Ini berarti bahwa kedua setengah gelombang tegangan bolak-balik, yang melewati jembatan dioda, akan memiliki polaritas tegangan searah yang sama pada beban.
Ada juga rangkaian yang hanya menggunakan 2 dioda untuk menyearahkan AC menggunakan trafo dengan ketukan dari titik tengah. Di dalamnya, operasi dioda yang benar disebabkan oleh fakta bahwa transformator yang digunakan memiliki dua belitan sekunder yang identik dengan tegangan yang sama masing-masing. Satu setengah siklus bekerja satu belitan, dan yang lainnya - yang lain. Opsi ini Anda dapat menemukan dan membongkar sendiri. Namun dalam praktiknya, skema yang dibahas di ataslah yang lebih sering digunakan.
Jika Anda tidak akan menggunakan dioda dalam rangkaian frekuensi tinggi, dan ini adalah rangkaian dioda yang terpisah, maka Anda perlu mengetahui dua parameter utama dioda penyearah:
1)Arus Maju Maksimum, Rp. Ini adalah arus yang sama yang akan melewati beban ketika dioda menyala. Pada dioda yang paling banyak digunakan, nilai ini adalah dari 0,1 hingga 10A. Ada juga yang lebih kuat. Namun, harus diingat bahwa bagaimanapun juga, ketika arus searah Ipr mengalir melalui dioda, tegangan kecil "mengendap" di atasnya. Nilainya tergantung pada jumlah arus yang mengalir, tetapi secara umum sekitar 1V. Nilai ini disebut penurunan tegangan langsung dan biasanya disebut sebagai Upr atau Upad. Untuk setiap dioda, diberikan dalam buku referensi.
2)Tegangan balik maksimum, Uar. Ini adalah tegangan tertinggi, dalam arah sebaliknya, di mana dioda masih mempertahankan sifat katupnya. Secara umum, ini hanya tegangan bolak-balik yang dapat kita sambungkan ke outputnya. Dan ketika memilih dioda untuk penyearah jembatan yang sama, nilai inilah yang perlu dipandu. Ketika nilai tegangan ini terlampaui, kerusakan ireversibel dioda terjadi, serta ketika arus searah Ipr terlampaui. Nilai ini juga tersedia di buku referensi dioda.
Perlu dicatat variasi lain, jika saya boleh mengatakan demikian, dari dioda - ini adalah dioda zener. Sedikit lebih banyak informasi tentang mereka.
Kelompok dioda lainnya adalah dioda zener. Tujuannya bukan untuk memperbaiki arus, tetapi untuk menstabilkan tegangan. Mereka juga memiliki p-n junction. Tidak seperti dioda, dioda zener dihubungkan dengan arah yang berlawanan. Karakteristik dan simbol tegangan arusnya ditunjukkan pada Gbr.5. Dapat dilihat dari Gambar 5 bahwa pada nilai tegangan tertentu pada terminal dioda zener kurang dari Umin, arus praktis sama dengan nol. Pada tegangan Umin, dioda zener terbuka dan arus mulai mengalir melaluinya. Bagian tegangan dari Umin ke Umax, yaitu antara titik 1 dan 2 pada grafik, merupakan bagian kerja dari dioda referensi (dioda zener). Nilai minimum dan maksimum mungkin hanya berbeda sepersepuluh volt. Nilai-nilai ini sesuai dengan arus stabilisasi minimum dan maksimum. Parameter utama dioda zener adalah:
1)Tegangan stabilisasi Ust. Dioda zener diproduksi dengan tegangan stabilisasi, paling sering dari 6 hingga 12V, tetapi ada juga dari 2 hingga 6V, serta lebih jarang digunakan di atas 12 dan hingga 300V;
2)Stabilisasi minimum saat ini Ist.min. Ini adalah arus terkecil yang mengalir melalui dioda zener, akibatnya tegangan stabil paspornya muncul di sana. Biasanya 4...5mA;
3M arus stabilisasi maksimum. Ini adalah arus maksimum yang melalui dioda zener, yang tidak boleh dilampaui selama operasi, karena dioda zener menjadi panas yang tidak dapat diterima. Dalam model berdaya rendah, ini paling sering 20 ... 40mA.
Semakin curam bagian 1 - 2 dari karakteristik volt-ampere dioda zener, semakin baik menstabilkan tegangan.
Aplikasi khusus penstabil tegangan dengan perhitungan diberikan di bagian "Perhitungan penstabil parametrik" dan "Pengatur tegangan kompensasi berkelanjutan".
Ada jenis dioda lain. Ini adalah dioda pulsa, dioda gelombang mikro, stabistor, varicaps, dioda terowongan, dioda pemancar, fotodioda. Tetapi mari kita anggap sebagai fakta bahwa mereka masih digunakan bukan di perangkat listrik sederhana, tetapi di air elektronik paling murni, jadi kami tidak akan memusatkan perhatian kami pada mereka. Selain itu, setelah mempelajari sifat dasar dioda yang dipertimbangkan, informasi tentang hal di atas dapat dengan mudah dilihat dalam literatur teknis.
Dan sebagai kesimpulan, beberapa informasi tentang penandaan dioda semikonduktor. Mari kita fokus pada bahasa Rusia.
Karakter pertama adalah huruf (untuk perangkat tujuan umum) atau angka (untuk perangkat tujuan khusus) yang menunjukkan bahan semikonduktor awal dari mana dioda dibuat: G (atau 1) - germanium; K (atau 2) - silikon; A (atau 3) - GaAS. Karakter kedua adalah huruf yang menunjukkan subkelas dioda: D - penyearah, frekuensi tinggi (universal) dan pulsa; B - varikap; C - dioda zener; L-LED. Karakter ketiga adalah angka yang menunjukkan tujuan dioda (untuk dioda zener - daya disipasi): misalnya, 3 - switching, 4 - universal, dll. Karakter keempat dan kelima adalah angka 2 digit yang menunjukkan nomor seri pengembangan (untuk dioda zener - tegangan stabilisasi nominal). Karakter keenam adalah huruf yang menunjukkan grup parametrik perangkat (untuk dioda zener - urutan pengembangan).
Beberapa contoh penandaan:
GD412A - dioda germanium (G) (D), universal (4), nomor pengembangan 12, grup A; KS196V - silikon (K) dioda zener (C), daya disipasi tidak lebih dari 0,3W (1), tegangan stabilisasi nominal 9,6V, pengembangan ketiga (V).
Untuk dioda semikonduktor dengan ukuran paket kecil, penandaan warna digunakan dalam bentuk tanda yang diterapkan pada badan perangkat.

