Диод как определить полярность: Как определить полярности диодов: плюс или минус

Разное

Содержание

Как определить полярности диодов: плюс или минус

Диоды относятся к категории электронных приборов, работающих по принципу полупроводника, который особым образом реагирует на приложенное к нему напряжение. С внешним видом и схемным обозначением этого полупроводникового изделия можно ознакомиться на рисунке, размещённом ниже.

Общий вид изделия

Общий вид изделия

Особенностью включения этого элемента в электронную схему является необходимость соблюдения полярности диода.

Дополнительное пояснение. Под полярностью подразумевается строго установленный порядок включения, при котором учитывается, где плюс, а где минус у данного изделия.

Эти два условных обозначения привязываются к его выводам, называемым анодом и катодом, соответственно.

Особенности функционирования

Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.

Расположение и обозначение выводов

Расположение и обозначение выводов

Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.

На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.

Способы определения полярности

Для определения полярности диодного изделия можно воспользоваться различными приёмами, каждый из которых подходит для определённых ситуаций и будет рассмотрен отдельно. Эти методы условно делятся на следующие группы:

  • Метод визуального осмотра, позволяющий определиться с полярностью по имеющейся маркировке или характерным признакам;
  • Проверка посредством мультиметра, включённого в режим прозвонки;
  • Выяснение, где плюс, а где минус путём сборки несложной схемы с миниатюрной лампочкой.

Рассмотрим каждый из перечисленных подходов отдельно.

Визуальный осмотр

Этот способ позволяет расшифровать полярность по имеющимся на полупроводниковом изделии специальным меткам. У некоторых диодов это может быть точка или кольцевая полоска, смещённая в сторону анода. Некоторые образцы старой марки (КД226, например) имеют характерную заострённую с одной стороны форму, которая соответствует плюсу. С другого, совершенно плоского конца, соответственно, располагается минус.

Обратите внимание! При визуальном обследовании светодиодов, например, обнаруживается, что на одной из их ножек имеется характерный выступ.

По этому признаку обычно определяют, где у такого диода плюс, а где противоположный ему контакт.

Применение измерительного прибора

Самый простой и надёжный способ определения полярности – использование измерительного устройства типа «мультиметр», включённого в режим «Прозвонка». При измерении всегда нужно помнить, что на шнур в изоляции красного цвета от встроенной батарейки подаётся плюс, а на шнур в чёрной изоляции – минус.

После произвольного подсоединения этих «концов» к выводам диода с неизвестной полярностью нужно следить за показаниями на дисплее прибора. Если индикатор покажет напряжение порядка 0,5-0.7 Вольт – это значит, что он включён в прямом направлении, и та ножка, к которой подсоединён щуп в красной изоляции, является плюсовой.

В случае если индикатор показывает «единицу» (бесконечность), можно сказать, что диод включён в обратном направлении, и на основании этого можно будет судить о его полярности.

Дополнительная информация. Некоторые радиолюбители для проверки светодиодов используют панельку, предназначенную для измерения параметров транзисторов.

Диод в этом случае включается как один из переходов транзисторного прибора, а его полярность определяется по тому, светится он или нет.

Включение в схему

В крайнем случае, когда визуально определить расположение выводов не удаётся, а измерительного прибора под рукой не имеется, можно воспользоваться методом включения диода в несложную схему, изображённую на рисунке ниже.

Проверка с помощью лампочки

Проверка с помощью лампочки

При его включении в такую цепь лампочка либо загорится (это значит, что полупроводник пропускает через себя ток), либо нет. В первом случае плюс батарейки будет подключён к положительному выводу изделия (аноду), а во втором – наоборот, к его катоду.

В заключение отметим, что способов, как определить полярность диода, существует довольно много. При этом выбор конкретного приёма ее выявления зависит от условий проведения эксперимента и возможностей пользователя.

Видео

Оцените статью:

как определить где плюс и минус, анод и катод, лучшие способы

Область использования светодиодов обширна. Любой элемент в своей конструкции имеет 2 выхода – катод и анод. Подключать его следует правильно, поэтому необходимо знать полярность светодиода.

Схема светодиода

Общие сведения о полярности светодиода и почему это важно

Чтобы диод светился, ток должен в нем двигаться по прямой, а это невозможно, если прибор будет установлен без учета катода и анода. Светодиод относится к полупроводниковым оптическим приборам, пропускающим ток только в прямом направлении.

Читайте также: Как отремонтировать энергосберегающую лампу своими руками.

Как определить, где плюс и минус

Практически невозможно выявить полярность диода визуально. Если ошибиться, то схема не будет работать. Расположение полюсов у диода может определяться такими способами:

  • визуально;
  • с помощью мультиметра;
  • по технической документации;
  • путем монтажа по простой схеме.

Определяем зрительно

Чтобы точно отличать катод от анода, производитель диодных лампочек стал делать катодный контакт короче анодного. Также возле катода имеется маленькая буква «к». Но понять, где что, по длине проволочек возможно только в новых диодах, в старых, уже использованных, деталях проволочки могут быть обломаны. Некоторые производители возле катода ставят точку. Если пустить ток обратно, произойдет пробой и аппарат придется выбросить.


У диодов в корпусе SMD также можно определить расположение катода и анода. У них имеется скос угла, значит, расположенный выход является минусовым.

Удобно определять полярность у диодов цилиндрической формы. Это можно сделать по таким признакам. В корпусе имеются электроды с разной площадью. У катода величина электрода намного больше, чем у анода. Выход с большим электродом минусовой.

Легче всего полярность определяется у мощных диодов. Они большие и на их корпус легко можно нанести плюс и минус.

Читайте также: Почему энергосберегающая лампочка мигает при выключенном/включенном свете: основные причины.

Используем мультиметр

Более надежный способ – провести тест с помощью мультиметра. В приборе выбирается режим работы «омметр». Теперь мультиметр может измерять уровень сопротивления. Прибор имеет 2 ножки, их необходимо поднести к плюсу и минусу. Черный соприкасается с минусом, красный – с плюсом.

Если контакты диода определены правильно, то прибор покажет 1,7 кОм. При ошибке прибор выдаст показатель намного выше. Если сопротивление будет меньше, чем 1,7, то диод испорчен и его необходимо заменить. В некоторых таксировщиках есть специальный режим, позволяющий проверять светодиоды. Данный способ проверки срабатывает только с красными и зелеными диодами.

Синие и белые отреагируют, только если подать на них напряжение в 3 вольта. Тестировать эти лампочки можно только с помощью специальных мультиметров типа DT830.

Интересное видео по теме:

Путем подачи питания

В тех случаях, когда у вас отсутствует мультиметр, плюс и минус у светодиода выявляют простым, но не менее действенным способом. Для теста нужны батарейка и резистор. Батарейку можно заменить аккумулятором. Резистор в данном случае будет защищать элемент от пробоя. Некоторые умельцы используют специальную панельку, ее предназначение состоит в том, чтобы проверять исправность транзисторов.

В ситуации, когда ни на глаз, ни мультиметром нельзя определить анод и катод диода, прибегают к еще одному методу. Диод подключают кратковременно в электрическую схему. Затем все просто. Если лампочка загорелась, то выходы определены правильно, если нет – все останется без изменений.

По технической документации

На многих схемах светодиод рисуют как кружок с треугольником внутри, причем катод отображается как минус, анод обозначают плюсом. В схемах обязательно обозначаются все выводы для того, чтобы тот, кто будет собирать данную схему, знал, как диод подключать к цепи.

Определение полярности светодиода по техническим документам всегда просто, но не всегда на руках они есть. Особенно когда данные изделия приобретаются пользователями через магазины. Но есть еще один способ, для этого необходимо знать номер светодиода. В интернете много информации не только по устройству диодов. Там имеются подробные схемы и чертежи с обозначением всех параметров. В этих схемах будет обязательно указано расположение диодов.

Светодиод на столе

Что еще важно знать

Некоторые диодные лампочки подвержены влиянию статического электричества. Все они нуждаются в защите. Тестирование изделия должно происходить быстро, при касании мультиметром выходов в течение продолжительного времени произойдет пробой.


Если все правильно делать и соблюдать правила обращения со светодиодом, можно продлить время службы детали.

