Как подключается анод и катод. Диоды и их применение. Светодиоды и светодиодные индикаторы

Продолжаем изучать полупроводниковые приборы, им хочется уделить более пристальное внимание, потому как их значимость в радиоэлектронике трудно переоценить. В этом уроке будет предложена несложная практическая работа для закрепления материала. Во всем остальном этот урок по значимости ни чем не отличается от предыдущих. Если вы заметили во всех уроках, я стараюсь выкладывать основные мысли по теме, чтобы не перегружать юных радиолюбителей непонятными математическими выкладками и т.д., за исключением подробных пояснений, если это необходимо. И так; как и в предыдущих уроках, что выделено красным курсивом, зазубриваем, - черным, - принимаем к сведению. Приступайте!

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Если диод имеет прямое смещение, он позволяет осуществлять электрический ток. С другой стороны, если диод имеет обратную направленность, он блокирует электрический ток. Для проектирования диодов кремний является более предпочтительным по сравнению с германием. На приведенном выше рисунке наконечник наконечника диода указывает на обычное направление электрического тока, когда диод смещен вперед. Отверстия, которые перемещаются от положительной клеммы к отрицательной клемме, являются обычным направлением тока.

Сегодня в «семейство» диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название «диод» . Здесь речь пойдет лишь о некоторых приборах, с которыми вам в первую очередь придется иметь дело. Схематично диод можно представить, как две пластинки полупроводника, одна из которых обладает электропроводностью типа р , а другая - n типа . На (рис. 1, а) дырки, преобладающие в пластинке типа р, условно изображены кружками, а электроны, преобладающие в пластинке типа n - черными шариками таких же размеров. Эти две области - два электрода диода: анод и катод . Анодом, т.е. положительным электродом, является область типа р, а катодом, т.е. отрицательным электродом,- область типа n. На внешние поверхности пластин нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода. Такой полупроводниковый прибор может находиться в одном из двух состояний: открытом, когда он хорошо проводит ток, и закрытом, когда он плохо проводит ток. Если к его электродам подключить источник постоянного тока, например, гальванический элемент, но так, чтобы его положительный полюс был соединен с анодом диода, т.е. с областью типа р, а отрицательный - с катодом, т.е. с областью типа, n (рис. 1, б), то диод окажется в открытом состоянии и в образовавшейся цепи потечет ток, значение которого зависит от приложенного к нему напряжения и свойств диода. При такой полярности подключения батареи электроны в области типа n перемещаются от минуса к плюсу, т. е. в сторону области типа р, а дырки в области типа р движутся навстречу электронам - от плюса к минусу. Встречаясь на границе областей, называемой электронно - дырочным переходом или, короче, р - n переходом, электроны как бы «впрыгивают» в дырки, в результате и те, и другие при встрече прекращают свое существование. Металлический контакт, соединенный с отрицательным полюсом элемента, может отдать области типа n практически неограниченное количество электронов, пополняя недостаток электронов в этой области, а контакт, соединенный с положительным полюсом элемента, может принять из области типа р такое же количество электронов, что равнозначно введению в него соответствующего количества дырок.

Свободные электроны, движущиеся от отрицательной клеммы к положительной клемме, фактически несут электрический ток. Однако из-за соглашения мы должны предположить, что направление тока от положительной клеммы к отрицательной клемме. Как правило, терминал ссылается на точку или место, где начинается или заканчивается какой-либо объект. Например, автобусный терминал или терминал - это место, где все автобусы начинаются или заканчиваются.

На положительном конце все свободные электроны закончатся, и все дырки начнутся, тогда как на отрицательной клемме все свободные электроны начнут и все дыры закончатся. Клеммы диода под прямым смещением. . Другими словами, анодный или анодный терминал или положительный вывод являются источником положительных носителей заряда, положительные носители заряда начинают свое путешествие на анодную клемму и проходят через диод и заканчиваются на катодном терминале. Другими словами, катодный вывод или отрицательный вывод являются источником свободных электронов, отрицательные носители заряда начинают свое путешествие на катодном терминале и проходят через диод и заканчиваются на анодной клемме.

