Čo je dióda, princíp fungovania a práce v okruhu

dióda

Druhy diód: elektrovakus a polovodič. Druhý typ sa v súčasnosti používa vo väčšine prípadov. Nikdy nebude zbytočné vedieť, ako dióda funguje, čo je potrebné, ako je to uvedené na diagrame, aké typy diód existujú, použitie diód rôznych typov.

Elektrovakuové diódy

Prístroje tohto typu sa vyrábajú vo forme elektrónových trubíc. Lampa vyzerá ako sklenená žiarovka, do ktorej sú umiestnené dve elektródy. Jedna je anóda, druhá je katóda. Sú vo vákuu. Štruktúru je vytvorená anóda vo forme tenkostenného valca. Vo vnútri katódy sa nachádza. Má všeobecne valcovitý tvar. Vnútri katódy sa položí izolované vlákno. Všetky prvky majú svorky, ktoré sú pripojené k kolíkom svietidla. Nohy lampy sú vyvedené von.

Princíp činnosti

Keď elektrický prúd prechádza špirálou, zahrieva a ohrieva katódu, v ktorej je umiestnená. Z povrchu vykurovanej katódy sa v bezprostrednej blízkosti zhromažďujú elektróny, ktoré ju opustili bez ďalších urýchľujúcich polí. Niektoré z nich sa potom vrátia späť do katódy.

Keď je kladné napätie aplikované na anódu, elektróny emitované katódou sa ponáhľajú na ňu, čím vytvárajú anódový prúd elektrónov.

Táto katóda má limit emisií elektrónov. Po dosiahnutí tohto limitu sa anódový prúd stabilizuje. Ak sa na anódu použije nevýznamné negatívne napätie vzhľadom na katódu, elektróny sa prestali pohybovať.

Katódový materiál, z ktorého je vyrobený, má vysoký stupeň emisií.

Charakteristika prúdového napätia (VAC)

Charakteristika prúdového napätia tohto typu diódy graficky znázorňuje závislosť anódového prúdu od napätia dopredu aplikovaného na katódové a anódové svorky. Skladá sa z troch častí:

• Pomalý nárast nelineárneho prúdu;
• Pracovná časť charakteristiky;
• Oblasť nasýtenia anódového prúdu.

Nelineárna časť začína po oblasti obmedzenia anódového prúdu. Jej nelinearita je spojená s malým pozitívnym potenciálom katódy, ktorá opúšťala elektróny pri zahrievaní vláknom.

Aktívne miesto definuje takmer vertikálnu čiaru. Charakterizuje závislosť anódového prúdu od zvyšujúceho sa napätia.

Saturačná oblasť je línia hodnoty konštantného prúdu anódy so zvyšujúcim sa napätím medzi elektródami lampy. Elektronickú lampu v tejto časti možno porovnať s elektrickým prúdovým vodičom. Emisia katódy dosiahla svoju najvyššiu hodnotu.

Polovodičové diódy

Vlastnosť p - n prechodu na prenášaný elektrický prúd jedného smeru našla uplatnenie pri vytváraní zariadení tohto typu. Priamym začlenením je poskytnutie negatívneho potenciálu pre n-región prechodu, pokiaľ ide o p-región, ktorého potenciál je pozitívny. Pri takomto zapnutí je zariadenie v otvorenom stave. Keď sa zmení polarita použitého napätia, bude v uzamknutom stave a prúd neprechádza.

Klasifikácia diód sa môže vykonávať podľa účelu, podľa charakteristík výroby, podľa druhu materiálu použitého pri jeho výrobe.

Hlavne pre výrobu polovodičových zariadení sa používajú kremíkové alebo germaniové platne, ktoré majú elektrickú vodivosť n-typu. V nich je prebytok negatívne nabitých elektrónov.

Pomocou rôznych výrobných postupov môžete na výstupe získať bodové alebo doskové diódy.

