой усилителя. Кроме того, воспроизводимая частота звучала неправильно. Он играл с частями, пока не нашел решение. Дело в том, что изменение направления тока производило звук. Звук был таким сладким и отличался от всего, что он слышал раньше. Это должно быть что-то особенное.

Запросить производство и сборку печатных плат сейчас

Итак, Флеминг открыл то, что мы теперь знаем как диод (или выпрямитель). Он обнаружил, что определенный вид заряда может течь в одном направлении, говоря простыми словами. Диод был гальванического действия.

Не поймите неправильно — некоторые пытались использовать слово «выпрямитель» неправильно, чтобы обозначить что-то другое. Но это случай «дьявола, знаете ли». Только много лет спустя мы поняли физику диода.

А пока давайте представим себе диод как особый вид резистора. Это резистор, который пропускает ток в одном направлении, но блокирует его в другом. Неважно, какой это диод. Все они работают одинаково, поэтому они по-прежнему идут с символом.

Итак, сказав это, вам может быть интересно, что хорошего может сделать диод. В конце концов, резисторов уже более чем достаточно, и все они довольно дешевы.

Разница в том, как мы их производим. Резистор состоит из металлической проволоки, намотанной на керамическую форму. Мы спаиваем провод с другим проводом, чтобы образовать цепь (т. е. петлю). Когда ток течет по этой цепи, он встречает большее сопротивление. Сопротивление меньше, если оно течет в противоположном направлении, как обнаружил Флеминг.

Ламповые диоды

Вместо проволоки и керамической формы у нас есть двухпроволочные или металлические петли из фольги. Итак, если взять одну петлю, свернуть ее и пропустить через нее ток, можно будет сфокусировать заряд в одной точке. Затем, если вы поместите эту точку рядом с проводом или петлей, ток будет двигаться от металлической проволоки к металлической петле. Это было захватывающее открытие. Это означало, что вы могли собрать ток на металлической петле и провести по многим проводам одновременно.

Итак, вы видите, что диод имеет две петли из металлической фольги. Вы катите или кладете один в другой определенным образом. Есть несколько способов сделать это, и мы объясним их по ходу дела.

Как только вы поместите поток электронов на металлическую петлю, он начнет двигаться от одного конца к другому. Это означало, что вы могли без проблем пропускать ток с одного конца диода на другой. Это похоже на то, что позволяет обычный провод.

Запросить производство и сборку печатных плат

Твердотельные диоды

Когда появились диоды, они сделали все части из проводов, петель и трубок. Когда в игру вступили твердотельные материалы, похоже, произошло то же самое. Напряжение могло проходить в одну сторону, но не в другую.

На самом деле твердотельный диод работает совершенно иначе, чем его предшественник. Они представляют собой два полупроводниковых диода, соединенных между собой металлом. Мы делаем один из материала P-типа, а другой из N-типа. Название не имеет ничего общего с типом металла. Это сокращение от «p» и «n» соответственно, которые являются элементами, из которых состоят эти диоды.

Мы называем их так, потому что они представляют собой p-n переход или полупроводниковый диод.

Суть в том, что мы можем сделать диод из различных материалов. Но определенные формы и формы придают им уникальные свойства.

Этимология

Слово «диод» происходит от греческого слова «два». Конечно, это немного преувеличение, поскольку диод имеет не более одного контура. Двух петель нет. Но в то время это имело смысл, и до сих пор используется для описания основных частей диода.

Сегодня у нас есть много видов диодов. Но, к сожалению, у них много разных названий.

Это потому, что каждое имя описывает конкретную вещь, в зависимости от того, как мы ее делаем. Итак, сначала рассмотрим самые распространенные из них. Затем мы смотрим на похожие, но все же сильно отличающиеся друг от друга.

H как работает диод

Диоды являются одним из основных компонентов электронной схемы. Мы находим их почти в каждом электронном устройстве. Они контролируют ток через определенные цепи. Диоды также могут преобразовывать постоянный ток в переменный. Они также контролируют поток электроэнергии в электродвигателях и динамо-машинах.

Запросить производство и сборку печатных плат сейчас

Части схемы

Диод представляет собой электрический компонент, состоящий из полупроводникового материала с p-n переходом. Они имеют относительно высокое сопротивление потоку электричества. Отмечаем диод стрелкой, указывающей на протекание тока.

