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:
Наиболее экономичным и эффективным способом реализации внутреннего освещения считаются светодиодные светильники. Они превосходят все альтернативные виды, демонстрируют высокую работоспособность, позволяют подбирать оптимальные режимы подсветки для помещений в соответствии с их назначением....
02 08 2021 6:43:49
Ознакомьтесь с таблицей мощностей светодиодных ламп и узнайте, как правильно подобрать аналог для замены изделия с нитью накала на конструкцию со светодиодом. Сравните все основные хаpaктеристики приборов для возможности оптимального выбора....
01 08 2021 1:37:25
Узнайте, почему моргает светодиодная лента во включенном состоянии и при выключенном свете. Читайте, как провести диагностику причин и устранить неполадки. Что делать, чтобы продлить работу диодных светильников....
31 07 2021 0:16:43
Узнайте, что такое освещенность, в чем измеряется, чем отличается от яркости. Читайте, какие приборы используются для измерений, как их правильно провести. Какие важные показатели необходимо учесть при выборе источников освещения....
30 07 2021 2:33:14
Читайте, как можно приклеить светодиодную ленту к разным видам несущих элементов. Узнайте, какие материалы лучше всего подходят для этого, отметьте для себя наиболее доступные способы восстановления контакта ленты с опорой....
29 07 2021 8:49:19
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....
28 07 2021 21:31:38
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....
27 07 2021 12:55:10
Читайте здесь, что такое мощные светодиоды, какие производители и с какими особенностями их изготавливают, какие главные параметры наиболее полно их хаpaктеризуют, в каких областях они чаще всего применяются и какие входят в ТОП популярных на сегодня моделей....
26 07 2021 16:22:44
Смотрите здесь, как поменять патрон в светильнике. Что понадобится, чтобы заменить патрон для лампочки в люстре. Как выкрутить цоколь от лампы и починить патрон, чтобы не проводить полную замену....
25 07 2021 23:14:32
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....
24 07 2021 20:47:45
Читайте здесь, какими бывают корпуса для светодиодных светильников, из каких основных материалов они изготавливаются и какими при этом свойствами обладают, какие конструктивные различия они имеют, какими плафонами оснащаются и сколько стоит та или иная модификация....
23 07 2021 19:11:24
Читайте здесь, как выполнить ремонт энергосберегающих ламп своими руками, какие бывают главные причины их неисправностей, стоит ли вообще браться за их ремонт, каковы главные правила разбора и поиска неисправностей, как выполнить ремонт при неисправном балласте и сгоревшей нити, в чем состоит профилактика и как можно модернизировать такую лампочку....
22 07 2021 18:10:13
Узнайте, что светодиод – это полупроводниковый элемент, который используется для индикации и производства осветительных приборов. Читайте, по каким признакам классифицируются диоды, излучающие свет. Какие хаpaктеристики обязательно нужно учесть при покупке, какие достоинства и недостатки у светодиодов, используемых в осветительных приборах....
21 07 2021 12:51:18
Узнайте, как правильно организовать освещение в квартире. Смотрите здесь, как выбрать лампы с учетом важных параметров, а также осветительные приборы. Читайте, как правильно распределить люстры и светильники в разных комнатах...
20 07 2021 20:55:14
Узнайте, как выглядит схема подключения для двойного выключателя. Статья содержит всю необходимую информацию о монтаже, технике безопасности и устройстве двухклавишного коммутатора. Описывается соединение двух источников освещения с одним выключателем....
19 07 2021 10:15:20
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....
18 07 2021 8:22:49
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....
17 07 2021 3:48:40
Сморите здесь, как правильно организовать подсветку пола самостоятельно. Читайте, какие светильники подойдут для системы, можно ли использовать датчик движения: основные требования к приборам и варианты их установки....
16 07 2021 7:41:50
Читайте, как выпаять светодиод, установленный в лампе, на линейке и ленте. Узнайте, какие инструменты и материалы требуются для ремонта источников света на основе светодиодов. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать. Какую лампу стоит ремонтировать, какую проще заменить....
15 07 2021 23:51:45
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....
14 07 2021 1:35:54
Читайте, какие светодиодные лампы для уличного освещения применяются, каковы их основные особенности и хаpaктеристики, какие требования к ним предъявляются, в каких областях применяются и что нужно знать об их обслуживании, а также можно ли своими руками собрать подобные светильники....
13 07 2021 11:25:14
Узнайте, отчего иногда появляется ощутимый гул при работе светодиодных ламп. Читайте, какие причины его вызывают, как их обнаружить и устранить. Запомните наиболее распространенные источники, чтобы при необходимости не тратить время на бесполезные поиски....
12 07 2021 4:49:43
Читайте здесь, что такое светодиод xml t6, какими основными достоинствами он обладает, каковы его главные хаpaктеристики и свойства и особенности светового потока, какой драйвер к нему подойдет и где чаще всего его применяют....
11 07 2021 7:12:57
Узнайте, как поставить два выключателя на одну лампу. Включать лампочку в большом помещении удобнее из 2х разных мест. Эта статья содержит схему подключения, пpaктические рекомендации и требования безопасности....
10 07 2021 0:59:21
Читайте о принципах работы и устройстве светодиодных прожекторов на солнечных батареях. Достоинства и слабые стороны конструкции. Как сделать автономный уличный светильник своими руками....
