Принцип работы диода: устройство, хаpaктеристика, как пропускает ток при прямом и обратном включении
Диоды – самые простые полупроводники с двумя электродами, проводящие ток в одном направлении.
Они способны стабилизировать, выпрямлять, модулировать, ограничивать, преобразовать ток, поэтому установлены почти во всех бытовых электроприборах.
Основные хаpaктеристики диода: постоянный прямой и обратный электроток, прямое и обратное напряжение, прямое и обратное сопротивление, их максимально допустимые значения.
При монтаже в любом устройстве учитываются максимально допустимые значения параметров.
Содержание
- 1 Устройство
- 2 Сферы применения и назначение
- 3 Работа диода и его вольт амперная хаpaктеристика
- 4 Прямое включение диода
- 5 Обратное включение диода
- 6 Прямое и обратное напряжение
- 7 Основные неисправности диодов
- 8 Основные выводы
Устройство
В корпус, изготовленный в виде вакуумного баллона из керамики, стекла или металла, устанавливается:
- кристалл;
- анод;
- катод;
- подогреватель.
Кристаллы производятся из кремния или германия. Анод (плюс) и катод (минус) цилиндрической формы, помещаются внутри баллона. Подогреватель – нить внутри катода, которая раскаляется при подаче электротока, нагревая его. После достижения определенного уровня температуры активный слой на катоде генерирует нужные для работы электроны.
Сферы применения и назначение
По выполняемой работе диоды разделяются на универсальные, СВЧ, импульсные, выпрямительные, переключающие, стабилитроны, варикапы.
Они устанавливаются в электрооборудование:
- преобразователи частоты, детекторы, логарифматоры;
- выпрямители тока;
- стабилизаторы;
- ограничители колебаний вольтажа;
- переключатели;
- цепи, проводящие ток в единственном направлении;
- лампочки индикации;
- приборы, требующие отображения информации на дисплеях;
- LED телевизоры.
Справка! Светодиоды монтируется в осветительные матрицы (ленты, лампы).
Положи в корзину сразу, потом потеряешь:
Работа диода и его вольт амперная хаpaктеристика
По конструкции диод является кристаллом с двумя областями, обладающими различной проводимостью (p и n). Область с p-проводимостью анод (+), с n-проводимостью – катод (-). В аноде заряд в дырках, в катоде – в электронах. Кристалл покрыт металлом с выводами.
Строение определяет 2 положения:
- открытое;
- закрытое.
В открытом положении проводимость электротока хорошая, в закрытом – очень плохая.
Вольт-амперной хаpaктеристикой называется график. На вертикальной оси отражается основной и противоположный ток, на горизонтальной – основной и противоположный вольтаж.
Прямой электроток повышается быстро параллельно увеличению вольтажа. Противоположный ток увеличивается медленнее.
При слишком большом прямом электротоке молекулы кристалла нагреваются. Если нет системы охлаждения, существует вероятность разрушения кристаллической решетки. В схемах прямой поток ограничивается резистором, подключенным последовательно.
Справка! От электротока прямое напряжение не зависит. Для кремневых полупроводников оно не превышает 1,5 В, для изделий из германия – 1 В.
Прямое включение диода
Диод открывается после подключения напряжения, параметры основного тока зависят от хаpaктеристик кристалла и вольтажа. Из n-области в p-область устремляются электроны, из p-области в n-область – дырки. Частицы встречаются на границе (p-n переходе), запускается процесс поглощения (рекомбинации), сопротивление и вольтаж снижаются.
Читайте также Как работает и какая бывает светодиодная лента SMD 5050Вокруг p-n образуется поле, которое направляется в противоположную сторону. Электроны перемещаются и возвращаются, появляется дрейфующий ток с неизменными параметрами, зависящими только от количества заряженных частиц. Одновременно растет обратное напряжение, переходя в стадию насыщения.
Основной ток увеличивается стремительнее при повышении температуры во время работы прибора.
