Ciò significa che entrambe le semionde di tensione alternata, passando attraverso il ponte a diodi, avranno la stessa polarità di tensione continua sul carico.
C'è anche un circuito che utilizza solo 2 diodi per rettificare AC utilizzando un trasformatore con un rubinetto dal punto centrale. In esso il corretto funzionamento dei diodi è dovuto al fatto che il trasformatore utilizzato ha due secondari identici aventi, rispettivamente, uguali tensioni. Un mezzo ciclo funziona con un avvolgimento e l'altro con l'altro. Questa opzione puoi trovare e smontare te stesso. Ma in pratica, tuttavia, è lo schema sopra discusso che viene utilizzato molto più spesso.
Se non hai intenzione di utilizzare diodi nei circuiti ad alta frequenza, e queste sono serie separate di diodi, devi conoscere due parametri principali dei diodi raddrizzatori:
1)Corrente diretta massima, Ipr. Questa è la stessa corrente che passerà attraverso il carico quando il diodo è acceso. Nella maggior parte dei diodi utilizzati, questo valore è compreso tra 0,1 e 10 A. Ce ne sono anche di più potenti. Tuttavia, va tenuto presente che in ogni caso, quando una corrente continua Ipr attraversa il diodo, una piccola tensione "si deposita" su di esso. Il suo valore dipende dalla quantità di corrente che scorre, ma in generale è di circa 1V. Questo valore è chiamato caduta di tensione continua e viene solitamente indicato come Upr o Upad. Per ogni diodo, è indicato nel libro di riferimento.
2)Massima tensione inversa, Uarr. Questa è la tensione più alta, nella direzione inversa, alla quale il diodo mantiene ancora le sue proprietà della valvola. In generale, questa è solo una tensione alternata che possiamo collegare alle sue uscite. E quando si scelgono diodi per lo stesso raddrizzatore a ponte, è proprio questo valore che deve essere guidato. Quando il valore di questa tensione viene superato, si verifica un'interruzione irreversibile del diodo, nonché quando viene superata la corrente continua Ipr. Questo valore è disponibile anche nei libri di riferimento sui diodi.
Vale la pena notare un'altra varietà, se così posso dire, di diodi: questi sono diodi zener. Qualche informazione in più su di loro.
Un altro gruppo di diodi sono diodi zener. Il loro scopo non è rettificare la corrente, ma stabilizzare la tensione. Hanno anche una giunzione p-n. A differenza di un diodo, un diodo zener è collegato nella direzione opposta. La sua caratteristica corrente-tensione e il simbolo sono mostrati in Fig.5. Si può vedere dalla Fig. 5 che ad un certo valore di tensione ai terminali del diodo zener minore di Umin, la corrente è praticamente uguale a zero. A una tensione di Umin, il diodo zener si apre e la corrente inizia a fluire attraverso di esso. Sezione di tensione da Umin a Umax, cioè tra i punti 1 e 2 del grafico, è la sezione di lavoro del diodo di riferimento (diodo zener). I valori minimo e massimo possono differire solo di decimi di volt. Questi valori corrispondono alle correnti di stabilizzazione minima e massima. I parametri principali del diodo zener sono:
1)Tensione di stabilizzazione Ust. I diodi Zener sono prodotti con una tensione di stabilizzazione, il più delle volte da 6 a 12V, ma ci sono anche da 2 a 6V, oltre a quelli usati più raramente oltre 12 e fino a 300V;
2)Corrente minima di stabilizzazione Ist.min. Questa è la corrente più piccola che scorre attraverso il diodo zener, a seguito della quale appare la sua tensione stabilizzata sul passaporto. Di solito è 4...5mA;
3M massima corrente di stabilizzazione. Questa è la corrente massima attraverso il diodo zener, che non deve essere superata durante il funzionamento, poiché il diodo zener si surriscalda in modo inaccettabile. Nei modelli a bassa potenza, questo è spesso 20 ... 40 mA.
Più ripida è la sezione 1 - 2 della caratteristica volt-ampere del diodo zener, migliore stabilizza la tensione.
L'applicazione specifica degli stabilizzatori di tensione con calcolo è riportata nelle sezioni "Calcolo di uno stabilizzatore parametrico" e "Regolatore di tensione a compensazione continua".
Esistono altri tipi di diodi. Questi sono diodi a impulsi, diodi a microonde, stabistori, varicap, diodi a tunnel, diodi emettitori, fotodiodi. Ma prendiamo per dato di fatto che sono ancora utilizzati non in semplici dispositivi elettrici, ma nell'acqua elettronica più pura, quindi non concentreremo la nostra attenzione su di essi. Inoltre, dopo aver studiato le proprietà di base dei diodi considerati, le informazioni su quanto sopra possono essere facilmente visualizzate nella letteratura tecnica.
E in conclusione, alcune informazioni sulla marcatura dei diodi a semiconduttore. Concentriamoci sul russo.
Il primo carattere è una lettera (per dispositivi per uso generale) o un numero (per dispositivi per uso speciale) che indica il materiale semiconduttore iniziale di cui è composto il diodo: G (o 1) - germanio; K (o 2) - silicio; A (o 3) - GaAS. Il secondo carattere è una lettera che indica una sottoclasse del diodo: D - raddrizzatore, alta frequenza (universale) e impulso; B - varicap; C - diodi zener; L - LED. Il terzo carattere è un numero che indica lo scopo del diodo (per diodi zener - potenza di dissipazione): ad esempio, 3 - commutazione, 4 - universale, ecc. Il quarto e il quinto carattere sono un numero di 2 cifre che indica il numero di serie dello sviluppo (per i diodi zener - la tensione di stabilizzazione nominale). Il sesto carattere è una lettera che indica il gruppo parametrico del dispositivo (per i diodi zener - la sequenza di sviluppo).
Alcuni esempi di marcature:
GD412A - diodo al germanio (G) (D), universale (4), numero di sviluppo 12, gruppo A; KS196V - diodo zener al silicio (K) (C), potenza di dissipazione non superiore a 0,3 W (1), tensione di stabilizzazione nominale 9,6 V, terzo sviluppo (V).
Per i diodi a semiconduttore con contenitori di piccole dimensioni, la marcatura a colori viene utilizzata sotto forma di segni applicati al corpo del dispositivo.

