Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Na riadenie smeru elektrického prúdu je potrebné použiť rôzne rádiové a elektrické komponenty. Najmä moderná elektronika používa na tento účel polovodičovú diódu, jej aplikácia poskytuje rovnomerný prúd.
zariadenie
Polovodičová elektrická dióda alebo diódový ventil je zariadenie, ktoré je vyrobené z polovodičových materiálov (zvyčajne kremík) a pracuje len s jednosmerným prúdom nabitých častíc. Hlavnou zložkou je kryštalická časť, s priechodom pn, ktorý je pripojený k dvom elektrickým kontaktom. Vákuové diódy majú dve elektródy: dosku (anódu) a vyhrievanú katódu.
Germanium a selén sa používajú na vytvorenie polovodičových diód, podobne ako pred viac ako 100 rokmi. Ich štruktúra umožňuje použitie častí na zlepšenie elektronických obvodov, prevod AC a DC na jednosmerné pulzovanie a na zlepšenie rôznych zariadení. V diagrame to vyzerá takto:
Existujú rôzne typy polovodičových diód, ich klasifikácia závisí od materiálu, princípu činnosti a oblasti použitia: zenerove diódy, pulzné, tavené, bodové, varikové, laserové a iné typy. Mostné analógy sú pomerne často používané - jedná sa o rovinné a polykryštalické usmerňovače. Ich správa je tiež vytvorená pomocou dvoch kontaktov.
Hlavné výhody polovodičovej diódy:
- Úplná zameniteľnosť;
- Vynikajúca šírka pásma;
- Dostupnosť. Môžu byť kúpené v akomkoľvek obchode s elektrickým tovarom alebo odstránené zo starých schém zadarmo. Cena začína od 50 rubľov. V našich predajniach sú prezentované domáce značky (KD102, KD103, atď.) Aj zahraničné.
značkovanie
Značenie polovodičovej diódy je skratka hlavných parametrov zariadenia. Napríklad КД196 - silikónová dióda s poruchovým napätím do 0, 3 V, napätie 9.6, model tretieho vývoja.
Na základe tohto:
- Prvé písmeno označuje materiál, z ktorého je zariadenie vyrobené;
- Názov zariadenia;
- Číslo, ktoré definuje cieľ;
- Prístrojové napätie;
- Číslo, ktoré definuje iné parametre (závisí od typu časti).
Video: aplikácia diód
Princíp činnosti
Polovodičové alebo usmerňovacie diódy majú pomerne jednoduchý princíp činnosti. Ako sme už povedali, dióda je vyrobená zo kremíka takým spôsobom, že jeden z jej koncov je typu p a druhý koniec je typu n. To znamená, že obidva kontakty majú odlišné charakteristiky. Na jednom je nadbytok elektrónov, zatiaľ čo druhý má nadbytok dier. Prirodzene, v zariadení je miesto, v ktorom všetky elektróny vyplnia určité medzery. To znamená, že chýbajú externé poplatky. Vzhľadom k tomu, že táto oblasť je vyčerpaná na nosiče nábojov a je známa ako zjednocujúca oblasť.
Napriek tomu, že zjednocujúca oblasť je veľmi malá (často jej veľkosť je niekoľko tisícin milimetra), prúd v nej nemôže normálne prúdiť. Ak je napätie aplikované tak, že oblasť typu p sa stáva pozitívnou a typ n, resp. Záporne, otvory idú na záporný pól a pomáhajú elektrónom prechádzať cez kombinovanú oblasť. Rovnakým spôsobom sa elektróny presúvajú do pozitívneho kontaktu a obchádzajú zjednotenie, ako to bolo. Napriek tomu, že sa všetky častice pohybujú s rôznym nábojom v rôznych smeroch, vytvárajú v dôsledku toho jednosmerný prúd, ktorý pomáha napraviť signál a zabrániť napäťovým rázom na kontaktoch diód.
Ak je na polovodičovú diódu privedené napätie v opačnom smere, nebude cez ňu prúdiť žiadny prúd. Dôvodom je, že otvory sú priťahované negatívnym potenciálom, ktorý je v oblasti typu p. Podobne sú elektróny priťahované k pozitívnemu potenciálu, ktorý je aplikovaný na oblasť n-typu. To spôsobí zväčšenie veľkosti kombinovanej oblasti, čo znemožní tok smerových častíc.
IV charakteristiky
Voltampérová charakteristika polovodičovej diódy závisí od materiálu, z ktorého sa vyrába, a od niektorých parametrov. Napríklad ideálny polovodičový usmerňovač alebo dióda má nasledujúce parametre:
- Odpor priameho pripojenia - 0 ohm;
- Tepelný potenciál - VG = + -0, 1 V;
- V priamom úseku RD> rD, to znamená, že priamy odpor je väčší ako diferenciálny odpor.
Ak sa zhodujú všetky parametre, získa sa tento graf:
Takáto dióda využíva digitálnu elektrotechniku, laserový priemysel, používa sa aj pri vývoji zdravotníckych zariadení. Je potrebné s vysokými požiadavkami na logické funkcie. Príklady - laserová dióda, fotodióda.
V praxi sa tieto parametre veľmi líšia od tých skutočných. Mnohé zariadenia jednoducho nie sú schopné pracovať s tak vysokou presnosťou, alebo takéto požiadavky nie sú potrebné. Ekvivalentný obvod charakteristický pre skutočný polovodič ukazuje, že má vážne nevýhody:
Tento CVC polovodičovej diódy indikuje, že počas priameho spojenia musia kontakty dosiahnuť maximálne napätie. Potom sa polovodič otvorí, aby prešiel elektrónmi nabitými časticami. Tieto vlastnosti tiež ukazujú, že prúd bude normálne a bez prerušenia. Ale až do dosiahnutia súladu so všetkými parametrami, dióda nevedie prúd. V tomto prípade sa pri silikónovom usmerňovači napätie mení v rozsahu 0, 7 a pri germániu - 0, 3 voltu.
Prevádzka zariadenia je veľmi závislá od úrovne maximálneho prúdu vpred, ktorý môže prechádzať cez diódu. V diagrame je definovaný ID_MAX. Zariadenie je usporiadané tak, že počas spínania na priamej dráhe vydrží len elektrický prúd s obmedzenou pevnosťou. V opačnom prípade sa usmerňovač prehreje a vyhorí, ako najbežnejšia LED. Na reguláciu teploty pomocou rôznych typov zariadení. Prirodzene, niektoré z nich ovplyvňujú vodivosť, ale rozširujú účinnosť diódy.
Ďalšou nevýhodou je, že pri prechode striedavým prúdom nie je dióda ideálnym izolačným zariadením. Pracuje len v jednom smere, ale vždy zohľadnite zvodový prúd. Jeho vzorec závisí od ostatných parametrov použitej diódy. Najčastejšie je schéma označená ako I OP . Štúdia nezávislých expertov zistila, že germanium prechádza až do 200 µA a kremík do 30 µA. Mnohé importované modely sú však obmedzené na únik 0, 5 µA.
Všetky typy diódy prístupné k výpadku napätia. Toto je vlastnosť siete, ktorá sa vyznačuje obmedzeným napätím. Každé stabilizačné zariadenie musí vydržať (zenerova dióda, tranzistor, tyristor, diódový mostík a kondenzátor). Keď je rozdiel vonkajšieho potenciálu kontaktov usmerňovacej polovodičovej diódy výrazne vyšší ako limitované napätie, dióda sa stáva vodičom, čím sa znižuje odpor na minimum za jednu sekundu. Vymenovanie zariadenia mu neumožňuje robiť také ostré skoky, inak to narúša IVC.