Kita semua tahu betul apa itu dioda semikonduktor, tetapi sedikit dari kita yang tahu tentang prinsip pengoperasian dioda, hari ini, terutama untuk pemula, saya akan menjelaskan prinsip pengoperasiannya. Dioda, seperti yang Anda tahu, melewatkan arus dengan baik di satu sisi, dan sangat buruk di arah yang berlawanan. Dioda memiliki dua terminal - anoda dan katoda. Tidak ada perangkat elektronik yang lengkap tanpa menggunakan dioda. Dioda digunakan untuk penyearah arus bolak-balik, dengan bantuan jembatan dioda yang terdiri dari empat buah dioda, anda dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, atau menggunakan enam buah dioda untuk mengubah tegangan tiga fasa menjadi tegangan satu fasa, dioda digunakan di berbagai catu daya, di perangkat audio-video, hampir di mana-mana . Anda dapat melihat beberapa foto di sini.

Pada output dioda, Anda dapat melihat penurunan level tegangan awal sebesar 0,5-0,7 volt. Untuk perangkat daya bertegangan rendah, dioda Schottky digunakan; pada dioda seperti itu, penurunan tegangan terkecil diamati - sekitar 0,1V. Pada dasarnya, dioda Schottky digunakan dalam pemancar dan penerima radio dan perangkat lain yang beroperasi terutama pada frekuensi tinggi. Prinsip pengoperasian dioda pada pandangan pertama cukup sederhana: dioda adalah perangkat semikonduktor dengan konduksi arus listrik satu arah.

Output dari dioda yang terhubung ke kutub positif dari sumber listrik disebut anoda, ke negatif - katoda. Kristal dioda terutama terbuat dari germanium atau silikon, satu wilayah yang memiliki konduktivitas listrik tipe-n, yaitu, lubang satu, yang berisi kekurangan elektron yang dibuat secara artifisial, yang lain memiliki konduktivitas tipe-n, yaitu , itu mengandung kelebihan elektron, batas di antara mereka disebut persimpangan n-n , p - dalam bahasa Latin huruf pertama dari kata positif, n - huruf pertama dalam kata negatif. Jika tegangan positif diberikan pada anoda dioda, dan tegangan negatif diberikan pada katoda, maka dioda akan melewatkan arus, ini disebut hubungan langsung, pada posisi ini dioda terbuka, jika diterapkan sebaliknya, dioda tidak akan melewatkan arus, dalam posisi ini dioda tertutup, ini disebut koneksi terbalik.

Resistansi balik dioda sangat besar dan dalam rangkaian itu diambil sebagai dielektrik (isolator). Untuk mendemonstrasikan pengoperasian dioda semikonduktor, Anda dapat merakit sirkuit sederhana yang terdiri dari sumber daya, beban (misalnya, lampu pijar atau motor listrik berdaya rendah), dan dioda semikonduktor itu sendiri. Kami menghubungkan semua komponen rangkaian secara seri, kami memasok plus dari sumber daya ke anoda dioda, secara seri dengan dioda, yaitu, kami menghubungkan salah satu ujung bola lampu ke katoda dioda, dan hubungkan ujung lain dari lampu yang sama ke minus sumber listrik. Kita amati pancaran lampu, sekarang kita putar dioda, lampu tidak lagi menyala karena dioda disambungkan kembali, transisi ditutup. Saya harap ini akan membantu Anda di masa depan, pendatang baru - A. Kasyan (AKA).

Yang paling sederhana dalam desain dalam keluarga semikonduktor adalah dioda, yang hanya memiliki dua elektroda dalam desain, di antaranya terdapat konduksi arus listrik dalam satu arah. Jenis konduktivitas dalam semikonduktor ini dibuat karena struktur internalnya.

Fitur Perangkat

Tanpa mengetahui fitur desain dioda, tidak mungkin untuk memahami prinsip operasinya. Struktur dioda terdiri dari dua lapisan dengan jenis konduksi yang berbeda.

