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 (через Facebook):
Оставить комментарий с помощью аккаунта FaceBook:
Смотрите здесь, как самому сделать потолок с подсветкой из гипсокартона, как поэтапно смонтировать потолок с подсветкой, как организовать скрытое освещение, со схемами и вариантами. Подсветка потолка придаст комнате интересный и необычный вид, сделает ее оригинальной и запоминающейся, улучшит некоторые хаpaктеристики помещения....
18 10 2021 21:52:53
Читайте здесь, какие хаpaктеристики имеют светодиоды Cree Q5, какие основные особенности имеют ультра-яркие их модификации High Brightness, каковы главные плюсы и минусы светодиодов Q5, какие аналоги существуют и как отличить оригинал от подделки....
17 10 2021 20:51:17
Читайте, что из себя представляет светодиодная лампа Т8, чем отличается от люминесцентной. Узнайте, какие преимущества и недостатки у этих источников света. Какие критерии необходимо учитывать при выборе. Когда покупать лампу с встроенным драйвером, когда – с отдельным. Когда для подключения лучше пригласить электрика....
16 10 2021 17:41:31
Узнайте, что представляет собой регулятор света, каковы особенности его конструкции и принцип работы. Выясните, где наиболее часто применяются приборы этого вида. Классификация диммеров. Основные преимущества и недостатки устройств с регулировкой....
15 10 2021 18:33:58
Узнайте, каким образом производится соединение отдельных кусков светодиодной ленты между собой. Читайте, какие способы решения вопроса могут быть использованы, выясните для себя, как производится тот и другой вид соединения....
14 10 2021 8:30:45
Читайте здесь, какие инфpaкрасные светодиоды существуют, какие их разновидности можно найти на рынке, какими основными параметрами они хаpaктеризуются, чем выделяются мощные их аналоги, какова сфера применения ИК-светодиодов....
13 10 2021 4:22:19
Читайте, какие виды светодиодных лент предлагаются на рынке. Узнайте, по каким параметрам классифицируются эти источники света. Как отличить некачественную ленту от стандартной, стандартную от элит. Почему при выборе не всегда достаточно знать технические параметры....
12 10 2021 1:20:54
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....
11 10 2021 3:40:40
Читайте, что такое драйвер для светодиодов, какие функции он выполняет. Узнайте, как схема драйвера зависит от вида светодиодов. Как рассчитать параметры готового блока и отдельных элементов при самостоятельной сборке. Стоит ли делать драйвер самостоятельно, если нет знаний в электрике и опыта работы с паяльником....
10 10 2021 10:39:45
Читайте здесь, что такое лампа ДНаТ и как расшифровывается. Принцип работы и сфера применения. Основные плюсы и минусы применения таких лампочек. Какие бывают натриевые лампы высокого и низкого давления. Правильная схема подключения....
09 10 2021 9:12:53
Узнайте, как организовать освещение лестницы на второй этаж в частном доме. Читайте, как выбрать осветительные приборы для подсветки разных видов лестниц. Особенности монтажа автоматической системы освещения...
08 10 2021 9:53:17
Выясняем, почему может мигать лампочка при включенном и выключенном свете. Как найти причину, по которой моргает энергосберегающая или светодиодная лампа. Как исправить мигающие источники света....
07 10 2021 14:38:31
Узнайте, вредны ли светодиодные лампы для человека. В чем они представляют опасность. Выясните, какие мнения о светодиодах являются чистой выдумкой и что происходит при использовании дешевых китайских LED-ламп....
06 10 2021 12:10:41
Узнайте, как произвести ремонт светодиодной лампы на 220 Вольт своими руками в домашних условиях. Основные причины поломок, способы их устранения. Как избежать выхода устройства из строя....
05 10 2021 4:43:31
Смотрите здесь, как можно своими руками сделать светодиодный светильник для освещения аквариума. Варианты подсветки, подброр оптимальных ламп, светодиодной ленты, процеДypa страивания лед-света в крышку....
04 10 2021 6:39:50
Читайте здесь, что такое светодиодная лампа с датчиком движения, каково его назначение, принцип действия и конструкция, какие виды существуют, как выглядит ТОП-список их производителей, а также каковы главные особенности монтажа моделей с выносным и встроенным датчиком....
03 10 2021 17:30:56
Узнайте, для чего нужны фотореле или датчики освещенности. Какие функции они выполняют, чем удобны и полезны. Уточните для себя, по каким критериям их выбирают, особенности выбора места установки и правила монтажа....
02 10 2021 4:29:49
Узнайте, что такое энергосберегающие лампы, какие виды предлагаются в магазинах, чем они отличаются друг от друга. Читайте, как выбрать лампочку по мощности, размерам, цоколю, мощности потока света, производителю. Почему компактные люминесцентные и светодиодные лампы лучше, чем лампочки накаливания....
01 10 2021 17:11:38
Читайте здесь об организации комфортного освещения в ванной комнате и туалете. Как совмещать основной свет и подсветку в дизайне, какие лучше выбрать варианты светильников. Типы подходящих ламп: светодиодные, лента, галогеновые. Варианты расположения точечных встраиваемых светильников. Как самому сделать свет....
30 09 2021 11:34:20
Читайте здесь, что такое ИК-подсветка, когда лучше всего ее использовать, что представляет собой ИК-прибор для видеокамер, какие модификации ИК-прожекторов бывают и каковы их достоинства, а также как своими руками сделать инфpaкрасную подсветку для ночной съемки....
29 09 2021 2:39:27
Смотрите идеи и читайте инструкцию, как сделать люстру из дерева своими руками. Варианты самодельных потолочных светильников под старину, из веток, фанеры. Много фото оригинальных деревянных изделий, которые можно создать в домашних условиях....
28 09 2021 23:12:21
Узнайте, какие виды лампочек лучше использовать дома – светодиодные или энергосберегающие. Основные параметры и хаpaктеристики светодиодов от люминесцентных ламп....
27 09 2021 22:20:44
Узнайте, что такое многоцветные RGB светодиоды, какова их конструкция и особенности подключения. Читайте, каким образом происходит управление режимом работы, как возникают сочетания цветов. Уточните для себя, какие бывают разновидности полноцветных диодов....
26 09 2021 11:43:54
Читайте, как сделать люстру в стиле лофт своими руками. Смотрите фото светильников в этом стиле в интерьере спальни, кухни, гостиной....
25 09 2021 7:26:42
Читайте здесь, как сделать мигающий светодиод своими руками, каков принцип его действия, как работают готовые решения и каковы их схемы, как обычные светодиоды сделать мигающими, где они применяются, а также как своими руками изготовить бегущие огни и гирлянды....
24 09 2021 4:30:17
Узнайте, что такое проверка диода и в чем заключается ее особенность. Выясните, каким прибором производится измерение и можно ли дать оценку работоспособности элемента без выпаивания его из схемы....
23 09 2021 13:32:19
Сколько по времени должен гореть свет в аквариуме. Что влияет на длительность работы подсветки. Интенсивность и яркость подсветки, нужно ли оставлять свет на ночь. Естественное освещение и место установки аквариума....
22 09 2021 19:44:45
Нужно ли утилизировать люминесцентные лампы и кто должен заниматься их сбором и хранением. Узнайте, куда можно сдать отработавшие свой срок службы приборы и чем опасно повреждение ртутной лампы для человека и окружающей среды....
21 09 2021 20:56:34
Узнайте, какие неисправности светодиодной ленты являются наиболее распространенными. Уточните для себя, как производится проверки работоспособности и локализация возникших неполадок. Читайте, какими методами можно решить проблему и отремонтировать ленту....
20 09 2021 5:19:38
Узнайте из этой статьи, как проверить с помощью мультиметра работоспособность светодиодов различного типа. Выясните, какими методами пользуются для определения их состояния, порядок действий и варианты решения вопроса....
19 09 2021 11:23:30
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....
18 09 2021 12:12:51
Выясните, какие светильники установлены в автомобиле Шкода Октавия на ближний свет. Узнайте, какие модели галогеновых ламп наиболее популярны для установки в фары Октавии. Порядок замены, некоторые советы....
17 09 2021 13:21:27
Узнайте, что может быть причиной поломки ЖК монитора и как можно самостоятельно проверить лампы подсветки монитора. Уточните для себя, зачем нужны некоторые узлы и устройства. Читайте, как произвести замену люминесцентных ламп подсветки на светодиодные....
16 09 2021 8:23:40
Читайте здесь, как подключить светодиодную ленту в машине, как при этом правильно подобрать ее по типу матрицы и степени защиты, какие материалы и инструменты потребуются в работе, как выглядит схема установки, как выполнить подключение через резистор, прикуриватель и стабилизатор и какие меры безопасности при этом соблюдать....
15 09 2021 5:14:27
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....
14 09 2021 23:52:56
Узнайте, чем отличаются светодиодные светильники на батарейках от стационарных конструкций. Выясните, в чем их преимущества, в каких сферах распространены такие осветительные приборы. Отметьте для себя, какие модели автономных светильников бывают, как производится установка приборов....
13 09 2021 4:58:19
6 популярных и 3 дополнительных способа, как снять цоколь лопнувшей лампочки и выкрутить его из патрона люстры. Что делать, если лампочка застряла в патроне. Как предотвратить проблему....
12 09 2021 7:51:23
Читайте, какие модели светодиодов могут быть использованы в карманном, налобном или поисковом фонарике. Как можно произвести ремонт вышедшего из строя светильника. Сохраните себе пошаговую инструкцию по замене LED элемента....
11 09 2021 7:23:32
Читайте, как устроен RGB светодиод и ленты из него. Узнайте, как проводится подключение RGB светодиодной ленты по стандартной схеме с контроллером и без контроллера. Какая схема применяется для подключения двух отрезков по 5 метров, подсветки длиной 20 метров. Как провести работу, чтобы выбранная схема работала эффективно длительное время....
10 09 2021 3:30:52
Смотрите здесь, кто изобрел лампочку накаливания. Читайте, как эволюционировал осветительный прибор, и когда он появился в России. Узнайте, кто на самом деле является отцом лампочки с нитью накала...
09 09 2021 3:28:46
Читайте здесь, как выбрать светодиодный прожектор. Что это такое и на что обязательно обратить внимание при покупке. Рейтинг популярных моделей для освещения улицы или двора. Как подобрать качественный вариант....
08 09 2021 19:48:11
Читайте здесь, какие люстры подходят для натяжных потолков. Как правильно подобрать потолочный светильник по стилю и типу помещения: в зал, спальню, гостиную, детскую. Каким должен быть размер и вес люстры. Можно ли купить люстру с креплением на крюк....
07 09 2021 2:19:35
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....
06 09 2021 1:30:45
Читайте здесь, что такое led-driver, какое назначение он имеет для подсоединения светодиодного светильника, каков принцип его работы, какими основными параметрами он обладает, какие модификации существуют, чем он отличается от светодиодного блока питания, по каким параметрам его нужно выбирать и как правильно его включить в схему, соблюдая полярность входа и выхода....
05 09 2021 10:40:23
Узнайте, как подключить две лампочки к одному выключателю. Представляем вашему вниманию схемы и подробные инструкции для одноклавишных и двухклавишных устройств....
04 09 2021 14:53:29
Идеи для оптимального освещения в гостиной и зала. Использование света и подсветки в дизайне комнаты в современных стилях. Варианты размещения потолочных, настенных светильников в квартире. Особенности выбора приборов для натяжного потолка. Как самому сделать красивое оформление светом....
03 09 2021 9:50:25
Узнайте, какие лампы h4 являются наиболее подходящими для головного света автомобилей. Прочитайте, в чем состоят особенности конструкции разных видов светильников, их достоинства и недостатки. Рассмотрите наиболее популярные и качественные модели всех видов ламп h4....
02 09 2021 6:47:23
Читайте здесь, как сделать световые линии на натяжном потолке, в чем особенность и отличия двух основных вариантов конструкции – парящих линий и запотолочной подсветки, а также как своими руками изготовить подобную систему освещения....
01 09 2021 9:13:30
Читайте, как выбрать светодиодные светильники для жилых помещений. Узнайте, из каких диодов производятся лампочки для приборов освещения в доме и на улице. Как подобрать лампу для существующих светильников. Какими особенностями обладают осветительные приборы, предназначенные для светодиодов....
31 08 2021 12:44:55
Индекс цветопередачи – параметр, имеющий большой значения для восприятия предметов интерьера. Узнайте, у каких лампочек самые высокие показатели. Читайте, как подобрать источники света для монтажа системы освещения из светодиодов и люминесцентных лампочек....
30 08 2021 21:12:21
Еще:
Освещение -1 :: Освещение -2 ::