В этом случае сопротивление р - n перехода мало, вследствие чего через диод течет ток, называемый прямым током. Чем больше площадь р - n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток. Если полюсы элемента поменять местами, как это показано на (рис. 1, в), диод окажется в закрытом состоянии. В этом случае электрические заряды на диоде поведут себя иначе. Теперь, удаляясь от р - n перехода, электроны в области типа n будут перемещаться к положительному, а дырки в области типа р - к отрицательному контактам диода. В результате граница областей с различными типами электропроводности как бы расширится, образуя зону, обедненную электронами и дырками (на рис. 1, (в) она заштрихована и, следовательно, оказывающую току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода. На графиках, характеризующих работу диода, прямой ток обозначают Iпр., а обратный Iобр. А если диод включить в цепь с переменным током? Он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления - прямой ток Iпр. , и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления - обратный ток Iобр. - Эти свойства диодов и используют в выпрямителях для преобразования переменного тока в постоянный . Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (пишут Uпp.) или пропускным, а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (пишут Uобр.) или непропускным. При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом. В этом нетрудно убедиться, если обратное сопротивление диода измерить омметром. Внутреннее сопротивление открытого диода - величина непостоянная и зависит от прямого напряжения, приложенного к диоду: чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом. В закрытом состоянии на диоде падает почти все прикладываемое к нему напряжение, обратный ток через него чрезвычайно мал, а сопротивление, следовательно, велико. Зависимость тока через диод от значения и полярности приложенного к нему напряжения изображают в виде кривой, называемой вольт - амперной характеристикой диода (ВАХ). Такую характеристику вы видите на (рис. 2). Здесь по вертикальной оси вверх отложены значения прямого тока Iпр., а внизу - обратного тока Iобр. По горизонтальной оси вправо обозначены значения прямого напряжения Uпp., влево - обратного напряжения. На такой вольт - амперной характеристике различают прямую ветвь (в правой верхней части), соответствующую прямому току через диод, и обратную ветвь вольт - амперной характеристики, соответствующую обратному току. Из нее видно, что ток Iпр. диода в сотни раз больше тока Iобр. Так, например, уже при прямом напряжении Uпp. = 0,5 В ток Iпр. равен 50 мА (точка (а) на характеристике), при Uпp. = 1 В он возрастает до 150 мА (точка (б) на характеристике), а при обратном напряжении Uобр. = 100 В обратный ток Iобр. не превышает 0,5 мА (500 мкА). Подсчитайте, во сколько раз при одном и том же прямом и обратном напряжении прямой ток больше обратного.

Стабилитрон и его применение

Свободные электроны притягиваются к анодной клемме или положительной клемме, тогда как отверстия притягиваются к катодному выводу или отрицательному полюсу. Клеммы диода под обратным смещением. . Если диод имеет обратную смещенность, анодный терминал становится отрицательной клеммой, тогда как катодный терминал становится положительным терминалом.

Кремниевые и германиевые полупроводниковые диоды

Другими словами, анодный вывод является источником свободных электронов, свободные электроны начинают свое путешествие на отрицательном или анодном конце и заполняют большое количество дырок в полупроводнике р-типа.


Прямое смещение напряжения для кремниевого полупроводникового диода составляет приблизительно 7 вольт, тогда как для полупроводникового диода германия составляет приблизительно 3 вольта. Силиконовые полупроводниковые диоды не допускают ток электрического тока, если напряжение на кремниевом диоде составляет менее 7 вольт. Кремниевые полупроводниковые диоды начинают пропускать ток, если напряжение на диоде достигает 7 вольт. Гермиевые полупроводниковые диоды не допускают электрического тока, если напряжение на германиевом диоде составляет менее 3 вольт. Гермиевые полупроводниковые диоды начинают пропускать ток, если напряжение на германиевом диоде достигает 3 вольт. Стоимость кремниевых полупроводников по сравнению с германиевыми полупроводниками невысока. Однако диоды играют важную роль во многих электронных устройствах.