Dioda terdiri dari elemen-elemen utama berikut:

• Bingkai. Itu dilakukan dalam bentuk silinder vakum, yang bahannya bisa berupa keramik, logam, kaca, dan bahan tahan lama lainnya.
• Katoda. Itu terletak di dalam balon, berfungsi untuk membentuk emisi elektron. Perangkat katoda paling sederhana adalah filamen tipis yang memanas selama aksi. Dioda modern dilengkapi dengan elektroda yang menyala secara tidak langsung, yang dibuat dalam bentuk silinder logam dengan sifat lapisan aktif yang dapat memancarkan elektron.
• Pemanas. Ini adalah elemen khusus berupa benang yang dipanaskan oleh arus listrik. Pemanas terletak di dalam katoda yang dipanaskan secara tidak langsung.
• Anoda. Ini adalah elektroda kedua dari dioda, yang berfungsi untuk menerima elektron yang dipancarkan dari katoda. Anoda memiliki potensial positif dibandingkan dengan katoda. Bentuk anoda paling sering sama dengan katoda, silinder. Kedua elektroda mirip dengan emitor dan basis semikonduktor.
• Kristal. Bahan pembuatannya adalah germanium atau silikon. Salah satu bagian dari kristal adalah tipe-p dengan kekurangan elektron. Bagian lain dari kristal memiliki konduktivitas tipe-n dengan kelebihan elektron. Batas yang terletak di antara dua bagian kristal ini disebut p-n junction.

Fitur desain dioda ini memungkinkannya mengalirkan arus dalam satu arah.

Prinsip operasi

Pengoperasian dioda dicirikan oleh berbagai keadaannya, dan sifat-sifat semikonduktor ketika dalam keadaan ini. Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci jenis utama koneksi dioda, dan proses apa yang terjadi di dalam semikonduktor.

Dioda diam

Jika dioda tidak terhubung ke sirkuit, maka proses aneh masih terjadi di dalamnya. Ada kelebihan elektron di wilayah "n", yang menciptakan potensi negatif. Muatan positif terkonsentrasi di daerah "p". Bersama-sama, muatan ini menciptakan medan listrik.

Karena muatan dengan tanda berbeda ditarik, elektron dari "n" masuk ke "p", sambil mengisi lubang. Sebagai hasil dari proses tersebut, arus yang sangat lemah muncul di semikonduktor, kepadatan zat di wilayah "p" meningkat ke nilai tertentu. Dalam hal ini, partikel-partikel divergen secara seragam di atas volume ruang, yaitu, difusi lambat terjadi. Akibatnya, elektron kembali ke wilayah "n".

Untuk banyak perangkat listrik, arah arus tidak terlalu penting, semuanya berfungsi dengan baik. Untuk dioda, arah aliran arus sangat penting. Tugas utama dioda adalah melewatkan arus dalam satu arah, yang disukai oleh transisi p-n.

Inklusi terbalik

Jika dioda dihubungkan ke catu daya sesuai dengan diagram yang ditunjukkan, maka arus tidak akan melewati p-n junction. Kutub daya positif terhubung ke area "n", dan kutub minus terhubung ke area "p". Akibatnya, elektron dari daerah "n" pergi ke kutub daya positif. Lubang ditarik oleh kutub negatif. Sebuah kekosongan muncul pada transisi, dan tidak ada pembawa muatan.

Ketika tegangan meningkat, lubang dan elektron menarik lebih kuat, dan tidak ada pembawa muatan di persimpangan. Ketika dioda dibalik, tidak ada arus yang mengalir.

Meningkatkan densitas suatu zat di dekat kutub menciptakan difusi, yaitu keinginan untuk mendistribusikan zat di atas volume. Ini terjadi ketika listrik dimatikan.

arus balik

Mari kita ingat pekerjaan pembawa muatan kecil. Ketika dioda ditutup, sejumlah kecil arus balik melewatinya. Itu terbentuk dari pembawa minoritas yang bergerak ke arah yang berlawanan. Gerakan ini terjadi ketika catu daya dibalik. Arus balik biasanya diabaikan, karena jumlah pembawa minoritas sangat kecil.

Saat suhu kristal naik, jumlahnya meningkat dan menyebabkan peningkatan arus balik, yang biasanya menyebabkan kerusakan pada sambungan. Untuk membatasi suhu operasi semikonduktor, kasingnya dipasang pada radiator pendingin penghilang panas.

Koneksi langsung

Tukar kutub listrik antara katoda dan anoda. Di sisi "n", elektron akan menjauh dari kutub negatif, dan lolos ke persimpangan. Di sisi "p", lubang yang memiliki muatan positif akan menolak dari terminal daya positif. Oleh karena itu, elektron dan hole akan mulai bergerak cepat menuju satu sama lain.

Partikel dengan muatan berbeda terakumulasi di dekat transisi, dan medan listrik terbentuk di antara mereka. Elektron melewati p-n junction dan bergerak ke daerah "p". Beberapa elektron bergabung kembali dengan lubang, sedangkan sisanya lolos ke kutub daya positif. Ada arus maju dioda, yang dibatasi oleh sifat-sifatnya. Jika nilai ini terlampaui, dioda mungkin gagal.

Dengan rangkaian dioda langsung, resistansinya dapat diabaikan, berbeda dengan rangkaian terbalik. Diasumsikan bahwa arus balik melalui dioda tidak lewat. Akibatnya, kami menemukan bahwa dioda bekerja berdasarkan prinsip katup: putar kenop ke kiri - air mengalir, ke kanan - tidak ada air. Oleh karena itu, mereka juga disebut katup semikonduktor.