В заключение

Каждый из методов тестирования светодиодов имеет свои достоинства и недостатки. Тот, кто решил заниматься радиодеталями, должен уметь определять полярность всеми способами. На практике выбор того или иного способа тестирования зависит от условий и возможностей радиолюбителя. Главное – быть осторожным.

где плюс и минус на светодиоде (анод и катод)

Светодиоды довольно часто используют в электротехнике, например, в качестве индикаторов. Для того чтобы диод работал и излучал свет, необходимо его правильно включить в электрическую цепь. А для этого нужно определить полярность светодиода. Рассмотрим способы, которые помогут это сделать.

Использование технической документации. Обозначение светодиода на схеме.

При покупке крупной партии LED устройств стоит запросить у продавца техническую документацию. Это поможет точно узнать многие характеристики изделия, не исключая полярность. На небольшое количество светодиодов паспорт обычно не дают. Но по точному названию марки элемента найти в интернете технические характеристики не составит труда.

На электрической схеме светодиоды изображают двумя способами.

Треугольником обозначают анод, вертикальной чертой – катод. Две стрелочки символизируют свечение.

Визуальное определение.

Если техническая документация недоступна, то для начала элемент стоит внимательно рассмотреть. Часто это помогает понять, где плюс у светодиода. У наиболее распространенного типа LED устройств – цилиндрического диода размером не менее 3,5 мм – один контакт длиннее. Такое конструктивное решение придумано для индикации полярности. Длинный вывод  является положительным анодом.

Распознать плюс и минус можно, если удастся рассмотреть, что у светодиода внутри. Сквозь прозрачную оболочку заметно, что площадь анода (положительного контакта) меньше, чем у катода (отрицательного).

Если на корпусе светодиода имеется скос, то это признак катода. 

Чем выше типоразмер и мощность LED изделия, тем больше шансы определить полярность «на глаз».

Находим анод и катод у LED элементов мощностью свыше 1Вт.

Мощные светодиоды используются в электротехнике. Как быстро определить их полярность? Довольно просто. Достаточно внимательно рассмотреть диод. При изготовлении контакты элементов мощностью свыше 0,5 Вт маркируют. Анод помечается знаком «+».

Распознаем полярность у светодиода в корпусе SMD.

Если светодиод выполнен в корпусе SMD, то рассмотреть, что же у него внутри невозможно. Как правило, производители заботятся об электротехниках и делают определенные пометки. Полярность можно распознать по срезу на корпусе, теплоотводу или пиктограмме. Первые два способа больше подходят для больших типоразмеров.

На корпусе таких диодов можно найти конструктивный срез. Именно он указывает на отрицательный контакт (катод). С противоположной стороны, соответственно, будет расположен положительный анод.

Теплоотвод с обратной стороны корпуса также подсказывает полярность. Он смещен к аноду.

На небольшие SMD диоды (например, типоразмер 1206) в качестве подсказки наносят специальные пиктограммы.  Они имеют форму треугольника, буквы П или Т. Выступ обозначает катод.

Распознавание с помощью мультиметра.

Самый надежный способ распознания полярности − использование специальных приборов. При помощи обычного мультиметра можно обозначить контакты у диодов с высокой степенью точности. Попутно обнаружится исправность элемента и цвет свечения. Воспользоваться тестером можно 3-мя путями.

Во-первых, проверить LED устройство на режиме «проверка сопротивления – 2 кОм». При этом следует прикоснуться щупами мультиметра к контактам светодиода. Если красный положительный щуп тестера коснется анода диода, а черный отрицательный – катода, то экран покажет значение 1600-1800 Ом. В противоположном случае тестер выдаст единицу. Значит, щупы нужно поменять местами. Если и это не помогло, значит, элемент неисправен. Узнать цвет свечения таким методом не получится.

Во-вторых, можно установить мультиметр в режим «прозвонка, проверка диода». Если красный провод дотронется до анода, а черный – до катода, то элемент будет светиться. Экран покажет число от 500 до 1200 мВ.

В-третьих, многие тестеры позволяют проводить измерения вовсе без щупов. Мультиметр должен обладать специальным отделом для проверки PNP и NPN транзисторов. В них есть разъемы, обозначенные буквами «Е» и «С». При проверке элемента в PNP-зоне, если катод вставить в гнездо «С», а анод − в «Е», то светодиод начнет излучать свет. Следовательно, полярность определена верно. При работе в NPN-отсеке свечение появится при противоположном размещении контактов: катод в «Е», а анод в «С». Пожалуй, это самый скорый способ определения распиновки. Кстати, если у изучаемого светодиода нет длинных выводов, то можно в разъемы поместить иголки, и LED элемент аккуратно присоединять к ним.

Распознавание полярности источником питания.

Следующим наглядным методом для распознания катода и анода будет присоединение к источнику питания. Данный способ, как и предыдущий, позволяет узнать еще и исправность LED элемента.

Естественно, что для опыта необходим источник напряжения. Отлично подойдет блок питания с плавной регулировкой. Светодиод следует присоединить и постепенно увеличивать напряжение. Если при подаче 3-4 В элемент еще не светится, значит, с полярностью не угадали.

Если такого блока питания под рукой нет, то можно применить батарейку или аккумулятор от мобильного телефона. Поскольку напряжение на них может достигать 12 В, то напрямую светодиод присоединять нельзя. Для предупреждения поломки следует включить в цепь резистор. Выбрать подходящее по величине сопротивление вам поможет статья «Расчет резистора (сопротивления) для светодиода».

Резистор стоит подпаять к одному из контактов LED элемента. Полученной конструкцией коснуться выводов источника питания. Если полярность предположена верно, то диод начнет излучать свет. В ином случае, надо поменять контакты местами.

Если под рукой есть плоская севшая батарейка от часов или с материнской платы (тип CR2032), то можно обойтись без резистора. Напряжением таких источников питания не превышает 6 В, что безопасно для светодиода. Батарейку зажимают между выводами диода и по свечению или его отсутствию определяют полярность.

Итоги.

Описанные методы имеют свои сильные и слабые стороны. По технической документации и визуально невозможно проверить работоспособность светодиода. Проверка с помощью подачи напряжения требует особенной осторожности. А мощный светодиод не всегда удастся прозвонить мультиметром. Для успешной работы электротехнику стоит освоить все методы и применять их по необходимости.


 

Диод | Виды, характеристики, параметры диодов

Что такое диод

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

обратный клапанобратный клапан

 

Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые  диоды выглядят почти также как и резисторы:

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

Есть также и SMD исполнение диодов:

Выводы диода называются – анод и катод. Некоторые по ошибке называют их “плюс” и “минус”. Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

строение диодастроение диода

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

диод Д226

 

Вот это и есть тот самый PN-переход

PN-переход диода

Как определить анод и катод диода

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод.  Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

Диод в цепи постоянного тока

Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

прямое включение диодапрямое включение диода

Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

диод в прямом включениидиод в прямом включении

 

Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

обратное включение диодаобратное включение диода

 

Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

обратное включениеобратное включение диода

 

Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

Диод в цепи переменного тока

Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

диод в цепи переменного тока

Мой генератор частоты выглядит вот так.

генератор частот

Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

 

Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

синусоидальный сигналсинусоидальный сигнал

 

Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

переменное напряжение после диодапеременное напряжение после диода

 

Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

переменый ток после диодапеременый ток после диода

 

Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

переменный ток после диодапеременный ток после диода

Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

вольтамперная характеристика диода

1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это  такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока  при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести  к полному тепловому разрушению диода.  В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток Iпр – это  максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении.  В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны  представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение.  Но  чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно  условие.  Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся.  В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.  Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА.  Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять  номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

светодиоды

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Диод

Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

таблица светодиоды напряжение

Как проверить светодиод  можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры  примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор  в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор –  (Uу), которое подается на управляющий электрод  и при котором тиристор полностью открывается.

 

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с  большой силой тока:

На схемах  триодные тиристоры  выглядят вот таким образом:

Существуют также  разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также  несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки.  Диодные мосты  – одна из разновидностей диодных сборок.