Прямая ветвь идет круто вверх, как бы прижимаясь к вертикальной оси. Она характеризует быстрый рост прямого тока через диод с увеличением прямого напряжения. Обратная же ветвь, как видите, идет почти параллельно горизонтальной оси, характеризуя медленный рост обратного тока. Наличие заметного обратного тока - недостаток диодов. Примерно такие вольт - амперные характеристики имеют все германиевые диоды. Вольт - амперные характеристики кремниевых диодов чуть сдвинуты вправо. Объясняется это тем, что германиевый диод открывается и начинает проводить ток при прямом напряжении 0,1-0,2 В, а кремниевый при 0,5-0,6 В. Прибор, на примере которого я рассказал вам о свойствах диода, состоял из двух пластин полупроводников разной электропроводности, соединенных между собой плоскостями. Подобные диоды называют плоскостными . В действительности же плоскостной диод представляет собой одну пластину полупроводника, в объеме которой созданы две области разной электропроводности. Технология изготовления таких диодов заключается в следующем. На поверхности квадратной пластины площадью 2 - 4 мм квадратных и толщиной в несколько долей миллиметра, вырезанной из кристалла полупроводника с электронной электропроводностью, расплавляют маленький кусочек индия. Индий крепко сплавляется с пластинкой. При этом атомы индия проникают (диффундируют) в толщу пластинки, образуя в ней область с преобладанием дырочной электропроводности (рис. 3, а). Получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности, а между ними р - n переход. Контактами электродов диода служат капелька индия и металлический диск или стержень с выводными проводниками. Так устроены наиболее распространенные плоскостные германиевые и кремниевые диоды. Внешний вид некоторых из них показан на (рис. 3, б). Приборы заключены в цельнометаллические или стеклянные корпуса со стеклянными изоляторами, что позволяет использовать их для работы в условиях повышенной влажности. Диоды, рассчитанные на значительные прямые токи, имеют винты с гайками для крепления их на монтажных панелях или шасси радиотехнических устройств. Плоскостные диоды маркируются буквами и цифрами, например: Д226А, Д242. Буква Д в маркировке прибора означает «диод», цифры, следующие за нею, заводской порядковый номер конструкции. Буквы, стоящие в конце обозначения диодов, указывают на разновидности групп приборов. Плоскостные диоды предназначены в основном для работы в выпрямителях переменного тока блоков питания радиоаппаратуры, поэтому их называют еще выпрямительными Диодами. Теперь познакомимся с принципом преобразования переменного тока в ток постоянный. Схему простейшего выпрямителя переменного тока вы видите на (рис. 4, а). На вход выпрямителя подается переменное напряжение электроосветительной сети. К выходу выпрямителя подключен резистор Rн, символизирующий нагрузку , питающуюся от выпрямителя . Функцию выпрямительного элемента выполняет диод V. Сущность работы такого выпрямителя иллюстрируют графики, помещенные на том же рисунке. При положительных полупериодах напряжения на аноде диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку, подключенную к выпрямителю, течет прямой ток диода Iпр. При отрицательных полупериодах напряжения на аноде диода закрывается и во всей цепи, в которую он включен, течет незначительный обратный ток диода Iобр. Диод как бы отсекает большую часть отрицательных полуволн переменного тока (на рис. 4, а показано штриховыми линиями). И вот результат: через нагрузку Rн, подключенную к сети через диод V, течет уже не переменный, а пульсирующий ток - ток одного направления, но изменяющийся по значению с частотой 50 Гц. Это и есть форма выпрямленного переменного тока. Таким образом, диод является прибором, обладающим резко выраженной односторонней проводимостью электрического тока. И если пренебречь малым обратным током (что и делают на практике), который у исправных диодов не превышает малые доли миллиампера, можно считать, что диод является односторонним проводником тока. Можно ли таким током питать нагрузку? Можно, он ведь выпрямленный. Но не каждую. Лампу накаливания, например, можно, если, конечно, выходное напряжение не будет превышать то напряжение, на которое лампа рассчитана. Ее нить будет накаливаться не постоянно, а импульсами, следующими с частотой 50 Гц. Из-за тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, поэтому мерцания света будут едва заметными. А вот приемник питать таким током нельзя. Потому что в цепях его усилителей ток тоже будет пульсировать с такой же частотой. В результате в телефонах или головке громкоговорителя на выходе приемника будет прослушиваться гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока . Этот недостаток можно частично устранить, если на выходе выпрямителя параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Сф) большой емкости, это показано на (рис. 4, б). Заряжаясь: от импульсов тока, конденсатор (Сф) в момент спадания тока или его исчезновения (между импульсами) разряжается через нагрузку Rн. Если конденсатор достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться и в нагрузке будет непрерывно поддерживаться ток. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на (рис. 4, б) сплошной волнистой линией. Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель: он будет «фонить», так как пульсации пока еще очень ощутимы. В выпрямителе, с работой которого мы сейчас разбираемся, полезно используется энергия только половины волн переменного тока. Такое выпрямление переменного тока называют однополупериодными , а выпрямители - однополупериодными выпрямителями . Однако выпрямителям, построенным по таким схемам, присущи два существенных недостатка. Первый из них заключается в том, что напряжение выпрямленного тока равно примерно напряжению сети, в то время как для питания транзисторных конструкций необходимо более низкое напряжение, а для ламповых часто более высокое напряжение. Второй недостаток - недопустимость присоединения заземления к приемнику, питаемому от такого выпрямителя. Если приемник заземлить, ток из электросети пойдет через приемник в землю - могут перегореть предохранители. Кроме того, приемник или усилитель, питаемые от такого выпрямителя и, таким образом, имеющие прямой контакт с электросетью, опасны - можно получить электрический удар.

