Полупроводниковый диод, его виды и обозначения на схемах.

11.04.2013 12:19

 

В механике  есть такие устройства, которые пропускают воздух или жидкость только в одном направлении.  Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда Вы убирали шланчик насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная фиговинка - ниппель.  Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.

 

Электроника - эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток.  Если провести аналогию: бачок с водой - это заряженный конденсатор, шланг - это провод, катушка индуктивности - это колесо с лопастями

которое невозможно сразу разогнать, а потом невозможно резко остановить.

 

 

Тогда что такое ниппель в электронике? А ниппелем  мы будем называть радиоэлемент  - диод.  И в этой статье мы познакомимся с ним поближе.

 

Полупроводниковый диод представляет из себя элемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. Это своеобразный ниппель ;-). Некоторые  диоды выглядят почти также как и резисторы:

 

А некоторые выглядят чуточку по другому:

 

Есть также и SMD исполнение диодов:

 

Диод имеет два вывода, как и резистор, но у этих выводов, в отличие от резистора, есть определенные названия - анод и катод ( а не плюс и минус, как говорят некоторые неграмотные электронщеги). Но как же нам определить, что есть что? Есть два способа:

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

 

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод.  Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

 

 

Если подать на анод плюс, а на катод минус, то у нас диод "откроется" и электрический ток спокойно по нему потечет. А если же  на анод подать минус, а на катод - плюс, то  ток через диод не потечет. Своеобразный ниппель ;-). На схемах  простой диод обозначают вот таким образом:

      

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

 

Диоды оцениваются по двум основным параметрам: предельному обратному напряжению (Uобр) и максимальной силой тока (Imax), проходящей через него. Предельное обратное напряжение представляет собой максимальное напряжение на выводах диода, приложенное к нему в закрытом состоянии, то есть на анод минус, а на катод - плюс. Максимальный рабочий ток  представляет собой ток  при прямом включении диода, который диод может выдержать, не выходя из строя.

 

Существуют также иные виды диодов: стабилитроны (диоды Зенера), светодиоды, тиристоры.  Давайте подробнее рассмотрим каждый из них...

 

Стабилитроны  представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение.  Но  чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно  условие.  Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся.  В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь - прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ - обратное направление. Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры - Закон Джоуля-Ленца.  Главный параметр стабилитрона - это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон - это минимальный и максимальный ток (I min, Imax). Измеряется в Амперах.

 

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

 

На схемах обозначаются вот так:

Более подробно про стабилитроны можно прочитать в этой статье.

 

Светодиоды - особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет - это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.  Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже. Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (I max) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА.  Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять  номинал переменника и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

 

 

 

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии, но стоят до сих пор очень дорого.

 

 

 

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

 

 

На схемах светодиоды обозначаются так:

Как проверить светодиод  можно узнать из этой статьи в конце.

 

 

Триодные тиристоры (тринисторы) представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода - управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров - это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тринисторы  примерно как диоды или транзисторы. У тринисторов параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр - Iос,ср. - среднее значение тока, которое должно протекать через тринистор  в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тринистора  -  (), которое подается на управляющий электрод  и при котором тринистор полностью открывается.

 

 

 

а вот так примерно выглядят силовые тринисторы, то есть тринисторы, которые работают с  большой силой тока:

 

На схемах  триодные тиристоры  выглядят вот таким образом:

Существуют также  разновидности тиристоров - динисторы и симисторы. У динисторов нету управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы - это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в основном в цепях с переменным током.

 

Производители также  несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки.  Диодные мосты  - одна из разновидностей диодных сборок.

 

 На схемах диодный мост обозначается вот так:

 

Существуют также и редко применяемые виды диодов: диоды Шоттки и туннельные диоды. Описание  этих видов диодов выходит за рамки данной статьи.

 

Диод  - незаменимый радиоэлектронный компонент. Эра полупроводниковой техники начиналась именно с  него. На базе диода были построены все остальные полупроводниковые элементы, которые преобразили нашу  жизнь.

 

Читайте также:

Как проверить диод мультиметром

 

Как проверить тиристор мультиметром

 

Диодный мост

 

Принцип работы стабилитрона