Справочник диодов
Справочник по отечественным диодам - Справочник
Справочник по отечественным диодам - Справочник - RadioLibrary
Назад12345678910111213Вперед |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
диодов - SparkFun Learn
Авторы: Джимблом
Избранное Любимый 69
Введение
После того, как вы закончите с простыми пассивными компонентами, такими как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, пришло время вступить в удивительный мир полупроводников. Одним из наиболее широко используемых полупроводниковых компонентов является диод.
В этом уроке мы рассмотрим:
- Что такое диод!?
- Теория работы диода
- Важные свойства диода
- Различные типы диодов
- Как выглядят диоды
- Типичные применения диодов
Рекомендуемая литература
Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники. Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотреть) эти:
.Что такое цепь?
Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.
Избранное Любимый 80
Что такое электричество?
Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещая наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это не простой вопрос, но этот урок прольет на него свет!
Избранное Любимый 82
Как пользоваться мультиметром
Изучите основы использования мультиметра для измерения непрерывности, напряжения, сопротивления и силы тока.
Избранное Любимый 65
Хотите изучить различные диоды?
Мы вас прикроем!
Комплект деталей для начинающих SparkFun
Нет в наличии КОМПЛЕКТ-13973
18,50 $
12
Избранное Любимый 83
Список желаний
Комплект дискретных полупроводников SparkFun
27 в наличии КОМПЛЕКТ-13682
12,95 $
6
Избранное Любимый 62
Список желаний
Диодный выпрямитель - 1А, 50В (1N4001)
В наличии COM-08589
1
Избранное Любимый 13
Список желаний
Диодный выпрямитель - 1А, 400В (1N4004)
В наличии COM-14884
$0,25 0,06 долл. США
Избранное Любимый 5
Список желаний
Посмотреть все диоды
Ideal Диоды
Основная функция Ideal 9Диод 0103 предназначен для управления направлением протекания тока. Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, блокируется. Они как односторонний клапан электроники.
Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь*, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь. В такой ситуации говорят, что диод выключен или смещен в обратном направлении .
Пока напряжение на диоде не отрицательное, он «включается» и проводит ток. В идеале* диод действовал бы как короткое замыкание (на нем 0 В), если бы он проводил ток. Когда диод проводит ток, это с прямым смещением (на жаргоне электроники означает «включено»).
Зависимость тока от напряжения идеального диода. Любое отрицательное напряжение создает нулевой ток — разомкнутая цепь. Пока напряжение неотрицательно, диод выглядит как короткое замыкание.
| Характеристики идеального диода | ||
| Режим работы | Вкл. (прямое смещение) | Выкл. (Обратное смещение) | I=0 |
|---|---|---|
| Voltage Across | V=0 | V |
| Diode looks like | Short circuit | Open circuit |
Circuit Symbol
Every diode has две клеммы - соединения на каждом конце компонента - и эти клеммы поляризованы , что означает, что эти две клеммы совершенно разные. Важно не перепутать соединения на диоде. Положительный конец диода называется 9.0102 анод , а отрицательный конец называется катодом . Ток может течь от конца анода к катоду, но не в другом направлении. Если вы забыли, каким образом ток течет через диод, попробуйте вспомнить мнемонику ACID : «анодный ток в диоде» (также анод-катод - это диод ).
Символ цепи стандартного диода представляет собой треугольник, упирающийся в линию. Как мы рассмотрим позже в этом уроке, существует множество типов диодов, но обычно их схема выглядит примерно так:
Терминал, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. Ток течет в направлении, указанном треугольником/стрелкой, но не может двигаться в обратном направлении.
Выше приведена пара простых диодных схем. Слева диод D1 смещен в прямом направлении и позволяет току течь по цепи. По сути это похоже на короткое замыкание. Справа диод D2 смещен в обратном направлении. Ток не может течь по цепи, и она выглядит как разомкнутая цепь.
*Внимание! Звездочка! Не совсем так... К сожалению, идеального диода не существует. Но не волнуйтесь! Диоды действительно настоящие, просто у них есть несколько характеристик, которые заставляют их работать немного хуже, чем наша идеальная модель...