Действие диода влияет на нагрузку или цепь. Нагрузка, в нашем случае, состоит из лампочки. Диод позволяет электричеству течь от положительной стороны к отрицательной. Это происходит, когда вы подключаете его последовательно с нагрузкой, которая может справиться с этой электрической нагрузкой.

Диод представляет собой двухэлементный полупроводниковый прибор, состоящий из анода и катода. Диод проводит электричество в направлении стрелки. Однако он не позволит току проходить в направлении изгиба стрелки.

Анод — это положительно заряженная клемма, создающая путь с низким сопротивлением между ним и катодом. Отрицательный заряд катода равномерно распределяется вокруг него. Это позволяет электричеству легко проходить через эту область. Затем он создает путь с низким сопротивлением между ним и анодом.

В U-образной части символа находится отрицательный заряд. Когда ток протекает через эту область, он сталкивается с протяженной областью. Сопротивление ниже, чем если бы оно текло в направлении стрелки. Это создает путь с низким сопротивлением между этими двумя областями. С анодом и катодом с обеих сторон электричество может течь в обоих направлениях.

Диоды плохо пропускают электричество. Вместо этого электричество должно проходить через полупроводниковый материал. Материал формирует диод до тех пор, пока он не переместится на другую сторону. В результате электричество будет переходить от низкого сопротивления к высокому сопротивлению, пока не уравновесится. Мы называем это падением напряжения.

Кремний N-типа

Диод N-типа более доступен, так как его проще и дешевле производить. Кремниевые диоды N-типа также очень распространены в большинстве электронных устройств.

Диод N-типа имеет положительную пластину (анод) и отрицательный катод. В транзисторе NPN мы соединяем базу транзистора с анодом диода. Тогда ток может течь от положительной пластины к отрицательной стороне, но не в другом направлении.

Диод N-типа также известен как анодный диод. Это полупроводниковый прибор, который проводит электричество только в одном направлении. Как и в любом полупроводниковом устройстве, электроны будут течь с достаточным напряжением, чтобы протолкнуть их через материал. В данном случае это кремний.

Мы делаем диод N-типа из кремния, добавляя примеси в газ или металл. Положительная сторона диода (анод) создает путь с низким сопротивлением для протекания тока.

Транзисторы NPN встречаются чаще. Транзисторы PNP необходимы в приложениях, которые нуждаются в выпрямлении.

Запросить производство и сборку печатных плат

Кремний P-типа

Более распространены трехвалентные примеси, такие как фосфор, алюминий и титан. Добавляем их в кремний. Эти примеси увеличат количество заряженных носителей в полупроводниковом материале. В результате ток будет течь от отрицательной стороны к положительной, а не наоборот.

Полупроводник P-типа представляет собой катодный диод. Мы также называем его электронным вентилем или выпрямительным диодом. Эти диоды имеют положительную пластину (анод) и отрицательный катод.

Мы изготавливаем диод P-типа из кремния, содержащего примеси газа или металла.

При добавлении бора в Si примеси легче проходят через кремний. Это создает положительный заряд на кусочке кремния. Это побуждает электроны течь в этом направлении. Он также создает путь с низким сопротивлением между пластиной кремния, анодом и катодом.

Электроны могут легко проходить через эту область, когда мы прикладываем напряжение к срезу кремний-бор-кремний. Однако напряжение падает, когда электроны достигают катода. В результате ток недостаточен для протекания в любом направлении. Вместо этого он создает путь с низким сопротивлением между ним и анодом.

Диод P-типа более доступен, так как его проще и дешевле производить.

Мы производим оба типа кремниевых диодов с символами «N» или «P» для целей идентификации.

Запросить изготовление и сборку печатных плат

Типовая характеристика диода

1. Небольшое падение напряжения на диоде: обычно от 0,5 В до 1,5 В на кремниево-кремниевом переходе диода

2. Большой ток: обычно от 100 мкА до 2 мА на переходе кремний-кремний диода

3. Низкое сопротивление: обычно менее 10 Ом

4. Выборочно высокий импеданс в цепи PNPN, где Γ очень велико (обычно 100 МОм). при высокой и низкой температуре Γ может составлять всего 0,5 Ом

5. Особая характеристика: низкие омические потери в обратном источнике питания.

