Dies bedeutet, dass beide Halbwellen der Wechselspannung, die durch die Diodenbrücke laufen, die gleiche Polarität der Gleichspannung an der Last haben.
Es gibt auch eine Schaltung, die nur 2 Dioden verwendet, um Wechselstrom mit einem Transformator mit einem Abgriff vom Mittelpunkt gleichzurichten. Darin beruht die korrekte Funktion der Dioden darauf, dass der verwendete Transformator zwei identische Sekundärwicklungen mit jeweils gleichen Spannungen aufweist. Ein Halbzyklus bearbeitet eine Wicklung und die andere - die andere. Diese Option können Sie selbst finden und demontieren. In der Praxis wird jedoch das oben diskutierte Schema viel häufiger verwendet.
Wenn Sie keine Dioden in Hochfrequenzschaltungen verwenden und dies separate Reihen von Dioden sind, müssen Sie zwei Hauptparameter von Gleichrichterdioden kennen:
1)Maximaler Vorwärtsstrom, Ipr. Dies ist derselbe Strom, der durch die Last fließt, wenn die Diode offen ist. Bei den meisten verwendeten Dioden liegt dieser Wert zwischen 0,1 und 10 A. Es gibt auch stärkere. Es ist jedoch zu beachten, dass sich in jedem Fall, wenn ein Gleichstrom Ipr durch die Diode fließt, eine kleine Spannung darauf "einstellt". Sein Wert hängt von der Menge des fließenden Stroms ab, beträgt aber im Allgemeinen etwa 1 V. Dieser Wert wird als Gleichspannungsabfall bezeichnet und üblicherweise als Upr oder Upad bezeichnet. Für jede Diode ist es im Nachschlagewerk angegeben.
2)Maximale Sperrspannung, Uarr. Dies ist die höchste Spannung in Sperrichtung, bei der die Diode noch ihre Röhreneigenschaften behält. Im Allgemeinen ist dies nur eine Wechselspannung, die wir an seinen Ausgängen anschließen können. Und bei der Auswahl von Dioden für den gleichen Brückengleichrichter muss man sich genau an diesem Wert orientieren. Wenn der Wert dieser Spannung überschritten wird, tritt ein irreversibler Durchbruch der Diode auf, ebenso wie wenn der Gleichstrom Ipr überschritten wird. Dieser Wert ist auch in Dioden-Nachschlagewerken verfügbar.
Es ist erwähnenswert, wenn ich so sagen darf, eine andere Art von Dioden - dies sind Zenerdioden. Ein wenig mehr Informationen über sie.
Eine weitere Gruppe von Dioden sind Zenerdioden. Ihr Zweck ist nicht die Gleichrichtung des Stroms, sondern die Stabilisierung der Spannung. Sie haben auch einen p-n-Übergang. Im Gegensatz zu einer Diode ist eine Zenerdiode in entgegengesetzter Richtung geschaltet. Seine Strom-Spannungs-Kennlinie und sein Symbol sind in Abb. 5 dargestellt. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass bei einem bestimmten Spannungswert an den Zenerdiodenanschlüssen kleiner als Umin der Strom praktisch gleich Null ist. Bei einer Spannung von Umin öffnet die Zenerdiode und Strom beginnt durch sie zu fließen. Spannungsschnitt von Umin nach Umax, d.h. zwischen den Punkten 1 und 2 im Diagramm ist der Arbeitsabschnitt der Referenzdiode (Zenerdiode). Die Mindest- und Höchstwerte dürfen sich nur um Zehntel Volt unterscheiden. Diese Werte entsprechen den minimalen und maximalen Stabilisierungsströmen. Die Hauptparameter der Zenerdiode sind:
1)Stabilisierungsspannung Ust. Zenerdioden werden mit einer Stabilisierungsspannung hergestellt, meistens von 6 bis 12 V, aber es gibt auch 2 bis 6 V sowie seltener über 12 und bis zu 300 V;
2)Minimaler Stabilisierungsstrom Ist.min. Dies ist der kleinste Strom, der durch die Zenerdiode fließt, wodurch ihre passstabilisierte Spannung darauf erscheint. Normalerweise sind es 4...5mA;
3M Maximaler Stabilisierungsstrom. Dies ist der maximale Strom durch die Zenerdiode, der im Betrieb nicht überschritten werden darf, da sich die Zenerdiode unzulässig erwärmt. Bei Low-Power-Modellen sind dies meistens 20 ... 40 mA.
Je steiler der Abschnitt 1 - 2 der Volt-Ampere-Kennlinie der Zenerdiode ist, desto besser stabilisiert sie die Spannung.
Die spezifische Anwendung von Spannungsstabilisatoren mit Berechnungen wird in den Abschnitten „Berechnung eines parametrischen Stabilisators“ und „Spannungsregler mit kontinuierlicher Kompensation“ beschrieben.
Es gibt andere Arten von Dioden. Dies sind Impulsdioden, Mikrowellendioden, Stabistoren, Varicaps, Tunneldioden, emittierende Dioden, Fotodioden. Aber nehmen wir es als Tatsache an, dass sie immer noch nicht in einfachen elektrischen Geräten, sondern in reinstem elektronischen Wasser verwendet werden, also werden wir unsere Aufmerksamkeit nicht auf sie richten. Darüber hinaus können nach dem Studium der grundlegenden Eigenschaften der betrachteten Dioden Informationen darüber leicht in der Fachliteratur eingesehen werden.
Und zum Schluss noch einige Informationen zur Kennzeichnung von Halbleiterdioden. Konzentrieren wir uns auf Russisch.
Das erste Zeichen ist ein Buchstabe (für Allzweckgeräte) oder eine Zahl (für Spezialgeräte), die das anfängliche Halbleitermaterial angibt, aus dem die Diode hergestellt wird: G (oder 1) - Germanium; K (oder 2) - Silizium; A (oder 3) - GaAS. Das zweite Zeichen ist ein Buchstabe, der eine Unterklasse der Diode bezeichnet: D - Gleichrichter, Hochfrequenz (universal) und Impuls; B - Varicaps; C - Zenerdioden; L - LEDs. Das dritte Zeichen ist eine Zahl, die den Zweck der Diode angibt (für Zenerdioden - Verlustleistung): zum Beispiel 3 - Schalten, 4 - Universal usw. Das vierte und fünfte Zeichen ist eine zweistellige Zahl, die die Seriennummer der Entwicklung angibt (für Zenerdioden - die Nennstabilisierungsspannung). Das sechste Zeichen ist ein Buchstabe, der die Parametergruppe des Geräts angibt (für Zenerdioden - die Entwicklungssequenz).
Einige Beispiele für Markierungen:
GD412A - Germanium (G) Diode (D), universell (4), Entwicklungsnummer 12, Gruppe A; KS196V - Silizium (K) Zenerdiode (C), Verlustleistung nicht mehr als 0,3 W (1), Nennstabilisierungsspannung 9,6 V, dritte Entwicklung (V).
Bei Halbleiterdioden mit kleinen Gehäusegrößen wird eine Farbmarkierung in Form von Markierungen verwendet, die auf den Gerätekörper aufgebracht werden.