 На схемах диодный мост обозначается вот так:

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки  и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

Очень интересное видео про диод

 

Похожие статьи по теме “диод”

Как работает стабилитрон

Диод Шоттки

Диодный мост

Как проверить диод и светодиод мультиметром

Как проверить тиристор

Схема для проверки тиристоров

 

как определить визуально, обозначение и схема, smd

Светодиоды приобретают сегодня все большую популярность. Подключение разных видов этих световых элементов имеет свои особенности, но первое, с чего нужно начинать в любом случае — это необходимость правильно определить, где «+» и «–» в устройстве.

Как можно визуально определить плюс и минус

Существует несколько типов диодов, которыми пользуются электрики, как любители, так и профессионалы, но методы визуального определения полярных полюсов примерно одинаковая:

  1. Новый источник света в корпусе DIP. После приобретения лампочки нужно внимательно посмотреть на ее ножки – одна длиннее другой. Это не брак завода-изготовителя, а особенность в конструкции – длинная ножка – это (+), а короткая (–).
  2. Если используется диод б/у, у которого часто ножки имеют одинаковую длину, тогда нужно обратить внимание на цоколь лампочки – на месте среза установлен катод. Если рассматривать внутреннее содержание элемента сквозь линзу, то более широкая деталь –  это минус, а маленькая – плюс.
  3. Корпус SMD применяется в светодиодных лентах, поэтому для правильного ее подключения также нужно знать полярность. Заглянуть внутрь такой лампы невозможно, поэтому определить место катода (–) можно по углу скоса. На стороне без скоса размещается анод (+).

Определение при помощи батарейки

Чтобы проверить полярность на диодной лампочке, можно воспользоваться источником, который выдает постоянное напряжение. Данным источником может быть автомобильный аккумулятор или блок питания (батарея).

Диод необходимо подсоединить к блоку питания и постепенно повышать напряжение. Если лампа правильно подсоединена, она  светится. Если этого света нет, тогда нужно сменить полярность и подключить другими концами. Помните, что свыше 3-4 В не нужно повышать напряжение, потому что элемент может сгореть.

Также можно проверить соответствие анода-катода при помощи батарейки, аккумулятора от автомобиля или мобильного телефона с напряжением от 4,5 до 12 В. Также можно смастерить такую конструкцию – соединить последовательно вместе батарейки мощностью 1,5 В.

Нельзя напрямую к батарее подключить диод, потому что он сгорит. Для подсоединения необходимо воспользоваться резистором, ограничивающим электроток. Сопротивление данного прибора для маломощных диодных лампочек – от 680 Ом до 1-2 кОм. Для мощных светодиодных светильников необходимо использовать резистор на десятки кОм.

Проверка при помощи мультиметра

При помощи данного прибора можно определить не только полярность, а и работоспособность LED элемента. Измерения проводят в режиме – омметр. В современных моделях мультиметров есть встроенная функция – «тестирование диода».

Для определения плюса-минуса щупы прибора подсоединить к тестируемому элементу и наблюдать показания измерительного аппарата. Если на экране показано «бесконечное» сопротивление, тогда щупы нужно поменять между собой местами.

Если аппарат выводит на экран конечный результат тестирования сопротивления, это свидетельствует о том, что полярность определена правильно и по щупам мультиметра можно определить у светодиодного элемента место анода-катода.

Нужно учитывать такой нюанс – у некоторых моделях стрелочных аппаратов не совпадает полярность щупов при определении напряжения и при работе в режиме омметра. Такое несоответствие наблюдается в тестерах старых моделей (ТЛ-4М).

Поэтому прежде чем тестировать светодиодный элемент, нужно проверить соответствие катод-анод на щупах при работе в разных режимах.

Тестирование мультиметра можно провести с помощью вольтметра.

Принцип аппаратной проверки не отличается от тестирования при помощи батарейки – если элемент исправен и правильно подсоединен, он начинает светиться. Но в то же время, не все диоды светятся, потому что у открытого светодиода происходит падение напряжения до 1,5-3,2 В, и это намного больше, чем у полупроводникового устройства.

Показатель снижения напряжения напрямую зависит от мощности светодиода и его цвета. Измерительные аппараты с низковольтным напряжением не имеют на щупах достаточной мощности тока для зажигания света в LED лампочке. Низковольтными тестерами невозможно определить работоспособность  LED-элемента.

Если в тестере есть отсек для проверки транзисторов PNP и NPN, то с его помощью можно определить и полярность LED-лампы. Если в отсек PNP катод вставить в отверстие «С», а противоположный конец в «Е» тогда LED-устройство начнет светиться. В отсеке NPN ножки необходимо поменять местами – и тогда LED-элемент тоже даст свет.

Это самый быстрый метод инструментального тестирования.

Каждый метод тестирования полярности имеет недостатки и преимущества. Выбирать его приходится исходя из условий, в которых нужно пройти тестирование, и наличия подручных инструментов.

как определить где плюс, а где минус?

Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
светодиод где плюс где минусНо как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?

Определяем зрительно

Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.

Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Применяем источник питания

Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

светодиоды

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Применение мультиметра

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.

Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.

диод вставленный в пазы колодки для транзисторов мультиметраДанный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.

Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру. Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.

где находится плюс и минус, порядок и инструменты для определения

Содержание статьи:

Для устройства точечного освещения мастера часто используют светодиоды. Эти маленькие лампочки при минимальном потреблении электроэнергии способны выдавать хорошую производительность. К тому же служат гораздо дольше обычных ламп накаливания. Но при монтаже цепи освещения важно учитывать полярность светодиода. Иначе он просто не сработает на подаваемый ток или быстро выйдет из строя.

Подробно о полярностях светодиодных ламп

Несоблюдение полярности и неправильное включение может привести к поломке светодиода

Работают такие маленькие точки освещения по принципу протекания через них тока только в прямом направлении. От этого возникает оптическое излучение лампочки. Если полярности не соблюсти при подключении, ток не сможет проложить себе прямой путь по цепи. Соответственно, прибор освещения не заработает.

Таким образом, перед установкой светодиода мастер должен узнать расположение его катода и анода («+» и «—»). Сделать это не сложно, зная определенные принципы визуальной оценки лампочки или работы электроприборов в сочетании с ЛЕД-элементом.

Способы выявления полярности

Определение полярности светодиода по внешнему виду

Выделяют несколько основных методов, по которым можно выяснить, где плюс у светодиода, а где минус. Самый простой способ — визуальный осмотр элемента и определение полярностей по внешнему виду.

Для новых LED-элементов характерной чертой является длина ножек. Анод (плюс) всегда будет длиннее катода (минуса). Как памятка мастеру — первая литера «К» от слова «катод» означает «короткий». Можно оценить визуально и колбу лампочки. Если она хорошо просматривается, мастер увидит так называемую «чашечку». В ней расположен кристаллик. Это и есть катод.

Нелишне обратить внимание и на ободок LED-детали. Многие производители предпочитают проставлять специальную маркировку-обозначение напротив катода. Она может выглядеть как засечка (риска), маленький срез или точка. Не увидеть их сложно.

Новый вариант маркировки светодиодов — значки «+» и «-» на цоколе. Таким образом производитель облегчает мастеру работу, помогает определять полярности. Иногда возможна маркировка зеленой линией напротив плюса.

Использование мультиметра

Определение полярности светодиода при помощи мультиметра

Если определить светодиод – анод/катод – визуально не получается, можно использовать специальное оборудование. Таковым является мультиметр. Вся процедура проверки займет не более минуты. Действуют таким образом:

  • На аппарате устанавливают режим измерения сопротивления.
  • Щупы мультиметра аккуратно соединяют с ножками LED-лампочки. Предположительный плюс ставят к красному проводку. Минус — к черному. При этом касание делают кратковременным.
  • Если контакты установлены правильно, аппарат покажет сопротивление, близкое к 1,7 кОм. При неправильном подключении ничего не произойдет.

Мультиметр можно эксплуатировать и в режиме проверки диодов. Здесь при правильном соблюдении полярностей лампочка даст свет. Особенно хорошо такая рекомендация работает с диодами зеленого и красного цветов. Белые и синие требуют напряжения более 3В, поэтому даже при правильном подключении могут не засветиться.