Диод может выпрямлять напряжение так же, как выпрямительный вентиль. Но у него есть перевернутая стрелка, чтобы показать, что он подает выход в направлении стрелки. Он также может изолировать цепи отрицательной обратной связи от положительной обратной связи. Они есть в усилителях. Например, положительное напряжение, прикладываемое к одной пластине PNPN-диода, приводит к тому, что другая пластина становится отрицательной. Это полезно в схемах, где присутствует положительная обратная связь. Хорошим примером являются схемы усилителей.

Символ диода показывает катод или символ «К». Линия соединяет его с анодом или символом «А», но не так, чтобы стрелка изгибалась.

Запросить производство и сборку печатных плат сейчас

Роль диодов

Диоды полезны почти в каждом электронном проекте. Диоды позволяют электричеству течь со стороны P на сторону N, но не со стороны N на сторону P. Когда мы подключаем диод последовательно с нагрузкой при питании цепи, диод пропускает ток. Он протекает, предотвращая обратный поток тока. Это позволяет одному источнику питания питать цепь. Тем не менее, он останавливает обратный поток электроэнергии, если происходит перебой в подаче электроэнергии.

1. Выпрямление

Диоды используются в преобразователях переменного тока в постоянный, источниках питания и выпрямителях. Они преобразуют переменный ток в постоянный. Направление тока всегда меняется, когда электричество представляет собой переменный ток. Диоды Soo могут поддерживать постоянный ток при изменении напряжения. Кроме того, диоды обладают свойством пропускать ток только в одном направлении. Таким образом, если переменный ток проходит через нагрузку в одном направлении, диод предотвращает протекание электричества в другом направлении. Это то, что мы называем исправлением.

2. Обнаружение радиоволн

Диоды могут обнаруживать радиосигналы. Rayming PCB & Assembly  поместите диод последовательно со схемой приемника и настройте его на частоту, которую мы хотели бы получать. Когда антенна принимает радиоволну, она проходит через диод. Это позволяет току течь только в одном направлении. Затем этот ток создает напряжение во всей цепи приемника. Приемник может изменить это напряжение при наличии звуковых волн. Это то, что мы называем обнаружением.

3. Контроль напряжения

Диоды часто используются для контроля напряжения в цепях. Например, мы подключаем высоковольтную батарею к цепи. Если вы несколько раз включите или выключите переключатель схемы, он будет заряжать и разряжать аккумулятор. Мы называем это пульсацией, обусловливающей напряжение в цепи. Диоды, используемые в этом процессе, являются бистабильными диодами. Питаем этот диод от аккумулятора через резистор и диодный мост. Диод, пропускающий ток только в одном направлении, представляет собой NPN или PNPN (для положительного-отрицательного). В качестве усилителя используем PNPN или NPN. Это потому, что мы можем сделать его усиление высоким, используя транзистор. Усиливаем напряжение на его переходе коллектор-эмиттер.

4. Преобразование тока

Диоды могут преобразовывать ток из одной формы в другую. Например, мы последовательно подключаем диоды к входу и выходу преобразователя постоянного тока. Они преобразуют больший ток в малый ток. Диоды преобразуют переменный ток в постоянный с помощью схемы выпрямителя. Когда мы не подаем напряжение извне, оно заряжает конденсатор переменным током, протекающим от источника переменного тока к конденсатору и земле. Когда напряжение на конденсаторе достигает критического значения, включается диод. Ток не может проходить между ними, потому что диод в это время смещен в обратном направлении. Это генерирует отрицательный импульс в момент начала проводимости.

Запрос PCB Производство и сборочная цитата в настоящее время

Типы диодов

Мы классифицируем диоды в зависимости от их функции в цепи:

1. Zener Diode

Diodes Doiodes Can Diodes в Diode Diode

Zener. схема. Мы помещаем его последовательно с нагрузкой и подключаем его анод к отрицательной клемме цепи. Зенеровский диод имеет две клеммы, называемые катодом и анодом. Он действует как короткое замыкание, когда приложенное напряжение превышает его прямое падение напряжения. Диод, используемый для подачи напряжения на цепь, подобную светодиоду, является диодом-стабилизатором.