Электронные схемы предназначены для работы с другими цепями, чтобы сформировать блок, который завершает назначенную задачу. Многие схемы, такие как схемы регулирования мощности, должны быть защищены от силовых «всплесков» и случайного изменения полярности. Диод является электронным компонентом, который позволяет только электричеством течь в одном направлении, предотвращая попадание потенциально опасных разворотов в чувствительную цепь. Электричество втекает в «катод» диода, а затем выходит из «анода» в сторону защищенного контура.

Знание стандартов электроники является обязательным при установке диода. Получите схему схемы. Отслеживайте электрическую полярность, когда она течет в цепь до точки, где катод диода должен паяться на плату. Обратите внимание, что диодный глиф в схеме имеет вертикальную линию с одной стороны и сплошную черную стрелку, указывающую на эту линию. Вертикальная линия представляет собой катод диода. Этот конец диода должен быть направлен в направлении, из которого поступает отрицательный ток.

Оба эти недостатка устранены в выпрямителе с трансформатором (рис. 5). Здесь выпрямляется не напряжение электросети, а напряжение вторичной (II) обмотки сетевого трансформатора Т. Поскольку эта обмотка изолирована от первичной сетевой обмотки I, радиоконструкция не имеет контакта с сетью и к ней можно подключать заземление. В выпрямителе на (рис. 5) четыре диода, включенные по так называемой мостовой схеме . Диоды являются плечами выпрямительного моста . Нагрузка Rн включена в диагональ 1 - 2 моста. В таком выпрямителе в течение каждого полупериода работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов. Постарайтесь вникнуть и запомнить классическую схему диодного моста! Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки положительный полупериод напряжения, ток идет через диод V2, нагрузку Rн, диод V3 к нижнему выводу обмотки II (график а). Диоды V1 и V4 в это время закрыты. В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем выводе обмотки II, ток идет через диод V4, нагрузку Rн, диод V1 к верхнему выводу обмотки (график б). В это время диоды V2 и V3 закрыты и, естественно, ток через себя не пропускают. И вот результаты: меняются знаки напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (график в). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными. Эффективность работы двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однополупериодным налицо: частота пульсаций выпрямленного тока удвоилась, «провалы» между импульсами уменьшились. Среднее значение напряжения постоянного тока на выходе такого выпрямителя равно примерно переменному напряжению, действующему во всей вторичной обмотке трансформатора. А если выпрямитель дополнить фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного тока, выходное напряжение увеличится в 1,4 раза, т. е. примерно на 40%. Именно такой выпрямитель я позже буду рекомендовать вам для питания транзисторных конструкций. Теперь о точечном диоде . Внешний вид одного из таких приборов и его устройство (в значительно увеличенном виде) показаны на (рис. 6). Это диод серии Д9. Буква «Д» в его маркировке означает диод, а цифра 9 - порядковый заводской номер конструкции. Выпрямительным элементом диода служат тонкая и очень маленькая (площадью около 1 мм квадратных) пластина полупроводника германия или кремния типа n и вольфрамовая проволочка, упирающаяся острым концом в пластину. Они припаяны к отрезкам посеребренной проволоки длиной примерно по 50 мм, являющимися выводами диода. Вся конструкция находится внутри стеклянной трубочки диаметром около 3 и длиной меньше 10 мм, запаянной с концов. После сборки диод формуют - пропускают через контакт между пластиной полупроводника и острием вольфрамовой проволочки ток определенного значения. При этом под острием проволочки в кристалле полупроводника образуется небольшая область с дырочной электропроводностью. Получается электронно - дырочный переход , обладающий односторонней проводимостью тока. Пластина полупроводника является катодом, а вольфрамовая проволочка - анодом точечного диода.