Чтобы проверить элементы этих колеров через мультиметр, можно применить режим определения характеристик транзистора. Он есть на всех современных моделях приборов. Здесь действуют так:

  • Выставляют нужный режим.
  • Лампочку ножками вставляют в специальные пазы С (коллектор) и Е (эмиттер). Они предназначены для транзистора в нижней части устройства.

Если минус светодиода подключен к коллектору, лампочка даст свет.

Метод подачи напряжения

Определение полярности светодиода методом подачи напряжения

Чтобы определить полярности светодиода, можно использовать для этого источники напряжения (аккумуляторная батарейка). Но лучше всего применить лабораторный блок питания с наличием плавной регулировки напряжения, а также вольтметр постоянного тока.

Действуют таким образом:

  • ЛЕД-лампочку подключают к источнику питания и медленно поднимают напряжение.
  • Если полярности элемента соблюдены правильно, светодиод даст колер.
  • Если при достижении 3-4 В лампочка так и не засветится, плюс и минус подключены неверно.

При срабатывании лампочки не нужно продолжать увеличивать напряжение. Элемент от таких экспериментов просто сгорит.

Если у мастера нет блока питания или батареи на 5-12 В, можно последовательно соединить между собой несколько элементов по 1,5 В. Пригодятся здесь аккумулятор от мобильного телефона или авто. Но стоит помнить: при подключении LED-элементов к мощным устройствам рекомендуется параллельно применять токоограничивающий резистор.

Определение полярности с помощью техдокументации

Если светодиод только что купленный, к нему прилагается техническая документация от производителя. Здесь указаны основные данные о лампочках:

  • масса;
  • цоколевка светодиодов;
  • габариты;
  • электрические параметры:
  • иногда распиновка (схема подключения).

При покупке элементов в розницу можно попросить продавца дать ознакомиться с информацией, чтобы не мучиться дома и не искать, где у светодиодов плюс и минус. По бумагам делается соответствующий вывод.

Когда требуется определение полярностей LED-лампочек

Применение светодиодов в декорировании улицы

Маленькие светодиоды широко применяются в различных областях, связанных с освещением и индикацией:

  • уличное освещение: рекламные вывески, парковые подсветки;
  • бытовые элементы искусственного света: освещение рабочих панелей, периметра подвесного потолка, встроенной мебели и др.;
  • индикация электроприборов режимов вкл./выкл.: самодельные умные розетки и т.д.;
  • детские игрушки;
  • пульты ДУ и многое другое.

При выходе из строя лампочки мастер прибегает к её замене. При этом требуется определить анод и катод светодиода. В противном случае элемент просто не выдаст освещения.

На различных форумах есть информация о том, что нет смысла искать, где светодиод «прячет» плюс и минус. Нередки суждения, что лампочку можно подключать без соблюдения полярностей. Здесь есть нюансы. Даже если мастеру повезет и элемент даст свет, в конечном счете это приведет к таким последствиям:

  • Ресурс работы неправильно подключенной лампочки, заявленный производителем, сократится в разы. К примеру, при гарантированном режиме 45000 часов светодиод отработает в два раза меньше.
  • Производительность (интенсивность, яркость света) снизится в разы от той, которая должна быть. В общей цепи это будет видно невооруженным глазом.

Подобные игры с полярностями и вероятность работы диодного элемента напрямую зависят от характеристик конкретного полупроводника и напряжения пробоя.

Средняя продолжительность LED-лампочек составляет 10 лет. При их влагозащите IP67 и более элементы можно смело использовать при устройстве уличного освещения. Чтобы светодиоды работали заявленный срок, стоит принципиально соблюдать полярности при их подключении и определяться с ними до проведения ремонтных работ, а не после.

Полярность

— learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное

Любимый

39

Что такое полярность?

В области электроники полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Неполяризованный компонент — деталь без полярности — может быть подключен в любом направлении и по-прежнему работать так, как должен. Симметричный компонент редко имеет более двух выводов, и каждый вывод компонента эквивалентен.Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Поляризованный компонент — деталь с полярностью — может быть подключен к цепи только в одном направлении. Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и / или положение. Если поляризованный компонент был неправильно подключен к цепи, в лучшем случае он не будет работать должным образом. В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет дымить, искры и быть очень мертвой деталью.

Ассортимент поляризованных компонентов: батареи, интегральные схемы, транзисторы, регуляторы напряжения, электролитические конденсаторы и диоды, среди прочего.

Полярность — очень важное понятие, особенно когда речь идет о физическом построении схем. Включаете ли вы детали в макет, припаиваете их к печатной плате или вшиваете их в проект электронного текстиля, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении.Так вот для чего мы здесь! В этом руководстве мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить некоторые компоненты на полярность.

Рассмотрите возможность чтения

Если ваша голова еще не кружится, возможно, можно безопасно прочитать оставшуюся часть этого руководства. Полярность — это концепция, которая основывается на некоторых концепциях электроники более низкого уровня и усиливает некоторые другие. Если вы еще этого не сделали, подумайте о том, чтобы ознакомиться с некоторыми из приведенных ниже руководств, прежде чем читать это.

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Как использовать макетную плату

Добро пожаловать в чудесный мир макетов. Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить вашу самую первую схему.

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.

Полярность диодов и светодиодов

Примечание: Мы будем иметь в виду поток тока относительно положительных зарядов (т. Е. Обычного тока) в цепи.

Диоды

позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда поляризованы . У диода два вывода. Положительная сторона называется анодом , а отрицательная — катодом .

Обозначение диодной цепи с маркировкой анода и катода.

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно диод имеет линию рядом с выводом катода , которая совпадает с вертикальной линией в символе схемы диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Верхний диод, выпрямитель 1N4001, имеет серое кольцо возле катода.Ниже на сигнальном диоде 1N4148 используется черное кольцо для маркировки катода. Внизу находится пара диодов для поверхностного монтажа, каждый из которых использует линию, чтобы отметить, какой вывод является катодом.

Обратите внимание на линии на каждом устройстве, обозначающие сторону катода, которые соответствуют линии на изображении выше.

Светодиоды

LED означает светоизлучающий диод , что означает, что, как и их диодные собратья, они поляризованы. Есть несколько идентификаторов для поиска положительных и отрицательных контактов светодиода.Вы можете попробовать найти более длинную ногу , которая должна указывать на положительный анодный штифт.

Или, если кто-то подрезал ножки, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Контакт, ближайший к плоскому краю , будет отрицательным катодным контактом.

Могут быть и другие индикаторы. Диоды SMD имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра. Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный зонд касается анода, а отрицательный зонд касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами зонды.

Полярность крошечного желтого светодиода для поверхностного монтажа проверяется с помощью мультиметра. Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.


Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении.Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Полярность интегральной схемы

Интегральные схемы (ИС)

могут иметь восемь или восемьдесят контактов, и каждый контакт на ИС имеет уникальную функцию и положение. При использовании микросхем очень важно соблюдать полярность. Есть большая вероятность, что они будут дымить, таять и испортиться при неправильном подключении.

ИС со сквозным отверстием обычно поставляются в двухрядном корпусе (DIP) — два ряда контактов, каждый из которых расположен на расстоянии 0.1 дюйм шириной, достаточной, чтобы охватить центр макета. Микросхемы DIP обычно имеют выемку , чтобы указать, какой из множества контактов является первым. Если не выемка, на ИС может быть выгравирована точка в корпусе рядом с контактом 1.

Микросхема с точкой и меткой для обозначения полярности. Иногда вы получаете и то, и другое, иногда только одно или другое.

Для всех корпусов ИС номера выводов последовательно увеличиваются при перемещении против часовой стрелки от вывода 1.

ИС для поверхностного монтажа могут иметь QFN, SOIC, SSOP или ряд других форм-факторов. Эти микросхемы обычно имеют точек около контакта 1.

ATmega32U4 в корпусе TQFP, рядом с распиновкой таблицы данных.

Конденсаторы электролитические

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно, не перепутать их полярность.

Керамические конденсаторы — маленькие (1 мкФ и меньше), обычно желтые, — , а не поляризованные.Вы можете придерживаться их любым способом.