Sappiamo tutti perfettamente cos'è un diodo a semiconduttore, ma pochi di noi conoscono il principio di funzionamento di un diodo, oggi, soprattutto per i principianti, spiegherò il principio del suo funzionamento. Il diodo, come sai, fa passare bene la corrente da un lato e molto male nella direzione opposta. Un diodo ha due terminali: un anodo e un catodo. Nessun dispositivo elettronico è completo senza l'uso di diodi. Il diodo viene utilizzato per rettificare la corrente alternata, con l'aiuto di un ponte di diodi, composto da quattro diodi, è possibile trasformare la corrente alternata in corrente continua, oppure utilizzando sei diodi per trasformare la tensione trifase in tensione monofase, i diodi sono utilizzato in una varietà di alimentatori, in dispositivi audio-video, quasi ovunque. Puoi vedere le foto di alcuni qui.

All'uscita del diodo, è possibile notare un calo del livello di tensione iniziale di 0,5-0,7 volt. Per i dispositivi di alimentazione a bassa tensione viene utilizzato un diodo Schottky; su un tale diodo si osserva la più piccola caduta di tensione - circa 0,1 V. Fondamentalmente, i diodi Schottky sono utilizzati nei trasmettitori e ricevitori radio e in altri dispositivi che operano principalmente ad alte frequenze. Il principio di funzionamento del diodo a prima vista è abbastanza semplice: un diodo è un dispositivo a semiconduttore con conduzione unidirezionale di corrente elettrica.

L'uscita del diodo collegato al polo positivo della fonte di alimentazione è chiamata anodo, al negativo - il catodo. Il cristallo del diodo è costituito principalmente da germanio o silicio, una regione del quale ha conduttività elettrica di tipo n, cioè una regione del foro, che contiene una mancanza di elettroni creata artificialmente, l'altra ha conduttività di tipo n, cioè contiene un eccesso di elettroni, il confine tra loro è chiamato giunzione n-n , p - in latino la prima lettera della parola positiva, n - la prima lettera nella parola negativa. Se viene applicata una tensione positiva all'anodo del diodo e viene applicata una tensione negativa al catodo, il diodo passerà corrente, questa è chiamata connessione diretta, in questa posizione il diodo è aperto, se viene applicato il contrario, il diodo non passerà corrente, in questa posizione il diodo è chiuso, questo si chiama connessione inversa.

La resistenza inversa del diodo è molto grande e nei circuiti viene presa come dielettrico (isolante). Per dimostrare il funzionamento di un diodo a semiconduttore, è possibile assemblare un semplice circuito costituito da una fonte di alimentazione, un carico (ad esempio una lampada a incandescenza o un motore elettrico a bassa potenza) e il diodo a semiconduttore stesso. Colleghiamo tutti i componenti del circuito in serie, forniamo un vantaggio dalla fonte di alimentazione all'anodo del diodo, in serie al diodo, ovvero colleghiamo un'estremità della lampadina al catodo del diodo, e collegare l'altra estremità della stessa lampada al meno della fonte di alimentazione. Osserviamo il bagliore della lampada, ora capovolgiamo il diodo, la lampada non si illuminerà più perché il diodo è ricollegato, la transizione è chiusa. Spero che questo ti aiuterà in qualche modo in futuro, nuovi arrivati ​​- A. Kasyan (AKA).

Il design più semplice nella famiglia di semiconduttori sono i diodi, che hanno solo due elettrodi nel design, tra i quali c'è una conduzione di corrente elettrica in una direzione. Questo tipo di conducibilità nei semiconduttori viene creato a causa della loro struttura interna.

Caratteristiche del dispositivo

Senza conoscere le caratteristiche di progettazione del diodo, è impossibile comprenderne il principio di funzionamento. La struttura del diodo è costituita da due strati con diversi tipi di conduzione.

