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).
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.
ПредыдущаяСледующаяКомментарии:
Читайте здесь, как сделать рассеиватель для светодиодной лены своими руками, каковы его функции и принцип действия, какие виды светодиодных ленточных рассеивателей существуют и где они применяются, какие материалы используются и как своими руками изготовить такой рассеиватель....
19 03 2023 13:43:48
Читайте, чем блок питания 12 В для светодиодной ленты отличается от драйвера. Узнайте, как он работает и по каким критериям выбирается. Как подключить ленту к блоку питания. Как можно сэкономить при устройстве подсветки из полосы небольшой длины....
18 03 2023 8:16:58
Читайте здесь, что такое коннектор для светодиодной ленты, какие разновидности его бывают, а также чем хаpaктеризуются их наиболее распространенные модификации – NLSC-PLSC, прижимные, прокалывающие и экземпляры для подключения к проводам....
17 03 2023 14:28:24
Смотрите здесь, как подключить зеркало или шкаф с подсветкой в ванной комнате. Читайте, как выбрать, установить и подсоединить к сети освещение под зеркало своими руками. Особенности монтажа мебели и подключения скрытого светильника....
16 03 2023 13:33:53
Какие Существуют Виды Ламп Дневного Света? В Чем Их Преимущества? Какими Могут Быть Области Применения? Ответы На Эти и Другие Вопросы Даны в Статье...
15 03 2023 12:46:34
Узнайте, почему светодиодные лампы эффективнее и экономичнее люминесцентных. Читайте, как производится замена на разные типы светодиодных ламп, какие существуют правила и условия замены, какой порядок действий при выполнении работ....
14 03 2023 4:31:30
Узнайте, какое должно быть освещение в спортивном зале. Требования и нормы светильников для тренировок и спортивных мероприятий. Применение LED-света в школах и во время соревнований....
13 03 2023 23:19:53
Габаритные огни в автомобиле: для чего они нужны, какие габаритки выбрать, разновидности и особенности....
12 03 2023 8:22:28
Сабельные аккумуляторные пилы в нашей стране не настолько популярны, как за рубежом. Хотя функциональность этих устройств заслуживает большего внимания потребителей. О них и расскажем...
11 03 2023 10:38:42
Как выбрать блок питания для светодиодной ленты 12в: расчет мощности, рекомендации специалистов, критерии выбора....
10 03 2023 18:41:33
Узнайте, что такое лазерный диод, как он устроен, принцип действия и разновидности. Читайте, какими особенностями обладают элементы с разной длиной волны и цветом луча. Уточните для себя специфику подключения и необходимость использования дополнительных устройств....
09 03 2023 2:19:18
Основные причины свечение лампы в пол накала при выключенном выключателе. Влияние подсветки выключателя на свечение лампочки после выключения....
08 03 2023 5:23:54
Смотрите, как правильно соединить розетку, выключатель и лампочку. Читайте, как от розетки подключить лампочку с выключателем, а также подключить розетку от выключателя, какие варианты существуют и что при этом нужно учитывать....
07 03 2023 6:29:16
Для их создания используют провод обмоточный. Расскажем о его видах и марках, особенностях и применении разных типов....
06 03 2023 21:57:25
Достаточно часто освещение улиц в сельской местности является проблемой, которую местные администрации стараются не замечать. Из-за этого многие решают эту проблему своими силами. Для этого не требуется каких-то особых познаний в электротехники, а нормы наружного освещения достаточно просты и легки в исполнении. Об этих требованиях мы и поговорим в нашей статье....
05 03 2023 12:46:24
Читайте здесь, как сделать подсветку штор светодиодной лентой, какие варианты подсветки существуют и чем они различаются, из каких основных этапов состоит ее монтаж, как правильно подключить трaнcформатор и лед-полоску к сети, а также какие нюансы крепления ленты нужно учесть....
04 03 2023 4:48:37
Полотенцесушители электрические масляные находят все более широкое распространение. Ведь в летний период они позволяют не отказываться от таких приятных мелочей как теплое сухое полотенце....
03 03 2023 22:55:59
История электрического освещения уходит корнями в позапрошлый век. В начале 18 столетия обнаружили, что за счет нагревания различных материалов электроэнергией можно получить яркий свет....
02 03 2023 19:57:17
В настоящее время сложно представить себе полноценное функционирование объекта без электричества. Как и в случае любой другой установки, необходимо поддерживать...
01 03 2023 6:12:13
Все о сравнительных хаpaктеристиках светодиодов. Рассмотрим, какими они бывают по напряжению, параметры их мощности и виды маркировок. Узнайте, какие светодиоды применяются в лампах освещения, а какие в индикаторах....
28 02 2023 23:48:27
Сегодня мы с читателем будем говорить на очень ответственную тему, а именно, обсудим основные организационно технические мероприятия от поражения электрическим током....
27 02 2023 18:10:13
Полярность светодиода: определения катода и анода самостоятельно. Три метода определения полярности светодиодных ламп....
26 02 2023 12:50:57
Как выглядит дюралайт, где применяется. Схема соединения между собой и правила монтажа. Фото-примеры оформления....
25 02 2023 4:54:54
Читайте здесь о конструкции и принципе работе ламп накаливания. Узнайте, какие виды устройств существуют в зависимости от формы колбы, ее покрытия, наполнения, функционального назначения. Смотрите, как расшифровать маркировку лампочек с нитью накала...
24 02 2023 7:49:40
Соединительные клеммы для проводов в последнее время применяются все чаще. Ведь не для кого не секрет, что ПУЭ запрещает использование скруток для соединения кабелей, проводов и прочей проводниковой продукции. И разнообразные клеммы, клеммные колодки и тому подобные аксессуары в последнее время приобретают все большую популярность....
23 02 2023 11:32:31
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....
22 02 2023 11:26:50
Лампа от желтушки — что это такое? Принцип работы лампы от желтухи. Как подобрать лампу? Показания и противопоказания к применению лампы. Как долго можно лечиться лампой? Возможные последствия. Как быстро снижается билирубин?...
21 02 2023 18:57:37
Импульсное реле для управления освещением: сравнение с проходным выключателем. Особенности установления реле в распределительную коробку. Устройство, технические хаpaктеристики, принцип работы и сферы применения....
20 02 2023 7:15:28
Какой выбрать светодиодный прожектор для освещения участка? Сравнение галогенного и светодиодного прожекторов. По каким параметрам нужно выбирать прожектор?...
19 02 2023 12:11:20
Освещение для ванной комнаты имеет ряд серьезных отличий от систем освещения в других комнатах. Ведь в отличии от других комнат она имеет повышенную влажность....
18 02 2023 15:52:35
Читайте, что представляет собой система адаптивного освещения автомобиля. Узнайте, как она устроена, принцип работы, разновидности комплексов адаптивной подсветки. Основные достоинства и недостатки, стоимость и прочие особенности системы....
17 02 2023 16:32:48
Но нередко случается так, что при подсоединении ноутбука или персонального компьютера к телевизору, возникает проблема, и после подключения нет звука через кабель hdmi....
16 02 2023 8:11:37
Что такое ШИМ - ответы специалистов, описание принципа работы и регулирования. Примеры использования....
15 02 2023 0:58:26
Читайте, что можно использовать для создания люстры на кухню своими руками. Варианты изготовления абажура. Советы и безопасность при работе....
14 02 2023 23:24:44
Расчет делителя напряжения Делитель напряжения можно представить как два последовательных участка цепи, называемые плечами, сумма напряжений на которых равна...
13 02 2023 5:50:10
Основные причины свечение лампы в пол накала при выключенном выключателе. Влияние подсветки выключателя на свечение лампочки после выключения....
12 02 2023 6:21:17
Розетки для бытовой техники на кухне могут создать массу проблем. Ведь эта комната является своеобразным сосредоточением электроприборов....
11 02 2023 16:13:17
Как правильно соединить провода в коробе? Такой вопрос может возникнуть у каждого, кто затеял ремонт, или просто столкнулся с поломкой электрической сети....
10 02 2023 22:18:52
Основные хаpaктеристики источников света. Какова сила светового потока наружного освещения? Таблица светового потока светодиодных ламп....
09 02 2023 3:31:44
Читайте, что лучше - светодиод CREE XML Т6 или U2. Узнайте, чем источник света с бином Т6 отличается от источника с бином U2. Когда предпочтительнее чип с повышенной яркость, когда – с оптимальным соотношением качества и эффективности. Как отличить оригинальное изделие CREE XML от подделки....
08 02 2023 3:38:34
Узнайте, что такое подсветка для унитаза, как она работает и устанавливается. Читайте, чем полезен датчик движения, какими возможностями он обладает. Запомните, как выбирать подходящий прибор и в каких странах их чаще всего производят....
07 02 2023 19:39:59
Читайте здесь, какие лампы ближнего света можно установить на ВАЗ 2110, какие экземпляры и каких производителей используют автовладельцы, какие из них самые лучшие, а также как самостоятельно выполнить замену и при необходимости отрегулировать после этого фары....
06 02 2023 5:56:56
Смотрите здесь, как сделать каркас и абажур для люстры своими руками из подручных материалов. Какие существуют техники самостоятельного изготовления потолочных светильников в домашних условиях. Как сделать, чтобы управлять лампами с пульта. Потолочные светильники для дачи, квартиры, зала, спальни....
05 02 2023 10:26:46
Проводка освещения в гараж — общие требования, какой тип источника лучше выбрать, что использовать для смотровой ямы. Как проложить проводку, монтаж электрощитка. Организация бюджетного варианта освещения из светодиодной ленты....
04 02 2023 3:56:11
Читайте здесь, какие виды светодиодных ламп существуют, какие наиболее распространенные разновидности их доступны, как они различаются по сфере применения, конструкции и световому потоку, типу светодиодной матрицы и виду цоколя и что нужно учитывать при их выборе....
03 02 2023 1:32:22
Особенности и правила организации потолочного плинтуса с подсветкой. Какой выбрать и как установить. Порядок монтажа плинтуса со светодиодной подсветкойи подключение проводки....
02 02 2023 16:53:55
Для этих целей используются самые разные приспособления. Какой выбрать инструмент для зачистки изоляции проводов, и как им работать, подскажет статья....
01 02 2023 8:45:27
Можно ли провести розетку от выключателя и выключатель от розетки, как это проще реализовать и на что обратить внимание? Именно на эти вопросы мы постараемся ответить в нашей статье....
31 01 2023 19:49:16
Узнайте способы того, как проверить люминесцентную лампу и отдельные составляющие ее конструкции. Выясните, какой прибор для этого используется и как проводится измерение....
30 01 2023 18:26:53
Освещение без люстры и без бра сложно было себе представить еще несколько десятков лет назад. Сейчас это достаточно часто встречающееся явление....
29 01 2023 21:43:48
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Перец Сороксари: отзывы, фото, урожайность, описание сорта
Бруно Файдутти о разработке дополнений для игр
Правила игры «Тигр и Евфрат»
«Пандемия» — распечатай-и-играй