Керамические конденсаторы для сквозных отверстий и SMD 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

Колпачки электролитические (в них есть электролиты), похожие на консервные банки, поляризованы . Отрицательный штифт крышки обычно обозначается знаком «-» с отметкой и / или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть на более длинная положительная ветвь .

Ниже представлены электролитические конденсаторы емкостью 10 мкФ (слева) и 1 мФ, на каждом из которых есть символ тире, обозначающий отрицательный вывод, а также более длинный положительный вывод.

Подача отрицательного напряжения на электролитический конденсатор в течение длительного времени приводит к кратковременному, но катастрофическому отказу. Они сделают pop , и верхняя часть колпачка либо вздувается, либо лопается. С этого момента колпачок будет практически мертв, действуя как короткое замыкание.

Прочие поляризованные компоненты

Аккумуляторы и блоки питания

Правильная полярность в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания.Независимо от того, получает ли вы питание от настенной бородавки или от LiPo батареи, очень важно убедиться, что вы случайно не подключили их обратно и случайно не подали 9 В или 4,2 В.

Любой, кто когда-либо заменял батарейки, знает, как определить их полярность. На большинстве батарей положительные и отрицательные клеммы обозначаются символом «+» или «-». В других случаях это может быть красный провод для положительного и черный провод для отрицательного.

Аккумуляторы в ассортименте.Литий-полимерный, плоская ячейка, щелочная батарея 9 В, щелочная батарея AA и NiMH AA. У каждого есть способ представить положительные или отрицательные клеммы.

Блоки питания

обычно имеют стандартизованный разъем, который обычно должен иметь полярность. У бочкового домкрата, например, два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный провод обычно является положительной клеммой. Другие разъемы, такие как JST, имеют ключ и , поэтому вы просто не можете подключить их наоборот.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехконтактные поляризованные компоненты объединяются вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусах TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы узнать, какой из выводов является каким, найдите плоский край на корпусе TO-92 или металлический радиатор на TO-220 и сопоставьте его с выводом в таблице данных.

Выше транзистор 2N3904 в корпусе TO-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края.Регулятор 3,3 В в корпусе TO-220, обратите внимание на металлический радиатор сзади.

и т. Д.

Это лишь верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в поляризованных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно установленных резисторов — является одним из таких примеров.

Блок поляризованных резисторов. Массив из пяти 330 Ом; резисторы, соединенные вместе на одном конце. Точка представляет собой первый общий штифт.

К счастью, у каждого поляризованного компонента должен быть какой-то способ сообщить вам, какой контакт какой.Обязательно всегда читайте таблицы и проверяйте корпус на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и движение вперед

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих руководств по теме:

  • Основные сведения о разъемах — Существует ряд разъемов, которые имеют собственную полярность. Обычно это отличный способ убедиться, что вы не подаете питание или какой-либо другой сигнал в обратном направлении.
  • Диоды — наш яркий пример полярности компонентов. В этом руководстве подробно рассказывается, как работают диоды и какие типы диодов существуют.
  • LilyPad Design Kit Эксперимент 1 — Схемы существуют не только на макетных и печатных платах, вы также можете вшивать их в рубашки и другие ткани! Ознакомьтесь с руководствами по LilyPad Design Kit, чтобы узнать, как начать работу. Знание полярности очень важно для правильного подключения этих светодиодов.

.

Твердотельные диоды и характеристики диодов [Analog Devices Wiki]

В электронике диод представляет собой двухконтактный компонент с асимметричной характеристикой тока и напряжения, с низким (в идеале нулевым) сопротивлением току в одном направлении и высоким (идеально бесконечным) в другом. Кремниевый полупроводниковый диод, наиболее распространенный тип, представляет собой монокристаллический кусок полупроводникового материала с PN-переходом, подключенным к двум электрическим клеммам.

5.1 PN-переход

PN-переход формируется путем соединения полупроводников p-типа и n-типа вместе в единую кристаллическую решетку. Термин «переход» относится к границе раздела, где встречаются две области полупроводника. Если бы переход был построен из двух отдельных частей, это привело бы к разрыву в кристаллической решетке, поэтому PN-переходы создаются в монокристалле полупроводника путем введения определенных примесей, называемых легирующими добавками, например, ионной имплантацией, диффузией или эпитаксией (выращиванием). слой кристалла, легированного примесями n-типа, поверх слоя кристалла, легированного примесями p-типа, например).

PN-переходы являются элементарными строительными блоками почти всех полупроводниковых электронных устройств, таких как диоды, транзисторы, солнечные элементы, светодиоды и интегральные схемы; они являются активными сайтами, где происходит электронное действие устройства. Например, обычный тип транзистора, транзистор с биполярным соединением, состоит из двух последовательно соединенных PN-переходов в форме NPN или PNP.

5.1.1 Свойства PN-перехода

PN-переход демонстрирует некоторые интересные свойства, которые находят полезное применение в твердотельной электронике.Полупроводник, легированный p-примесью, относительно проводящий. То же самое верно и для полупроводника с примесью n-типа, но переход между областями p- и n-типа является непроводником. Этот непроводящий слой, называемый обедненным слоем, возникает из-за того, что электрически заряженные носители, электроны в кремнии n-типа и дырки в кремнии p-типа, диффундируют в материал другого типа (, т.е. электронов в p-типе и дырки в n -type) и устраняют друг друга в процессе, называемом рекомбинацией. Эта диффузия заряда вызывает встроенную разность потенциалов в области истощения.Путем манипулирования этим непроводящим слоем PN-переходы обычно используются как диоды: элементы схемы, которые пропускают электрический ток в одном направлении, но не в другом (противоположном) направлении. Это свойство объясняется в терминах прямого смещения и обратного смещения, где термин смещение относится к приложению электрического напряжения к PN-переходу. PN-переход будет проводить ток, когда приложенное внешнее напряжение превышает встроенный потенциал перехода.

5.1.2 Равновесие (нулевое смещение)

В PN-переходе без внешнего приложенного напряжения достигается состояние равновесия, при котором на переходе образуется разность потенциалов.Эта разность потенциалов называется встроенным потенциалом, В BI .

На стыке полупроводников p-типа и n-типа более высокая концентрация электронов в области n-типа вблизи интерфейса PN имеет тенденцию диффундировать в область p-типа. Когда электроны диффундируют, они оставляют положительно заряженные ионы (доноры) в n-области. Точно так же более высокая концентрация дырок на стороне p-типа вблизи интерфейса PN начинает диффундировать в область n-типа, оставляя фиксированные ионы (акцепторы) с отрицательным зарядом.Области, непосредственно прилегающие по обе стороны от интерфейса PN, теряют свою нейтральность и заряжаются, образуя область пространственного заряда или обедненный слой (см. Рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 PN-переход в состоянии равновесия

Электрическое поле, создаваемое областью пространственного заряда, препятствует процессу диффузии как для электронов, так и для дырок. Есть два одновременных явления: процесс диффузии, который имеет тенденцию генерировать больший объемный заряд, и электрическое поле, создаваемое пространственным зарядом, которое стремится противодействовать диффузии.В состоянии равновесия эти две силы уравновешивают друг друга. Профиль концентрации носителей в состоянии равновесия показан на рисунке 5.1 синими и красными линиями. Также показаны два уравновешивающих явления, которые устанавливают равновесие.

Область пространственного заряда — это зона с чистым зарядом, обеспечиваемым фиксированными ионами (донорами или акцепторами), которые остались незакрытыми диффузией основных носителей заряда. Когда равновесие достигнуто, плотность заряда аппроксимируется ступенчатой ​​функцией, показанной на рисунке 5.2 Q (x) график. Фактически, область полностью обеднена основными носителями (оставляя плотность заряда равной чистому уровню легирования), а граница между областью пространственного заряда и нейтральной областью довольно резкая. Область пространственного заряда имеет одинаковый заряд по обе стороны от интерфейса PN, поэтому она простирается дальше в менее легированную сторону (сторона n на рисунках 5.1 и 5.2).