Wir alle wissen genau, was eine Halbleiterdiode ist, aber nur wenige von uns wissen über das Funktionsprinzip einer Diode Bescheid. Heute, insbesondere für Anfänger, werde ich das Funktionsprinzip erklären. Wie Sie wissen, lässt die Diode den Strom auf einer Seite gut und in der entgegengesetzten Richtung sehr schlecht durch. Die Diode hat zwei Anschlüsse - die Anode und die Kathode. Kein elektronisches Gerät ist vollständig ohne die Verwendung von Dioden. Die Diode dient zur Gleichrichtung von Wechselstrom, mit Hilfe einer Diodenbrücke die aus vier Dioden besteht, kann man Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln oder mit sechs Dioden dreiphasige Spannung in einphasige Spannung umwandeln, es werden Dioden verwendet in einer Vielzahl von Netzteilen, in Audio-Video-Geräten, fast überall . Hier können Sie Fotos von einigen sehen.

Am Ausgang der Diode können Sie einen Abfall des anfänglichen Spannungspegels um 0,5 bis 0,7 Volt feststellen. Für Leistungsgeräte mit niedrigerer Spannung wird eine Schottky-Diode verwendet, bei einer solchen Diode wird der kleinste Spannungsabfall beobachtet - etwa 0,1 V. Grundsätzlich werden Schottky-Dioden in Funksendern und -empfängern und in anderen Geräten verwendet, die hauptsächlich mit hohen Frequenzen arbeiten. Das Funktionsprinzip der Diode ist auf den ersten Blick recht einfach: Eine Diode ist ein Halbleiterbauelement mit Einwegleitung von elektrischem Strom.

Der Ausgang der Diode, die mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden ist, wird als Anode bezeichnet, mit dem negativen als Kathode. Der Diodenkristall besteht hauptsächlich aus Germanium oder Silizium, wovon ein Bereich eine elektrische Leitfähigkeit vom n-Typ aufweist, dh ein Lochbereich, der einen künstlich erzeugten Mangel an Elektronen enthält, der andere eine Leitfähigkeit vom n-Typ aufweist, dh it enthält einen Überschuss an Elektronen, die Grenze zwischen ihnen heißt n-n-Übergang , p - im Lateinischen der erste Buchstabe des Wortes positiv, n - der erste Buchstabe im Wort negativ. Wenn an die Anode der Diode eine positive Spannung und an die Kathode eine negative Spannung angelegt wird, lässt die Diode Strom durch, dies wird als direkte Verbindung bezeichnet. In dieser Position ist die Diode offen, wenn das Gegenteil angelegt wird. Die Diode lässt keinen Strom durch, in dieser Position ist die Diode geschlossen, dies wird als Rückwärtsverbindung bezeichnet.

Der Sperrwiderstand der Diode ist sehr groß und wird in den Schaltungen als Dielektrikum (Isolator) verwendet. Um den Betrieb einer Halbleiterdiode zu demonstrieren, können Sie eine einfache Schaltung zusammenbauen, die aus einer Stromquelle, einer Last (z. B. einer Glühlampe oder einem Elektromotor mit geringer Leistung) und der Halbleiterdiode selbst besteht. Wir schalten alle Komponenten der Schaltung in Reihe, wir liefern ein Plus von der Stromquelle an die Anode der Diode, in Reihe mit der Diode, das heißt, wir verbinden ein Ende der Glühbirne mit der Kathode der Diode, und verbinden Sie das andere Ende derselben Lampe mit dem Minus der Stromquelle. Wir beobachten das Glühen der Lampe, jetzt drehen wir die Diode um, die Lampe leuchtet nicht mehr, weil die Diode zurückgeschaltet ist, der Übergang ist geschlossen. Ich hoffe, dies wird Ihnen in Zukunft in irgendeiner Weise helfen, Neuankömmlinge - A. Kasyan (AKA).

Am einfachsten im Aufbau in der Familie der Halbleiter sind Dioden, die im Aufbau nur zwei Elektroden aufweisen, zwischen denen eine elektrische Stromleitung in einer Richtung besteht. Diese Art der Leitfähigkeit entsteht in Halbleitern aufgrund ihrer inneren Struktur.

Gerätefunktionen

Ohne die Konstruktionsmerkmale der Diode zu kennen, ist es unmöglich, ihr Funktionsprinzip zu verstehen. Der Aufbau der Diode besteht aus zwei Schichten mit unterschiedlichen Leitungsarten.