2. Светодиод

Светодиод (LED) преобразует ток в оптический сигнал. Он имеет две функции в одном корпусе:

а. Светодиод может излучать свет, когда через него протекает прямой ток b. Его обратное сопротивление очень велико.

Типичное применение этого феномена светодиодов — цифровые часы. Светодиоды полезны в качестве цифровых дисплеев из-за их низкого энергопотребления и длительного срока службы. Мы называем диод, в котором переход излучает свет, лазерным диодом или светоизлучающим диодом.

3. Диод Шоттки

Этот специальный диод предотвращает коррозию при помещении в раствор электролита. Хорошим примером является диэлектрический материал электролитического конденсатора. Шоттки обычно используется для поддержания постоянной диэлектрической емкости. Хорошим примером являются радиосхемы, в которых емкостная нагрузка меняется из-за изменения напряжения и частоты источника питания. Это диод, изготовленный путем соединения металла с полупроводником. Металл собирает носители заряда, когда они пытаются течь обратно через диодный переход. В результате металл обедняется носителями заряда. Это потому, что в нем нет примесей. Таким образом, через него не могут протекать электроны, как через обычную диодную структуру.

4. Диод Эсаки

Диод Эсаки — это туннельный диод, изобретенный в 1960-х годах Лео Эсаки. Это позволяет току течь вперед и назад между двумя точками. Например, от катода к аноду и от анода к катоду. Диод Эсаки пропускает ток благодаря эффекту квантового туннелирования. Он также известен как диод с расщепленным переходом. Функция диода Эсаки аналогична диоду Зенера. Они позволяют зарядам течь только в одном направлении и обычно используются для регулирования напряжения.

5. Переключающий диод

Если диод не выдерживает высоких напряжений и токов, переключающий диод может переключать ток между двумя точками. Переключающий диод — это диод особого типа, используемый для прерывания тока без повреждения защищаемых им устройств. Эти диоды полезны в схемах, управляющих электродвигателями и преобразователями переменного тока в постоянный.

6. Германиевые диоды

Германиевые диоды используются в высоковольтных устройствах и выпрямителях. В приложениях с очень высоким напряжением германиевые диоды необходимы в качестве выпрямителей. Германиевые диоды излучают свет, когда через них протекает прямой ток. Поэтому их часто используют для обозначения слишком высокого напряжения. Мы часто используем их для обнаружения волновых форм, таких как радиосигналы и напряжение генератора.

7. Кремниевые диоды

Кремниевые диоды могут преобразовывать переменный ток в постоянный. Они являются источником тока, который не проводится мгновенно из одной точки в другую. Однако в течение короткого времени он течет с реальной текущей скоростью. Кремниевые диоды полезны для выпрямления высоковольтных токов переменного тока и измерения переменного напряжения. Они также выполняют преобразование частоты в радиосхемах.

8. Туннельный диод

Туннельный диод пропускает ток от анода к катоду даже при небольшом прямом падении напряжения. Прямой ток туннельного диода линейно увеличивается с ростом напряжения.

Запросить производство и сборку печатных плат

Как проверить диод

Существует множество способов проверки диода. Одним из самых простых тестов является измерение его пропускной способности по току. По шкале сопротивления измеряем мультиметром. Настраиваем его на измерение сопротивления в омах по шкале «сопротивление». Обязательно поместите черный грифель на анод, а красный грифель на катод для этого теста.

Если у вас есть принципиальная схема, сверьтесь с ней, чтобы подключить два провода для правильной проводки.

Процесс

Запустите измеритель, нажав кнопку «Ом» и настроив его на измерение сопротивления в омах. Затем измерьте обе стороны диода, используя один провод при 160 В переменного тока и 1000 мкА. Это чуть более 10 вольт и 10 миллиампер. Также мы можем проверить диод лампочкой. Мы называем это «быстрым тестом». Лампочка должна ярко мигать при последовательном подключении диода. Затем вы должны подключить анод к положительной клемме вашего мультиметра. Затем подключите катод (отрицательная сторона) к отрицательной клемме мультиметра.

Еще одним тестом диода является измерение падения напряжения. Опять же, мы должны использовать шкалу вольт мультиметра для расчета падения напряжения между анодом и катодом диода. Теперь присоедините измерительные провода к разным точкам на двух клеммах, или вы можете использовать отдельные провода. Затем измерьте шкалу вольт мультиметра в различных точках между двумя клеммами. Он находится в диапазоне от 0 В переменного тока до +25 В переменного тока и от -25 В переменного тока до +25 В переменного тока с шагом 10 вольт.

