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).
Положи в корзину сразу, потом потеряешь:
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.
Комментарии:
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....
24 04 2024 19:51:59
Порядок подключения светодиодного прожектора. Как подключить к электросети? Техника безопасности и рекомендации по эксплуатации....
23 04 2024 2:49:27
Освещение аквариума — особенности, какое должно быть для рыб и растений, хаpaктеристики. Типы ламп для аквариумов, какие бывают, как правильно рассчитать необходимую мощность....
22 04 2024 22:25:16
Аккумуляторы общего назначения обычно дешевле других. Они самые распространённые на современном отечественном рынке. Помимо того, почти все импортируемые в...
21 04 2024 22:16:25
Какие Существуют Виды Напольных Электрических Водонагревателей? В Чем Их Особенности? Какие Могут Быть Неисправности? Как Выполнить Ремонт? Ответы Даны в Статье...
20 04 2024 6:34:32
Узнайте, разрешена ли подсветка салона автомобиля, какие могут быть варианты и способы установки. Читайте, какие лампы или светильники используются для оформления салона. Выясните, насколько правомерна установка подсветки днища машины и чем она может закончиться для автолюбителя....
19 04 2024 20:43:29
Идеи для оптимального освещения в гостиной и зала. Использование света и подсветки в дизайне комнаты в современных стилях. Варианты размещения потолочных, настенных светильников в квартире. Особенности выбора приборов для натяжного потолка. Как самому сделать красивое оформление светом....
18 04 2024 12:31:34
Светодиодный светильник для освещения подъезда все чаще можно встретить в обычных магазинах....
17 04 2024 5:29:58
Как правильно выбрать люстру на гипсокартонный потолок? Процесс монтажа люстры. Как повесить люстру на гипсокартон, если потолок уже обшит? Снятие люстры с потолка....
16 04 2024 7:29:12
Не работают фонари заднего хода: причины, по которым огни не горят, поиск и устранение неисправности....
15 04 2024 23:24:50
Можно ли провести розетку от выключателя и выключатель от розетки, как это проще реализовать и на что обратить внимание? Именно на эти вопросы мы постараемся ответить в нашей статье....
14 04 2024 19:39:27
Основные хаpaктеристики источников света. Какова сила светового потока наружного освещения? Таблица светового потока светодиодных ламп....
13 04 2024 20:49:32
Установленная розетка в ванной комнате вызывает много вопросов. Ведь это влажное помещение, где возможно попадание брызг и выпадение влаги на электрооборудовании....
12 04 2024 15:47:29
Что такое LED-подсветка — особенности, какие бывают типы подсветки в телевизорах и мониторах. Разновидности LED подсветки по конструктивному исполнению, равномерности освещения и цвету....
11 04 2024 3:32:52
Оформление интерьера светодиодными светильниками считается популярным решением, поскольку именно так обеспечивается красота, пpaктичность, надежность и прочие...
10 04 2024 20:40:52
На рынке представлено огромное количество указателей скрытой проводки с разным функционалом и широким спектром допфункций. О том какой из них выбрать, мы и поговорим....
09 04 2024 5:45:20
Многие люди, независимо от их сферы деятельности, знают, что представляют собой провода. Но мало кто задумывается о том, как можно использовать эти продукты в...
08 04 2024 0:56:42
Узнайте, как организовать освещение лестницы на второй этаж в частном доме. Читайте, как выбрать осветительные приборы для подсветки разных видов лестниц. Особенности монтажа автоматической системы освещения...
07 04 2024 19:36:21
Что такое реле тока? Такой вопрос часто возникает у студентов и электриков самоучек. Ответ на него достаточно прост, но в учебниках и многих статьях в интернете он содержит огромное количество формул и отсылок к разнообразным законам. В нашей статье мы постараемся объяснить, что это такое, и как оно работает буквально на пальцах....
06 04 2024 5:30:47
Подключение розетки с заземлением может вызвать определенные трудности у людей, мало знакомых с электротехникой....
05 04 2024 9:23:37
Что такое кольцевая лампа и для чего она нужна — плюсы и минусы, чем отличается от софтбокса. Разновидности кольцевых ламп и их сравнение, как выбрать подходящую, по каким критериям. Можно ли сделать самостоятельно, что для этого потребуется....
04 04 2024 19:28:50
Старые и привычные всем лампы накаливания, сегодня всё больше отходят на второй план, уступая место более современным и выгодным осветительным компонентам. Современные технологии не стоят на месте, и время требует всё новых и новых решений и изобретений, поэтому в этой статье мы бы хотели поговорить про наружное освещение светодиодное и в каких областях оно может применяться....
03 04 2024 0:12:12
Дифавтомат AVERES DVA-6 был подключен и работал нормально. Случайно нажал на серую кнопку сброса и теперь не могу включить автомат. Обе кнопки слева от кнопки сброса просто болтаются. Что делать? Как включить?...
02 04 2024 5:47:44
Как выбрать кабель для электропроводки, и на какие параметры следует обращать внимание при его выборе? В нашей статье мы максимально доступным языком попробуем разобраться с видами проводов и кабелей, чем они отличаются друг от друга, как правильно выбирать сечение проводника, и на какие параметры нужно обращать внимание в первую очередь при выборе....
01 04 2024 4:49:24
Будем переделывать люминесцентный светильник и лампу дневного света с помощью светодиодной ленты или точечных светодиодов. Подробные инструкции и схемы....
31 03 2024 5:38:40
Хаpaктеристика налобного фонарика. Как выбрать такой фонарь? Самые лучшие налобные фонари....
30 03 2024 6:23:32
Почти каждый настоящий домашний мастер имеет навыки электромонтера, поэтому прокладку электропроводки в новом доме или квартире многие не доверяют никому, а делают своими руками. Первый этап - это сделать проект и определить, сколько и какого провода и фурнитуры нужно закупить. Постараемся рассказать, как сделать расчет электропроводки в доме....
29 03 2024 18:40:44
Читайте здесь, как своими руками выполнить замену ламп дневных ходовых огней Лады Гранта, какие основные виды лампочек для ДХО в этой модели применяются, какими основными свойствами и особенностями они обладают, а также из каких основных этапов состоит процеДypa их переустановки....
27 03 2024 1:40:41
Читайте, какие электронные элементы называют диодами, по каким признакам они классифицируются и где используются. Узнайте способы, позволяющие определить, где у неполупроводникового и полупроводникового диода анод, и где катод. Какой из методов самый точный для светодиодов. Какая разница между плюсом и анодом, минусом и катодом....
26 03 2024 15:53:30
Качественные контактные соединения являются залогом надежной работы любой электрической сети, а сами электрики частенько называют электротехнику наукой о контактных соединениях. Поэтому в нашей статье мы рассмотрим все возможные варианты соединения проводов, их особенности, преимущества и недостатки....
25 03 2024 5:18:26
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
24 03 2024 22:37:43
Читайте об особенносятх устройства и эксплуатации светодиодных прожекторов с датчиком движения. Плюсы и минусы уличного led-светильника для поддержания освещенности. Инструкция и схема подключения и установки....
23 03 2024 0:40:42
Чем отличается автомат от рубильника, когда применяются первый, и для чего используется второй? Какие конструктивные особенности и типы бывают? Все это мы разберем в нашей статье....
22 03 2024 13:23:16
На данный момент на рынке достаточно широко представлены одиночные, оконечные и проходные телевизионные розетки. Каждый из этих видов розеток имеет свои особенности....
21 03 2024 10:33:10
Расчет освещения светодиодными светильниками, при замене обычных ламп накаливания. Калькулятор с примерами и таблицами для расчетов....
20 03 2024 22:22:48
Получите полную информацию о цоколях автомобильных ламп. Типы и хаpaктеристики автоламп, виды цоколей. Как подобрать цоколь по названию: таблица для расшифровки....
19 03 2024 7:16:48
Светодиодные лампы в ПТФ — можно ли ставить диоды в противотуманки. Какие светодиоды выбрать для туманок. Можно ли установить светодиодные лампы вместо галогеновых....
18 03 2024 15:12:40
В поисках не только надежного, но и красивого электроустановочного оборудования все большее количество наших сограждан обращает внимание на выключатели и розетки легранд. Этот французский производитель силового электрооборудования уже давно стал одним из лидеров мирового рынка, и линейка товаров этой компании в нашей стране неуклонно расширяется....
17 03 2024 6:58:21
Светодиодные ленты RGB, RGBW и RGBWW — расшифровка, что это значит. Чем отличаются между собой, особенности цветности, сфера применения. Как подключаются эти разновидности, примеры....
16 03 2024 10:37:38
Розетка с USB портом в последнее время завоевывает все большее признание во всем мире. Ведь после принятия соответствующего стандарта в 2011 году все мобильные устройства в Европе должны иметь возможность зарядки от данного разъёма....
15 03 2024 22:13:33
Сегодня поговорим о видах открытой проводки в домaх из бруса, панельных и каркасных. О том, когда лучше использовать данный способ и как выполняется монтаж....
14 03 2024 6:47:35
Читайте здесь, что собой представляет насадка со светодиодной подсветкой для воды в кране. Особенности и технические хаpaктеристики. Как устроена, из каких элементов состоит и на каком принципе работает, какими достоинствами и недостатками обладает....
13 03 2024 4:39:15
Большую роль в правильности организации подводной жизни играет освещение аквариума для растений и рыб, плюс, подсветка способна сделать его настоящим произведением искусства. Об этом и поговорим в сегодняшней статье....
12 03 2024 17:14:16
Схема электропроводки на кухне имеет немало отличий от схемы в жилой комнате. Ведь здесь кроме таких нeблагоприятных факторов как вода присутствует большое количество бытовых электроприборов....
11 03 2024 7:29:44
Узнайте, почему светодиодные лампы эффективнее и экономичнее люминесцентных. Читайте, как производится замена на разные типы светодиодных ламп, какие существуют правила и условия замены, какой порядок действий при выполнении работ....
10 03 2024 20:10:50
Монтаж светильников в натяжной потолок — особенности, как правильно сделать своими руками, необходимые материалы и инструменты. Разновидности светильников для натяжного полотна, как крепить накладные лампочки, люстры и светодиодные полосы....
09 03 2024 16:15:23
За счет чего сверхъяркие светодиодные ленты обладают настолько высокой светимостью? Насколько хороши они в качестве основного освещения? Наконец, как правильно монтировать систему освещения из таких лент? Попробуем ответить на эти вопросы....
08 03 2024 12:30:37
Светодиодное освещение аквариума — особенности, плюсы и минусы применения. Как правильно рассчитать мощность. Изготовление светодиодного светильника для аквариума своими руками, пошаговая инструкция, какие трудности могут возникнуть....
07 03 2024 19:49:48
Интенсивность света: что это такое и для чего необходимо измерять эту величину. Единица измерения освещенности. От чего зависит и интенсивность света....
06 03 2024 11:32:39
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