Die Diode besteht aus den folgenden Hauptelementen:

• Rahmen. Es wird in Form eines Vakuumzylinders ausgeführt, dessen Material Keramik, Metall, Glas und andere haltbare Materialien sein können.
• Kathode. Es befindet sich im Inneren des Ballons und dient zur Bildung der Emission von Elektronen. Die einfachste Kathodenvorrichtung ist ein dünnes Filament, das sich während der Aktion erwärmt. Moderne Dioden sind mit indirekt leuchtenden Elektroden ausgestattet, die in Form von Metallzylindern mit der Eigenschaft einer aktiven Schicht ausgeführt sind, die Elektronen emittieren kann.
• Heizung. Dies ist ein spezielles Element in Form eines Fadens, der durch elektrischen Strom erhitzt wird. Die Heizung befindet sich innerhalb der indirekt beheizten Kathode.
• Anode. Dies ist die zweite Elektrode der Diode, die dazu dient, von der Kathode emittierte Elektronen zu empfangen. Die Anode hat gegenüber der Kathode ein positives Potential. Die Form der Anode ist meistens die gleiche wie die der Kathode, zylindrisch. Beide Elektroden ähneln dem Emitter und der Basis von Halbleitern.
• Kristall. Sein Herstellungsmaterial ist Germanium oder Silizium. Ein Teil des Kristalls ist vom p-Typ mit einem Mangel an Elektronen. Der andere Teil des Kristalls hat eine n-Leitfähigkeit mit einem Überschuss an Elektronen. Die Grenze zwischen diesen beiden Teilen des Kristalls wird als p-n-Übergang bezeichnet.

Diese Konstruktionsmerkmale der Diode ermöglichen es ihr, Strom in eine Richtung zu leiten.

Funktionsprinzip

Der Betrieb einer Diode ist durch ihre verschiedenen Zustände und die Eigenschaften des Halbleiters in diesen Zuständen gekennzeichnet. Betrachten wir die Haupttypen von Diodenverbindungen genauer und welche Prozesse im Inneren des Halbleiters ablaufen.

Ruhende Dioden

Wenn die Diode nicht an den Stromkreis angeschlossen ist, laufen darin immer noch eigenartige Prozesse ab. In der "n"-Region gibt es einen Elektronenüberschuss, der ein negatives Potential erzeugt. Eine positive Ladung ist im "p"-Bereich konzentriert. Zusammen erzeugen diese Ladungen ein elektrisches Feld.

Da Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen angezogen werden, gehen die Elektronen von "n" in "p" über, während sie Löcher füllen. Infolge solcher Prozesse tritt im Halbleiter ein sehr schwacher Strom auf, die Dichte der Substanz im Bereich „p“ steigt auf einen bestimmten Wert an. In diesem Fall divergieren die Teilchen gleichmäßig über das Raumvolumen, dh es findet eine langsame Diffusion statt. Dadurch kehren die Elektronen in den „n“-Bereich zurück.

Bei vielen elektrischen Geräten spielt die Stromrichtung keine Rolle, alles funktioniert einwandfrei. Bei einer Diode ist die Richtung des Stromflusses von großer Bedeutung. Die Hauptaufgabe der Diode besteht darin, Strom in eine Richtung zu leiten, was durch den p-n-Übergang begünstigt wird.

Umgekehrte Inklusion

Wenn die Dioden gemäß dem gezeigten Diagramm an die Stromversorgung angeschlossen sind, fließt der Strom nicht durch den p-n-Übergang. Der positive Strompol ist mit dem „n“-Bereich verbunden, und der Minuspol ist mit dem „p“-Bereich verbunden. Dadurch gehen die Elektronen aus dem "n"-Bereich zum positiven Leistungspol. Löcher werden vom Minuspol angezogen. Am Übergang entsteht ein Hohlraum, und es gibt keine Ladungsträger.

Mit zunehmender Spannung ziehen sich Löcher und Elektronen stärker an, und am Übergang befinden sich keine Ladungsträger. Wenn die Diode umgekehrt ist, fließt kein Strom.

Die Erhöhung der Dichte einer Substanz in der Nähe der Pole erzeugt Diffusion, dh den Wunsch, die Substanz über das Volumen zu verteilen. Dies tritt auf, wenn der Strom abgeschaltet wird.

Rückstrom

Erinnern wir uns an die Arbeit kleiner Ladungsträger. Wenn die Diode geschlossen ist, fließt ein geringer Rückstrom durch sie. Es wird aus Minoritätsträgern gebildet, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Diese Bewegung tritt auf, wenn die Stromversorgung umgekehrt wird. Der Rückstrom ist normalerweise vernachlässigbar, da die Anzahl der Minoritätsträger sehr gering ist.

Mit steigender Temperatur des Kristalls nimmt ihre Anzahl zu und verursacht eine Erhöhung des Rückstroms, was normalerweise zu einer Beschädigung der Sperrschicht führt. Um die Betriebstemperatur von Halbleitern zu begrenzen, wird ihr Gehäuse auf wärmeabführenden Kühlradiatoren montiert.

Direkte Verbindung

Vertauschen Sie die Strompole zwischen Kathode und Anode. Auf der "n"-Seite bewegen sich die Elektronen vom negativen Pol weg und gelangen zum Übergang. Auf der "p"-Seite werden positiv geladene Löcher vom positiven Stromanschluss abgestoßen. Daher beginnen sich Elektronen und Löcher schnell aufeinander zu zu bewegen.

In der Nähe des Übergangs sammeln sich Teilchen mit unterschiedlichen Ladungen an, zwischen denen sich ein elektrisches Feld ausbildet. Die Elektronen passieren den p-n-Übergang und bewegen sich in den "p"-Bereich. Einige der Elektronen rekombinieren mit Löchern, während der Rest zum positiven Strompol übergeht. Es gibt einen Durchlassstrom der Diode, der durch ihre Eigenschaften begrenzt ist. Wird dieser Wert überschritten, kann die Diode ausfallen.