Tegangan maju dan mundur

Selama pembukaan dioda, ada tegangan maju melintasinya. Tegangan balik dianggap sebagai nilai selama penutupan dioda dan aliran arus balik yang melewatinya. Resistansi dioda dengan tegangan maju sangat kecil, berbeda dengan tegangan balik, yang meningkat hingga ribuan ohm. Ini dapat diverifikasi dengan mengukur dengan multimeter.

Resistansi kristal semikonduktor dapat bervariasi dengan tegangan. Ketika nilai ini meningkat, resistansi berkurang, dan sebaliknya.

Jika dioda digunakan dalam bekerja dengan arus bolak-balik, maka dengan setengah gelombang positif dari tegangan sinus, itu akan terbuka, dan dengan yang negatif, itu akan ditutup. Sifat dioda ini digunakan untuk menyearahkan tegangan. Oleh karena itu, perangkat semacam itu disebut penyearah.

Karakteristik dioda

Karakteristik dioda dinyatakan dengan grafik, yang menunjukkan ketergantungan arus, tegangan, dan polaritasnya. Sumbu koordinat vertikal di bagian atas menentukan arus maju, di bagian bawah - sebaliknya.

Sumbu horizontal di sebelah kanan menunjukkan tegangan maju, di sebelah kiri - mundur. Cabang lurus dari grafik menyatakan arus lewat dioda, melewati dekat sumbu vertikal, karena menyatakan peningkatan arus maju.

Cabang kedua dari grafik menunjukkan arus dengan dioda tertutup, dan berjalan sejajar dengan sumbu horizontal. Semakin curam grafik, semakin baik dioda memperbaiki arus. Saat tegangan maju naik, arus perlahan naik. Setelah mencapai wilayah lompatan, nilainya meningkat tajam.

Pada cabang sebaliknya dari grafik, dapat dilihat bahwa dengan peningkatan tegangan balik, nilai arus praktis tidak meningkat. Tetapi, ketika batas norma yang diizinkan tercapai, lompatan tajam dalam arus balik terjadi. Akibatnya, dioda akan terlalu panas dan gagal.

Nama dioda diterjemahkan sebagai "dua elektroda". Secara historis, elektronik berasal dari perangkat electrovacuum. Faktanya adalah bahwa lampu yang diingat banyak orang dari TV dan penerima lama diberi nama seperti dioda, trioda, pentoda, dll.

Nama termasuk jumlah elektroda atau kaki perangkat. Dioda semikonduktor ditemukan pada awal abad terakhir. Mereka digunakan untuk mendeteksi sinyal radio.

Properti utama dioda adalah karakteristik konduktansinya, yang bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan ke terminal. Penunjukan dioda memberitahu kita arah konduktif. Aliran arus bertepatan dengan panah pada UGO dioda.

UGO - penunjukan grafis bersyarat. Dengan kata lain, ini adalah ikon yang menunjukkan elemen pada diagram. Mari kita lihat bagaimana membedakan penunjukan LED dalam diagram dari elemen serupa lainnya.

Dioda, apa itu?

Selain dioda penyearah individu, mereka dikelompokkan menurut bidang aplikasinya ke dalam satu rumahan.

Penunjukan jembatan dioda

Misalnya begini caranya jembatan dioda untuk penyearah tegangan AC satu fasa. Dan di bawah ini adalah tampilan jembatan dan rakitan dioda.

Jenis penyearah lainnya adalah Dioda Schottky– Dirancang untuk bekerja di sirkuit frekuensi tinggi. Tersedia baik dalam bentuk diskrit maupun dalam rakitan. Mereka sering dapat ditemukan di catu daya switching, seperti PSU untuk komputer pribadi AT atau ATX.

Biasanya, pada rakitan Schottky, pinout dan diagram pengkabelan internal ditunjukkan pada kasing.

Dioda Tertentu

Kami telah membahas dioda penyearah, mari kita lihat dioda zener, yang dalam literatur domestik disebut - dioda zener.

Penunjukan dioda Zener (Dioda Zener)

Dari luar, sepertinya dioda biasa - silinder hitam dengan label di satu sisi. Sering ditemukan dalam versi berdaya rendah - silinder kaca merah kecil dengan tanda hitam di katoda.

Ini memiliki properti penting - stabilisasi tegangan, oleh karena itu dinyalakan secara paralel dengan beban dalam arah yang berlawanan, mis. katoda terhubung ke daya plus, dan anoda ke minus.

Perangkat berikutnya adalah varicap, prinsip operasinya didasarkan pada perubahan nilai kapasitansi penghalang, tergantung pada nilai tegangan yang diberikan. Ini digunakan di penerima dan di sirkuit di mana perlu untuk melakukan operasi dengan frekuensi sinyal. Ini ditunjuk sebagai dioda yang dikombinasikan dengan kapasitor.

Varicap - penunjukan pada diagram dan tampilan

- penunjukan yang terlihat seperti dioda dicoret. Faktanya, itu adalah - ini adalah perangkat semikonduktor 3-transisi, 4-lapisan. Karena strukturnya, ia memiliki sifat melewatkan arus, ketika mengatasi penghalang tegangan tertentu.

Misalnya, dinistor 30V atau lebih sering digunakan dalam lampu "hemat energi", untuk menjalankan osilator, dan catu daya lain yang dibuat sesuai dengan skema ini.

Penunjukan Dinistor

LED dan optoelektronika

Karena dioda memancarkan cahaya, maka sebutannya DIPIMPIN harus menunjukkan fitur ini, jadi dua panah keluar ditambahkan ke dioda biasa.

Pada kenyataannya, ada banyak cara berbeda untuk menentukan polaritas, lebih lanjut tentang ini secara keseluruhan Di bawah ini, misalnya, pinout LED hijau.

Biasanya, penandaan pin LED dilakukan dengan label atau dengan kaki dengan panjang yang berbeda. Kaki pendek adalah minus.

fotodioda, perangkat terbalik dalam aksinya dari LED. Ini mengubah keadaan konduktivitasnya tergantung pada jumlah cahaya yang mengenai permukaannya. Penunjukannya:

Perangkat tersebut digunakan di televisi, tape recorder dan peralatan lain yang dikendalikan oleh remote control dalam spektrum inframerah. Perangkat semacam itu dapat dibuat dengan menggergaji casing transistor konvensional.

Ini sering digunakan dalam sensor cahaya, pada perangkat untuk menyalakan dan mematikan sirkuit penerangan secara otomatis, misalnya:

Optoelektronika adalah bidang yang telah menyebar luas dalam transmisi data dan perangkat komunikasi dan kontrol. Karena responsnya yang cepat dan kemampuan isolasi galvanik, ini memastikan keamanan perangkat bertenaga jika terjadi lonjakan tegangan tinggi di sisi primer. Namun, tidak dalam bentuk seperti yang ditunjukkan, tetapi dalam bentuk optocoupler.

Di bagian bawah diagram Anda melihat optocoupler. LED dinyalakan disini dengan cara menutup rangkaian daya menggunakan optotransistor pada rangkaian LED. Saat Anda menutup sakelar, arus mengalir melalui LED di optocoupler, di kotak bawah di sebelah kiri. Ini menyala dan transistor, di bawah pengaruh fluks bercahaya, mulai mengalirkan arus melalui LED LED1, ditandai dengan warna hijau.

Aplikasi yang sama digunakan dalam rangkaian umpan balik arus atau tegangan (untuk menstabilkannya) dari banyak catu daya. Lingkup aplikasi mulai dari pengisi daya ponsel dan catu daya untuk strip LED, hingga sistem daya yang kuat.

Ada banyak sekali dioda, beberapa di antaranya serupa dalam karakteristiknya, beberapa memiliki sifat dan aplikasi yang sama sekali tidak biasa, mereka disatukan oleh hanya ada dua kesimpulan fungsional.

Anda dapat menemukan elemen-elemen ini di sirkuit listrik apa pun, kepentingan dan karakteristiknya tidak dapat diremehkan. Pemilihan dioda yang benar dalam rangkaian snubber, misalnya, dapat secara signifikan mempengaruhi efisiensi dan pembuangan panas pada sakelar daya, dan, karenanya, daya tahan catu daya.

Jika Anda tidak memahami sesuatu, tinggalkan komentar dan ajukan pertanyaan, dalam artikel berikut kami pasti akan mengungkapkan semua pertanyaan yang tidak dapat dipahami dan poin menarik!

Dioda adalah salah satu jenis perangkat yang dirancang berdasarkan semikonduktor. Ini memiliki satu persimpangan p-n, serta output anoda dan katoda. Dalam kebanyakan kasus, ini dirancang untuk modulasi, rektifikasi, konversi, dan tindakan lain dengan sinyal listrik yang masuk.

Prinsip operasi:

1. Listrik bekerja pada katoda, pemanas mulai menyala, dan elektroda memancarkan elektron.
2. Antara dua elektroda medan listrik terbentuk.
3. Jika anoda positif, kemudian ia mulai menarik elektron ke dirinya sendiri, dan medan yang dihasilkan adalah katalis untuk proses ini. Dalam hal ini, arus emisi dihasilkan.
4. Antara elektroda ada pembentukan muatan negatif spasial yang dapat mengganggu pergerakan elektron. Ini terjadi jika potensial anoda terlalu lemah. Dalam hal ini, bagian dari elektron gagal mengatasi efek muatan negatif, dan mereka mulai bergerak ke arah yang berlawanan, kembali lagi ke katoda.
5. Semua elektron, yang mencapai anoda dan tidak kembali ke katoda, tentukan parameter arus katoda. Oleh karena itu, indikator ini secara langsung tergantung pada potensial anoda positif.
6. Aliran semua elektron, yang bisa sampai ke anoda, disebut arus anoda, indikator yang di dioda selalu sesuai dengan parameter arus katoda. Terkadang kedua indikator bisa menjadi nol, ini terjadi dalam situasi di mana anoda memiliki muatan negatif. Dalam hal ini, medan yang muncul di antara elektroda tidak mempercepat partikel, tetapi, sebaliknya, memperlambatnya dan mengembalikannya ke katoda. Dioda dalam hal ini tetap dalam keadaan terkunci, yang mengarah ke rangkaian terbuka.