Реальные характеристики диода
В идеале диоды будут блокировать любой и весь ток, протекающий в обратном направлении. направлении или просто действовать как короткое замыкание, если ток течет вперед. К сожалению, фактическое поведение диода не совсем идеально. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не блокируют весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.
Зависимость ток-напряжение
Наиболее важной характеристикой диода является его зависимость ток-напряжение ( i-v ). Это определяет, каков ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение измеряется на нем. Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v ... Закон Ома. Однако кривая i-v диода полностью не -линейная. Это выглядит примерно так:
Зависимость тока от напряжения диода. Чтобы преувеличить некоторые важные моменты сюжета, шкалы как в положительной, так и в отрицательной половинах не равны.
В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одной из трех областей:
- Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод «включен» и через него может протекать ток. Напряжение должно быть больше, чем прямое напряжение (V F ), чтобы ток был значительным.
- Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, при котором напряжение меньше В F но больше, чем -V BR . В этом режиме протекание тока (в основном) блокировано, а диод выключен. Очень небольшой ток (порядка нА) — называемый обратным током насыщения — может протекать в обратном направлении через диод.
- Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.
Прямое напряжение
Для того, чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диоду необходимо приложить к нему определенное положительное напряжение. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (V F ). Его также можно назвать напряжением включения или напряжением включения .
Как мы знаем из кривой i-v , ток через диод и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше ток - больше напряжение, меньше напряжение - меньше ток. Однако, как только напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод является полностью проводящим, обычно можно предположить, что напряжение на нем является номинальным прямым напряжением.
Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимального) прямого падения напряжения на диоде.
V F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Как правило, кремниевый диод имеет V F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Диод типа также имеет определенное значение для определения прямого падения напряжения; светодиоды могут иметь гораздо большее V F , в то время как диоды Шоттки специально разработаны для того, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.
Напряжение пробоя
Если к диоду приложено достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства обычных диодов не очень полезно подвергать их воздействию больших отрицательных напряжений.
Для обычных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 до -100 В или даже более отрицательное.
Техническое описание диода
Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в техническом описании каждого диода. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):
, чтобы уточнить, как ведет себя диод. Этот график из таблицы данных диода увеличивает извилистую часть прямой области i-v кривая. Обратите внимание, что больший ток требует большего напряжения:
На этой диаграмме указана еще одна важная характеристика диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенную мощность, прежде чем они перегорят. Для всех диодов должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если на диод действует большее напряжение или ток, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится и т. д.).
Некоторые диоды хорошо подходят для высоких токов — 1 А и более — другие, такие как показанный выше слабосигнальный диод 1N4148, могут подходить только для тока около 200 мА.
Этот 1N4148 — это всего лишь небольшая выборка из всех существующих диодов различных типов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие диодов существует и для чего служит каждый тип.
Типы диодов
Обычные диоды
Сигнальные диоды
Стандартные сигнальные диоды являются одними из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный номинальный ток. Типичным примером сигнального диода является 1N4148.
Диод слабого сигнала - 1N4148
В наличии COM-08588
Избранное Любимый 10
Список желаний
Очень общего назначения, имеет типичное прямое падение напряжения 0,72 В и максимальный номинальный прямой ток 300 мА.
Диод слабого сигнала, 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который указывает, какой из выводов является катодом.
Силовые диоды
Выпрямитель или силовой диод — это стандартный диод с намного более высоким максимальным номинальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения. 1N4001 является примером силового диода.
Диодный выпрямитель - 1А, 50В (1N4001)
В наличии COM-08589
1
Избранное Любимый 13
Список желаний
1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1,1 В.
Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.
И, конечно же, большинство типов диодов также доступны для поверхностного монтажа. Вы заметите, что каждый диод каким-то образом (независимо от того, насколько он крошечный или трудноразличимый) указывает, какой из двух контактов является катодом.
Светоизлучающие диоды (СИД!)
Самым ярким представителем семейства диодов должен быть светоизлучающий диод (СИД). Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.
Несколько сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.
Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. Они также имеют номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для того, чтобы они загорелись. В F номинал светодиода обычно выше, чем у обычного диода (1,2~3 В), и зависит от цвета, излучаемого светодиодом. Например, номинальное прямое напряжение суперярко-синего светодиода составляет около 3,3 В, а суперярко-красного светодиода того же размера — всего 2,2 В.
Очевидно, светодиоды чаще всего используются в осветительных приборах. Они шустрые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, задней подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например, инфракрасные светодиоды, составляющие основу большинства пультов дистанционного управления. Еще одно распространенное использование светодиодов - оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи. Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание, как схематическое обозначение диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, отходящих от символа.
Диоды Шоттки
Другим очень распространенным диодом является диод Шоттки.
Диод Шоттки
В наличии COM-10926
1
Избранное Любимый 12
Список желаний
Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, в результате чего значительно0102 меньшее прямое падение напряжения , которое обычно составляет от 0,15 В до 0,45 В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.
Диоды Шоттки особенно полезны для ограничения потерь, когда каждый бит напряжения должен быть сохранен. Они достаточно уникальны, чтобы получить собственный символ цепи с парой изгибов на конце катодной линии.
Стабилитроны
Стабилитроны — странный изгой семейства диодов. Они обычно используются намеренно провести обратный ток .
Стабилитрон - 5,1 В 1 Вт
Пенсионер COM-10301
Пенсионер
Избранное Любимый 10
Список желаний
Стабилитроны рассчитаны на очень точное напряжение пробоя, называемое пробивным напряжением стабилитрона или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает в обратном направлении достаточный ток, падение напряжения на нем будет оставаться постоянным при напряжении пробоя.
Используя свойство пробоя, стабилитроны часто используются для создания известного эталонного напряжения, точно равного их напряжению Зенера. Их можно использовать в качестве стабилизатора напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, потребляющих значительный ток.
Зенеры достаточно уникальны, чтобы иметь собственный символ цепи с волнистыми концами на катодной линии. Символ может даже определять, каково именно напряжение стабилитрона диода. Вот 3,3-вольтовый стабилитрон, создающий надежное опорное напряжение 3,3 В:
Фотодиоды
Фотодиоды — это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квант) для генерации электрического тока. Вид работы как анти-светодиод.
Миниатюрная солнечная батарея — BPW34
В наличии ПРТ-09541
1
Избранное Любимый 36
Список желаний
Фотодиод BPW34 (не четверть, мелочь сверху). Поместите его под солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии!
Солнечные батареи являются главным спонсором фотодиодной технологии. Но эти диоды также можно использовать для обнаружения света или даже оптической связи.
Применение диодов
Для такого простого компонента диоды имеют огромное количество применений. Практически в каждой схеме вы найдете диод того или иного типа. Они могут использоваться во всем, от слабосигнальной цифровой логики до высоковольтной схемы преобразования мощности. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.
Выпрямители
Выпрямитель представляет собой цепь, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Это преобразование имеет решающее значение для всех видов бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из настенных розеток вашего дома, но постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.
Ток в цепях переменного тока буквально чередуется с — быстро переключается между положительным и отрицательным направлениями — но ток в постоянном сигнале течет только в одном направлении. Поэтому для преобразования переменного тока в постоянный вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Звучит как работа для ДИОДОВ!
Однополупериодный выпрямитель может состоять всего из одного диода. Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, посылается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.
Входной (красный/левый) и выходной (синий/правый) кривые напряжения после прохождения через схему однополупериодного выпрямителя (в центре).
Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования отрицательных скачков в сигнале переменного тока в положительные.
Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходного сигнала, которую она создает (синий/справа).
Эти цепи являются критически важным компонентом блоков питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока настенной розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. д. Если вы разорвете настенную бородавку, вы, скорее всего, увидите там несколько диодов, исправляющих ее.
Можете ли вы найти четыре диода, образующих мостовой выпрямитель в этой настенной бородавке?
Защита от обратного тока
Вы когда-нибудь вставляли батарейку неправильно? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива. Диод, включенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает на вашу цепь только положительное напряжение.
Этот диод полезен, когда разъем источника питания неполяризован, что позволяет легко перепутать и случайно соединить отрицательный источник питания с положительным входной цепи.
Недостатком диода для защиты от обратного тока является то, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения. Это делает диоды Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.
Логические элементы
Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические элементы, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.