Bei einer direkten Diodenschaltung ist ihr Widerstand im Gegensatz zur Rückwärtsschaltung vernachlässigbar. Es wird angenommen, dass der Rückstrom durch die Diode nicht fließt. Als Ergebnis haben wir herausgefunden, dass die Dioden nach dem Prinzip eines Ventils funktionieren: Drehen Sie den Knopf nach links - Wasser fließt, nach rechts - es gibt kein Wasser. Sie werden daher auch als Halbleiterventile bezeichnet.

Vorwärts- und Rückwärtsspannung

Während des Öffnens der Diode liegt an ihr eine Durchlassspannung an. Als Sperrspannung wird der Wert während des Schließens der Diode und des Durchgangs eines Sperrstroms durch sie betrachtet. Der Widerstand einer Diode mit Durchlassspannung ist sehr klein, im Gegensatz zur Sperrspannung, die auf Tausende Ohm ansteigt. Dies kann durch Messen mit einem Multimeter überprüft werden.

Der Widerstand eines Halbleiterkristalls kann mit der Spannung variieren. Wenn dieser Wert zunimmt, nimmt der Widerstand ab und umgekehrt.

Wenn Dioden bei der Arbeit mit Wechselstrom verwendet werden, ist sie bei einer positiven Halbwelle des Spannungssinus offen und bei einer negativen geschlossen. Diese Eigenschaft von Dioden wird zur Gleichrichtung von Spannungen genutzt. Daher werden solche Geräte als Gleichrichter bezeichnet.

Eigenschaften von Dioden

Die Charakteristik einer Diode wird durch ein Diagramm ausgedrückt, das die Abhängigkeit von Strom, Spannung und ihrer Polarität zeigt. Die vertikale Koordinatenachse im oberen Teil bestimmt den Vorwärtsstrom, im unteren Teil den Rückwärtsgang.

Die horizontale Achse rechts zeigt die Durchlassspannung an, links die Rückwärtsspannung. Der gerade Zweig des Diagramms drückt den Durchlassstrom der Diode aus, verläuft in der Nähe der vertikalen Achse, da er die Zunahme des Durchlassstroms ausdrückt.

Der zweite Zweig des Diagramms zeigt den Strom bei geschlossener Diode und verläuft parallel zur horizontalen Achse. Je steiler der Graph, desto besser richtet die Diode den Strom gleich. Wenn die Durchlassspannung ansteigt, steigt der Strom langsam an. Nach Erreichen des Sprungbereichs steigt sein Wert stark an.

Auf dem umgekehrten Zweig des Diagramms ist zu sehen, dass mit einer Erhöhung der Sperrspannung der Stromwert praktisch nicht ansteigt. Wenn jedoch die Grenzen der zulässigen Normen erreicht sind, tritt ein starker Sprung des Rückstroms auf. Infolgedessen überhitzt die Diode und fällt aus.

Der Name Diode bedeutet übersetzt „Zweielektrode“. Historisch gesehen hat die Elektronik ihren Ursprung in Elektrovakuumgeräten. Tatsache ist, dass die Lampen, an die sich viele Menschen von alten Fernsehern und Receivern erinnern, wie Diode, Triode, Pentode usw. benannt wurden.

Der Name enthielt die Anzahl der Elektroden oder Beine des Geräts. Halbleiterdioden wurden zu Beginn des letzten Jahrhunderts erfunden. Sie wurden verwendet, um Funksignale zu erkennen.

Die Haupteigenschaft einer Diode sind ihre Leitwerteigenschaften, die von der Polarität der an die Klemmen angelegten Spannung abhängen. Die Bezeichnung der Diode verrät uns die Leitungsrichtung. Der Stromfluss fällt mit dem Pfeil auf dem UGO der Diode zusammen.

UGO - bedingte grafische Bezeichnung. Mit anderen Worten, dies ist ein Symbol, das ein Element im Diagramm bezeichnet. Schauen wir uns an, wie die Bezeichnung der LED im Diagramm von anderen ähnlichen Elementen unterschieden werden kann.

Dioden, was ist das?

Neben einzelnen Gleichrichterdioden sind sie je nach Einsatzgebiet in einem Gehäuse zusammengefasst.

Bezeichnung der Diodenbrücke

So geht es zum Beispiel Diodenbrücke zur Gleichrichtung von einphasiger Wechselspannung. Und unten sehen Sie das Aussehen von Diodenbrücken und -baugruppen.

Eine andere Art von Gleichrichter ist Schottky Diode– Entwickelt für den Betrieb in Hochfrequenzschaltungen. Erhältlich sowohl in diskreter Form als auch in Baugruppen. Sie sind häufig in Schaltnetzteilen zu finden, beispielsweise in Netzteilen für AT- oder ATX-PCs.

Normalerweise sind bei Schottky-Baugruppen die Pinbelegung und der interne Schaltplan auf dem Gehäuse angegeben.

Spezifische Dioden

Wir haben bereits die Gleichrichterdiode abgedeckt, werfen wir einen Blick darauf Zenerdiode, die in der heimischen Literatur heißt - Zenerdiode.

Zenerdiodenbezeichnung (Zenerdiode)

Äußerlich sieht es aus wie eine gewöhnliche Diode - ein schwarzer Zylinder mit einem Etikett auf einer Seite. Oft in einer Low-Power-Version zu finden - ein kleiner roter Glaszylinder mit einer schwarzen Markierung auf der Kathode.

Es hat eine wichtige Eigenschaft - Spannungsstabilisierung, daher wird es parallel zur Last in entgegengesetzter Richtung eingeschaltet, d.h. Die Kathode ist mit Plus und die Anode mit Minus verbunden.

Das nächste Gerät ist Varicap basiert das Funktionsprinzip auf einer Änderung des Werts der Sperrkapazität in Abhängigkeit vom Wert der angelegten Spannung. Es wird in Empfängern und in Schaltungen verwendet, in denen Operationen mit der Signalfrequenz durchgeführt werden müssen. Sie wird als Diode in Kombination mit einem Kondensator bezeichnet.