Il diodo è costituito dai seguenti elementi principali:

• Telaio. Viene eseguito sotto forma di un cilindro a vuoto, il cui materiale può essere ceramica, metallo, vetro e altri materiali durevoli.
• catodo. Si trova all'interno del pallone, serve a formare l'emissione di elettroni. Il dispositivo catodico più semplice è un filamento sottile che si riscalda durante l'azione. I diodi moderni sono dotati di elettrodi riscaldati indirettamente, realizzati sotto forma di cilindri metallici con la proprietà di uno strato attivo in grado di emettere elettroni.
• Stufa. Questo è un elemento speciale sotto forma di un filo che viene riscaldato da una corrente elettrica. Il riscaldatore si trova all'interno del catodo a riscaldamento indiretto.
• Anodo. Questo è il secondo elettrodo del diodo, che serve a ricevere gli elettroni emessi dal catodo. L'anodo ha un potenziale positivo rispetto al catodo. La forma dell'anodo è spesso la stessa del catodo, cilindrico. Entrambi gli elettrodi sono simili all'emettitore e alla base dei semiconduttori.
• Cristallo. Il suo materiale di fabbricazione è germanio o silicio. Una parte del cristallo è di tipo p con mancanza di elettroni. L'altra parte del cristallo ha una conduttività di tipo n con un eccesso di elettroni. Il confine situato tra queste due parti del cristallo è chiamato giunzione p-n.

Queste caratteristiche di progettazione del diodo gli consentono di condurre la corrente in una direzione.

Principio operativo

Il funzionamento di un diodo è caratterizzato dai suoi vari stati e dalle proprietà del semiconduttore quando si trova in questi stati. Consideriamo più in dettaglio i principali tipi di connessioni a diodi e quali processi si verificano all'interno del semiconduttore.

Diodi a riposo

Se il diodo non è collegato al circuito, al suo interno si verificano ancora processi peculiari. C'è un eccesso di elettroni nella regione "n", che crea un potenziale negativo. Una carica positiva è concentrata nella regione "p". Insieme, queste cariche creano un campo elettrico.

Poiché vengono attratte cariche con segni diversi, gli elettroni da "n" passano in "p", mentre riempiono i buchi. Come risultato di tali processi, nel semiconduttore appare una corrente molto debole, la densità della sostanza nella regione "p" aumenta fino a un certo valore. In questo caso, le particelle divergono uniformemente nel volume dello spazio, cioè si verifica una lenta diffusione. Di conseguenza, gli elettroni tornano nella regione "n".

Per molti dispositivi elettrici, la direzione della corrente non ha molta importanza, tutto funziona bene. Per un diodo, la direzione del flusso di corrente è di grande importanza. Il compito principale del diodo è far passare la corrente in una direzione, favorita dalla transizione p-n.

Inclusione inversa

Se i diodi sono collegati all'alimentazione secondo lo schema mostrato, la corrente non passerà attraverso la giunzione p-n. Il polo di potenza positivo è collegato all'area "n" e quello negativo è collegato all'area "p". Di conseguenza, gli elettroni dell'area "n" vanno al polo di potenza positivo. I fori sono attratti dal polo negativo. Viene visualizzato un vuoto alla transizione e non ci sono vettori di addebito.

All'aumentare della tensione, le lacune e gli elettroni si attraggono più fortemente e non ci sono portatori di carica alla giunzione. Quando il diodo è invertito, non scorre corrente.

L'aumento della densità di una sostanza vicino ai poli crea diffusione, cioè il desiderio di distribuire la sostanza sul volume. Ciò si verifica quando l'alimentazione viene spenta.

corrente inversa

Ricordiamo il lavoro dei vettori di piccola carica. Quando il diodo è chiuso, una piccola quantità di corrente inversa lo attraversa. È formato da portatori di minoranza che si muovono nella direzione opposta. Questo movimento si verifica quando l'alimentazione è invertita. La corrente inversa è generalmente trascurabile, poiché il numero di portatori di minoranza è molto piccolo.

All'aumentare della temperatura del cristallo, il loro numero aumenta e provoca un aumento della corrente inversa, che di solito porta a danni alla giunzione. Al fine di limitare la temperatura di esercizio dei semiconduttori, la loro custodia è montata su radiatori di raffreddamento a dissipazione di calore.

Connessione diretta

Scambia i poli di alimentazione tra il catodo e l'anodo. Sul lato "n", gli elettroni si allontaneranno dal polo negativo e passeranno alla giunzione. Sul lato "p", i fori che hanno una carica positiva si respingono dal terminale di alimentazione positivo. Pertanto, elettroni e lacune inizieranno a muoversi rapidamente l'uno verso l'altro.

Particelle con cariche diverse si accumulano vicino alla transizione e tra di esse si forma un campo elettrico. Gli elettroni passano attraverso la giunzione p-n e si spostano nella regione "p". Alcuni degli elettroni si ricombinano con le lacune, mentre il resto passa al polo di potenza positivo. C'è una corrente diretta del diodo, che è limitata dalle sue proprietà. Se questo valore viene superato, il diodo potrebbe guastarsi.