Запросить стоимость изготовления и сборки печатных плат сейчас

Между точками отметьте количество вольт, падающих на диод. Выбрав на мультиметре режим «диод» или «вольт», также измерьте между одним из измерительных проводов и каждой клеммой в отдельности. Напряжение, измеренное здесь, должно быть равно нулю, если ваш измеритель имеет правильную проводку. Если это не ноль, вы либо получили ложный нуль от своего измерителя, либо не применили правильную полярность к своему измерителю. Предположим , что вы применили неправильную полярность, что маловероятно, отсоедините отведения и переустановите их, соблюдая правильную полярность. Если вы можете прочитать ноль в некоторых точках между 0 и +25 В переменного тока, но не в других, вы допустили ошибку при подключении проводов или применении измерительных проводов.

Заключение

В заключение, диоды — это электрические компоненты, единственной функцией которых является обеспечение протекания тока в одном направлении. Мы используем их во многих электронных схемах, от блокировки скачков напряжения до включения и выключения света. Таким образом, диоды полезны в микропроцессорах и других компьютерных чипах, таких как те, что управляют нашими телевизорами. Зная, как они работают и какие типы диодов используются, мы можем более эффективно использовать их в наших электронных конструкциях.

Объяснение диодов — инженерное мышление

Изучите основы работы диодов, а также то, почему и где мы их используем.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Что такое диод

Пример диода

Диод выглядит примерно так, как показано на рисунке выше, и бывает разных размеров. Обычно они имеют черный цилиндрический корпус с полосой на одном конце, а также несколько выводов, которые позволяют нам подключить его к цепи. Этот конец известен как анод, а этот конец — катод, и мы увидим, что это значит, позже в видео.

Вы также можете получить другие формы, такие как стабилитрон или даже светодиод, который является светоизлучающим диодом, но мы не будем рассматривать их в этой статье.

Другие примеры диодов

Диод пропускает ток только в одном направлении.

Если представить водопровод с установленным поворотным клапаном. По мере того, как вода течет по трубе, она толкает распашные ворота и продолжает течь. Однако, если вода изменит направление, вода закроет ворота и не сможет течь. Поэтому вода может течь только в одном направлении.

Водопроводная труба Иллюстрация

Это очень похоже на диод, мы используем их для управления направлением тока в цепи.

Теперь мы анимировали это, используя поток электронов, то есть поток электронов от отрицательного к положительному. Однако в электронике традиционно используется условный поток от плюса к минусу. Обычный ток, вероятно, легче понять, вы можете использовать любой из них, это не имеет большого значения, но просто помните о двух и о том, какой из них мы используем.

Пример светодиода

Итак, если мы подключим диод в простую схему светодиода, подобную приведенной выше, следует отметить, что светодиод включится только при правильной установке диода. Он позволяет току течь только в одном направлении. Таким образом, в зависимости от того, как он установлен, он может действовать как проводник или изолятор.

Полосатый конец соединяется с минусом, а черный конец соединяется с плюсом, чтобы он действовал как проводник. Это позволяет току течь, мы называем это прямым смещением. Если мы перевернем диод, он будет действовать как изолятор, и ток не сможет течь. Мы называем это обратным смещением.

Прямое смещение и обратное смещение

Как работает диод?

Как вы знаете, электричество — это поток свободных электронов между атомами. Мы используем медные провода, потому что в меди много свободных электронов, что облегчает передачу электричества. Мы используем резину для изоляции медных проводов и обеспечения нашей безопасности, потому что резина является изолятором, что означает, что ее электроны удерживаются очень плотно и поэтому не могут перемещаться между атомами.

Если мы посмотрим на базовую модель атома металлического проводника, у нас будет ядро ​​в центре, окруженное рядом орбитальных оболочек, удерживающих электроны. Каждая оболочка содержит максимальное количество электронов, и электрон должен иметь определенное количество энергии, чтобы попасть в каждую оболочку. Электроны, расположенные дальше всего от ядра, обладают наибольшей энергией. Самая внешняя оболочка известна как валентная оболочка, и проводник имеет от 1 до 3 электронов в своей валентной оболочке.