Например, диодный вентиль ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также расположен в этом узле. Всякий раз, когда один из входов (или оба) имеет логическую 1 (высокий уровень/5 В), выход также становится логической 1. Когда на оба входа подается логический 0 (низкий уровень/0 В), на выходе устанавливается низкий уровень через резистор.
Логический элемент И устроен аналогичным образом. Аноды обоих диодов соединены вместе, где находится выход схемы. Оба входа должны иметь логическую 1, заставляющую ток течь к выходному контакту и также подтягивать его к высокому уровню. Если на любом из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.
Для обоих логических элементов можно добавить больше входов, добавив всего один диод.
Обратноходовые диоды и подавление скачков напряжения
Диоды очень часто используются для ограничения потенциального ущерба от неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходного напряжения (TVS) — это специальные диоды, похожие на стабилитроны — с низким напряжением пробоя (часто около 20 В), но с очень большой номинальной мощностью (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.
Обратноходовые диоды выполняют аналогичную работу по подавлению всплесков напряжения, особенно вызванных индуктивным компонентом, таким как двигатель. Когда ток через индуктор внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, размещенный на индуктивной нагрузке, даст этому сигналу отрицательного напряжения безопасный путь для разряда, фактически повторяя снова и снова через индуктор и диод, пока он в конечном итоге не исчезнет.
Вот лишь несколько вариантов применения этого удивительного маленького полупроводникового компонента.
Приобретение диодов
Теперь, когда ваши текущие текут в правильном направлении, пришло время применить ваши новые знания с пользой. Если вы ищете отправную точку или просто запасаетесь, у нас есть набор изобретателя, а также отдельные диоды на выбор.
Наши рекомендации:
Диод слабого сигнала - 1N4148
В наличии COM-08588
Избранное Любимый 10
Список желаний
Диодный выпрямитель - 1А, 50В (1N4001)
В наличии COM-08589
1
Избранное Любимый 13
Список желаний
Диод Шоттки
В наличии COM-10926
1
Избранное Любимый 12
Список желаний
Набор изобретателя SparkFun — версия 3.
Пенсионер КОМПЛЕКТ-12060
76 Пенсионер
Избранное Любимый 76
Список желаний
Хотите узнать больше об основных темах?
См. нашу страницу Engineering Essentials , где представлен полный список краеугольных тем, связанных с электротехникой.
Отведи меня туда!
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда вы разобрались с диодами, возможно, вам захочется изучить больше полупроводников:
- Транзисторы
- Светодиоды
- Или узнайте об интегральных схемах, например:
- 555 Таймеры
- Операционные усилители
- Сдвиговые регистры
Или узнайте о некоторых других распространенных электронных компонентах:
- Резисторы
- Конденсаторы
- Катушки индуктивности
- Регуляторы напряжения
ОШИБКА - 404 - НЕ НАЙДЕНА
- Главная
- Проблема?
Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.
Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.
Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?
Кабель FTDI 5V VCC-3.3V I/O
В наличии DEV-09717
19,50 $
11
Избранное Любимый 18
Список желаний
Плоскорез - диаметр 0,125 дюйма, № 102 (3 шт. в упаковке)
В наличии ТОЛ-14849
$35,00
Избранное Любимый 1
Список желаний
SparkFun JetBot AI Kit на базе Jetson Nano 2GB
Нет в наличии КОМПЛЕКТ-17246
Избранное Любимый 4
Список желаний
МИКРОЭ FTDI Click
Нет в наличии DEV-18945
29,95 $
Избранное Любимый 0
Список желаний
История успеха пользователя: Криологирование криосферы
10 февраля 2022 г.
Когда Адам Гарбо из Исследовательской лаборатории воды и льда Карлтонского университета увидел недостаток данных, поступающих из криосферы, он обратился к доступному решению с открытым исходным кодом, которое он назвал криологером.
Избранное Любимый 0
Веб-семинар Renesas по SparkFun
29 марта 2022 г.
Wi-Fi со сверхнизким энергопотреблением — готов к работе с AT-командами
Избранное Любимый 0
Сказочный светодиодный браслет
8 августа 2017 г.
Осветите мир и свое запястье с помощью этого быстро и легко перезаряжаемого светодиодного браслета Firefly.
Избранное Любимый 13