5.1.3 Прямое смещение

При прямом смещении положительное напряжение прикладывается к стороне p-типа по отношению к стороне n-типа перехода.При приложении напряжения таким образом дырки в области p-типа и электроны в области n-типа выталкиваются в сторону перехода. Это уменьшает ширину истощающего слоя. Положительный заряд, приложенный к материалу p-типа, отталкивает дырки, тогда как отрицательный заряд, приложенный к материалу n-типа, отталкивает электроны. Расстояние между электронами и дырками уменьшается по мере того, как они движутся к стыку. Это снижает встроенный потенциальный барьер. С увеличением напряжения прямого смещения обедненный слой в конечном итоге становится достаточно тонким, чтобы встроенное электрическое поле больше не могло противодействовать движению носителей заряда через PN-переход, что, в свою очередь, снижает электрическое сопротивление.Электроны, которые пересекают PN-переход в материал p-типа (или дырки, которые проникают в материал n-типа), будут диффундировать в почти нейтральную область. Следовательно, степень диффузии неосновной части в зонах, близких к нейтральной, определяет величину тока, который может протекать через диод.

Только основные носители (электроны в материале n-типа или дырки в материале p-типа) могут протекать через полупроводник на макроскопическую длину. Имея это в виду, рассмотрим поток электронов через переход.Прямое смещение вызывает силу на электронах, толкающую их со стороны N к стороне P. При прямом смещении область обеднения достаточно узкая, чтобы электроны могли пересекать переход и инжектироваться в материал p-типа. Однако они не продолжают течь через материал p-типа бесконечно, потому что для них энергетически выгодно рекомбинировать с дырками. Средняя длина, которую электрон проходит через материал p-типа до рекомбинации, называется диффузионной длиной, и обычно она составляет порядка микрон.

Хотя электроны проникают в материал p-типа только на короткое расстояние перед рекомбинацией, электрический ток продолжается непрерывно, потому что дырки (основные носители) начинают течь в противоположном направлении, заменяя те, с которыми рекомбинируются электроны неосновных носителей. Полный ток (сумма токов электронов и дырок) постоянен в пространстве, потому что любое изменение вызовет накопление заряда с течением времени (это текущий закон Кирхгофа). Поток дырок из области p-типа в область n-типа в точности аналогичен потоку электронов от N к P (электроны и дырки меняются ролями, и знаки всех токов и напряжений меняются местами).

Следовательно, макроскопическая картина протекания тока через диод включает в себя электроны, текущие через область n-типа к переходу, дырки, протекающие через область p-типа в противоположном направлении к переходу, и два вида носителей, постоянно рекомбинирующих в окрестность (определяемая диффузионной длиной) перехода. Электроны и дырки движутся в противоположных направлениях, но у них также есть противоположные заряды, поэтому общий ток идет в одном направлении с обеих сторон диода, если требуется.

5.1.4 Обратное смещение

Обратное смещение обычно относится к тому, как диод используется в цепи. Если диод смещен в обратном направлении, напряжение на катоде выше, чем на аноде. Следовательно, ток не будет течь, пока электрическое поле не станет настолько сильным, что диод не сломается.

Поскольку материал p-типа теперь подключен к отрицательной стороне приложенного напряжения, отверстия в материале p-типа отодвигаются от перехода, в результате чего толщина обедненного слоя увеличивается.Точно так же, поскольку область n-типа подключена к положительной стороне, электроны также будут отводиться от перехода. Следовательно, обедненный слой расширяется и увеличивается с увеличением напряжения обратного смещения. Это увеличивает барьер напряжения, вызывая высокое сопротивление потоку носителей заряда, таким образом позволяя только очень небольшому электрическому току протекать через PN переход.

Напряженность электрического поля обедненного слоя увеличивается с увеличением напряжения обратного смещения.Как только напряженность электрического поля превышает критический уровень, слой истощения PN-перехода разрушается, и начинает течь ток, обычно в результате процессов пробоя Зенера или лавинного пробоя. Оба этих процесса пробоя являются неразрушающими и обратимыми, пока величина протекающего тока не достигает уровней, которые вызывают перегрев полупроводникового материала и вызывают термическое повреждение.

Этот эффект используется в схемах стабилизаторов на стабилитронах.Стабилитроны имеют четко определенное низкое обратное напряжение пробоя по своей конструкции. Типичное значение напряжения пробоя составляет, например, 6,2 В. Это означает, что напряжение на катоде никогда не может быть более чем на 6,2 В выше, чем напряжение на аноде, потому что диод выйдет из строя и, следовательно, станет проводящим, если напряжение станет выше. Это эффективно ограничивает напряжение на диоде.

Другое применение, где используются диоды с обратным смещением, — это варакторные диоды (переменные конденсаторы).Слой обеднения действует как изолятор между двумя проводящими пластинами или выводами диода. Емкость зависит от ширины изоляционного слоя и его площади. Ширина зоны истощения любого диода изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Это изменяет емкость диода. Варакторы специально сконструированы так, чтобы одна сторона PN перехода была слегка легированной, поэтому на этой стороне диода будет большая область обеднения. Эта более толстая область также будет больше зависеть от приложенного напряжения смещения, и, таким образом, изменение емкости диода (ΔC / ΔV) будет сильно зависеть от приложенного напряжения смещения.

Сводка раздела

Свойства прямого смещения и обратного смещения PN-перехода предполагают, что он может использоваться в качестве диода. Диод с PN-переходом позволяет электрическим зарядам течь в одном направлении, но не в противоположном; отрицательные заряды (электроны) могут легко проходить через переход от N к P, но не от P к N, и обратное верно для дырок. Когда PN-переход смещен в прямом направлении, электрический заряд течет свободно из-за пониженного сопротивления PN-перехода.Однако, когда PN-переход имеет обратное смещение, барьер перехода (и, следовательно, сопротивление) становится больше, а поток заряда очень мал.

5.2 Фактические диоды

На рисунке 5.3 ниже схематично изображен диод (a) и показан типичный лабораторный диод (b). Диоды — довольно распространенные и полезные устройства. Можно представить себе диод как устройство, позволяющее току течь только в одном направлении. Это чрезмерное упрощение, но хорошее приближение.

Рисунок 5.3: (a) Схематический символ диода (b) малосигнальный диод.

Как обсуждалось ранее, полупроводниковые диоды изготавливаются в виде двухслойной структуры, образующей PN переход. Полупроводники, такие как кремний или германий, могут быть легированы небольшими концентрациями определенных примесей, чтобы получить материал, который проводит электричество через перенос электронов (n-тип) или через дырки (p-тип). Когда слои из этих двух типов легированных полупроводников построены так, чтобы образовать PN-переход, электроны мигрируют от стороны n-типа, а дырки мигрируют от стороны p-типа, как показано на рисунке.5.1. Это перераспределение заряда приводит к появлению потенциального промежутка В, , BI, поперек перехода, как показано на рисунке. Этот зазор равен VBI ~ 0 . 7 В для кремния и ~ 0 . 3 В для германия.

Рисунок 5.4 PN-переход, образующий промежуток напряжения на переходе

Когда этот диод с PN-переходом теперь подключен к внешнему напряжению, это может эффективно увеличивать или уменьшать встроенный потенциальный зазор.Это приводит к очень разному поведению в зависимости от полярности этого внешнего напряжения, как показано на типичном графике В — I на рисунке. 5.5. Когда диод смещен в обратном направлении, как показано на рисунке 5.6, зазор увеличивается, и через переход проходит очень небольшой ток (до тех пор, пока в конечном итоге в этом примере не произойдет пробой поля при ~ 6,2 В). И наоборот, конфигурация с прямым смещением уменьшает зазор, приближаясь к нулю для внешнего напряжения, равного напряжению зазора, и ток может течь легко.

Выражение для напряжения на диоде (прямое смещение) В D выглядит следующим образом:

(5.1)

Где:
В D = приложенное напряжение на диоде
k = постоянная Больцмана (1,38E-23 Дж / Кельвин)
T = абсолютная температура в Кельвинах
q = заряд электрона (1,6E-19 Кулонов)
I D = фактический ток через диод
I S = ток диффузии (постоянная, зависящая от устройства)
(Так называемое тепловое напряжение, В T , составляет кТ / q = 26 мВ при комнатной температуре.)