Атом меди

Электроны удерживаются на месте ядром. Но есть еще одна оболочка, известная как зона проводимости. Если электрон сможет достичь этого, то он сможет вырваться из атома и перейти к другому. У атома металла, такого как медь, зона проводимости и валентная оболочка перекрываются, поэтому электрону очень легко двигаться.

Изолятором упакована крайняя оболочка. Там очень мало места для присоединения электрона. Ядро крепко держит электроны, а зона проводимости находится далеко, поэтому электроны не могут добраться до нее, чтобы убежать. Поэтому электричество не может проходить через этот материал.

Однако есть еще один материал, известный как полупроводник. Кремний является примером полупроводника. В этом материале слишком много электронов на внешней оболочке, чтобы он мог быть проводником, поэтому он действует как изолятор. Однако следует отметить; что так как зона проводимости довольно близка; если мы обеспечим некоторую внешнюю энергию, некоторые электроны получат достаточно энергии, чтобы совершить прыжок из валентности в зону проводимости и стать свободными. Поэтому этот материал может действовать как изолятор или проводник.

В чистом кремнии почти нет свободных электронов, поэтому инженеры добавляют в кремний небольшое количество других материалов, чтобы изменить его электрические свойства.

Изолятор, проводник, полупроводник Пример

Мы называем это легированием P-типа и N-типа. Мы объединяем эти легированные материалы, чтобы сформировать диод.

Итак, внутри диода у нас есть два провода, анод и катод, которые соединяются с тонкими пластинами. Между этими пластинами находится слой легированного кремния P-типа со стороны анода и слой легированного кремния N-типа со стороны катода. Все это заключено в смолу для изоляции и защиты материалов.

Пример диода

Давайте представим, что материал еще не был легирован, поэтому внутри находится только чистый кремний. Каждый атом кремния окружен 4 другими атомами кремния. Каждому атому нужно 8 электронов в своей валентной оболочке, но атомы кремния имеют только 4 электрона в своей валентной оболочке, поэтому они незаметно делят электрон со своим соседним атомом, чтобы получить желаемые 8. Это известно как ковалентная связь.

Ковалентная связь

Когда мы добавим материал N-типа, такой как фосфор, он займет положение некоторых атомов кремния. Атом фосфора имеет 5 электронов на валентной оболочке. Так как атомы кремния обмениваются электронами, чтобы получить желаемые 8, им не нужен этот дополнительный, поэтому теперь в материале есть дополнительный электрон, и поэтому они могут свободно двигаться.

Добавление фосфора

При легировании P-типа мы добавляем такой материал, как алюминий. Этот атом имеет только 3 электрона в своей валентной оболочке, поэтому он не может предоставить своим 4 соседям общий электрон, поэтому одному из них придется обойтись без него. Таким образом, создается дыра, в которой может сидеть и занимать электрон.

Итак, теперь у нас есть два легированных куска кремния, один со слишком большим количеством электронов, а другой с недостаточным количеством электронов.

Два материала соединяются, образуя соединение P-N. На этом стыке мы получаем то, что известно как область истощения. В этой области часть избыточных электронов со стороны N-типа переместится, чтобы занять дырки на стороне P-типа. Эта миграция образует барьер с накоплением электронов и дырок на противоположных сторонах. Электроны заряжены отрицательно, поэтому дырки считаются положительно заряженными. Таким образом, накопление вызывает слегка отрицательно заряженную область и слегка положительно заряженную область. Это создает электрическое поле и предотвращает движение большего количества электронов. Разность потенциалов в этой области составляет около 0,7 В в типичных диодах.

Пример истощения

Когда мы подключаем источник напряжения к диоду, при этом анод (P-типа) подключен к плюсу, а катод (N) к минусу, это создаст прямое смещение и позволит протекать току. Источник напряжения должен быть выше барьера 0,7 В, иначе электроны не смогут установить перемычку.

Источник напряжения должен быть выше барьера

Когда мы реверсируем источник питания, так что положительный контакт подключается к катоду N-типа, а отрицательный — к аноду P-типа. Дырки притягиваются к минусу, а электроны притягиваются к плюсу, что вызывает расширение барьера, и поэтому диод действует как проводник, предотвращая протекание тока.

Технические детали

Пример символа

Диоды обозначаются на технических чертежах символом, подобным изображенному выше. Полоса на корпусе обозначена вертикальной линией на символе, а стрелка указывает направление условного тока.

Когда мы смотрим на диод, мы видим эти цифры и буквы на корпусе. Они идентифицируют диод, поэтому вы можете найти технические подробности в Интернете.

Диаграмма ВАХ

Диод будет иметь диаграмму ВАХ, как показано выше. На этой диаграмме показаны характеристики тока и напряжения диода, которые изображены в виде изогнутой линии. Эта сторона должна вести себя как проводник, а эта сторона — как изолятор.

Вы можете видеть, что диод может действовать как изолятор только до определенной разницы напряжений на нем, если вы превысите это, то он станет проводником и позволит протекать току. Это разрушит диод и, возможно, вашу схему, поэтому вам нужно убедиться, что размер диода соответствует требованиям приложения.

Точно так же диод может выдерживать только определенное напряжение или ток при прямом смещении. Значение отличается для каждого диода, вам нужно будет просмотреть эти данные, чтобы найти подробности.

Диоду требуется определенный уровень напряжения, чтобы открыться и обеспечить протекание тока при прямом смещении. Большинство из них около 0,6 В. Если мы применим напряжение меньше этого, он не откроется, чтобы пропустить ток. Но по мере того, как мы превышаем это значение, количество тока, которое может протекать, будет быстро увеличиваться.

Пример напряжения диода

Диоды также обеспечивают падение напряжения в цепи. Например, когда я добавил этот диод в простую светодиодную схему, установленную на макетной плате, падение напряжения составило 0,71 В.

Почему мы их используем

Как уже упоминалось, мы используем диоды для управления направлением тока в цепи. Это полезно, например, для защиты нашей схемы, если источник питания был подключен задом наперед. Диод может блокировать ток и обеспечивать безопасность наших компонентов.

Мы также можем использовать их для преобразования переменного тока в постоянный. Как вы, возможно, знаете, переменный или переменный ток перемещает электроны вперед и назад, создавая синусоидальную волну с положительной и отрицательной половиной, но постоянный или постоянный ток перемещает электроны только в одном направлении, что дает плоскую линию в положительной области.

Если мы подключим первичную сторону трансформатора к источнику переменного тока, а затем подключим вторичную сторону к одному диоду, диод пропустит только половину волны и заблокирует ток в противоположном направлении. Таким образом, схема испытывает только положительную половину цикла, поэтому теперь это очень грубая цепь постоянного тока, хотя ток пульсирует, но мы можем это улучшить.

Первичный Пример

Один из способов сделать это, если мы подключим четыре диода к вторичной стороне, мы создадим двухполупериодный выпрямитель. Диоды контролируют, по какому пути может течь переменный ток, блокируя или позволяя ему проходить. Как мы только что видели, положительная половина синусоиды может проходить, но на этот раз отрицательная половина также может проходить, хотя она была инвертирована, чтобы превратить ее также в положительную половину. Это дает нам лучшее питание постоянным током, потому что пульсация значительно уменьшилась. Но мы все еще можем улучшить это, мы просто добавим несколько конденсаторов, чтобы сгладить пульсации и, в конечном итоге, превратить их в гладкую линию, чтобы точно имитировать постоянный ток.

Четыре диода подключены

Мы подробно рассмотрели, как работают конденсаторы, в нашей предыдущей статье, проверьте, что ЗДЕСЬ .

Для проверки диода нам понадобится мультиметр с настройкой проверки диодов, символ будет выглядеть так. Мы настоятельно рекомендуем вам иметь хороший мультиметр в своем наборе инструментов, который поможет вам учиться, а также диагностировать проблемы.

Итак берем наш диод и мультиметр. Подключаем черный провод к концу диода линией. Затем подсоединяем красный провод к противоположному концу. Когда мы это сделаем, мы должны получить показания на экране.

Например, эта модель диода 1N4001 дает показание 0,516 В. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы открыть диод и обеспечить протекание тока.

Если мы теперь поменяем местами выводы, подключенные к диодам, мы должны увидеть на экране OL, что означает выход за пределы. Это говорит нам о том, что он не может произвести измерение, и это хорошо, потому что он измеряет, что не может замкнуть цепь, поэтому диод выполняет свою работу.