Внимательно посмотрите на диод, используя увеличительное стекло, если это необходимо. Каждый диод имеет либо цветную точку, либо полосу, напечатанную на конце катода компонента. Черные пластиковые диоды будут иметь белую полосу, окрашенную на катодный конец, а стеклянные диоды будут иметь либо белую, либо черную полосу.

Используйте цифровой мультиметр для проверки полярности диода, если маркировка полярности отсутствует или отсутствует. Просто включите измерительный прибор и поверните циферблат, чтобы измерить «Ом». Держите черный испытательный зонд на одной металлической ножке диода и красном зонде на другой металлической ножке. Если вы не видите показаний или просто 1 на дисплее, поверните зонды. Когда вы получаете фактическое показание в омах на дисплее, обратите внимание на сторону, в которой находится отрицательный зонд.

Рис. 6 Схематическое устройство и внешний вид точечного диода серии Д9.

Вывод анода диодов серии Д9 обозначают цветными метками на их корпусах. Электроды точечного диода серии Д2 обозначают символом диода на одном из его ленточных выводов. У точечного диода площадь соприкосновения острия проволочки с поверхностью пластины полупроводника чрезвычайно мала - не более 50мкм. Поэтому токи, которые точечные диоды могут выпрямлять в течение продолжительного времени, малы. Точечные диоды радиолюбители используют в основном для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, поэтому их часто называют высокочастотными диодами. Как для плоскостных, так и для точечных диодов существуют максимально допустимые значения прямого и обратного токов, зависящие от прямого и обратного напряжений и определяющие их выпрямительные свойства и электрическую прочность. Это их основные параметры. Плоскостной диод Д226В, например, может продолжительное время выпрямлять ток до 300 мА. Но если его включить в цепь, потребляющую ток более 300 мА, он будет нагреваться, что неизбежно приведет к тепловому пробою р - n перехода и выходу диода из строя. Диод будет пробит и в том случае, если он окажется в цепи, в которой на него будет подаваться обратное напряжение более чем 400 В. Допустимый выпрямленный ток для точечного диода Д9А 65 мА, а допустимое обратное напряжение 10 В. Основные параметры полупроводниковых диодов указывают в их паспортах и справочных таблицах. Превышение предельных значений приводит к выходу приборов из строя. Основные параметры наиболее распространенных точечных и плоскостных полупроводниковых диодов можно найти .

Это катодная сторона диода. Может быть трудно увидеть небольшую белую полосу на катодной стороне стеклянного диода. При необходимости нанесите стеклянный диод на темный лист бумаги или ткань, чтобы сделать видимую белую полосу видимой. Существуют некоторые вариации цвета полосы на некоторых типах диодов, но никогда не позиционирование. Полоса всегда находится на катодной стороне диода. Цвет группы не имеет значения.

На некоторых специальных диодах, таких как диоды Зенера, дополнительные полосы обозначают значения допуска и напряжения. Даже тогда первая полоса на конце представляет собой полосу полярности. Диоды представляют собой электронные компоненты, характеризующиеся тем, что ток циркулирует через него только в одном направлении. Этот элемент принадлежит к группе полупроводников, он имеет 2 терминала, которые должны быть четко дифференцированы, поскольку они имеют полярность.

Стабилитрон и его применение

Стабилитрон это тоже диод, но предназначен он не для выпрямления переменного тока, хотя и может выполнять такую функцию, а для стабилизации, т.е. поддержания постоянства напряжения в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры. Внешний вид одной из конструкций наиболее распространенных среди радиолюбителей стабилитронов и его графическое обозначение показаны на (рис. 8). По устройству и принципу работы кремниевые стабилитроны широкого применения аналогичны плоскостным выпрямительным диодам. Но работает стабилитрон не на прямом участке вольт - амперной характеристики, как выпрямительные или высокочастотные диоды, а на обратной ветви вольт - амперной характеристики, где незначительное обратное напряжение вызывает значительное увеличение обратного тока через прибор. Разобраться в сущности действия стабилитрона вам поможет его вольт - амперная характеристика, показанная на (рис. 8, а). Здесь (как и на рис. 2) по горизонтальной оси отложены в некотором масштабе обратное напряжение Uобр., а по вертикальной оси вниз - обратный ток Iобр. Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности , т. е. включают так, чтобы его анод был соединен с отрицательным полюсом источника питания. При таком включении через стабилитрон течет обратный ток Iобр. По мере увеличения обратного напряжения обратный ток растет очень медленно - характеристика идет почти параллельно оси Uобр. Но при некотором напряжении Uобр. (на рис. 8, а - около 8 В) р - n переход стабилитрона пробивается и через него начинает течь значительный обратный ток. Теперь вольт - амперная характеристика резко поворачивает и идет вниз почти параллельно оси Iобр. Этот участок и является для стабилитрона рабочим. Пробой же р - n перехода не ведет к порче прибора, если ток через него не превышает некоторого допустимого значения.