Perangkat

Berikut ini adalah penjelasan rinci tentang perangkat dioda, studi informasi ini diperlukan untuk pemahaman lebih lanjut tentang prinsip-prinsip operasi elemen-elemen ini:

1. Bingkai adalah botol vakum yang dapat dibuat dari bahan kaca, logam atau keramik yang tahan lama.
2. Di dalam balon ada 2 elektroda. Yang pertama adalah katoda yang dipanaskan, yang dirancang untuk menyediakan proses emisi elektron. Katoda paling sederhana dalam desain adalah filamen dengan diameter kecil, yang memanas selama operasi, tetapi elektroda yang dipanaskan secara tidak langsung lebih umum saat ini. Mereka adalah silinder yang terbuat dari logam dan memiliki lapisan aktif khusus yang mampu memancarkan elektron.
3. Di dalam katoda pemanasan tidak langsung ada elemen tertentu - kawat yang bersinar di bawah pengaruh arus listrik, itu disebut pemanas.
4. Elektroda kedua adalah anoda, diperlukan untuk menerima elektron yang telah dilepaskan oleh katoda. Untuk melakukan ini, ia harus memiliki potensial positif relatif terhadap elektroda kedua. Dalam kebanyakan kasus, anoda juga memiliki bentuk silinder.
5. Kedua elektroda perangkat vakum benar-benar identik dengan emitor dan basis berbagai elemen semikonduktor.
6. Untuk pembuatan kristal dioda silikon atau germanium yang paling umum digunakan. Salah satu bagiannya adalah konduktif listrik tipe-p dan kekurangan elektron, yang dibentuk dengan metode buatan. Sisi berlawanan dari kristal juga memiliki konduktivitas, tetapi tipe-n dan memiliki kelebihan elektron. Ada perbatasan antara dua wilayah, yang disebut persimpangan p-n.

Fitur-fitur perangkat internal seperti itu memberikan dioda properti utama mereka - kemampuan untuk menghantarkan arus listrik hanya dalam satu arah.

Tujuan

Di bawah ini adalah area utama penerapan dioda, pada contoh yang tujuan utamanya menjadi jelas:

1. jembatan dioda adalah 4, 6 atau 12 dioda yang saling berhubungan, jumlahnya tergantung pada jenis sirkuit, yang dapat berupa jembatan fase tunggal, setengah jembatan tiga fase atau jembatan penuh tiga fase. Mereka melakukan fungsi penyearah, opsi ini paling sering digunakan pada generator otomotif, karena pengenalan jembatan semacam itu, serta penggunaan rakitan pengumpul sikat dengannya, telah secara signifikan mengurangi ukuran perangkat ini dan meningkatkan keandalannya. Jika sambungan dibuat secara seri dan dalam satu arah, maka ini meningkatkan tegangan minimum yang diperlukan untuk membuka kunci seluruh jembatan dioda.
2. Detektor dioda diperoleh dengan penggunaan gabungan perangkat ini dengan kapasitor. Ini diperlukan agar dapat mengisolasi modulasi frekuensi rendah dari berbagai sinyal termodulasi, termasuk versi sinyal radio termodulasi amplitudo. Detektor semacam itu adalah bagian dari desain banyak konsumen rumah tangga, seperti televisi atau radio.
3. Memastikan perlindungan konsumen dari polaritas terbalik ketika input sirkuit dihidupkan dari kelebihan beban yang muncul atau kunci dari kerusakan oleh gaya gerak listrik yang terjadi selama induksi sendiri, yang terjadi ketika beban induktif dimatikan. Untuk memastikan keamanan sirkuit dari kelebihan beban yang terjadi, digunakan rantai, yang terdiri dari beberapa dioda yang terhubung ke bus pasokan dalam arah yang berlawanan. Dalam hal ini, input yang memberikan perlindungan harus terhubung ke tengah rantai ini. Selama operasi normal rangkaian, semua dioda dalam keadaan tertutup, tetapi jika mereka mencatat bahwa potensi input telah melampaui batas tegangan yang diizinkan, salah satu elemen pelindung diaktifkan. Karena ini, potensi yang diizinkan ini dibatasi dalam tegangan suplai yang diizinkan selain penurunan tegangan langsung pada perangkat pelindung.
4. Sakelar, dibuat berdasarkan dioda, digunakan untuk melakukan peralihan sinyal dengan frekuensi tinggi. Kontrol sistem semacam itu dilakukan menggunakan arus listrik searah, pemisahan frekuensi tinggi dan pasokan sinyal kontrol, yang terjadi karena induktansi dan kapasitor.
5. Penciptaan perlindungan percikan dioda. Penghalang shunt-dioda digunakan, yang memberikan keamanan dengan membatasi tegangan di sirkuit listrik yang sesuai. Bersama dengan mereka, resistor pembatas arus digunakan, yang diperlukan untuk membatasi indikator arus listrik yang melewati jaringan dan meningkatkan tingkat perlindungan.

Penggunaan dioda dalam elektronik saat ini sangat luas, karena hampir tidak ada jenis peralatan elektronik modern yang dapat melakukannya tanpa elemen-elemen ini.

Koneksi langsung dioda

Sambungan p-n dioda dapat dipengaruhi oleh tegangan yang disuplai dari sumber eksternal. Indikator seperti magnitudo dan polaritas akan mempengaruhi perilakunya dan arus listrik yang mengalir melaluinya.

Di bawah ini kami mempertimbangkan secara rinci opsi di mana plus terhubung ke wilayah tipe-p, dan kutub negatif ke wilayah tipe-n. Dalam hal ini, inklusi langsung akan terjadi:

1. Dibawah tekanan dari sumber eksternal, medan listrik akan terbentuk di persimpangan p-n, sedangkan arahnya akan berlawanan dengan medan difusi internal.
2. Tegangan medan akan berkurang secara signifikan, yang akan menyebabkan penyempitan tajam lapisan penghalang.
3. Di bawah pengaruh proses ini sejumlah besar elektron akan dapat dengan bebas bergerak dari daerah-p ke daerah-n, serta dalam arah yang berlawanan.
4. Peringkat arus drift selama proses ini tetap sama, karena mereka secara langsung hanya bergantung pada jumlah pembawa bermuatan minoritas yang terletak di wilayah persimpangan p-n.
5. elektron memiliki tingkat difusi yang meningkat, yang mengarah pada injeksi pembawa minoritas. Dengan kata lain, peningkatan jumlah lubang akan terjadi di wilayah-n, dan peningkatan konsentrasi elektron akan dicatat di wilayah-p.
6. Kurangnya keseimbangan dan peningkatan jumlah pembawa minoritas menyebabkan mereka masuk jauh ke dalam semikonduktor dan bercampur dengan strukturnya, yang pada akhirnya mengarah pada penghancuran sifat netralitas listriknya.
7. Semikonduktor pada saat yang sama, ia dapat mengembalikan keadaan netralnya, ini disebabkan oleh penerimaan muatan dari sumber eksternal yang terhubung, yang berkontribusi pada munculnya arus searah di sirkuit listrik eksternal.

Dioda Terbalik

Sekarang cara lain untuk menyalakan akan dipertimbangkan, di mana polaritas sumber eksternal dari mana tegangan ditransfer berubah:

1. Perbedaan utama dari inklusi langsung adalah bahwa bahwa medan listrik yang dihasilkan akan memiliki arah yang sepenuhnya bertepatan dengan arah medan difusi internal. Dengan demikian, lapisan penghalang tidak lagi menyempit, tetapi, sebaliknya, mengembang.
2. Bidang yang terletak di persimpangan p-n, akan memiliki efek percepatan pada sejumlah pembawa muatan minoritas, untuk alasan ini, indikator arus drift akan tetap tidak berubah. Ini akan menentukan parameter arus yang dihasilkan yang melewati p-n junction.
3. Saat kamu tumbuh tegangan balik, arus listrik yang mengalir melalui sambungan akan cenderung mencapai kinerja maksimumnya. Ini memiliki nama khusus - arus saturasi.
4. Menurut hukum eksponensial, dengan peningkatan suhu secara bertahap, arus saturasi juga akan meningkat.

Tegangan maju dan mundur

Tegangan yang mempengaruhi dioda dibagi menurut dua kriteria:

1. tegangan maju- ini adalah di mana dioda terbuka dan arus searah mulai mengalir melaluinya, sedangkan indikator resistansi perangkat sangat rendah.
2. tegangan balik- ini adalah salah satu yang memiliki polaritas terbalik dan memastikan bahwa dioda ditutup dengan aliran arus balik yang melewatinya. Pada saat yang sama, indikator resistensi perangkat mulai tumbuh tajam dan signifikan.

Resistansi sambungan p-n adalah indikator yang terus berubah, pertama-tama, dipengaruhi oleh tegangan maju yang diterapkan langsung ke dioda. Jika tegangan meningkat, maka indikator resistansi sambungan akan berkurang secara proporsional.

Ini mengarah pada peningkatan parameter arus maju yang melewati dioda. Ketika perangkat ini ditutup, maka hampir semua tegangan bekerja padanya, karena alasan ini indikator arus balik yang melewati dioda tidak signifikan, dan resistansi persimpangan pada saat yang sama mencapai parameter puncak.

Pengoperasian dioda dan karakteristik tegangan arusnya

Karakteristik tegangan arus perangkat ini dipahami sebagai garis lengkung yang menunjukkan ketergantungan arus listrik yang mengalir melalui sambungan p-n pada volume dan polaritas tegangan yang bekerja padanya.