09 07 2021 9:36:25
Читайте здесь, как подключить датчик движения, какие самые распространенные схемы существуют, как соединить его с выключателем, из каких этапов состоит его монтаж, как правильно его настроить и отрегулировать, а также какие главные неисправности встречаются в его эксплуатации и как их можно устранить....
08 07 2021 8:34:43
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....
07 07 2021 6:47:34
Читайте здесь, что такое КПД светодиода, как его измерить и улучшить, как с помощью домашнего колориметра провести опыт по его подсчету для любого светодиода, как соотносится яркость и мощность, почему может ухудшиться КПД и какими образом можно его повысить....
06 07 2021 13:14:19
Читайте, какие светодиодные лампы 12 В предлагаются на рынке. Узнайте, какие критерии самые важные при выборе. Изделия каких производителей самые качественные, как можно сэкономить. Почему не выгодно покупать дешевые светодиоды неизвестных производителей....
05 07 2021 10:25:56
Узнайте способы того, как проверить люминесцентную лампу и отдельные составляющие ее конструкции. Выясните, какой прибор для этого используется и как проводится измерение....
04 07 2021 13:18:46
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....
03 07 2021 1:28:52
Предлагаем идеи для организации освещения на кухне. Как правильно расположить и самому сделать кухонный свет. Основное освещение и подсветка в дизайне маленького и просторного помещения. Зоны расположения светильников: рабочая, над обеденным столом, другие варианты. Какие лампочки лучше для натяжног опотолка в кухне....
02 07 2021 6:30:45
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 07 2021 17:37:59
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....
30 06 2021 12:25:21
Выясните, зачем необходима подсветка для орхидей, выращиваемых в домашних условиях, как организовать систему освещения и когда ее использовать. Основные требования к используемым в установке лампам....
29 06 2021 20:26:43
Читайте, что представляют собой адресные светодиодные ленты, каковы их особенности и технические хаpaктеристики. Узнайте, как работает адресный светодиод, в чем его отличие от обычных видов. Выясните, каков порядок подключения и настройки адресной ленты....
28 06 2021 14:19:31
Узнайте, как можно изготовить светодиодный фонарь своими руками. Читайте, какие инструменты и материалы нужны для выполнения процедуры сборки. Сохраните себе порядок действий и последовательность операций при создании светодиодного светильника....
27 06 2021 12:11:13
Берите идеи для организации освещения на кухне с натяжным потолком. Читайте, какие светильники и лампочки лучше всего подходят для кухни-гостиной. Варианты расположения освещения в интерьере. Как расположить точечные и прочие потолочные и настенные светильники, а также подсветку для декорации в маленьком и просторном помещении....
26 06 2021 6:45:27
Особенности и правила организации потолочного плинтуса с подсветкой. Какой выбрать и как установить. Порядок монтажа плинтуса со светодиодной подсветкойи подключение проводки....
25 06 2021 23:59:28
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....
24 06 2021 13:57:26
Читайте, что такое COB LED, чем отличается от светодиодов SMD. Узнайте, как эти модули производятся, какими преимуществами обладают. Какие у СОВ-модулей технические и оптические хаpaктеристики, что необходимо учесть при работе с ними. На какие критерии следует обратить внимание при покупке....
23 06 2021 10:55:47
Читайте здесь, какие нормы освещенности существуют для рабочего места, офисных помещений, на производстве, в складских комплексах, на охраняемых территориях и объектах, в жилых домах и на детских площадках и какие документы их регламентируют....
22 06 2021 13:33:20
Узнайте, какие лампы установлены в блок-фарах автомобиля ВАЗ 2114 в качестве ближнего/дальнего света. Читайте, какие виды конструкции ламп могут быть использованы, их достоинства и недостатки. Уточните для себя некоторые наиболее популярные модели от известных производителей....
21 06 2021 22:24:54
Читайте здесь, какими преимуществами и недостатками обладают светодиодные лампы, каков основной принцип их работы и в чем состоит особенность технологии свечения, а также каковы их главные достоинства и недостатки....
20 06 2021 9:28:37
Читайте здесь, какие лампы используются на автомобиле Опель Астра h, как выглядит сводная таблица их основных хаpaктеристик, каковы особенности применяемой к ним маркировки и какие их производители самые популярные на сегодня....
19 06 2021 22:31:50
Узнайте, как подключить две лампочки к одному выключателю. Представляем вашему вниманию схемы и подробные инструкции для одноклавишных и двухклавишных устройств....
18 06 2021 14:52:52
Читайте, как сделать люстру в стиле лофт своими руками. Смотрите фото светильников в этом стиле в интерьере спальни, кухни, гостиной....
17 06 2021 1:22:51
Читайте о том, как выбрать и установить квадратные светильники в натяжной потолок. Подходят ли встраиваемые прямоугольные осветительные приборы для натяжного полотна. Светодиодные точечные и другие типы светильников....
16 06 2021 14:43:55
Читайте здесь, как сделать блок питания для светодиодной ленты 12В своими руками, каковы его главные особенности и назначение, какие готовые блоки существуют и можно ли использовать модели от техники б/у, из каких этапов состоит процесс самостоятельной сборки устройства, как выглядит его схема и какие нюансы при этом нужно учесть....
15 06 2021 15:23:41
Узнайте, какие лампы устанавливаются в фары головного света Шевроле Круз. Ознакомьтесь с известными производителями и популярными моделями светильников. Читайте, как производится замена ближнего света Chevrolet Cruze....
14 06 2021 1:28:39
Еще:
Освещение -1 :: Освещение -2 ::