Con un circuito a diodi diretti, la sua resistenza è trascurabile, a differenza del circuito inverso. Si presume che la corrente inversa attraverso il diodo non passi. Di conseguenza, abbiamo scoperto che i diodi funzionano secondo il principio di una valvola: ruota la manopola a sinistra - l'acqua scorre, a destra - non c'è acqua. Pertanto, sono anche chiamate valvole a semiconduttore.

Tensione diretta e inversa

Durante l'apertura del diodo, c'è una tensione diretta su di esso. La tensione inversa è considerata il valore durante la chiusura del diodo e il passaggio di una corrente inversa attraverso di esso. La resistenza di un diodo con una tensione diretta è molto piccola, in contrasto con la tensione inversa, che aumenta fino a migliaia di ohm. Questo può essere verificato misurando con un multimetro.

La resistenza di un cristallo semiconduttore può variare con la tensione. All'aumentare di questo valore, la resistenza diminuisce e viceversa.

Se i diodi vengono utilizzati per lavorare con corrente alternata, con una semionda positiva del seno di tensione, sarà aperta e con una negativa sarà chiusa. Questa proprietà dei diodi viene utilizzata per rettificare la tensione. Pertanto, tali dispositivi sono chiamati raddrizzatori.

Caratteristiche dei diodi

La caratteristica di un diodo è espressa da un grafico, che mostra la dipendenza di corrente, tensione e la sua polarità. L'asse delle coordinate verticali nella parte superiore determina la corrente diretta, nella parte inferiore - il contrario.

L'asse orizzontale a destra indica la tensione diretta, a sinistra - inversa. Il ramo rettilineo del grafico esprime la corrente passante del diodo, passa vicino all'asse verticale, poiché esprime l'aumento della corrente diretta.

Il secondo ramo del grafico mostra la corrente con il diodo chiuso e corre parallelo all'asse orizzontale. Più il grafico è ripido, migliore è il diodo che raddrizza la corrente. Quando la tensione diretta aumenta, la corrente aumenta lentamente. Dopo aver raggiunto la regione del salto, il suo valore aumenta notevolmente.

Sul ramo inverso del grafico, si può vedere che con un aumento della tensione inversa, il valore della corrente praticamente non aumenta. Ma, quando vengono raggiunti i limiti delle norme consentite, si verifica un brusco salto nella corrente inversa. Di conseguenza, il diodo si surriscalda e si guasta.

Il nome diodo si traduce come "due elettrodi". Storicamente, l'elettronica ha origine da dispositivi elettrovuoto. Il fatto è che le lampade che molte persone ricordano dai vecchi televisori e ricevitori erano chiamate diodo, triodo, pentodo, ecc.

Il nome includeva il numero di elettrodi o gambe del dispositivo. I diodi a semiconduttore sono stati inventati all'inizio del secolo scorso. Sono stati utilizzati per rilevare i segnali radio.

La principale proprietà di un diodo sono le sue caratteristiche di conduttanza, che dipendono dalla polarità della tensione applicata ai terminali. La designazione del diodo ci dice la direzione conduttiva. Il flusso di corrente coincide con la freccia sull'UGO del diodo.

UGO - designazione grafica condizionale. In altre parole, questa è un'icona che denota un elemento nel diagramma. Diamo un'occhiata a come distinguere la designazione del LED nel diagramma da altri elementi simili.

Diodi, cosa sono?

Oltre ai singoli diodi raddrizzatori, sono raggruppati in base al loro campo di applicazione in un alloggiamento.

Designazione del ponte a diodi

Ad esempio, ecco come ponte a diodi per il raddrizzamento della tensione alternata monofase. E sotto c'è l'aspetto di ponti e assiemi di diodi.

Un altro tipo di raddrizzatore è Diodo Schottky– Progettato per funzionare in circuiti ad alta frequenza. Disponibile sia in forma discreta che in assemblaggi. Si trovano spesso negli alimentatori a commutazione, come un alimentatore per un personal computer AT o ATX.

Di solito, sugli assiemi Schottky, la piedinatura e lo schema elettrico interno sono indicati sulla custodia.

Diodi specifici

Abbiamo già trattato il diodo raddrizzatore, diamo un'occhiata diodo zener, che nella letteratura nazionale si chiama - diodo zener.

Designazione diodo Zener (Diodo Zener)

Esternamente, sembra un normale diodo: un cilindro nero con un'etichetta su un lato. Spesso si trova in una versione a bassa potenza: un piccolo cilindro di vetro rosso con un segno nero sul catodo.

Ha una proprietà importante: stabilizzazione della tensione, quindi viene acceso in parallelo con il carico nella direzione opposta, ad es. il catodo è collegato alla potenza positiva e l'anodo al negativo.

Il prossimo dispositivo è varicap, il principio del suo funzionamento si basa su una variazione del valore della capacità della barriera, in funzione del valore della tensione applicata. Viene utilizzato nei ricevitori e nei circuiti dove è necessario eseguire operazioni con la frequenza del segnale. È designato come un diodo combinato con un condensatore.

Varicap: designazione sul diagramma e aspetto

- la cui designazione sembra un diodo barrato. In effetti, è un dispositivo semiconduttore a 3 transizioni e 4 strati. Grazie alla sua struttura, ha la proprietà di far passare la corrente, superando una certa barriera di tensione.

Ad esempio, i dinistor di 30 V circa sono spesso utilizzati in lampade "a risparmio energetico", per far funzionare un oscillatore e altri alimentatori costruiti secondo questo schema.

Designazione dinistore

LED e optoelettronica

Poiché il diodo emette luce, la designazione PORTATO dovrebbe indicare questa caratteristica, quindi due frecce in uscita sono state aggiunte al solito diodo.

In realtà, ci sono molti modi diversi per determinare la polarità, di più su questo c'è l'intero Sotto, ad esempio, la piedinatura del LED verde.

Tipicamente, la marcatura dei pin a LED viene eseguita con un'etichetta o con gambe di diverse lunghezze. La gamba corta è meno.

Fotodiodo, il dispositivo è invertito nella sua azione dal LED. Cambia lo stato della sua conduttività a seconda della quantità di luce che colpisce la sua superficie. La sua designazione:

Tali dispositivi sono utilizzati in televisori, registratori a nastro e altre apparecchiature controllate da un telecomando nello spettro infrarosso. Un tale dispositivo può essere realizzato segando la custodia di un transistor convenzionale.

Viene spesso utilizzato nei sensori di luce, su dispositivi per l'accensione e lo spegnimento automatico dei circuiti di illuminazione, ad esempio:

L'optoelettronica è un campo che si è diffuso nella trasmissione di dati e nei dispositivi di comunicazione e controllo. Grazie alla sua risposta rapida e alla capacità di isolamento galvanico, garantisce la sicurezza dei dispositivi alimentati in caso di sovratensione elevata sul lato primario. Tuttavia, non nella forma indicata, ma nella forma di un fotoaccoppiatore.

Nella parte inferiore del diagramma si vede un fotoaccoppiatore. Il LED si accende qui chiudendo il circuito di alimentazione utilizzando un optotransistor nel circuito LED. Quando si chiude l'interruttore, la corrente scorre attraverso il LED nell'accoppiatore ottico, nel riquadro in basso a sinistra. Si accende e il transistor, sotto l'influenza del flusso luminoso, inizia a far passare corrente attraverso il LED LED1, contrassegnato in verde.

La stessa applicazione viene utilizzata nei circuiti di retroazione di corrente o tensione (per stabilizzarli) di molti alimentatori. Lo scopo dell'applicazione va dai caricatori per cellulari e alimentatori per strisce LED, fino ai potenti sistemi di alimentazione.

Esistono moltissimi diodi, alcuni sono simili nelle loro caratteristiche, altri hanno proprietà e applicazioni del tutto insolite, sono accomunati dalla presenza di due sole conclusioni funzionali.

Questi elementi si trovano in qualsiasi circuito elettrico, la loro importanza e le loro caratteristiche non sono da sottovalutare. La corretta selezione di un diodo in un circuito snubber, ad esempio, può influire in modo significativo sull'efficienza e sulla dissipazione del calore sugli interruttori di alimentazione e, di conseguenza, sulla durata dell'alimentatore.

Se non hai capito qualcosa, lascia commenti e fai domande, nei seguenti articoli ti sveleremo sicuramente tutte le domande incomprensibili e i punti interessanti!

Il diodo è una delle varietà di dispositivi progettati su base a semiconduttore. Ha una giunzione p-n, nonché un'uscita anodo e catodo. Nella maggior parte dei casi, è progettato per la modulazione, la rettifica, la conversione e altre azioni con segnali elettrici in ingresso.

Principio di funzionamento:

1. Elettricità agisce sul catodo, il riscaldatore inizia a brillare e l'elettrodo emette elettroni.
2. Tra due elettrodi si forma un campo elettrico.
3. Se l'anodo è positivo, quindi inizia ad attrarre elettroni su di sé e il campo risultante è un catalizzatore per questo processo. In questo caso viene generata una corrente di emissione.
4. Tra elettrodi c'è una formazione di una carica spaziale negativa che può interferire con il movimento degli elettroni. Ciò accade se il potenziale anodico è troppo debole. In questo caso, parti degli elettroni non riescono a superare l'effetto della carica negativa e iniziano a muoversi nella direzione opposta, tornando nuovamente al catodo.
5. Tutti gli elettroni, che ha raggiunto l'anodo e non è tornato al catodo, determina i parametri della corrente del catodo. Pertanto, questo indicatore dipende direttamente dal potenziale dell'anodo positivo.
6. Il flusso di tutti gli elettroni, che potrebbe arrivare all'anodo, è chiamata corrente anodica, i cui indicatori nel diodo corrispondono sempre ai parametri della corrente catodica. A volte entrambi gli indicatori possono essere zero, questo accade in situazioni in cui l'anodo ha una carica negativa. In questo caso, il campo che si è formato tra gli elettrodi non accelera le particelle, ma, al contrario, le rallenta e le restituisce al catodo. Il diodo in questo caso rimane nello stato bloccato, il che porta a un circuito aperto.

Dispositivo

Quella che segue è una descrizione dettagliata del dispositivo a diodi, lo studio di queste informazioni è necessario per un'ulteriore comprensione dei principi di funzionamento di questi elementi:

1. Telaioè una bottiglia sottovuoto che può essere realizzata in vetro, metallo o varietà di materiali ceramici resistenti.
2. Dentro il pallone ci sono 2 elettrodi. Il primo è un catodo riscaldato, progettato per fornire il processo di emissione di elettroni. Il catodo più semplice nel design è un filamento di piccolo diametro, che si riscalda durante il funzionamento, ma oggi gli elettrodi riscaldati indirettamente sono più comuni. Sono cilindri realizzati in metallo e hanno uno speciale strato attivo in grado di emettere elettroni.
3. Dentro il catodo riscaldamento indiretto c'è un elemento specifico: un filo che si illumina sotto l'influenza di una corrente elettrica, si chiama riscaldatore.
4. Secondo elettrodoè un anodo, è necessario per ricevere gli elettroni che sono stati rilasciati dal catodo. Per fare ciò, deve avere un potenziale positivo rispetto al secondo elettrodo. Nella maggior parte dei casi, l'anodo ha anche una forma cilindrica.
5. Entrambi gli elettrodi i dispositivi per il vuoto sono completamente identici all'emettitore e alla base della varietà di elementi a semiconduttore.
6. Per la fabbricazione di un cristallo diodo il silicio o il germanio sono i più comunemente usati. Una delle sue parti è di tipo p elettricamente conduttivo e ha una mancanza di elettroni, che è formata da un metodo artificiale. Anche il lato opposto del cristallo ha conduttività, ma è di tipo n e ha un eccesso di elettroni. C'è un confine tra le due regioni, che è chiamato giunzione p-n.

Tali caratteristiche del dispositivo interno conferiscono ai diodi la loro proprietà principale: la capacità di condurre la corrente elettrica in una sola direzione.

Scopo

Di seguito sono elencate le principali aree di applicazione dei diodi, sull'esempio di cui diventa chiaro il loro scopo principale:

1. ponti a diodi sono 4, 6 o 12 diodi interconnessi, il loro numero dipende dal tipo di circuito, che può essere monofase, trifase a semiponte o trifase a ponte intero. Svolgono le funzioni dei raddrizzatori, questa opzione è più spesso utilizzata nei generatori automobilistici, poiché l'introduzione di tali ponti, nonché l'uso di gruppi di raccolta spazzole con essi, ha ridotto significativamente le dimensioni di questo dispositivo e ne ha aumentato l'affidabilità. Se la connessione viene effettuata in serie e in una direzione, ciò aumenta la tensione minima necessaria per sbloccare l'intero ponte di diodi.
2. Rivelatori a diodi ottenuto dall'uso combinato di questi dispositivi con condensatori. Ciò è necessario per poter isolare la modulazione a bassa frequenza da vari segnali modulati, inclusa la versione modulata in ampiezza del segnale radio. Tali rilevatori fanno parte del design di molti consumatori domestici, come televisori o radio.
3. Garantire la protezione delle utenze dall'inversione di polarità quando gli ingressi del circuito vengono attivati ​​da sovraccarichi emergenti o chiavi da guasti causati dalla forza elettromotrice che si verifica durante l'autoinduzione, che si verifica quando un carico induttivo viene disattivato. Per garantire la sicurezza dei circuiti dal verificarsi di sovraccarichi, viene utilizzata una catena, composta da più diodi collegati alle sbarre di alimentazione in direzione opposta. In questo caso, l'ingresso a cui è prevista la protezione deve essere collegato al centro di questa catena. Durante il normale funzionamento del circuito, tutti i diodi sono nello stato chiuso, ma se hanno registrato che il potenziale di ingresso è andato oltre i limiti di tensione ammessi, uno degli elementi di protezione si attiva. Per questo motivo, questo potenziale consentito è limitato all'interno della tensione di alimentazione consentita oltre alla caduta di tensione diretta attraverso il dispositivo di protezione.
4. Interruttori, creati sulla base di diodi, vengono utilizzati per effettuare la commutazione di segnali ad alta frequenza. Il controllo di un tale sistema viene effettuato utilizzando una corrente elettrica continua, la separazione delle alte frequenze e la fornitura di un segnale di controllo, che si verifica a causa dell'induttanza e dei condensatori.
5. Creazione di protezione dalle scintille a diodi. Vengono utilizzate barriere a diodi shunt, che forniscono sicurezza limitando la tensione nel circuito elettrico corrispondente. Insieme a loro vengono utilizzati resistori limitatori di corrente, necessari per limitare gli indicatori della corrente elettrica che passa attraverso la rete e aumentare il grado di protezione.

L'uso dei diodi nell'elettronica oggi è molto ampio, poiché praticamente nessun tipo moderno di apparecchiatura elettronica può fare a meno di questi elementi.

Collegamento diretto del diodo

La giunzione p-n del diodo può essere influenzata dalla tensione fornita da fonti esterne. Indicatori come magnitudine e polarità influenzeranno il suo comportamento e la corrente elettrica condotta attraverso di esso.

Di seguito consideriamo in dettaglio l'opzione in cui il più è collegato alla regione di tipo p e il polo negativo alla regione di tipo n. In questo caso, si verificherà un'inclusione diretta:

1. Sotto stress da una sorgente esterna si formerà un campo elettrico nella giunzione p-n, mentre la sua direzione sarà opposta al campo di diffusione interno.
2. Tensione di campo diminuirà in modo significativo, il che causerà un forte restringimento dello strato barriera.
3. Sotto l'influenza di questi processi un numero significativo di elettroni sarà in grado di spostarsi liberamente dalla regione p alla regione n, nonché nella direzione opposta.
4. Valutazioni della corrente di deriva durante questo processo rimangono gli stessi, poiché dipendono direttamente solo dal numero di portatori caricati di minoranza situati nella regione della giunzione p-n.
5. Elettroni hanno un maggiore livello di diffusione, che porta all'iniezione di portatori di minoranza. In altre parole, si verificherà un aumento del numero di lacune nella regione n e si registrerà una maggiore concentrazione di elettroni nella regione p.
6. Mancanza di equilibrio e aumento del numero di vettori di minoranza fa sì che entrino in profondità nel semiconduttore e si mescolino con la sua struttura, il che alla fine porta alla distruzione delle sue proprietà di neutralità elettrica.
7. Semiconduttore allo stesso tempo è in grado di ripristinare il suo stato neutro, ciò è dovuto alla ricezione di cariche da una sorgente esterna collegata, che contribuisce alla comparsa di una corrente continua nel circuito elettrico esterno.

Diodo inverso

Verrà ora considerata un'altra modalità di accensione, durante la quale cambia la polarità della sorgente esterna da cui viene trasferita la tensione:

1. La principale differenza rispetto all'inclusione diretta è che che il campo elettrico generato avrà una direzione che coincide completamente con la direzione del campo di diffusione interno. Di conseguenza, lo strato barriera non si restringerà più, ma, al contrario, si espanderà.
2. Il campo situato nella giunzione p-n, avrà un effetto accelerante su un certo numero di portatori di carica di minoranza, per questo motivo gli indicatori della corrente di deriva rimarranno invariati. Determina i parametri della corrente risultante che passa attraverso la giunzione p-n.
3. Man mano che cresci Tensione inversa, la corrente elettrica che scorre attraverso la giunzione tenderà a raggiungere il suo massimo rendimento. Ha un nome speciale: corrente di saturazione.
4. Secondo la legge esponenziale, con un graduale aumento della temperatura, aumenterà anche la corrente di saturazione.

Tensione diretta e inversa

La tensione che interessa il diodo è suddivisa secondo due criteri:

1. tensione diretta- questo è quello in cui il diodo si apre e la corrente continua inizia a fluire attraverso di esso, mentre gli indicatori di resistenza del dispositivo sono estremamente bassi.
2. Tensione inversa- questo è uno che ha polarità inversa e assicura che il diodo sia chiuso con il passaggio di corrente inversa attraverso di esso. Allo stesso tempo, gli indicatori di resistenza del dispositivo iniziano a crescere in modo netto e significativo.

La resistenza della giunzione p-n è un indicatore in continua evoluzione, prima di tutto è influenzata dalla tensione continua fornita direttamente al diodo. Se la tensione aumenta, gli indicatori della resistenza di giunzione diminuiranno proporzionalmente.

Ciò porta ad un aumento dei parametri della corrente diretta che passa attraverso il diodo. Quando questo dispositivo è chiuso, praticamente tutta la tensione agisce su di esso, per questo motivo gli indicatori della corrente inversa che passa attraverso il diodo sono insignificanti e la resistenza di transizione raggiunge contemporaneamente i parametri di picco.

Il funzionamento del diodo e la sua caratteristica corrente-tensione

La caratteristica corrente-tensione di questi dispositivi è intesa come una linea curva che mostra la dipendenza della corrente elettrica che scorre attraverso la giunzione p-n dal volume e dalla polarità della tensione che agisce su di essa.

Tale grafico può essere descritto come segue:

1. Asse verticale: l'area superiore corrisponde ai valori della corrente diretta, l'area inferiore ai parametri della corrente inversa.
2. Asse orizzontale: l'area a destra è per i valori di tensione diretta; l'area a sinistra è per le opzioni di tensione inversa.
3. Ramo diretto della caratteristica corrente-tensione riflette la corrente elettrica attraverso il diodo. È diretto verso l'alto e passa in prossimità dell'asse verticale, poiché rappresenta l'aumento della corrente elettrica continua che si verifica con l'aumento della tensione corrispondente.
4. Secondo ramo (inverso). corrisponde e visualizza lo stato di corrente elettrica chiusa, che passa anche attraverso il dispositivo. La sua posizione è tale che corre praticamente parallela all'asse orizzontale. Più ripido questo ramo si avvicina alla verticale, maggiori sono le capacità di rettifica di un particolare diodo.
5. Puoi vedere sul grafico che dopo un aumento della tensione diretta che scorre attraverso la giunzione p-n, si ha un lento aumento della corrente elettrica. Tuttavia, gradualmente, la curva raggiunge un'area in cui si nota un salto, dopo di che si verifica un aumento accelerato dei suoi indicatori. Ciò è dovuto all'apertura del diodo e alla conduzione della corrente a una tensione diretta. Per i dispositivi in ​​germanio ciò avviene ad una tensione da 0,1V a 0,2V (valore massimo 1V), e per gli elementi in silicio è richiesto un valore maggiore da 0,5V a 0,6V (valore massimo 1,5V).
6. Mostrato l'aumento attuale può portare al surriscaldamento delle molecole di semiconduttori. Se la rimozione del calore, che si verifica a causa dei processi naturali e del funzionamento dei radiatori, è inferiore al livello del suo rilascio, la struttura delle molecole può essere distrutta e questo processo sarà già irreversibile. Per questo motivo è necessario limitare i parametri di corrente diretta al fine di prevenire il surriscaldamento del materiale semiconduttore. Per fare ciò, al circuito vengono aggiunti resistori speciali che hanno una connessione in serie con diodi.
7. Esplorando il ramo posteriore si può vedere che se inizia ad aumentare la tensione inversa, che viene applicata alla giunzione p-n, l'aumento dei parametri di corrente è effettivamente impercettibile. Tuttavia, nei casi in cui la tensione raggiunge parametri che superano i limiti consentiti, può verificarsi un improvviso salto della corrente inversa, che surriscalda il semiconduttore e contribuisce alla successiva rottura della giunzione p-n.

Malfunzionamenti del diodo di base

A volte dispositivi di questo tipo si guastano, ciò può essere dovuto al deprezzamento naturale e all'invecchiamento di questi elementi o per altri motivi.

In totale, ci sono 3 tipi principali di guasti comuni:

1. rottura della transizione porta al fatto che il diodo invece di un dispositivo a semiconduttore diventa, in sostanza, il conduttore più ordinario. In questo stato, perde le sue proprietà di base e inizia a far passare la corrente elettrica in qualsiasi direzione. Tale guasto è facilmente rilevabile utilizzando uno standard, che inizia a emettere un segnale acustico e mostra un basso livello di resistenza nel diodo.
2. In pausa si verifica il processo inverso: il dispositivo generalmente cessa di trasmettere corrente elettrica in qualsiasi direzione, ovvero diventa intrinsecamente un isolante. Per la precisione nel determinare una rottura, è necessario utilizzare tester con sonde di alta qualità e riparabili, altrimenti a volte possono diagnosticare erroneamente questo malfunzionamento. Nelle varietà di semiconduttori in lega, una tale rottura è estremamente rara.
3. Una perdita, durante la quale viene violata la tenuta della custodia del dispositivo, a causa della quale non può funzionare correttamente.

Ripartizione p-n-giunzione

Tali guasti si verificano in situazioni in cui gli indicatori della corrente elettrica inversa iniziano ad aumentare improvvisamente e bruscamente, ciò accade a causa del fatto che la tensione del tipo corrispondente raggiunge valori elevati inaccettabili.

Di solito ne esistono di diversi tipi:

1. Guasti termici, che sono causati da un forte aumento della temperatura e dal successivo surriscaldamento.
2. Guasti elettrici derivanti sotto l'influenza della corrente sulla transizione.

Il grafico della caratteristica corrente-tensione consente di studiare visivamente questi processi e la loro differenza.

guasto elettrico

Le conseguenze causate da guasti elettrici non sono irreversibili, poiché non distruggono il cristallo stesso. Pertanto, con una graduale diminuzione della tensione, è possibile ripristinare l'intera proprietà e parametri di funzionamento del diodo.

Allo stesso tempo, i guasti di questo tipo sono divisi in due tipi:

1. guasti alle gallerie si verificano quando un'alta tensione viene fatta passare attraverso giunzioni strette, che consentono ai singoli elettroni di scivolare attraverso di essa. Di solito si verificano se c'è un gran numero di diverse impurità nelle molecole di semiconduttori. Durante tale guasto, la corrente inversa inizia ad aumentare bruscamente e rapidamente e la tensione corrispondente è a un livello basso.
2. Tipi di guasti da valanga sono possibili a causa dell'influenza di forti campi in grado di accelerare i portatori di carica al livello limite, a causa del quale eliminano un certo numero di elettroni di valenza dagli atomi, che poi volano nella regione conduttiva. Questo fenomeno è di natura simile a una valanga, a causa della quale questo tipo di guasti ha preso il nome.

ripartizione termica

Il verificarsi di tale guasto può verificarsi per due motivi principali: insufficiente dissipazione del calore e surriscaldamento della giunzione p-n, che si verifica a causa del flusso di corrente elettrica attraverso di essa con velocità troppo elevate.

Un aumento del regime di temperatura nelle zone di transizione e limitrofe provoca le seguenti conseguenze:

1. Crescita della vibrazione degli atomi incluso nel cristallo.
2. colpo elettroni nella banda di conduzione.
3. Un forte aumento della temperatura.
4. Distruzione e deformazione strutture cristalline.
5. Rottura completa e guasto dell'intero componente radio.