Grafik tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

1. Sumbu vertikal: area atas sesuai dengan nilai arus maju, area bawah sesuai dengan parameter arus mundur.
2. Sumbu horisontal: area di sebelah kanan adalah untuk nilai tegangan maju; area di sebelah kiri adalah untuk opsi tegangan balik.
3. Cabang langsung dari karakteristik tegangan arus memantulkan arus listrik melalui dioda. Ini diarahkan ke atas dan lewat di dekat sumbu vertikal, karena itu mewakili peningkatan arus listrik searah yang terjadi dengan peningkatan tegangan yang sesuai.
4. Cabang kedua (terbalik) sesuai dengan dan menampilkan keadaan arus listrik tertutup, yang juga melewati perangkat. Posisinya sedemikian rupa sehingga hampir sejajar dengan sumbu horizontal. Semakin curam cabang ini mendekati vertikal, semakin tinggi kemampuan penyearah dioda tertentu.
5. Anda dapat melihat pada grafik bahwa setelah peningkatan tegangan maju yang mengalir melalui p-n junction, terjadi peningkatan arus listrik yang lambat. Namun, secara bertahap, kurva mencapai area di mana lompatan terlihat, setelah itu ada peningkatan yang dipercepat dalam indikatornya. Hal ini disebabkan pembukaan dioda dan konduksi arus pada tegangan maju. Untuk perangkat yang terbuat dari germanium, ini terjadi pada tegangan 0,1V hingga 0,2V (nilai maksimum 1V), dan untuk elemen silikon, diperlukan nilai yang lebih tinggi dari 0,5V hingga 0,6V (nilai maksimum 1,5V).
6. Ditampilkan peningkatan saat ini dapat menyebabkan overheating molekul semikonduktor. Jika penghilangan panas, yang terjadi karena proses alami dan pengoperasian radiator, kurang dari tingkat pelepasannya, maka struktur molekul dapat dihancurkan, dan proses ini sudah tidak dapat diubah. Untuk alasan ini, perlu untuk membatasi parameter arus maju untuk mencegah panas berlebih dari bahan semikonduktor. Untuk melakukan ini, resistor khusus ditambahkan ke sirkuit yang memiliki hubungan seri dengan dioda.
7. Menjelajahi cabang belakang dapat dilihat bahwa jika tegangan balik mulai meningkat, yang diterapkan pada sambungan p-n, maka peningkatan parameter arus sebenarnya tidak terlihat. Namun, dalam kasus di mana tegangan mencapai parameter yang melebihi batas yang diizinkan, lonjakan arus balik yang tiba-tiba dapat terjadi, yang akan membuat semikonduktor menjadi terlalu panas dan berkontribusi pada kerusakan sambungan p-n berikutnya.

Kerusakan dioda dasar

Terkadang perangkat jenis ini gagal, ini mungkin karena penyusutan alami dan penuaan elemen-elemen ini atau karena alasan lain.

Secara total, ada 3 jenis utama kesalahan umum:

1. gangguan transisi mengarah pada fakta bahwa dioda alih-alih perangkat semikonduktor menjadi, pada dasarnya, konduktor paling biasa. Dalam keadaan ini, ia kehilangan sifat dasarnya dan mulai mengalirkan arus listrik ke segala arah secara mutlak. Kerusakan seperti itu mudah dideteksi menggunakan yang standar, yang mulai berbunyi bip dan menunjukkan tingkat resistansi yang rendah di dioda.
2. Sedang istirahat proses sebaliknya terjadi - perangkat umumnya berhenti mentransmisikan arus listrik ke segala arah, yaitu, menjadi isolator secara inheren. Untuk keakuratan menentukan jeda, perlu menggunakan penguji dengan probe berkualitas tinggi dan dapat diservis, jika tidak, mereka terkadang dapat salah mendiagnosis kerusakan ini. Dalam varietas semikonduktor paduan, kerusakan seperti itu sangat jarang terjadi.
3. Kebocoran, di mana kekencangan kasing perangkat dilanggar, akibatnya tidak dapat berfungsi dengan baik.

Kerusakan p-n-junction

Kerusakan seperti itu terjadi dalam situasi di mana indikator arus listrik balik mulai meningkat secara tiba-tiba dan tajam, ini terjadi karena fakta bahwa tegangan jenis yang sesuai mencapai nilai tinggi yang tidak dapat diterima.

Biasanya ada beberapa jenis:

1. Kerusakan termal, yang disebabkan oleh peningkatan suhu yang tajam dan panas berlebih berikutnya.
2. Kerusakan listrik timbul di bawah pengaruh arus pada transisi.

Grafik karakteristik tegangan arus memungkinkan Anda untuk mempelajari proses ini secara visual dan perbedaan di antara mereka.

gangguan listrik

Konsekuensi yang disebabkan oleh kerusakan listrik tidak dapat diubah, karena mereka tidak menghancurkan kristal itu sendiri. Oleh karena itu, dengan penurunan tegangan secara bertahap, dimungkinkan untuk mengembalikan seluruh properti dan parameter operasi dioda.

Pada saat yang sama, kerusakan jenis ini dibagi menjadi dua jenis:

1. kerusakan terowongan terjadi ketika tegangan tinggi dilewatkan melalui sambungan sempit, yang memungkinkan elektron individu untuk melewatinya. Mereka biasanya muncul jika ada sejumlah besar pengotor yang berbeda dalam molekul semikonduktor. Selama kerusakan seperti itu, arus balik mulai meningkat tajam dan cepat, dan tegangan yang sesuai berada pada level rendah.
2. Jenis kerusakan longsoran dimungkinkan karena pengaruh medan kuat yang mampu mempercepat pembawa muatan ke tingkat yang membatasi, karena itu mereka melumpuhkan sejumlah elektron valensi dari atom, yang kemudian terbang keluar ke daerah konduktif. Fenomena ini bersifat seperti longsoran salju, karena itu jenis kerusakan ini mendapatkan namanya.

kerusakan termal

Terjadinya kerusakan seperti itu dapat terjadi karena dua alasan utama: pembuangan panas yang tidak mencukupi dan panas berlebih pada sambungan p-n, yang terjadi karena aliran arus listrik yang melaluinya dengan laju yang terlalu tinggi.

Peningkatan rezim suhu di daerah transisi dan sekitarnya menyebabkan konsekuensi berikut:

1. Pertumbuhan getaran atom termasuk dalam kristal.
2. memukul elektron ke pita konduksi.
3. Kenaikan suhu yang tajam.
4. Kehancuran dan deformasi struktur kristal.
5. Kerusakan lengkap dan kegagalan seluruh komponen radio.