Диод будет правильно поляризоваться и будет проводиться, когда ток проникает через анод и выходит через катод, кроме того, напряжение, которое мы будем наносить на диод, будет равно 2 В, если диод представляет собой германий и 6 В, если он сделан из кремния, поскольку Это падения напряжения, которые происходят внутри, в зависимости от материала, с которым он построен.

Диоды обычно используются в выпрямительных мостах, как защита от обратных токов, как регуляторы напряжения или как индикаторы света, хотя есть еще много приложений, и мы можем найти их, образуя части более сложных схем, таких как множитель напряжения.

На (рис. 8 ,б) приведена схема возможного практического применения стабилитрона. Это так называемый параметрический стабилизатор напряжения. При таком включении через стабилизатор V течет обратный ток Iобр., создающийся источником питания, напряжение которого может изменяться в значительных пределах. Под действием этого напряжения ток Iобр., текущий через стабилитрон, тоже изменяется, а напряжение на нем, а значит, и на подключенной к нему нагрузке Rн остается практически неизменным - стабильным. Резистор R ограничивает максимально допустимый ток, текущий через стабилитрон. Со стабилизаторами напряжения вам неоднократно придется иметь дело на практике. Вот наиболее важные параметры стабилитрона: напряжение стабилизации Uст ., ток стабилизации Iст. , минимальный ток стабилизации Icт.min и максимальный ток стабилизации Icт.max . Параметр Uст. - это то напряжение, которое создается между выводами стабилизатора в рабочем режиме. Наша промышленность выпускает кремниевые стабилитроны на напряжение стабилизации от нескольких вольт до 180 В. Минимальный ток стабилизации Iст. min - это наименьший ток через прибор, при котором начинается устойчивая работа в режиме пробоя (на рис. 8, а - штриховая линия Iст.min), с уменьшением этого тока прибор перестает стабилизировать напряжение. Максимально допустимый ток стабилизации Iст.max - это наибольший ток через прибор (не путайте с током, текущим в цепи, питающейся от стабилизатора напряжения), при котором температура его р - n перехода не превышает допустимой (на рис. 8, а - штриховая линия Icт.max) - Превышение тока Iст.max ведёт к тепловому пробою р - n перехода и, естественно, к выходу прибора из строя.

Чтобы поляризовать диод в прямом или обратном направлении, необходимо применять разность напряжений между выводами диода так, чтобы он был поляризован напрямую или обратно, он будет зависеть только от того, применяем ли мы разность потенциалов в том или ином направлении. Прямая поляризация: поляризованный в прямом диоде можно считать коротким замыканием, он будет представлять лишь небольшое падение напряжения между его концами, которое будет зависеть, как это было видно в предыдущем разделе типа материала, из которого состоит диод.

Диод считается прямо поляризованным, когда ток входит в его катод и выходит через его анод. Обратная поляризация: когда мы поляризируем диод в обратном направлении, он будет вести себя как открытый переключатель, предотвращая прохождение через него тока. Когда ток пытается войти через катод, диод будет обрат - нально поляризован.

