Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПринцип 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
- 7.1 Пробой p-n перехода
- 7.2 Электрический пробой
- 7.3 Тепловой пробой
- 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.
Вокруг 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.
ПредыдущаяСветодиодыТаблица сравнения светового потока светодиодов и ламп накаливания и другие показатели эффективности освещенияСледующаяСветодиодыПодключения RGB светодиодной ленты: популярные схемыКомментарии:
Что касается цены комплекта, средний набор из 4 модулей на 300 Вт и всего необходимого к ним стоит от 120 до 200 тысяч или больше, все зависит от производителя комплектующих....
18 06 2025 4:48:45
3 ПВ провод который нашел широкое применение как в промышленности, так и на бытовом уровне. Удобство монтажа, большой выбор сечений, отличные физико-химические свойства изоляции и долговечность получили признание у электриков....
17 06 2025 4:30:48
История электрического освещения уходит корнями в позапрошлый век. В начале 18 столетия обнаружили, что за счет нагревания различных материалов электроэнергией можно получить яркий свет....
16 06 2025 15:23:17
Смотрите здесь, как поменять лампочку в натяжном потолке. Что надо знать о натяжном полотне. Как заменить разные виды лампочек (светодиодную, галогеновую) во встроенных светильниках или спотах. Когда нужен демонтаж подвесной люстры....
15 06 2025 20:12:13
Читайте здесь, как можно самому заменить люстру на натяжном потолке. Продробное пошаговое описание процедуры подготовки, демонтажа, установки и подключения нового светильника. Можно ли самостоятельно выполнить все действия или нужн а помощь профессионалов, чтобы поменять осветительный прибор....
14 06 2025 13:49:15
Розетки и выключатели Makel уже много лет пользуются заслуженной популярностью у покупателей. Ведь за почти 40-летнюю историю эта турецкая компания успела зарекомендовать себя с самой лучшей стороны....
13 06 2025 7:18:25
Читайте здесь, как сделать драйвер для светодиодов своими руками с питанием от 220 В, что он собой представляет и зачем нужен, каковы его особенности, какие при этом главные положения теории питания лед-ламп 220В нужно знать, как выглядит процеДypa изготовления драйвера своими руками – его схема и компоненты, а также вариант без стабилизатора тока....
11 06 2025 6:51:18
Сегодня нам с читателем предстоит познакомиться со светодиодными источниками света и решить, какое освещение в квартире лучше — светодиодное, люминесцентное или традиционное, с использованием ламп накаливания и галогенок. Кроме того, мы ознакомимся с разновидностями led-светильников и научимся рассчитывать мощность освещения в зависимости от назначения помещения. Приступим....
09 06 2025 10:17:54
Подбираем оптимальные светильники и схемы для освещения в ванной комнате с натяжным потолком. Какие типы ламп и осветительных приборов лучше подходят для монтажа над ванной. Схемы расположения точечных светильников. Достиоинства влагозащищенных светодиодных моделей....
08 06 2025 19:21:23
Электророзетки 380В достаточно широко применяются для подключения двухфазного и трехфазного силового электрооборудования....
07 06 2025 9:15:35
Как заизолировать провода так, чтоб контактное соединение прослужило вам как можно дольше, а сопротивление изоляции в этом месте, было равноценно «родной» изоляции кабеля или провода?...
06 06 2025 7:40:45
Читайте здесь, как выполнить замену лампы ближнего света на автомобиле Ниссан Кашкай 2012 года, по каким первым признакам можно узнать, что требуется ее замена, из каких основных этапов состоит процеДypa снятия, установки и регулировки фар, и по каким причинам может произойти повторное перегорание....
04 06 2025 20:15:45
Как соединить диодную ленту: способы с паяльникм и без, подробные советы по соединению светодиднй ленты. Преимущества и недстатки каждого способа....
02 06 2025 10:22:52
10) Как подобрать кабель для проводки в квартире...
31 05 2025 18:46:14
В данной статье, мы подробно расскажем обо всем этом, и уделим особое внимание последнему типу данных проводов - микро usb кабель....
29 05 2025 23:34:26
Освещение промышленных зданий — это достаточно емкий вопрос, содержащий массу переменных. Данную сферу регулирует множество нормативных документов, но основными из них является СНиП 23-05-95 и, конечно, ПУЭ. Первый регулирует нормы освещенности для различных видов помещений, а второй является своеобразной «библией» для любого электрика....
28 05 2025 9:24:54
Узнайте, как производится замена перегоревших лампочек, установленных в приборной доске Лады Калины. Читайте, какие инструменты понадобятся для выполнения процедуры. Запомните порядок действий и возможные аналоги штатных светильников....
27 05 2025 9:22:53
Читайте, как отрезать светодиодную ленту различной конструкции. Узнайте, чем отличается стандартная светодиодная полоса от установленной в силикон. Как поступить, если на плате нет линии, указывающей место разреза. Что кроме разрезания на отрезки важно при самостоятельном монтаже освещения или подсветки....
25 05 2025 15:58:35
Читайте здесь, как проще всего помыть люстру в домашних условиях, чтобы она блестела. Мойка многоярусных моделей и с хрустальными подвесками. Можно ли очистить светильник, не снимая с потолка. Какие средства для чистки лучше всего подходят....
24 05 2025 4:10:47
Читайте, как выбрать расстояние между точечными светильниками на натяжном полотне. Узнайте, какие факторы влияют на выбор схемы расположения, чем принято руководствоваться при определении количества светильников....
23 05 2025 23:36:25
Узнайте, какими особенностями и техническими хаpaктеристиками обладают светодиоды типа SMD 5050. Читайте, какие параметры выделяют их среди подобных элементов, в чем состоят особенности конструкции и сборки. Выясните, какие применяются схемы подключения и как выполняется монтаж компонентов....
22 05 2025 2:32:48
Смотрите здесь, как выглядит схема стробоскопа на светодиодах, какие необходимые инструменты и компоненты для ее монтажа потребуются. Как происходит процесс сборки электроники, подготовки корпуса и завершающий этап....
21 05 2025 5:24:11
Сегодня мы расскажем вам все, что знаем о двигателях коллекторных постоянного тока, так облегчающих жизнь современному человеку. Вы узнаете о их строении и принципе действия...
20 05 2025 0:11:51
Узнайте, какие лампы используются для ближнего света в фарах Мицубиси Лансер 10. Сохраните для себя списки популярных и эффективных моделей подобных светильников. Читайте, как производится замена ближнего света на Лансере 10, какие пpeдoxpaнители отвечают за эти лампы, и где их можно найти....
19 05 2025 11:40:15
Полное описание таймера 555 (ne555) и его схем (микросхем, в том числе интегрального таймера). Примеры применения....
18 05 2025 23:52:59
Как выбрать и организовать освещение в коридоре или прихожей — специфика помещения и требования к освещению. Варианты освещения коридора с натяжным потолком, правила расположения светильников. Схемы освещения, световое зонирование....
17 05 2025 19:38:15
Читайте здесь, как выполнить замену лампы ближнего света на Opel Astra H, какими параметрами руководствоваться при ее выборе и на что обратить внимание в ее маркировке, какие инструменты потребуются, из каких этапов состоит работа и каковы ее основные особенности....
16 05 2025 1:21:52
Температура света: описание и единицы измерения. Шкала цветовых температур распространённых источников света. Особенности применения светильников с разной цветовой температурой. Влияние ЦТ на эмоции человека....
14 05 2025 13:53:17
Прочитайте, что такое светодиод и как он работает. Какие излучающие диоды бывают, их принцип действия, где используются. Какие преимущества перед другими источниками света....
13 05 2025 19:52:46
Узнайте, какие виды лампочек лучше использовать дома – светодиодные или энергосберегающие. Основные параметры и хаpaктеристики светодиодов от люминесцентных ламп....
10 05 2025 8:54:46
Классификация лампочек освещения. Описание и внешний вид современных типов осветительных ламп, их названия и технические хаpaктеристики....
09 05 2025 13:58:12
Разберем как правильно подключить светодиод параллельно и последовательно, как подключить без резистора и можно ли подключить LED к сети переменного тока?...
08 05 2025 12:43:22
В Чем Преимущества Офисных Потолочных Светодиодных Светильников? Как Правильно Спроектировать Освещение? Ответы На Эти и Другие Вопросы Даны в Статье...
07 05 2025 4:37:46
Сегодня мы разовьем эту тему, и разберемся, в чем заключается принцип действия генератора переменного тока. Поговорим о сферах его применения, разновидностях и много еще о чем....
06 05 2025 7:57:52
Читайте, какие особенности нужно учитывать при выборе светодиодной люстры для натяжных потолков. Как правильно подобрать освещение и не ошибиться. Все за и против диодных светильников. Ососбенности моделей с пультом....
05 05 2025 21:17:51
Правильное и удобное освещение помещения является не маловажным фактором комфорта. И если вопросам правильности освещения мы уделили уже не одну статью, то вопросы удобства его использования раскрыты еще далеко не полностью. На данный момент существует множество вариантов управления освещения поэтому давайте рассмотрим все из них....
04 05 2025 4:41:59
ПГВА провод нашел широкое применение в первую очередь в автомобильной промышленности. Его используют для прокладки проводки в автомобилях, тpaкторах, мопедах, а также других механизмах и устройствах....
03 05 2025 11:15:49
Читайте здесь, что такое блок аварийного питания для светодиодных светильников, что входит в его конструкцию, для чего он предназначен, как его подключить в бытовых условиях своими руками и какие самые популярные модели сегодня применяются....
01 05 2025 19:57:22
Узнайте, в чем состоит особенность маркировки SMD диодов и других подобных элементов. Читайте, какие существуют типы корпусов, чем они отличаются друг от друга, особенности их конструкции и сборки. Выясните для себя особенности маркировки основных групп элементов....
30 04 2025 13:50:43
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Болезни и вредители маньчжурского ореха
Как приготовить напиток для похудения с имбирём и петрушкой