Обратное включение диода
Если плюс блока питания присоединяется к минусу полупроводника, а минус – к плюсу, работа диода прекращается (он закрывается). Заряженные частицы начинают отдаляться от области p-n, она расширяется, повышается сопротивление
При увеличении обратного напряжения до 100 В растет электроток в противоположном направлении. Рост резко увеличивается, если вольтаж превышает максимально допустимый для границы p-n. Обратный ток нагревает кристалл в диоде, переход пробивается, нормальная работа прибора прекращается. После выключения напряжения рядом с полюсами образуется диффузия.
Внимание! Во время нормальной работы противоположный электроток небольшой, поэтому им пренебрегают, считая полупроводниковый диод элементом с односторонней проводимостью.
Прямое и обратное напряжение
Во время работы (в открытом состоянии) в диоде основное напряжение, от его величины зависит сопротивление и величина электротока. В процессе закрывания через полупроводник проходит ток в противоположном направлении, создается напряжение, способствующее росту сопротивления до нескольких тысяч кОм.
Если работа полупроводника проходит на переменном напряжении, он открывается на плюсовой полуволне и закрывается на минусовой. Это свойство позволяет использовать полупроводники в выпрямителях.
Основные неисправности диодов
Внимание! Если диодные полупроводники перестали работать, сначала необходимо выяснить, не закончился ли срок их эксплуатации.
Если это не так, неисправность вызвала другая причина:
- нарушение герметичности;
- разрыв перехода, превративший прибор в изолятор:
- тепловой пробой;
- электрический пробой:
- туннельный;
- лавинный.
При нарушении герметичности возникает протечка, мешающая нормальному функционированию.
Пробой p-n перехода
Пробоем называют увеличение электротока в противоположном направлении после достижении во время работы показателя обратного напряжения, являющегося максимально допустимым для прибора. Если он превышается, противоположный поток электротока резко увеличивается при незначительном изменении вольтажа. После обрыва перехода направление потока всего одно, полупроводник превращается в проводник.
Читайте также Основные виды поломок светодиодной ленты и как их устранить своими рукамиОпределить эту неисправность можно при помощи мультиметра, определяющего сопротивление и подающего сигнал при прохождении электротока.
Электрический пробой
Электрический туннельный или лавинный пробой можно устранить, если вовремя принять необходимые меры.
Причина электрического пробоя – сильный электроток в переходе или перегрев при отсутствии отвода тепла.
Туннельный пробой образуется, если во время работы на диод подается слишком высокое напряжение. Растет значение противоположного электротока, вольтаж снижается, электроны проходят через барьер, если его высота меньше их энергии.
Эту неисправность может вызвать:
- слишком маленькая толщина области p-n (меньше длины пробега электрона) ;
- обратный ток насыщения более 108 В/м;
- наличие свободных мест в области дырок, в которую переходят электроны.
Лавинный пробой – увеличение во время работы противоположного электротока при небольшом увеличении вольтажа. Причина образования – повышение ионизации в p-n области, вызывающее увеличение количества частиц, носящих заряд. Электроны теряют свои обычные хаpaктеристики.
Важно! Пробои туннельного и лавинного типа обратимы, так как не повреждают полупроводник (при своевременном уменьшении вольтажа свойства сохраняются).
Тепловой пробой
Эту неисправность чаще всего вызывает недостаточный отвод тепла, способствующего перегреву перехода во время работы.
В результате:
- в кристалле растет амплитуда колебаний атомов;
- электроны взаимодействуют с проводимой областью;
- быстро повышается температура;
- запускается процесс изменения структуры кристалла.
Полупроводник разрушается, причем процесс необратимый.
Основные выводы
Полупроводниковые диоды – радиоэлементы с единственным p-n переходом, присутствующие пpaктически во всех бытовых электроприборах. Чтобы работа полупроводников длилась дольше, необходимо обладать знаниями о принципе работы диодов, причинах неисправностей и способах их предотвращения.
Чаще всего работа полупроводников нарушается при изменениях температуры в окружающей среде или переходе. Если температура слишком высокая, увеличивается количество энергоносителей в переходе, снижается сопротивление, растет объем противоположного тока. После достижения максимально допустимого уровня запускается процесс разрушения кристалла.
Чтобы предотвратить сокращение сроков работы, необходимо следить за температурой среды и чистотой приборов. При необходимости следует организовать дополнительную систему отвода тепла. Повышение температуры в переходе предотвращается соблюдением требований к уровню вольтажа и тока, определенному для конкретного прибора. Даже при малейшем превышении существует вероятность разрушения кристалла.
Комментарии:
Гофрированный шланг для проводки или просто гофра - это полая трубка специальной формы, защищающая провода от надломов и не допускающая их намокания....
28 04 2024 5:28:52
Что значит вечная светодиодная лампочка? Выбор ламп для переделки, необходимые материалы и инструменты для переделки. Инструкция для доработки своими руками....
27 04 2024 0:42:20
Добрый день. У меня такой вопрос мы выпускаем холодильники там используем диодные ленты приспосабливаем их в профиль и также устанавливаем блок питание. С нас требуют какой то стандарт на светильник говорят тошто вы сами создали это и должны сертифицировать как быть в этом ситуации...
26 04 2024 20:24:30
Сегодня нам с уважаемым читателем предстоит выяснить, насколько пpaктична проводка в электрических плинтусах....
25 04 2024 18:53:54
Читайте здесь, что такое линзы для светодиодов, каков их принцип действия и назначения, какие виды увеличительных стекол применятся сегодня для лед-светильников, какие их модели устанавливаются на автомобильную оптику, чего изготавливаются и как собрать оптическую систему на их основе своими руками....
24 04 2024 14:39:18
Фонари садово-парковые светодиодные – отличный вариант для безопасного перемещения и создания особой атмосферы около дома в темное время суток....
23 04 2024 13:38:48
Сегодня мы вам расскажем все, что знаем про электрический плиткорез, как выбрать лучший вариант из всего многообразия, не переплачивая зря....
22 04 2024 13:12:49
![Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]](/svet-raw/img/1232.php.jpg "Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]")
Мерцание светодиода в авто вызвано или скачками силы тока в цепи, или нарушением структуры диода в результате перегрева. Разбираем основные причины мигания....
21 04 2024 5:44:18
Как подключить электрический полотенцесушитель так, чтобы потом не переживать за безопасность жильцов вашей квартиры и не обходить это устройство стороной? Ответ на этот вопрос прост. Для этого следует соблюдать нормы ПУЭ, а также элементарные нормы безопасности при монтаже. И дабы у вас не возникло с этим проблем, в нашей статье мы подробно опишем не только сам процесс подключения, но и раскроем все сопутствующие вопросы....
20 04 2024 18:26:53
Как правильно подсоединить провода? Такой вопрос становился перед каждым из нас. Ведь именно контактные соединения являются самым слабым звеном любой электроустановки...
19 04 2024 14:54:47
Монтаж электропроводки в стяжку в последнее время приобретает все большую популярность. Ведь это позволяет избавиться от грязных и трудоемких работ по штроблению стен и снизить расход провода или кабеля. Как правильно выполняется монтаж проводки в стяжке, и каковы вообще преимущества и недостатки данного метода, мы и обсудим в нашей статье....
18 04 2024 12:26:42
Сверхяркие светодиоды — это новое поколение LED элементов, демонстрирующих увеличенную яркость свечения и повышенный уровень мощности. Они не имеют принципиальных отличий от обычных приборов, выделяясь лишь повышенными хаpaктеристиками и требованиями к условиям эксплуатации....
17 04 2024 15:16:57
Узнайте, как производится подключение светодиодных лент к сети 220 В напрямую, минуя стандартный источник питания. Уточните, какими особенностями обладают такие ленты и как их можно сделать самостоятельно. Выясните их плюсы и минусы, отметьте для себя лучших производителей....
16 04 2024 8:21:34
Ночь, давно перестала быть временем суток, когда страшно выйти из дома. Современные города утопают в иллюминации, делая некогда тёмные улицы наряднее и красивей. В этой статье мы поговорим фасадное и ландшафтное освещение, и про то, как с его помощью можно украсить даже самое невзрачное здание, придав ему совершенно новый облик....
15 04 2024 7:45:22
Читайте здесь, что такое цоколь GX53, как выглядит и какие особенности конструкции контактов. Плюсы и минусы, сфера применения. Достоинства и недостатки осветительных приборов с цоколем этого типа. Особенности установки ламп....
14 04 2024 21:58:18
Щиты освещения являются одним из наиболее ответственных элементов электрической сети квартиры или дома. Именно поэтому к их монтажу следует подойти максимально внимательно и не допускать ошибок....
13 04 2024 9:14:17
Мощность диодных лент: как рассчитать потрeбление ленты, рассчет мощности на 1 м. Формулы определения мощности, примеры рассчетов....
12 04 2024 10:17:25
Выбор температуры цвета LED лампы зависит от назначения помещения. Теплый свет дает успокаивающий эффект, а холодный настраивает на рабочий лад....
11 04 2024 0:27:54
57) Розетка для электроплиты legrand: как выбрать правильно...
10 04 2024 6:29:21
Сегодня нам предстоит познакомиться с современными системами кабельного обогрева. Мы выясним, чем привлекателен греющий саморегулирующийся кабель на фоне конкурирующих решений, узнаем, как он устроен и где его можно использовать. Приступим....
09 04 2024 8:57:18
Читайте здесь, что такое галогеновые лампы, чем они отличаются от обычных лампочек накаливания, какое у них устройство, принцип работы, плюсы и минусы, а также какие их виды существуют для домашнего применения и каковы их главные особенности....
08 04 2024 19:16:50
Узнайте, как производится замена ламп ближнего света у автомобиля Фольксваген Поло. Особенности и типы светильников, используемых в головных блок-фарах, специфика выбора и особые требования. Читайте, какие действия необходимо выполнить для замены ламп....
07 04 2024 21:59:11
В нашей статье мы рассмотрим вопрос организации освещения в ванной комнате именно с использованием светодиодных светильников. И разберем этот вопрос что называется от А до Я....
06 04 2024 20:12:57
Каких размеров бывают точечные светильники — как выбрать подходящий, основные параметры светильников, от чего зависит какой взять. Как выбрать размер крепления для натяжного потолочного перекрытия, подвесной конструкции и потолка из ГКЛ....
05 04 2024 18:52:47
Светодиодные ленты RGB, RGBW и RGBWW — расшифровка, что это значит. Чем отличаются между собой, особенности цветности, сфера применения. Как подключаются эти разновидности, примеры....
04 04 2024 19:57:48
Технических хаpaктеристик LED диода SMD 5630. Какова мощность диодов SMD 5630? Особенности монтажа светодиодной ленты....
03 04 2024 16:38:50
Сегодня мы поговорим о том, как происходит замена электролита в автомобильном аккумуляторе и для чего это нужно....
01 04 2024 23:12:50
Правильное освещение садового участка является важным элементом уюта и привлекательного внешнего вида всего дом....
31 03 2024 8:22:57
ПуГВ провод появился на нашем рынке только в 2010 году. Но это совсем не значит, что это новейшая разработка и до этого данный провод вы не могли встретить на рынке....
30 03 2024 16:58:52
Кабель для проводки освещения квартиры: критерии выбора. Что нужно знать для выбора сечения кабеля для квартиры: скрытой и открытой электропроводки. Методика определения сечения домашней проводки....
29 03 2024 22:59:25
Освещение детских дошкольных учреждений — требования и нормы, регламентирующие документы. Какой должна быть естественная и искусственная подсветка, разрешены ли светодиодные светильники....
28 03 2024 4:42:35
Читайте здесь, как своими руками выполнить замену ламп дневных ходовых огней Лады Гранта, какие основные виды лампочек для ДХО в этой модели применяются, какими основными свойствами и особенностями они обладают, а также из каких основных этапов состоит процеДypa их переустановки....
27 03 2024 17:51:30
Смотрите здесь, для чего предназначены лампочки в приборной панели, по какой причине и с какой регулярностью их можно менять, какие их виды применяются и какими свойствами они обладают, из каких основных этапов состоит процеДypa их переустановки, а также как правильно установить светодиоды в панель приборов....
26 03 2024 11:29:32
Узнайте, что представляет собой процесс пайки и какие особенности существуют для SMD светодиодов. Уточните для себя, какие существуют способы и технологии пайки. Читайте, как выполняется процеДypa, необходимые инструменты и порядок действий....
25 03 2024 0:58:22
Виды цоколей ламп: значение букв в маркировке. Отличается ли российская маркировка от зарубежной и как она расшифровывается. Технические хаpaктеристики для популярных типов цоколей ламп освещения....
24 03 2024 3:49:32
Напольный электрический полотенцесушитель вещь не очень распространенная. Нет, они представлены на рынке, но вряд ли вам придется листать десятки страниц с моделями. Тем не менее, в некоторых случаях такой полотенцесушитель может быть действительно необходим, и дабы вы не бросались на первый попавшийся образец, давайте разберемся, что нам следует конкретно искать....
23 03 2024 8:38:16
Читайте все о цоколях е27: что это за тип, какие лампы с ним производятся. Другие варианты стандартных резьбовых цоколей больших и маленьких, похожих на e27. Размер контакта "обычной" лампочки (высота и диаметр). Совместимость с другими типоразмерами....
22 03 2024 6:27:57
Схемы аварийного освещения для различных помещений в значительной степени отличаются. Это зависит от их размеров, мощности системы аварийного освещения и, собственно, требований к самому освещению....
21 03 2024 6:57:25
Читайте, что такое вакуумный диод, чем отличается от полупроводникового. Узнайте, как он устроен и по какому принципу работает. Как создается график ВАХ, на какие особенности необходимо обратить внимание. В каком оборудовании используются электровакуумные диоды, что нужно учесть при выборе....
20 03 2024 3:46:32
Выясните, как в домашних условиях сделать эффектный светильник своими руками. Узнайте, какие материалы можно для этого использовать, в чем особенности изготовления абажуров «handmade» и сколько времени займет выполнений этой работы....
19 03 2024 8:38:29
Сегодня мы с вами поговорим про велосипеды с электроприводом. Из статьи вы сможете узнать об их строении, преимуществах и видах установленных двигателей...
18 03 2024 19:49:51
![Какие лампочки лучше светодиодные (LED) или энергосберегающие? [Решено]](/svet-raw/img/1395.php.jpg "Какие лампочки лучше светодиодные (LED) или энергосберегающие? [Решено]")
Проведем сравнение светодиодных и люминесцентных ламп по 6 различным параметрам и по итогам определим какая покажет себя лучше....
17 03 2024 10:15:41
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
16 03 2024 12:50:21
В общем, подскажите, как проверить бронепровода мультиметром. Сам измерительный инструмент у меня, естественно, имеется, а вот знаний немного не хватает....
15 03 2024 17:13:29
Cтробоскоп схема tl494. Как собрать стробоскоп на автомобиль своими руками. Электрическая схема стробоскопа....
14 03 2024 10:27:50
Смотрите, как технически грамотно и на законных основания установить светодиодные лампы в фары на автомобиль. Читайте, какие варианты их монтажа доступны автолюбителю, и с какими трудностями возможно придется столкнуться....
13 03 2024 17:13:36
Освещение спортивных и тренировочных залов — правила, требования и нормы. Общие особенности освещения спортзалов в школе, выбор светильников, какие подходят лампы. Последствия несоблюдения норм....
12 03 2024 9:27:54
Розетки и выключатели Viko представлены на отечественном рынке пятью сериями: Carmen, Carme Plus, Kardelen, Vera, Palmiye....
11 03 2024 13:31:51
Узнайте, как выбрать светильники для натяжных потолков. Что нужно учитывать при выборе, какие лампы бывают и как их правильно размещать....
10 03 2024 22:23:55
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