Для лучшего понимания материала данного урока и чтобы лучше закрепить в памяти ваше представление о свойствах диодов, предлагаю провести такой опыт. В электрическую цепь, составленную из батареи 3336Л (в народе называю квадратной батареей) или кроны, лампочки накаливания, рассчитанной на напряжение 3,5 В или 6.3 В если это крона и ток накала 0,28 А, включите любой Диод из серии Д7, Д226, КД226, КД220, и др. так, чтобы анод диода был соединен непосредственно или через лампочку с положительным выводом батареи, а катод - с отрицательным выводом (рис. а). Лампочка должна гореть почти так же, как если бы диода небыло в цепи. Измените порядок включения электродов диода в цепь на обратный (рис. б). Теперь лампочка гореть не должна. А если горит, значит, диод оказался с пробитым р - n переходом. Такой диод можно разломать, чтобы посмотреть, как он устроен, - для работы как выпрямитель он все равно непригоден. Но, надеюсь, диод был хорошим и опыт удался. Почему при первом включении диода в цепь лампочка горела, а при втором не горела? В первом случае диод был открыт, так как на него подавалось прямое напряжение Uпp., сопротивление диода было мало и через него протекал прямой ток Iпр., значение которого определялось нагрузкой цепи - лампочкой. Во втором случае диод был закрыт, так как к нему прикладывалось обратное напряжение Uобр., равное напряжению батареи. Сопротивление диода было очень большое, и в цепи тек лишь незначительный обратный ток Iобр., который не мог накалить нить лампочки. В этом опыте лампочка выполняла двоякую функцию. Она, во - первых, была индикатором наличия тока в цепи, а во - вторых, ограничивала ток в цепи до 0,28 А и таким образом защищала диод от перегрузки.

Одно из наиболее распространенных применений при выполнении поляризации в обратном направлении задается «стабилитроном», этот диод, соединенный в обратном направлении, имеет особенность пропускания тока через него, поддерживая постоянную разность потенциалов на своих концах, что очень полезно для стабилизации напряжений.

Существует огромное разнообразие диодов, которые имеют очень разные характеристики. Общий диод: эта категория включает в себя все диоды, которые, не имея особых характеристик, отличающих их от остальных, обычно используются в большинстве электронных схем. Эта категория очень обширна, поскольку мы можем классифицировать их по материалам, из которых они построены, или мы также можем классифицировать их по их внутренним характеристикам. Когда мы должны использовать один из этих диодов, нормальная вещь - искать тот, который соответствует потребностям нашей схемы, который поддерживает некоторый обратный и постоянный ток или имеет высокие напряжения отключения, если мы работаем с высоким напряжением. Этот тип диода обычно используется в выпрямителях, как защита от обратных токов и множителей напряжения. Стеклянные диоды: этот тип диода уже устарел, он понемногу заменен обычными диодами, в настоящее время он используется радиолюбителями, поскольку по своим характеристикам он является диодом, широко используемым в радиосредствах средней и короткой волн. Кристаллический диод состоит из острого металлического кабеля, прижатого к полупроводниковому кристаллу, кабель образует анод, а кристалл образует катод. Потенциал, который допускают эти диоды, будет зависеть от длины волны, которую они излучают, 1 В будет соответствовать инфракрасной области и 4 В ультрафиолету. Зенеровский диод: диод Зенера является очень полезным диодом в электронике, он встроен в хром и обычно используется для работы в зонах разломов. Когда он поляризуется напрямую, он имеет поведение, очень похожее на поведение обычного диода, но поляризованное в обратном направлении, оно имеет характеристику, которая делает ее уникальной, и что если ток применяется в направлении катод-анод, диод останавливается передавать постоянное напряжение независимо от входного напряжения, сопротивления нагрузки или температуры. Для того, чтобы диод Зенера действовать как регулятор напряжения, он должен быть поляризован в обратном направлении, что является общей поляризацией для этого типа диода. Когда диод получает напряжение в одном направлении, электричество течет через него, и когда он получает напряжение в противоположном направлении, поток электричества блокируется.



Опыт с диодом.

Любой диод меняет свою проводимость в зависимости от полярности приложенного к нему напряжения. Расположение же электродов на его корпусе указано не всегда. Если соответствующая маркировка отсутствует, определить, какой электрод подключен к какому выводу, можно и самостоятельно.

Инструкция

Первым делом, определите полярность напряжения на щупах того измерительного прибора, которым вы пользуетесь. Если он многофункциональный, переведите его в режим омметра. Возьмите любой диод, на корпусе которого обозначено расположение электродов. На этом обозначении «треугольник» соответствует , а «полосочка» - катоду. Попробуйте подключать щупы к диоду в различных полярностях. Если он проводит ток, значит, щуп с положительным потенциалом подключен к аноду, а с отрицательным - к катоду. Помните, что полярность в режиме измерения сопротивления на стрелочных приборах может отличаться от той, которая указана для режимов измерения напряжения и тока. А вот на цифровых приборах она обычно одинакова во всех режимах, но осуществить проверку все равно не помешает.