Varicap - Bezeichnung auf dem Diagramm und Aussehen

- deren Bezeichnung wie eine durchgestrichene Diode aussieht. Tatsächlich ist es ein Halbleiterbauelement mit 3 Übergängen und 4 Schichten. Aufgrund seiner Struktur hat es die Eigenschaft, Strom zu leiten, wenn es eine bestimmte Spannungsbarriere überwindet.

Zum Beispiel werden Dinistoren von etwa 30 V häufig in "Energiesparlampen" verwendet, um einen Oszillator und andere nach diesem Schema gebaute Netzteile zu betreiben.

Dinistor-Bezeichnung

LEDs und Optoelektronik

Da die Diode Licht ausstrahlt, dann die Bezeichnung LED sollte diese Funktion anzeigen, also wurden der üblichen Diode zwei ausgehende Pfeile hinzugefügt.

In der Realität gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, die Polarität zu bestimmen, mehr dazu steht das ganze weiter unten, zum Beispiel die Pinbelegung der grünen LED.

Typischerweise erfolgt die LED-Stiftmarkierung entweder mit einem Etikett oder mit unterschiedlich langen Schenkeln. Das kurze Bein ist ein Minus.

Fotodiode, ist das Gerät in seiner Wirkung von der LED umgekehrt. Es ändert den Zustand seiner Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Lichtmenge, die auf seine Oberfläche trifft. Seine Bezeichnung:

Solche Geräte werden in Fernsehern, Tonbandgeräten und anderen Geräten verwendet, die durch eine Fernbedienung im Infrarotspektrum gesteuert werden. Eine solche Vorrichtung kann durch Absägen des Gehäuses eines herkömmlichen Transistors hergestellt werden.

Es wird häufig in Lichtsensoren verwendet, bei Geräten zum automatischen Ein- und Ausschalten von Beleuchtungskreisen, zum Beispiel:

Optoelektronik ist ein Bereich, der sich in Datenübertragungs- und Kommunikations- und Steuerungsgeräten weit verbreitet hat. Aufgrund seines schnellen Ansprechverhaltens und der Fähigkeit zur galvanischen Trennung gewährleistet es die Sicherheit von gespeisten Geräten im Falle einer primärseitigen Überspannung. Allerdings nicht in der angegebenen Form, sondern in Form eines Optokopplers.

Am unteren Rand des Diagramms sehen Sie einen Optokoppler. Das Einschalten der LED erfolgt hier durch Schließen des Stromkreises über einen Optotransistor im LED-Kreis. Wenn Sie den Schalter schließen, fließt Strom durch die LED im Optokoppler, im unteren Quadrat links. Sie leuchtet auf und der Transistor beginnt unter dem Einfluss des Lichtstroms Strom durch die grün markierte LED LED1 zu leiten.

Die gleiche Anwendung wird in den Strom- oder Spannungsrückkopplungskreisen (um sie zu stabilisieren) vieler Netzteile verwendet. Der Anwendungsbereich reicht von Handy-Ladegeräten über Netzteile für LED-Streifen bis hin zu leistungsstarken Power-Systemen.

Es gibt sehr viele Dioden, einige von ihnen ähneln sich in ihren Eigenschaften, andere haben völlig ungewöhnliche Eigenschaften und Anwendungen, sie werden durch das Vorhandensein von nur zwei funktionellen Schlussfolgerungen vereint.

Sie können diese Elemente in jedem Stromkreis finden, ihre Bedeutung und Eigenschaften sind nicht zu unterschätzen. Die richtige Auswahl einer Diode in einer Snubber-Schaltung kann beispielsweise den Wirkungsgrad und die Wärmeableitung an den Leistungsschaltern und damit die Lebensdauer der Stromversorgung erheblich beeinflussen.

Wenn Sie etwas nicht verstanden haben, hinterlassen Sie Kommentare und stellen Sie Fragen, in den folgenden Artikeln werden wir auf jeden Fall alle unverständlichen Fragen und interessanten Punkte aufdecken!

Die Diode ist eine der Arten von Geräten, die auf Halbleiterbasis entwickelt wurden. Es hat einen p-n-Übergang sowie Anoden- und Kathodenausgang. In den meisten Fällen ist es für Modulation, Gleichrichtung, Umwandlung und andere Aktionen mit eingehenden elektrischen Signalen ausgelegt.

Arbeitsprinzip:

1. Elektrischer Strom wirkt auf die Kathode, die Heizung beginnt zu glühen und die Elektrode gibt Elektronen ab.
2. Zwischen zwei Elektroden ein elektrisches Feld entsteht.
3. Wenn die Anode positiv ist, dann beginnt es, Elektronen an sich zu ziehen, und das resultierende Feld ist ein Katalysator für diesen Prozess. Dabei wird ein Emissionsstrom erzeugt.
4. Zwischen Elektroden Es kommt zur Bildung einer räumlichen negativen Ladung, die die Bewegung von Elektronen stören kann. Dies passiert, wenn das Anodenpotential zu schwach ist. In diesem Fall können Teile der Elektronen die Wirkung der negativen Ladung nicht überwinden und beginnen sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen und kehren wieder zur Kathode zurück.
5. Alle Elektronen, die die Anode erreicht und nicht zur Kathode zurückgekehrt sind, bestimmen die Parameter des Kathodenstroms. Daher hängt dieser Indikator direkt vom positiven Anodenpotential ab.
6. Der Fluss aller Elektronen, der zur Anode gelangen könnte, wird als Anodenstrom bezeichnet, dessen Indikatoren in der Diode immer den Parametern des Kathodenstroms entsprechen. Manchmal können beide Indikatoren Null sein, dies geschieht in Situationen, in denen die Anode eine negative Ladung hat. In diesem Fall beschleunigt das zwischen den Elektroden entstandene Feld die Teilchen nicht, sondern bremst sie im Gegenteil ab und führt sie zur Kathode zurück. Die Diode bleibt dabei im gesperrten Zustand, was zu einem offenen Stromkreis führt.