Pri výrobe bodových zariadení sa spriahnutý špičkový vodič (ihla) zvára na n-typovú dosku. Určitá zmes sa usadzuje na povrchu. Pre germánové platne obsahuje ihla india, kremíkové doštičky je ihla pokrytá hliníkom. V obidvoch prípadoch je vytvorená oblasť spojenia p-n. Jeho tvar sa podobá hemisfére (bod).

Pri planárnych zariadeniach sa používa metóda difúzie alebo fúzie. Oblasť prechodov získaných touto metódou sa značne líši. Jeho hodnota závisí od účelu výrobku v budúcnosti. Rúry sú spájané do spojovacích plôch p - n, ktoré sa používajú ako terminály z tela hotového výrobku na inštaláciu rôznych elektrických obvodov.

Na obvodoch sú polovodičové diódy označené ako rovnostranný trojuholník, do ktorého horného rohu je pripevnená vertikálna čiara rovnobežná s jej základňou. Výstup funkcie sa nazýva katóda a odvodenie základne trojuholníka anódou.

Priama je zaradenie, v ktorom je kladný pól zdroja napájania spojený s anódou. Po zapnutí napájania je zdroj "plus" pripojený k katóde.

Charakteristika prúdového napätia

Charakteristika prúdového napätia určuje závislosť prúdu prúdiaceho cez polovodičový prvok na veľkosti a polarite napätia, ktorý sa aplikuje na jeho závery.

V oblasti priamych napätí sú rozlíšené tri oblasti: malý dopredný prúd a priamy pracovný prúd cez diódu. Prechod z jednej oblasti do druhej nastáva, keď priame napätie dosiahne prah vodivosti. Táto hodnota je asi 0,3 voltov pre germaniové diódy a 0,7 voltov pre diódy na báze kremíka.

Keď sa na svorky aplikuje dióda s opačným napätím, prúd je veľmi malý a nazýva sa spätným prúdom alebo unikajúcim prúdom. Táto závislosť je pozorovaná až do určitej hodnoty veľkosti spätného napätia. Nazýva sa to rozloženie napätia. Keď je prekročený, reverzný prúd vytvára lavínu podobnú.

Limitné hodnoty parametrov

Pri polovodičových diódach sú hodnoty parametrov, ktoré nemožno prekročiť. Patria medzi ne:

• Maximálny dopredný prúd;
• Maximálne reverzné poruchové napätie;
• Maximálny rozptyl výkonu.

Polovodičový prvok môže odolávať jednosmernému prúdu obmedzeného rozsahu. Keď sa prekročí, prepojenie p-n sa prehreje a rozbije sa. Najväčšou rezervou tohto parametra sú energetické zariadenia s rovinou. Veľkosť dopredného prúdu cez ne môže dosiahnuť desiatky ampérov.

Prekročenie maximálnej hodnoty rozloženého napätia môže transformovať diódu, ktorá má jednosmerné vlastnosti, do bežného vodiča elektrického prúdu. Rozdelenie môže byť nezvratné a v závislosti od konkrétneho použitého nástroja sa značne líši.

Spotreba energie Je to množstvo, ktoré závisí priamo od prúdu a napätia, ktoré sa potom použijú na svorky diódy. Rovnako ako prekročenie maximálneho dopredného prúdu, prekročenie obmedzujúceho rozptylu vedie k nezvratným dôsledkom. Dióda sa jednoducho spáli a prestane spĺňať svoj účel. Aby sa zabránilo takejto situácii, napájacie zariadenia inštalujú prístroje na radiátory, ktoré odvádzajú prebytočné teplo do prostredia.

Druhy polovodičových diód

Schopnosť diódy prechádzať prúdom v smere dopredu a neprechádzať naopak ponúka využitie v oblasti elektrotechniky a rádiového inžinierstva. Špeciálne typy diód sú tiež navrhnuté tak, aby vykonávali úzky rozsah úloh.

Usmerňovače a ich vlastnosti

Ich použitie je založené na opravných vlastnostiach týchto zariadení. Používajú sa na získanie konštantného napätia úpravou vstupného premenného signálu.

Jedna usmerňovacia dióda umožňuje dosiahnuť pulzujúce napätie kladnej polarity na výstupe. Pomocou ich kombinácie môžete získať tvar vlny, ktorý vyzerá ako vlna. Pri použití v schémach usmerňovače ďalšie prvky, ako sú elektrolytické kondenzátory s veľkou kapacitou a induktory s elektromagnetickými jadier (tlmiviek), výstupné zariadenie môže prijímať konštantné napätie pripomínajúce galvanické napätie batérie, ako je požadované pre prevádzku väčšiny vybavenia spotrebiteľa.

Zenerové diódy polovodičov

Tieto diódy majú I-V charakteristiku so spätnou vetvou s veľkou strmosťou. To znamená, že pripojením na svorky zenerovej diódy napätia, ktorého polarita je inverzná, je možné pomocou obmedzujúcich rezistorov ho zaviesť do kontrolovaného lavínového režimu poruchy. Napätie v bode poruchy lavíny má konštantnú hodnotu so značnou zmenou prúdu cez zenerovú diódu, ktorej hodnota je obmedzená v závislosti od nástroja použitého v obvode. Takto sa výstupné napätie stabilizuje na požadovanej úrovni.

Technologické operácie pri výrobe zenerových diód dosahujú rozdielne hodnoty rozložiteľného napätia (stabilizačné napätie). Rozsah týchto napätí (3-15) voltov. Špecifická hodnota závisí od zvoleného zariadenia z veľkej skupiny zenerových diód.

Princíp činnosti detektorov

Na detekciu vysokofrekvenčných signálov sa používajú diódy vyrobené pomocou bodovej technológie. Úlohou detektora je obmedziť polovicu modulovaného signálu. To umožňuje v budúcnosti pomocou vysokofrekvenčného filtra ponechať na výstupe zariadenia iba modulačný signál. Obsahuje informácie o nízkej frekvencii zvuku. Táto metóda sa používa v rádiových prijímačoch, ktoré prijímajú signály modulované v amplitúde.

LED funkcie

Tieto diódy sú charakterizované skutočnosťou, že keď prietok prúdi jednosmerným prúdom, kryštál vyžaruje prúd fotónov, ktoré sú zdrojom svetla. V závislosti od typu kryštálu použitého v LED dióde môže byť spektrum svetla v viditeľnom rozsahu ľudského oka, ako aj v neviditeľnom spektre. Neviditeľné svetlo je infračervené alebo ultrafialové žiarenie.

Pri výbere týchto prvkov je potrebné predstaviť cieľ, ktorý je potrebné dosiahnuť. Hlavné charakteristiky LED diód sú:

• Spotreba energie;
• Menovité napätie;
• Spotreba prúdu.

Spotreba prúdu LED, ktorá sa používa na indikáciu v zariadeniach so širokým rozsahom použitia, nie je väčšia ako 20 mA. S týmto prúdom je optimálna svetelná žiara. Začiatok luminiscencie začína pri prúde nad 3 mA.

Menovité napätie je určené vnútorným odporom prechodu, ktorým je premenlivé množstvo. Keď dôjde k zvýšeniu prúdu LED, odpor sa postupne znižuje. Napätie zdroja napájania, ktoré sa používa na napájanie LED, by nemalo byť menšie ako napätie uvedené v pasu.

Spotreba energie je hodnota, ktorá závisí od aktuálnej spotreby a menovitého napätia. Zvyšuje sa so zvyšujúcimi sa hodnotami, ktoré ho určujú. Treba poznamenať, že silné svetelné diódy môžu mať vo svojom zložení 2 alebo dokonca 4 kryštály.

Pred ostatnými zariadeniami osvetlenia majú LED nesporné výhody. Môžu byť uvedené dlho. Najdôležitejšie sú:

• Vysoká ziskovosť;
• Veľká trvanlivosť;
• Vysoká bezpečnosť v dôsledku nízkych napájacích napätí.

Nevýhodou ich prevádzky je potreba dodatočného stabilizovaného napájania jednosmerným prúdom, čím sa zvyšujú náklady.