Если проверяется вакуумный диод с прямым накалом, прежде всего, найдите у него сочетание штырьков, между которыми ток проходит независимо от полярности подключения измерительного прибора. Это - нить накала, она же является и катодом. По справочнику найдите номинальное напряжение накала диода . Подайте на нить накала постоянное напряжение соответствующей величины. Щуп прибора, на котором находится отрицательный потенциал, подключите к одному из штырьков нити накала, а положительным щупом прикасайтесь по очереди к остальным выводам лампы. Обнаружив штырек, при прикосновении щупа к которому отображается сопротивление, меньшее бесконечности, сделайте вывод, что это - анод. Мощные вакуумные диоды с прямым накалом (кенотроны) могут иметь два анода.

У вакуумного диода с косвенным накалом подогреватель изолирован от катода. Найдя его, подайте на него переменное напряжение, действующее значение которого равно указанному в справочнике. Затем среди остальных выводов найдите два таких, между которыми при определенной полярности проходит ток. Тот из них, к которому подключен щуп с положительным потенциалом, является анодом, противоположный - катодом. Помните, что многие вакуумные диоды с косвенным накалом имеют по два анода, а некоторые - и два катода.

Полупроводниковый диод имеет всего два вывода. Соответственно, прибор к нему можно подключить всего двумя способами. Найдите такое положение элемента, при котором ток через него проходит. Щуп с положительным потенциалом при этом окажется подключенным к аноду, а с отрицательным - к катоду.


Внимание, только СЕГОДНЯ!

Все интересное

Если у биполярного транзистора стерта маркировка, определить, где у него какой вывод, можно и самостоятельно. Для этого используют прибор для измерения сопротивления - омметр. Вам понадобится- диод с известной цоколевкой;- омметр.Инструкция…

Тиристор является полупроводниковым прибором с двумя устойчивыми состояниями и тремя (или больше) взаимодействующими выпрямляющими переходами. По функциональности тиристор относят к электронным не полностью управляемым ключам. Как же работает этот…

Биполярный транзистор имеет три электрода: эмиттер, коллектор и базу. Если цоколевка прибора неизвестна, ее можно определить опытным путем. Для этого можно воспользоваться обычным омметром. Инструкция 1При помощи образцового диода, имеющего…

Светодиод отличается от лампочки тем, что частые включения и выключения не сокращают его срока службы. Это позволяет использовать его совместно с прерывателями тока, не боясь вывести из строя. Инструкция 1Наиболее просто заставить мигать…

Мультиметр представляет собой универсальный прибор, предназначенный для различных измерений: напряжения, сопротивления, тока, даже простейших проверок проводов на обрыв. С его помощью вы сможете даже измерить пригодность батарейки. Инструкция …

Активные компоненты, в число которых входит диод, отличаются от пассивных тем, что требуют подключения в определенной полярности. Помимо этого, при подключении диодов необходимо учитывать такие параметры, как прямой ток и обратное напряжение. …

Включение диода в схему в неправильной полярности грозит коротким замыканием или выходом из строя других компонентов. Особенно опасен при этом разрыв электролитических конденсаторов. При любых сомнениях перед впайкой диода необходимо уточнить…

Диод – простейшее полупроводниковое устройство. Используется для выпрямления переменного ток в постоянный, для блокировки и ограничения напряжений, а также для освещения и индикации. Проверяют работоспособность диода мультиметром с функцией проверки…

В блоке питания выпрямитель - это цепь, следующая сразу за трансформатором. Существуют различные конструкции выпрямителей, отличающиеся друг от друга сложностью и эффективностью. Инструкция 1Простейшим выпрямителем является однополупериодный.…

Оптопара или оптрон состоит из излучателя и фотоприемника, отделенных друг от друга слоем воздуха или прозрачного изолирующего вещества. Они не связаны между собой электрически, что позволяет использовать прибор для гальванической развязки цепей. …

Диод имеет два электрода, называемые анодом и катодом. Он способен проводить ток от анода к катоду, но не наоборот. Маркировка, поясняющая назначение выводов, имеется не на всех диодах. Инструкция 1Если маркировка имеется, обратите внимание на ее…

Электролитический конденсатор является необычным электронным компонентом, сочетающим в себе свойства пассивного элемента и полупроводникового прибора. В отличие от обычного конденсатора, он является полярным элементом. Инструкция 1У…