Gerät

Das Folgende ist eine detaillierte Beschreibung des Diodengeräts. Das Studium dieser Informationen ist für ein besseres Verständnis der Funktionsprinzipien dieser Elemente erforderlich:

1. Rahmen ist eine Vakuumflasche, die aus Glas, Metall oder haltbaren Keramiksorten hergestellt werden kann.
2. Im Inneren des Ballons Es gibt 2 Elektroden. Die erste ist eine beheizte Kathode, die für den Prozess der Elektronenemission ausgelegt ist. Die einfachste Kathode im Design ist ein Filament mit kleinem Durchmesser, das sich während des Betriebs erwärmt, aber indirekt beheizte Elektroden sind heute häufiger. Sie sind Zylinder aus Metall und haben eine spezielle aktive Schicht, die Elektronen emittieren kann.
3. Innerhalb der Kathode indirekte Heizung Es gibt ein bestimmtes Element - einen Draht, der unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms glüht, er wird als Heizung bezeichnet.
4. Zweite Elektrode eine Anode ist, wird sie benötigt, um die von der Kathode freigesetzten Elektronen aufzunehmen. Dazu muss sie gegenüber der zweiten Elektrode ein positives Potential aufweisen. In den meisten Fällen hat auch die Anode eine zylindrische Form.
5. Beide Elektroden Vakuumbauelemente sind mit dem Emitter und der Basis der Halbleiter-Vielfalt von Elementen völlig identisch.
6. Zur Herstellung eines Diodenkristalls Am häufigsten wird Silizium oder Germanium verwendet. Einer seiner Teile ist elektrisch leitend vom p-Typ und weist einen Mangel an Elektronen auf, der durch ein künstliches Verfahren gebildet wird. Die gegenüberliegende Seite des Kristalls ist ebenfalls leitfähig, aber vom n-Typ und weist einen Elektronenüberschuss auf. Zwischen den beiden Regionen gibt es eine Grenze, die als p-n-Übergang bezeichnet wird.

Solche Merkmale des internen Geräts verleihen den Dioden ihre Haupteigenschaft - die Fähigkeit, elektrischen Strom nur in eine Richtung zu leiten.

Zweck

Im Folgenden sind die Hauptanwendungsgebiete von Dioden aufgeführt, deren Hauptzweck am Beispiel deutlich wird:

1. Diodenbrücken sind 4, 6 oder 12 Dioden zusammengeschaltet, ihre Anzahl hängt von der Schaltungsart ab, die einphasig, dreiphasig Halbbrücke oder dreiphasig Vollbrücke sein kann. Sie erfüllen die Funktionen von Gleichrichtern, diese Option wird am häufigsten in Fahrzeuggeneratoren verwendet, da die Einführung solcher Brücken sowie die Verwendung von Bürsten-Kollektor-Baugruppen die Größe dieses Geräts erheblich reduziert und seine Zuverlässigkeit erhöht hat. Wenn die Verbindung in Reihe und in einer Richtung erfolgt, erhöht dies die Mindestspannung, die zum Entsperren der gesamten Diodenbrücke erforderlich ist.
2. Diodendetektoren erhalten durch die kombinierte Verwendung dieser Geräte mit Kondensatoren. Dies ist notwendig, um die Niederfrequenzmodulation von verschiedenen modulierten Signalen isolieren zu können, einschließlich der amplitudenmodulierten Version des Funksignals. Solche Detektoren gehören zum Design vieler Haushaltsverbraucher wie Fernseher oder Radios.
3. Gewährleistung des Schutzes von Verbrauchern vor Verpolung beim Einschalten von Schaltungseingängen vor auftretenden Überlastungen oder Schlüsseln vor Ausfall durch elektromotorische Kraft, die bei Selbstinduktion auftritt, die beim Ausschalten einer induktiven Last auftritt. Um die Sicherheit der Schaltungen vor auftretenden Überlastungen zu gewährleisten, wird eine Kette verwendet, die aus mehreren Dioden besteht, die in entgegengesetzter Richtung an die Versorgungsbusse angeschlossen sind. In diesem Fall muss der zu schützende Eingang in der Mitte dieser Kette angeschlossen werden. Während des normalen Betriebs der Schaltung sind alle Dioden im geschlossenen Zustand, aber wenn sie registriert haben, dass das Eingangspotential die zulässigen Spannungsgrenzen überschritten hat, wird eines der Schutzelemente aktiviert. Dadurch wird dieses zulässige Potential zusätzlich zum direkten Spannungsabfall über der Schutzeinrichtung innerhalb der zulässigen Versorgungsspannung begrenzt.
4. Schalter, die auf der Basis von Dioden erstellt wurden, werden zum Schalten von Signalen mit hohen Frequenzen verwendet. Die Steuerung eines solchen Systems erfolgt über einen Gleichstrom, die Trennung von Hochfrequenzen und die Bereitstellung eines Steuersignals, das aufgrund von Induktivitäten und Kondensatoren auftritt.
5. Schaffung eines Diodenfunkenschutzes. Es werden Shunt-Dioden-Barrieren verwendet, die Sicherheit bieten, indem sie die Spannung im entsprechenden Stromkreis begrenzen. Zusammen mit ihnen werden Strombegrenzungswiderstände verwendet, die erforderlich sind, um die Indikatoren des durch das Netzwerk fließenden elektrischen Stroms zu begrenzen und den Schutzgrad zu erhöhen.

Die Verwendung von Dioden in der Elektronik ist heute sehr weit verbreitet, da praktisch kein modernes elektronisches Gerät ohne diese Elemente auskommt.

Dioden-Direktanschluss

Der p-n-Übergang der Diode kann durch die von externen Quellen zugeführte Spannung beeinflusst werden. Indikatoren wie Größe und Polarität beeinflussen sein Verhalten und den durch ihn geleiteten elektrischen Strom.