Приведенное выше уравнение можно изменить, чтобы получить I D :

(5.2)

Таким образом, при обратном смещении диод ведет себя как разомкнутый переключатель; и при прямом смещении для токов примерно 10 мА, или больше диод дает почти постоянное падение напряжения ~ 0,7 В . Диффузионный ток I S, зависит от уровня легирования примесей n-типа и p-типа, площади диода и (в очень большой степени) от температуры.Разумной отправной точкой для диода на интегральной схеме с малой геометрией является I S = 1E -16 .

Рисунок 5.5: Зависимость напряжения В D от тока, I D , поведение диода

Противоположные заряды в полупроводниковом переходе не отличаются от зарядов на пластинах конденсатора. Итак, у каждого перехода есть емкость; но поскольку расстояние между электронами и дырками, обедненный слой, изменяется с приложенным напряжением, емкость зависит от приложенного напряжения.Чем ниже напряжение, тем выше емкость, и она будет увеличиваться прямо в область прямого смещения.

Рисунок 5.6 Характеристики напряжения в зависимости от тока стабилитрона на 6,2 В

Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание в отношении реальных диодов, — это последовательное сопротивление в полупроводниковом материале, не принимаемое областью обеднения. Для обычной концентрации 5E 15 (количество атомов примеси на кубический сантиметр, что дает практическое напряжение пробоя в ИС около 25 В), объемное удельное сопротивление составляет около 1 Ом · см для кремния, легированного фосфором (n-типа), и 3 Ом-см для бора (р-тип).Для сравнения, такой металл, как алюминий, имеет удельное сопротивление 2,8 мкОм-см, медь — 1,7 мкОм-см. Объемное удельное сопротивление (ρ или rho) измеряется между противоположными поверхностями куба материала с длиной стороны (w, h, l) 1 см (10 мм).

5.3 Температурные характеристики диодов

Из уравнения для напряжения диода 5.1 мы можем видеть, что оно содержит член абсолютной температуры T. Кроме того, диффузионный ток I S на самом деле не является постоянным, но сильно зависит от температуры.На нижнем наборе графиков на рисунке 5.7 смоделированное напряжение диода в зависимости от температуры показано для четырех различных токов диода (зеленый = 1 мА , синий = 2 мА , красный = 5 мА и голубой = 10 мА). Из графиков видно, что напряжение на диоде имеет довольно сильную отрицательную температурную зависимость.

На верхнем графике показана разница между кривыми 2 мА и 1 мА вместе с разницей между кривыми 5 мА и 10 мА. Эти два результата лежат точно друг на друге.Причина этого станет очевидной, если мы рассмотрим уравнение напряжения на диоде более внимательно.

Рисунок 5.7 Зависимость напряжения диода от температуры при 1 мА, 2 мА, 5 мА и 10 мА

(5,3)

Переставляя и принимая I S1 = I S2 , получаем:

(5.4)

Теперь сильный температурный эффект I S выпадает из уравнения, и у нас остается только абсолютный температурный член, T, который делает ΔV D пропорциональным абсолютной температуре (PTAT).Оба V D2 V D1 и V D4 V D3 имеют одинаковое соотношение 2: 1 для своих токов, и, таким образом, кривые ΔV D будут точно лежать на друг на друга. При комнатной температуре тепловое напряжение В, , , T составляет примерно 26 мВ, , что при умножении на ln (2) дает примерно 18 мВ, видимое на графике при 25 градусах.

5.4 Линейная модель

Линейная модель диода аппроксимирует экспоненциальные характеристики I — V прямой линией, касательной к фактической кривой в точке смещения постоянного тока.На рисунке 5.8 показана кривая с касательной в точке ( V D , I D ). Кривая пересекает горизонтальную ось при напряжении В, , , D0, . Для небольших изменений в V D и I D относительно точки касания касательная линия дает хорошее приближение к реальной кривой.

Рисунок 5.8 Характеристики I — V с касательной при ( V D , I D )

Наклон касательной определяется по формуле:

(5.5)

I D часто намного больше, чем I S , поэтому уравнение часто упрощается до:

(5,6)

Уравнение касательной:

(5,7)

5.5 Модель слабого сигнала

Поскольку уравнение диода для I D как функции V D является нелинейным, инструменты анализа линейных цепей не могут быть применены к цепям, содержащим диоды, так же, как и к цепям, содержащим только резисторы.Однако, если ток диода известен для конкретного напряжения, можно использовать линейный анализ цепи для прогнозирования изменения тока при заданном изменении напряжения, при условии, что изменение будет постепенно небольшим. Такой подход называется анализом слабого сигнала. Несколько слов об обозначениях:

Где:
V D и I D — значения смещения постоянного тока, а v d и i d — малосигнальные изменения значений смещения.

Сопротивление слабого сигнала определяется как отношение v d к i d и определяется как:

(5,8)

Это приводит к тому же r d , что и в модели линейного касательного диода на рисунке 5.8. Таким образом, слабосигнальная модель диода при прямом смещении представляет собой резистор номиналом r d . Значение r d обратно пропорционально протекающему через него току. Каждый раз, когда ток удваивается, сопротивление уменьшается вдвое.Из модели линейного диода следует, что r d можно графически интерпретировать как обратную наклону кривой i D относительно v D в точке ( V D , I D ) .

Сводка раздела

  1. Полупроводники содержат два типа мобильных носителей заряда: положительно заряженные дырки и отрицательно заряженные электроны.

  2. Полупроводник может быть легирован донорными примесями (легирование n-типа) так, чтобы он содержал подвижные заряды, являющиеся электронами.

  3. Полупроводник может быть легирован акцепторными примесями (легирование p-типа), так что он содержит подвижные заряды, которые являются дырками.

  4. Есть два важных механизма протекания тока в полупроводнике:

    1. диффузия носителей в результате градиента концентрации; и

    2. дрейф носителей в электрическом поле.

  5. В состоянии равновесия встроенный потенциальный или потенциальный барьер в В BI В создается через PN-переход.
  6. При приложении напряжения прямого смещения В DF встроенный потенциал снижается до В BI В D , и ток течет через диод при В DF больше В BI .
  7. При приложении напряжения обратного смещения В, DR высота потенциального барьера увеличивается до В BI + В DR , и может течь небольшой ток.
  8. Когда В BI + В DR больше некоторого критического напряжения, когда электрическое поле выше диэлектрической прочности полупроводника, происходит обратный пробой соединения и течет ток.
  9. Полный ток диода I D связан с приложенным напряжением В D соотношением

Лабораторная работа ADALM1000 2. Диод I vs.Кривые V
Лабораторная работа ADALM1000, Зависимая от напряжения емкость PN перехода

Лабораторное занятие ADALM2000 2. Кривые зависимости диода I от V
Лабораторное занятие ADALM2000, зависимая от напряжения емкость PN-перехода
Лабораторное занятие ADALM2000: датчик дифференциальной температуры

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

университет / курсы / электроника / текст / глава-5.txt · Последнее изменение: 6 июня 2017 г., 16:58, автор: dmercer

.

PN Соединительный диод »Электроника

Диод с PN-переходом — это самая основная форма полупроводникового прибора, а его технология лежит в основе многих других полупроводниковых приборов.


Diode Tutorial Включает:
Типы диодов
Характеристики и рейтинг диодов
PN переходный диод
СВЕТОДИОД
PIN-диод
Диод с барьером Шоттки
Варактор / варикап
Стабилитрон


После резисторов и конденсаторов одним из наиболее широко используемых электронных компонентов является диод с PN переходом.

Диод с PN переходом является основным форматом полупроводниковых диодов. Он используется для многих форм выпрямления для уровней тока, больших и малых, а также для уровней высокого и низкого напряжения, и это полупроводниковое устройство находит множество применений во всех типах конструкций электронных схем.

PN-переход обладает очень полезным свойством: электроны могут течь только в одном направлении. Поскольку ток состоит из потока электронов, это означает, что току разрешено течь только в одном направлении через структуру, но он не может течь в другом направлении через переход.

Диоды с PN переходом

могут быть получены из ряда полупроводниковых материалов — самые ранние диоды, как правило, делались из германия, но сегодня большинство из них представляют собой кремниевые диоды.

