Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Для контролю напрямку електричного струму необхідно застосовувати різні радіо і електро деталі. Зокрема, сучасна електроніка використовує з такою метою напівпровідниковий діод, його застосування забезпечує рівний струм.
Пристрій
Напівпровідниковий електричний діод або діодний вентиль - це пристрій, який виконано з напівпровідникових матеріалів (як правило, з кремнію) і працює тільки з одностороннім потоком заряджених частинок. Основним компонентом є кристалічна частина, з pn переходом, яка підключена до двох електричними контактами. Трубки вакуумного діода мають два електроди: пластину (анод) і нагрітий катод.
Для створення напівпровідникових діодів використовуються германій і селен, як і понад 100 років тому. Їх структура дозволяє використовувати деталі для поліпшення електронних схем, перетворення змінного і постійного струму в односпрямований пульсуючий і для вдосконалення різних пристроїв. На схемі він виглядає так:
Існують різні види напівпровідникових діодів, їх класифікація залежить від матеріалу, принципу роботи та галузі використання: стабілітрони, імпульсні, сплавні, точкові, варикапи, лазер і інші типи. Досить часто використовуються аналоги мостів - це площинний і полікристалічний випрямлячі. Їх повідомлення також проводиться за допомогою двох контактів.
Основні переваги напівпровідникового діода:
- Повна взаємозамінність;
- Відмінні пропускні параметри;
- Доступність. Їх можна купити в будь-якому магазині електро-товарів або зняти безкоштовно зі старих схем. Ціна починається від 50 рублів. У наших магазинах представлені як вітчизняні марки (КД102, КД103, і т. Д.), Так і зарубіжні.
маркування
Маркування напівпровідникового діода є абревіатурою від основних параметрів пристрою. Наприклад, КД196В - кремнієвий діод з напругою пробою до 0, 3 В, напругою 9, 6, модель третьої розробки.
Виходячи з цього:
- Перша буква визначає матеріал, з якого виготовлений прилад;
- Найменування пристрої;
- Цифра, яка визначає призначення;
- Напруга приладу;
- Число, яке визначає інші параметри (залежить від типу деталі).
Відео: застосування діодів
Принцип роботи
Напівпровідникові або випрямні діоди мають досить простий принцип роботи. Як ми вже говорили, діод виготовлений з кремнію таким чином, що один його кінець p-типу, а інший кінець типу n. Це означає, що обидва контакти мають різні характеристики. На одному спостерігається надлишок електронів, в той час як інший має надлишок отворів. Природно, в пристрої є ділянка, в якому всі електрони заповнюють певні прогалини. Це означає, що зовнішні заряди відсутні. У зв'язку з тим, що ця область збіднюється носіями заряду і відома як об'єднуючий ділянку.
Незважаючи на те, що об'єднує ділянку дуже малий, (часто його розмір становить кілька тисячних часток міліметра), струм не може протікати в ньому в звичайному режимі. Якщо напруга подається так, що площа типу p стає позитивною, а тип n, відповідно, негативною, отвори переходять до негативного полюса і допомагають електронам перейти через який об'єднує ділянку. Точно так же електрони рухаються до позитивного контакту і як би обходять об'єднавчий. Незважаючи на те, що всі частинки рухаються з різними зарядом в різному напрямку, в результаті вони утворюють односпрямований ток, що допомагає випрямити сигнал і попередити скачки напруги на контактах діода.
Якщо напруга прикладається до напівпровідникового діода в протилежному напрямку, струм не буде проходити по ньому. Причина полягає в тому, що отвори залучаються негативним потенціалом, який знаходиться в області р-типу. Аналогічно електрони притягуються до позитивного потенціалу, який застосовується до області n-типу. Це змушує об'єднує ділянку збільшуватися в розмірі, через що потік спрямованих частинок стає неможливим.
ВАХ-характеристики
Вольт амперна характеристика напівпровідникового діода залежить від матеріалу, з якого він виготовлений і деяких параметрів. Наприклад, ідеальний напівпровідниковий випрямляч або діод має наступні параметри:
- Опір при прямому підключенні - 0 Ом;
- Тепловий потенціал - VG = + -0, 1 В .;
- На прямій ділянці RD> rD, т. Е. Пряме опір більше, ніж диференціальне.
Якщо всі параметри відповідають, то виходить такий графік:
Такий діод використовує цифрова електротехніка, лазерна індустрія, також його застосовують при розробці медичного обладнання. Він необхідний при високих вимогах до логічних функцій. Приклади - лазерний діод, фотодіод.
На практиці, ці параметри дуже відрізняються від реальних. Багато приладів просто не здатні працювати з такою високою точністю, або такі вимоги не потрібні. Еквівалентна схема характеристики реального напівпровідника демонструє, що у нього є серйозні недоліки:
Дана ВАХ напівпровідникового діода говорить про те, що під час прямого включення, контакти повинні досягти максимальної напруги. Тоді напівпровідник відкриється для пропуску електронних заряджених частинок. Ці властивості також демонструють, що струм буде протікати нормально і без перебоїв. Але до моменту досягнення відповідності всіх параметрів, діод не проводить струм. При цьому у кремнієвого випрямляча вольтаж варіюється в межах 0, 7, а у германієвого - 0, 3 Вольт.
Робота приладу дуже залежить від рівня максимального прямого струму, який може пройти через діод. На схемі він визначається ID_MAX. Приладу так влаштований, що під час включення прямим шляхом, він може витримати тільки електричний струм обмеженою сили. В іншому випадку, випрямляч перегріється і перегорить, як самий звичайний світлодіод. Для контролю температури використовуються різні види пристроїв. Природно, деякі з них впливають на провідність, але зате продовжують працездатність діода.
Ще одним недоліком є те, що при пропуску змінного струму, діод не є ідеальним ізолюючим пристроєм. Він працює тільки в одному напрямку, але завжди потрібно враховувати струм витоку. Його формула залежить від інших параметрів використовуваного діода. Найчастіше схеми його позначають, як I OP. Дослідження незалежних експертів встановило, що германієві пропускають до 200 μА, а кремнієві до 30 μА. При цьому багато імпортні моделі обмежуються витоком в 0.5 μА.
Всі різновиди діодів піддаються напрузі пробою. Це властивість мережі, яке характеризується обмеженим напругою. Будь-стабілізуючий прилад повинен його витримувати (стабілітрон, транзистор, тиристор, діодний міст і конденсатор). Коли зовнішня різниця потенціалів контактів випрямного напівпровідникового діода значно вище обмеженого напруги, то діод стає провідником, в одну секунду знижуючи опір до мінімуму. Призначення пристрою не дозволяє йому робити такі різкі скачки, інакше це спотворити ВАХ.