Im Folgenden betrachten wir im Detail die Option, bei der der Pluspol mit dem p-Typ-Bereich und der negative Pol mit dem n-Typ-Bereich verbunden ist. In diesem Fall erfolgt eine direkte Einbeziehung:

1. Unter Stress von einer externen Quelle wird sich im p-n-Übergang ein elektrisches Feld bilden, dessen Richtung dem internen Diffusionsfeld entgegengesetzt ist.
2. Feldspannung deutlich abnehmen, was zu einer starken Verengung der Sperrschicht führt.
3. Unter dem Einfluss dieser Prozesse Eine beträchtliche Anzahl von Elektronen kann sich frei vom p-Bereich in den n-Bereich sowie in die entgegengesetzte Richtung bewegen.
4. Driftstromwerte während dieses Prozesses gleich bleiben, da sie direkt nur von der Anzahl der geladenen Minoritätsträger abhängen, die sich im Bereich des p-n-Übergangs befinden.
5. Elektronen haben einen erhöhten Diffusionsgrad, der zur Injektion von Minoritätsladungsträgern führt. Mit anderen Worten, im n-Bereich wird eine Zunahme der Anzahl von Löchern auftreten, und im p-Bereich wird eine erhöhte Elektronenkonzentration aufgezeichnet.
6. Ungleichgewicht und erhöhte Anzahl von Minoritätsträgern bewirkt, dass sie tief in den Halbleiter eindringen und sich mit seiner Struktur vermischen, was letztendlich zur Zerstörung seiner elektrischen Neutralitätseigenschaften führt.
7. Halbleiter Gleichzeitig ist es in der Lage, seinen neutralen Zustand wiederherzustellen. Dies ist auf den Empfang von Ladungen von einer angeschlossenen externen Quelle zurückzuführen, die zum Auftreten von Gleichstrom im externen Stromkreis beitragen.

Diode umgekehrt

Nun wird eine andere Art des Einschaltens betrachtet, bei der sich die Polarität der externen Quelle ändert, von der die Spannung übertragen wird:

1. Der Hauptunterschied zur direkten Inklusion besteht darin dass das erzeugte elektrische Feld eine Richtung haben wird, die vollständig mit der Richtung des internen Diffusionsfelds zusammenfällt. Dementsprechend wird sich die Sperrschicht nicht mehr verengen, sondern im Gegenteil erweitern.
2. Das Feld, das sich im pn-Übergang befindet, wirken beschleunigend auf eine Reihe von Minoritätsladungsträgern, daher bleiben die Driftstromindikatoren unverändert. Es bestimmt die Parameter des resultierenden Stroms, der durch den p-n-Übergang fließt.
3. Während Sie wachsen Sperrspannung, neigt der durch den Übergang fließende elektrische Strom dazu, seine maximale Leistung zu erreichen. Es hat einen besonderen Namen - Sättigungsstrom.
4. Nach dem Exponentialgesetz, mit einem allmählichen Temperaturanstieg nimmt auch der Sättigungsstrom zu.

Vorwärts- und Rückwärtsspannung

Die Spannung, die auf die Diode wirkt, wird nach zwei Kriterien aufgeteilt:

1. Durchlassspannung- Dies ist derjenige, an dem sich die Diode öffnet und Gleichstrom durch sie zu fließen beginnt, während die Widerstandsanzeigen des Geräts extrem niedrig sind.
2. Sperrspannung- Dies ist eine, die eine umgekehrte Polarität hat und sicherstellt, dass die Diode geschlossen wird, wenn ein Rückwärtsstrom durch sie fließt. Gleichzeitig beginnen die Widerstandsanzeigen des Geräts stark und deutlich zu wachsen.

Der Widerstand des p-n-Übergangs ist ein sich ständig ändernder Indikator, der vor allem durch die direkt an die Diode angelegte Gleichspannung beeinflusst wird. Wenn die Spannung ansteigt, nehmen die Übergangswiderstandsanzeigen proportional ab.

Dies führt zu einer Erhöhung der Parameter des durch die Diode fließenden Durchlassstroms. Wenn dieses Gerät geschlossen ist, wirkt praktisch die gesamte Spannung darauf, aus diesem Grund sind die Indikatoren für den durch die Diode fließenden Rückstrom unbedeutend und der Übergangswiderstand erreicht gleichzeitig Spitzenparameter.

Der Betrieb der Diode und ihre Strom-Spannungs-Kennlinie

Die Strom-Spannungs-Kennlinie dieser Geräte wird als gekrümmte Linie verstanden, die die Abhängigkeit des durch den p-n-Übergang fließenden elektrischen Stroms von der Höhe und Polarität der darauf wirkenden Spannung zeigt.

Ein solcher Graph kann wie folgt beschrieben werden:

1. Vertikale Achse: der obere Bereich entspricht den Durchlassstromwerten, der untere Bereich den Rückstromparametern.
2. Horizontale Achse: der rechte Bereich ist für Durchlassspannungswerte; Der Bereich auf der linken Seite ist für Sperrspannungsoptionen.
3. Direkter Zweig der Strom-Spannungs-Kennlinie reflektiert den elektrischen Strom durch die Diode. Es ist nach oben gerichtet und verläuft in unmittelbarer Nähe der vertikalen Achse, da es die Erhöhung des elektrischen Gleichstroms darstellt, die mit einer Erhöhung der entsprechenden Spannung auftritt.
4. Zweiter (umgekehrter) Zweig entspricht und zeigt den Zustand des geschlossenen elektrischen Stroms an, der auch durch das Gerät fließt. Seine Lage ist so, dass er praktisch parallel zur horizontalen Achse verläuft. Je steiler sich dieser Zweig der Vertikalen nähert, desto höher sind die Gleichrichtfähigkeiten einer bestimmten Diode.
5. Sie können auf dem Diagramm sehen dass nach einem Anstieg der Durchlassspannung, die durch den p-n-Übergang fließt, ein langsamer Anstieg des elektrischen Stroms erfolgt. Allmählich erreicht die Kurve jedoch einen Bereich, in dem ein Sprung erkennbar ist, wonach die Indikatoren beschleunigt ansteigen. Dies liegt an der Öffnung der Diode und der Stromleitung bei einer Durchlassspannung. Bei Geräten aus Germanium erfolgt dies bei einer Spannung von 0,1 V bis 0,2 V (Maximalwert 1 V), bei Siliziumelementen wird ein höherer Wert von 0,5 V bis 0,6 V (Maximalwert 1,5 V) benötigt.
6. Angezeigter Stromanstieg kann zur Überhitzung von Halbleitermolekülen führen. Wenn die Wärmeabfuhr, die durch natürliche Prozesse und den Betrieb von Heizkörpern auftritt, geringer ist als ihre Freisetzung, kann die Struktur der Moleküle zerstört werden, und dieser Vorgang ist bereits irreversibel. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Durchlassstromparameter zu begrenzen, um eine Überhitzung des Halbleitermaterials zu verhindern. Dazu werden der Schaltung spezielle Widerstände hinzugefügt, die eine Reihenschaltung mit Dioden haben.
7. Erkundung des hinteren Astes Es ist ersichtlich, dass, wenn die Sperrspannung zu steigen beginnt, die an den p-n-Übergang angelegt wird, die Erhöhung der Stromparameter tatsächlich nicht wahrnehmbar ist. In Fällen, in denen die Spannung jedoch Parameter erreicht, die die zulässigen Grenzen überschreiten, kann ein plötzlicher Sprung des Rückstroms auftreten, der den Halbleiter überhitzt und zum anschließenden Durchbruch des p-n-Übergangs beiträgt.

Grundlegende Diodenfehlfunktionen

Manchmal fallen Geräte dieser Art aus, dies kann auf natürliche Abnutzung und Alterung dieser Elemente oder auf andere Gründe zurückzuführen sein.

Insgesamt gibt es 3 Haupttypen von häufigen Fehlern:

1. Übergangszusammenbruch führt dazu, dass die Diode anstelle eines Halbleiterbauelements im Wesentlichen zum gewöhnlichsten Leiter wird. In diesem Zustand verliert es seine grundlegenden Eigenschaften und beginnt, elektrischen Strom in absolut jede Richtung zu leiten. Ein solcher Durchbruch lässt sich leicht mit einem Standard erkennen, der anfängt zu piepen und einen niedrigen Widerstand in der Diode anzeigt.
2. In der Pause Der umgekehrte Vorgang tritt auf - das Gerät hört im Allgemeinen auf, elektrischen Strom in irgendeine Richtung zu übertragen, dh es wird von Natur aus zu einem Isolator. Für die genaue Bestimmung einer Unterbrechung müssen Tester mit hochwertigen und wartungsfähigen Sonden verwendet werden, da sie diese Fehlfunktion sonst manchmal fälschlicherweise diagnostizieren können. Bei legierten Halbleitersorten ist ein solcher Zusammenbruch äußerst selten.
3. Ein Leck, wodurch die Dichtheit des Gerätegehäuses verletzt wird, wodurch es nicht richtig funktionieren kann.

Durchbruch des P-n-Übergangs

Solche Ausfälle treten in Situationen auf, in denen die Indikatoren des elektrischen Rückstroms plötzlich und stark ansteigen, was darauf zurückzuführen ist, dass die Spannung des entsprechenden Typs unannehmbar hohe Werte erreicht.

Es gibt normalerweise mehrere Arten:

1. Thermische Zusammenbrüche, die durch einen starken Temperaturanstieg und anschließende Überhitzung verursacht werden.
2. Elektrische Pannen entstehen unter dem Einfluss von Strom auf den Übergang.

Das Diagramm der Strom-Spannungs-Kennlinie ermöglicht es Ihnen, diese Prozesse und deren Unterschiede visuell zu untersuchen.

elektrischer Zusammenbruch

Die Folgen von Stromausfällen sind nicht irreversibel, da sie den Kristall selbst nicht zerstören. Daher ist es bei einer allmählichen Spannungsabnahme möglich, die gesamten Eigenschaften und Betriebsparameter der Diode wiederherzustellen.

Gleichzeitig werden Aufschlüsselungen dieser Art in zwei Arten unterteilt:

1. Tunnelausfälle treten auf, wenn eine hohe Spannung durch schmale Übergänge geleitet wird, wodurch einzelne Elektronen hindurchschlüpfen können. Sie entstehen meist, wenn in Halbleitermolekülen eine Vielzahl unterschiedlicher Verunreinigungen vorhanden sind. Während eines solchen Durchbruchs beginnt der Sperrstrom stark und schnell anzusteigen, und die entsprechende Spannung ist auf einem niedrigen Pegel.
2. Lawinenarten von Pannen sind durch den Einfluss starker Felder möglich, die Ladungsträger auf das Grenzniveau beschleunigen können, wodurch sie eine Anzahl von Valenzelektronen aus Atomen herausschlagen, die dann in den leitenden Bereich fliegen. Dieses Phänomen ist lawinenartiger Natur, weshalb diese Art von Pannen ihren Namen erhielt.

thermischer Zusammenbruch

Das Auftreten eines solchen Durchbruchs kann aus zwei Hauptgründen auftreten: unzureichende Wärmeableitung und Überhitzung des p-n-Übergangs, die aufgrund des elektrischen Stromflusses mit zu hohen Raten auftritt.

Eine Erhöhung des Temperaturregimes im Übergangs- und Nachbarbereich hat folgende Folgen:

1. Wachstum der Schwingung von Atomen im Kristall enthalten.
2. Schlag Elektronen in das Leitungsband.
3. Ein starker Temperaturanstieg.
4. Zerstörung und Verformung Kristallstrukturen.
5. Kompletter Zusammenbruch und Ausfall der gesamten Funkkomponente.