Диод прост по своей основной концепции, он сформирован из соединения материалов N-типа и P-типа, хотя в действительности изготовление и теория работы более сложны.

Обозначение и полярность диодной цепи

Как и любой диод, диод с PN переходом имеет два контакта или два электрода.Отсюда и название: «ди-» означает два, а «-оде» — сокращение от электрода.

Один электрод полупроводникового прибора называется анодом, а другой — катодом. Для протекания тока через PN-диодный переход он должен быть смещен в прямом направлении. В этих условиях обычный ток течет от анода к катоду, но не наоборот.

Обозначение диодной цепи и физическая ориентация диода

Полярность многих проводных диодов легко определить.«Полоса» на символе схемы соответствует катоду диода, и это часто отмечается белой линией по окружности реального диода. Ориентация SMD-диодов менее очевидна и обычно определяется в результате того, что диоды содержатся в корпусе, аналогичном транзисторам с тремя выводами — только два используются для SMD-диодов, но они могут быть ориентированы только в одном направлении.

Когда диод с PN-переходом смещен в прямом направлении, анод является положительным по отношению к катоду, и наоборот, при обратном смещении катод является положительным по отношению к аноду.

Полярность напряжения для работы диода с PN переходом

Это означает, что, когда диод используется в цепи, такой как выпрямитель, катод обеспечивает положительный выход — анод все еще остается более положительным, как показано на схеме ниже.

Диодный выпрямитель, показывающий полярности напряжения
Полярность на диоде для условий прямого смещения / проводимости

Эта схема показывает, как анод диода является положительным по отношению к катоду, а катод подключен к выходу, который является положительным по отношению к обратной стороне линия нулевого напряжения.Таким образом сохраняется полярность напряжения в цепи.

Разработка диода PN-перехода

PN-переход — одна из самых важных структур в современной электронике. Он составляет основу большинства современных полупроводниковых технологий и был первым полупроводниковым устройством, которое использовалось.

Первым использованным полупроводниковым диодом был беспроводной извещатель Cat’s Whisker, который использовался в ранних беспроводных устройствах. Он состоял из проволоки, помещенной на материал, который фактически был полупроводником.Точка, где провод встречается с полупроводником, затем формирует небольшой PN-переход, который обнаруживает радиосигналы. На самом деле это была форма диода Шоттки, но, тем не менее, самая ранняя форма PN-перехода и полупроводникового устройства.

Типичный детектор кошачьих усов 1920-х годов

Диод или PN-переход был первой формой полупроводникового устройства, которое было исследовано в начале 1940-х годов, когда были предприняты первые настоящие исследования в области полупроводниковой технологии. Было обнаружено, что небольшие точечные контактные диоды были способны исправлять некоторые из микроволновых частот, используемых в ранних радиолокационных системах, и в результате вскоре они нашли множество применений.

Сегодня узел PN претерпел значительное развитие. Многие разновидности диодов используются во множестве приложений. В дополнение к этому, PN-переход составляет основу большей части современной полупроводниковой технологии, где он используется в транзисторах, полевых транзисторах и многих типах интегральных схем.

PN-переход используется сегодня во многих полупроводниковых устройствах, включая полупроводниковые диоды, биполярные транзисторы, полевые транзисторы с переходом, полевые МОП-транзисторы, диакритические схемы, тиристоры и симисторы — они составляют основу огромного количества современных полупроводниковых технологий.

PN переход

PN-переход обычно изготавливается из цельного куска полупроводника, имеющего две разные области: одна сделана для P-типа, а другая для N-типа.

Соответственно, разные области полупроводника имеют разные свойства. Полупроводник N-типа имеет избыток электронов, в то время как P-тип имеет избыток дырок.

Диод можно представить как состоящий из двух областей, находящихся в тесном контакте друг с другом.

Когда это происходит, отверстия диффундируют в область N-типа, и аналогичный процесс происходит для материала P-типа.

Когда происходит такая диффузия, поток зарядов создает электрическое поле, которое начинает препятствовать потоку дальнейшего заряда, и вскоре достигается состояние равновесия, и дальнейший поток заряда не происходит.

Там, где две области встречаются, и в состоянии равновесия нет свободных дырок или электронов. Это означает, что в этом регионе нет доступных зарядных устройств. Ввиду того, что эта область обеднена носителями заряда, она известна как область обеднения.

PN-переход полупроводникового диода без приложенного смещения

Область обеднения очень тонкая — часто всего несколько тысячных долей миллиметра — но этого достаточно, чтобы предотвратить нормальное протекание тока.Однако обнаружено, что в зависимости от способа приложения напряжения к переходу наблюдаются различные эффекты.

PN-переход полупроводникового диода с прямым смещением

  • Текущий поток — Если напряжение приложено так, что область типа P становится положительной, а тип N становится отрицательной, дырки притягиваются к отрицательному напряжению и им помогают прыгнуть через слой истощения.

    Аналогичным образом электроны движутся к положительному напряжению и перепрыгивают через слой обеднения.Хотя дырки и электроны движутся в противоположных направлениях, они несут противоположные заряды, и в результате они представляют собой ток, протекающий в одном направлении.

  • Нет тока — Если напряжение приложено к PN-переходу в противоположном смысле, ток не течет. Причина этого в том, что дырки притягиваются к отрицательному потенциалу, приложенному к области P-типа.

    Точно так же электроны притягиваются к положительному потенциалу, приложенному к области N-типа.Другими словами, дырки и электроны притягиваются от самого перехода, и ширина обедненной области увеличивается. Соответственно, через PN-переход ток не течет.

Полупроводниковый диод PN переход с обратным смещением

Характеристики PN перехода

Хотя PN-переход обеспечивает отличное выпрямляющее действие, это не идеальный диод, имеющий бесконечное сопротивление в обратном направлении и нулевое сопротивление в прямом направлении. Для того, чтобы можно было использовать PN переход, необходимо немного знать о его свойствах и характеристиках при прямом и обратном смещении.

Глядя на характеристический график PN-перехода, можно увидеть, что в прямом направлении (с прямым смещением) можно увидеть, что очень небольшой ток течет до тех пор, пока не будет достигнуто определенное напряжение. Это представляет собой работу, которая требуется для того, чтобы носители заряда могли пересечь обедненный слой. Это напряжение варьируется от одного типа полупроводника к другому. Для германия оно составляет около 0,2 или 0,3 вольт, а для кремния — около 0,6 вольт.

Можно измерить напряжение около 0.6 В на большинстве диодов с малым током, когда они смещены в прямом направлении, поскольку большинство этих электронных компонентов являются кремниевыми. Небольшое число покажет более низкое напряжение и, вероятно, будет германием. Диоды выпрямителя мощности обычно имеют большее напряжение на них, но отчасти это связано с тем, что в кремнии есть некоторое сопротивление, а отчасти из-за того, что протекают более высокие токи, и они работают дальше по кривой.

PN-диод IV характеристика

В обратном направлении идеальный диод не пропускал бы ток.На самом деле протекает небольшое количество тока, хотя оно, вероятно, будет очень маленьким и находится в диапазоне пикоампер или микроампер. На диаграмме это увеличено, чтобы его можно было увидеть. Хотя обычно он очень низкий, характеристики любого диода будут ухудшаться при более высоких температурах, и также обнаружено, что германий не так хорош, как кремний.

Этот обратный ток является результатом так называемых неосновных носителей. Это очень небольшое количество электронов, обнаруженных в области P-типа, или дырок в области N-типа.Ранние полупроводники имели относительно высокие уровни неосновных носителей, но теперь, когда производство полупроводниковых материалов стало намного лучше, количество неосновных носителей значительно уменьшилось, как и уровни обратных токов.

Базовый диодный PN переход используется сегодня во многих электронных компонентах всей электронной промышленности: во многих новых общих конструкциях электронных схем, ВЧ конструкциях и во многих других областях.

Даже в своей базовой форме, как диод, этот электронный компонент используется в огромных количествах, но, помимо этого, PN-переход составляет основу большинства современных высокотехнологичных транзисторов, интегральных схем и других полупроводниковых устройств.Без PN-перехода жизнь сегодня была бы совсем другой, и электроника была бы совсем другой.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты».. .

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments