- μια ηλεκτρονική συσκευή με δύο (μερικές φορές τρία) ηλεκτρόδια με μονόδρομη αγωγιμότητα. Το ηλεκτρόδιο που συνδέεται με τον θετικό πόλο της συσκευής ονομάζεται άνοδος και αυτό που συνδέεται με τον αρνητικό πόλο ονομάζεται κάθοδος. Εάν εφαρμοστεί άμεση τάση στη συσκευή, τότε αυτή βρίσκεται σε ανοιχτή κατάσταση, στην οποία η αντίσταση είναι χαμηλή και το ρεύμα ρέει ανεμπόδιστα. Εάν εφαρμοστεί αντίστροφη τάση, η συσκευή κλείνει λόγω της υψηλής αντίστασής της. Το αντίστροφο ρεύμα υπάρχει, αλλά είναι τόσο μικρό που συμβατικά υποτίθεται ότι είναι μηδέν.

Γενική ταξινόμηση

Οι δίοδοι χωρίζονται σε μεγάλες ομάδες - μη ημιαγωγούς και ημιαγωγούς.

Μη ημιαγωγός

Μία από τις παλαιότερες ποικιλίες είναι δίοδοι λαμπτήρων (κενού).. Είναι ραδιοσωλήνες με δύο ηλεκτρόδια, το ένα από τα οποία θερμαίνεται από ένα νήμα. Στην ανοικτή κατάσταση, τα φορτία μετακινούνται από την επιφάνεια της θερμαινόμενης καθόδου στην άνοδο. Όταν η κατεύθυνση του πεδίου είναι αντίθετη, η συσκευή μπαίνει στην κλειστή θέση και πρακτικά δεν περνάει ρεύμα.

Ένας άλλος τύπος συσκευών μη ημιαγωγών είναι γεμάτο αέριο, από τα οποία σήμερα χρησιμοποιούνται μόνο μοντέλα εκκένωσης τόξου. Τα γαστρόνια (συσκευές με θερμικές καθόδους) είναι γεμάτα με αδρανή αέρια, ατμούς υδραργύρου ή ατμούς άλλων μετάλλων. Οι ειδικές άνοδοι οξειδίου που χρησιμοποιούνται σε διόδους με αέριο είναι σε θέση να αντέχουν υψηλά φορτία ρεύματος.

Ημιαγωγός

Οι συσκευές ημιαγωγών βασίζονται στην αρχή της διασταύρωσης pn. Υπάρχουν δύο τύποι ημιαγωγών - τύπου p και τύπου n. Οι ημιαγωγοί τύπου P χαρακτηρίζονται από περίσσεια θετικών φορτίων και οι ημιαγωγοί τύπου n χαρακτηρίζονται από περίσσεια αρνητικών φορτίων (ηλεκτρόνια). Εάν οι ημιαγωγοί αυτών των δύο τύπων βρίσκονται ο ένας δίπλα στον άλλο, τότε κοντά στο όριο που τους χωρίζει υπάρχουν δύο στενές φορτισμένες περιοχές, οι οποίες ονομάζονται διασταύρωση p-n. Μια τέτοια συσκευή με δύο τύπους ημιαγωγών με διαφορετική αγωγιμότητα ακαθαρσιών (ή ημιαγωγών και μετάλλων) και μια σύνδεση p-n ονομάζεται δίοδος ημιαγωγών. Είναι συσκευές διόδου ημιαγωγών που έχουν τη μεγαλύτερη ζήτηση στις σύγχρονες συσκευές για διάφορους σκοπούς. Πολλές τροποποιήσεις τέτοιων συσκευών έχουν αναπτυχθεί για διαφορετικούς τομείς εφαρμογής.

Δίοδοι ημιαγωγών

Τύποι διόδων κατά μέγεθος διασταύρωσης

Με βάση το μέγεθος και τη φύση της διασταύρωσης p-n, διακρίνονται τρεις τύποι συσκευών - επίπεδες, σημειακές και μικροκράμα.

Επίπεδα μέρηαντιπροσωπεύουν μια γκοφρέτα ημιαγωγών στην οποία υπάρχουν δύο περιοχές με διαφορετική αγωγιμότητα προσμίξεων. Τα πιο δημοφιλή προϊόντα είναι κατασκευασμένα από γερμάνιο και πυρίτιο. Τα πλεονεκτήματα τέτοιων μοντέλων είναι η δυνατότητα λειτουργίας σε σημαντικά συνεχόμενα ρεύματα και σε συνθήκες υψηλής υγρασίας. Λόγω της υψηλής χωρητικότητας φραγμού τους, μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε χαμηλές συχνότητες. Οι κύριες εφαρμογές τους είναι ανορθωτές AC που είναι εγκατεστημένοι σε τροφοδοτικά. Αυτά τα μοντέλα ονομάζονται ανορθωτές.

Σημειακές δίοδοιέχουν εξαιρετικά μικρή περιοχή σύνδεσης p-n και είναι προσαρμοσμένα να λειτουργούν με χαμηλά ρεύματα. Ονομάζονται υψηλής συχνότητας επειδή χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετατροπή διαμορφωμένων ταλαντώσεων σημαντικής συχνότητας.

ΜικροκράμαΤα μοντέλα λαμβάνονται με τη σύντηξη μονοκρυστάλλων ημιαγωγών τύπου p και τύπου n. Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, τέτοιες συσκευές είναι επίπεδες, αλλά τα χαρακτηριστικά τους είναι παρόμοια με τα σημειακά.

Υλικά για την κατασκευή διόδων

Το πυρίτιο, το γερμάνιο, το αρσενίδιο του γαλλίου, το φωσφίδιο του ινδίου και το σελήνιο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή διόδων. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα τρία πρώτα υλικά.

Καθαρισμένο πυρίτιο- ένα σχετικά φθηνό και εύκολο στην επεξεργασία υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως. Οι δίοδοι πυριτίου είναι εξαιρετικές δίοδοι γενικής χρήσης. Η τάση πόλωσης τους είναι 0,7 V. Στις διόδους γερμανίου αυτή η τιμή είναι 0,3 V. Το γερμάνιο είναι πιο σπάνιο και ακριβότερο υλικό. Ως εκ τούτου, οι συσκευές γερμανίου χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου οι συσκευές πυριτίου δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά την τεχνική εργασία, για παράδειγμα, σε ηλεκτρικά κυκλώματα χαμηλής ισχύος και ακριβείας.

Τύποι διόδων κατά εύρος συχνοτήτων

Ανάλογα με τη συχνότητα λειτουργίας, οι δίοδοι χωρίζονται σε:

• Χαμηλή συχνότητα - έως 1 kHz.
• Υψηλή συχνότητα και εξαιρετικά υψηλή συχνότητα – έως 600 MHz. Σε τέτοιες συχνότητες, χρησιμοποιούνται κυρίως συσκευές σημείου τύπου. Η χωρητικότητα της διασταύρωσης πρέπει να είναι χαμηλή - όχι μεγαλύτερη από 1-2 pF. Είναι αποτελεσματικά σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλών συχνοτήτων, και επομένως είναι καθολικά.
• Οι παλμικές δίοδοι χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα στα οποία η υψηλή ταχύτητα είναι θεμελιώδης παράγοντας. Σύμφωνα με την τεχνολογία κατασκευής, τέτοια μοντέλα χωρίζονται σε σημειακά, κράμα, συγκολλημένα και διάχυτα.

Περιοχές εφαρμογής διόδων

Οι σύγχρονοι κατασκευαστές προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα διόδων προσαρμοσμένων για συγκεκριμένες εφαρμογές.

Ανορθωτικές δίοδοι

Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση ενός ημιτονοειδούς εναλλασσόμενου ρεύματος. Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στην ιδιότητα της συσκευής να μεταβαίνει σε κλειστή κατάσταση όταν πολώνεται αντίστροφα. Ως αποτέλεσμα της λειτουργίας της συσκευής διόδου, διακόπτονται τα αρνητικά μισά κύματα του ημιτονοειδούς ρεύματος. Με βάση τη διαρροή ισχύος, η οποία εξαρτάται από το υψηλότερο επιτρεπόμενο ρεύμα προς τα εμπρός, οι δίοδοι ανορθωτή χωρίζονται σε τρεις τύπους - χαμηλής ισχύος, μέσης ισχύος και υψηλής ισχύος.

• Δίοδοι χαμηλού ρεύματοςμπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κυκλώματα στα οποία το ρεύμα δεν υπερβαίνει τα 0,3 A. Τα προϊόντα είναι ελαφριά και συμπαγή σε μέγεθος, αφού το σώμα τους είναι κατασκευασμένο από πολυμερή υλικά.
• Δίοδοι μέσης ισχύοςμπορούν να λειτουργήσουν στην τρέχουσα περιοχή 0,3-10,0 A. Στις περισσότερες περιπτώσεις, έχουν μεταλλική θήκη και άκαμπτους ακροδέκτες. Παράγονται κυρίως από καθαρό πυρίτιο. Στην πλευρά της καθόδου, κατασκευάζεται ένα νήμα για στερέωση στην ψύκτρα.
• Οι ισχυρές (ηλεκτρικές) δίοδοι λειτουργούν σε κυκλώματα με ρεύμα πάνω από 10 A. Οι θήκες τους είναι κατασκευασμένες από μεταλλοκεραμικό και μέταλλο-γυαλί. Σχέδιο - καρφίτσα ή tablet. Οι κατασκευαστές προσφέρουν μοντέλα σχεδιασμένα για ρεύματα έως 100.000 A και τάσεις έως 6 kV. Κατασκευάζονται κυρίως από πυρίτιο.

Ανιχνευτές διόδων

Τέτοιες συσκευές λαμβάνονται με συνδυασμό διόδων με πυκνωτές σε ένα κύκλωμα. Έχουν σχεδιαστεί για να εξάγουν χαμηλές συχνότητες από διαμορφωμένα σήματα. Υπάρχει στις περισσότερες οικιακές συσκευές - ραδιόφωνα και τηλεοράσεις. Οι φωτοδίοδοι χρησιμοποιούνται ως ανιχνευτές ακτινοβολίας, μετατρέποντας το φως που πέφτει σε μια φωτοευαίσθητη περιοχή σε ηλεκτρικό σήμα.

Συσκευές περιορισμού

Η προστασία υπερφόρτωσης παρέχεται από μια αλυσίδα πολλών διόδων, οι οποίες συνδέονται με τους διαύλους τροφοδοσίας προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Υπό τυπικές συνθήκες λειτουργίας, όλες οι δίοδοι είναι κλειστές. Ωστόσο, όταν η τάση υπερβαίνει τον επιτρεπόμενο στόχο, ενεργοποιείται ένα από τα προστατευτικά στοιχεία.

Διακόπτες διόδου

Οι διακόπτες είναι ένας συνδυασμός διόδων που χρησιμοποιούνται για την άμεση αλλαγή σημάτων υψηλής συχνότητας. Ένα τέτοιο σύστημα ελέγχεται από συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα. Τα σήματα υψηλής συχνότητας και ελέγχου διαχωρίζονται χρησιμοποιώντας πυκνωτές και επαγωγείς.

Προστασία από σπινθήρες διόδου

Η αποτελεσματική προστασία από σπινθήρες δημιουργείται συνδυάζοντας ένα φράγμα διόδου διακλάδωσης περιορισμού τάσης με αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος.

Παραμετρικές δίοδοι

Χρησιμοποιούνται σε παραμετρικούς ενισχυτές, οι οποίοι είναι υποτύπος συντονιστικών αναγεννητικών ενισχυτών. Η αρχή λειτουργίας βασίζεται σε ένα φυσικό αποτέλεσμα, το οποίο συνίσταται στο γεγονός ότι όταν σήματα διαφορετικών συχνοτήτων φτάνουν σε μη γραμμική χωρητικότητα, μέρος της ισχύος ενός σήματος μπορεί να κατευθυνθεί για να αυξήσει την ισχύ ενός άλλου σήματος. Το στοιχείο που έχει σχεδιαστεί για να περιέχει μη γραμμική χωρητικότητα είναι μια παραμετρική δίοδος.

Διόδων ανάμειξης

Οι συσκευές μίξης χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή των σημάτων μικροκυμάτων σε σήματα ενδιάμεσης συχνότητας. Ο μετασχηματισμός σήματος πραγματοποιείται λόγω της μη γραμμικότητας των παραμέτρων της διόδου ανάμιξης. Ως διόδους μικροκυμάτων μίξης χρησιμοποιούνται συσκευές με φράγμα Schottky, varicaps, αντίστροφες δίοδοι και δίοδοι Mott.

Πολλαπλασιαστικές δίοδοι

Αυτές οι συσκευές μικροκυμάτων χρησιμοποιούνται σε πολλαπλασιαστές συχνότητας. Μπορούν να λειτουργήσουν σε δεκατόμετρα, εκατοστά και χιλιοστά μήκους κύματος. Κατά κανόνα, οι συσκευές πυριτίου και αρσενιδίου του γαλλίου χρησιμοποιούνται ως συσκευές πολλαπλασιασμού, συχνά με το φαινόμενο Schottky.

Δίοδοι συντονισμού

Η αρχή λειτουργίας των διόδων συντονισμού βασίζεται στην εξάρτηση της χωρητικότητας φραγμού της διασταύρωσης p-n από την αντίστροφη τιμή τάσης. Ως συσκευές συντονισμού χρησιμοποιούνται συσκευές αρσενιούχου πυριτίου και γαλλίου. Αυτά τα μέρη χρησιμοποιούνται σε συσκευές συντονισμού συχνότητας στην περιοχή μικροκυμάτων.

Δίοδοι γεννήτριας

Για τη δημιουργία σημάτων στην περιοχή μικροκυμάτων, ζητούνται δύο κύριοι τύποι συσκευών: διόδους χιονοστιβάδας και δίοδοι Gunn. Ορισμένες δίοδοι γεννήτριας, όταν είναι ενεργοποιημένες σε μια συγκεκριμένη λειτουργία, μπορούν να εκτελέσουν τις λειτουργίες πολλαπλασιαστικών συσκευών.

Τύποι διόδων ανά τύπο σχεδίασης

Δίοδοι Zener (δίοδοι Zener)

Αυτές οι συσκευές είναι σε θέση να διατηρούν τα χαρακτηριστικά απόδοσης σε λειτουργία ηλεκτρικής βλάβης. Οι συσκευές χαμηλής τάσης (τάση έως 5,7 V) χρησιμοποιούν βλάβη σήραγγας και οι συσκευές υψηλής τάσης καταστροφή χιονοστιβάδας. Οι σταθεροποιητές παρέχουν σταθεροποίηση χαμηλών τάσεων.

Σταθεροποιητές

Ένας σταθεροποιητής, ή νορμίστορ, είναι μια δίοδος ημιαγωγών στην οποία χρησιμοποιείται ο άμεσος κλάδος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης για τη σταθεροποίηση της τάσης (δηλαδή, στην περιοχή μπροστινής πόλωσης, η τάση στον σταθεροποιητή εξαρτάται ασθενώς από το ρεύμα). Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των σταθεροποιητών σε σύγκριση με τις διόδους zener είναι η χαμηλότερη τάση σταθεροποίησής τους (περίπου 0,7-2 V).

Δίοδοι Schottky

Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται ως ανορθωτές, πολλαπλασιαστές και συσκευές συντονισμού λειτουργούν με βάση μια επαφή μετάλλου-ημιαγωγού. Δομικά, είναι γκοφρέτες από πυρίτιο χαμηλής αντίστασης, πάνω στις οποίες εφαρμόζεται ένα φιλμ υψηλής αντίστασης με τον ίδιο τύπο αγωγιμότητας. Ένα μεταλλικό στρώμα ψεκάζεται με κενό πάνω στο φιλμ.

Varicaps

Τα Varicaps εκτελούν τις λειτουργίες μιας χωρητικότητας, η τιμή της οποίας αλλάζει με τις αλλαγές στην τάση. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της συσκευής είναι η χωρητικότητα-τάση.

Δίοδοι σήραγγας

Αυτές οι δίοδοι ημιαγωγών έχουν ένα τμήμα πτώσης στο χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης που εμφανίζεται λόγω του φαινομένου της σήραγγας. Μια τροποποίηση της συσκευής σήραγγας είναι μια αντίστροφη δίοδος, στην οποία ο κλάδος αρνητικής αντίστασης εκφράζεται ασθενώς ή απουσιάζει. Ο αντίστροφος κλάδος μιας αντίστροφης διόδου αντιστοιχεί στον εμπρόσθιο κλάδο μιας παραδοσιακής συσκευής διόδου.

Θυρίστορ

Σε αντίθεση με μια συμβατική δίοδο, ένα θυρίστορ, εκτός από την άνοδο και την κάθοδο, έχει ένα τρίτο ηλεκτρόδιο ελέγχου. Αυτά τα μοντέλα χαρακτηρίζονται από δύο σταθερές καταστάσεις - ανοιχτό και κλειστό. Με βάση το σχεδιασμό τους, αυτά τα μέρη χωρίζονται σε dinistors, θυρίστορ και triac. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή αυτών των προϊόντων.

Triacs

Τα Triac (συμμετρικά θυρίστορ) είναι ένας τύπος θυρίστορ που χρησιμοποιείται για μεταγωγή σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Σε αντίθεση με ένα θυρίστορ, το οποίο έχει μια κάθοδο και μια άνοδο, είναι λάθος να αποκαλούμε τα κύρια (ισχύς) τερματικά ενός triac κάθοδος ή άνοδος, καθώς λόγω της δομής ενός τριακ, είναι και τα δύο ταυτόχρονα. Το triac παραμένει ανοιχτό όσο το ρεύμα που διαρρέει τους κύριους ακροδέκτες υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή που ονομάζεται ρεύμα συγκράτησης.

Dinistors

Ένα δινίστορ, ή θυρίστορ διόδου, είναι μια συσκευή που δεν περιέχει ηλεκτρόδια ελέγχου. Αντίθετα, ελέγχονται από την τάση που εφαρμόζεται μεταξύ των κύριων ηλεκτροδίων. Η κύρια εφαρμογή τους είναι να ελέγχουν ισχυρά φορτία χρησιμοποιώντας ασθενή σήματα. Τα Dinistor χρησιμοποιούνται επίσης στην κατασκευή συσκευών μεταγωγής.

Διοδικές γέφυρες

Πρόκειται για 4, 6 ή 12 διόδους που συνδέονται μεταξύ τους. Ο αριθμός των στοιχείων διόδου καθορίζεται από τον τύπο του κυκλώματος, το οποίο μπορεί να είναι μονοφασικό, τριφασικό, πλήρης γέφυρα ή ημι-γέφυρα. Οι γέφυρες εκτελούν τη λειτουργία της ανόρθωσης ρεύματος. Συχνά χρησιμοποιείται σε γεννήτριες αυτοκινήτων.

Φωτοδίοδοι

Σχεδιασμένο για να μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρικό σήμα. Η αρχή λειτουργίας είναι παρόμοια με τις ηλιακές μπαταρίες.

LED

Αυτές οι συσκευές εκπέμπουν φως όταν συνδέονται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Τα LED, τα οποία έχουν μεγάλη γκάμα χρωμάτων φωταύγειας και ισχύος, χρησιμοποιούνται ως δείκτες σε διάφορες συσκευές, εκπομπές φωτός σε οπτικούς συζεύκτες και χρησιμοποιούνται σε κινητά τηλέφωνα για οπίσθιο φωτισμό πληκτρολογίων. Οι συσκευές υψηλής ισχύος είναι σε ζήτηση ως σύγχρονες πηγές φωτός στα φανάρια.

Υπέρυθρες δίοδοι

Αυτός είναι ένας τύπος LED που εκπέμπει φως στην υπέρυθρη περιοχή. Χρησιμοποιείται σε γραμμές επικοινωνίας χωρίς καλώδια, όργανα, συσκευές τηλεχειρισμού και σε κάμερες παρακολούθησης βίντεο για την προβολή της περιοχής τη νύχτα. Οι συσκευές υπέρυθρης εκπομπής παράγουν φως σε εύρος που δεν είναι ορατό στο ανθρώπινο μάτι. Μπορείτε να το εντοπίσετε χρησιμοποιώντας την κάμερα του κινητού σας τηλεφώνου.

Δίοδοι Gunn

Αυτός ο τύπος διόδου μικροκυμάτων είναι κατασκευασμένος από ημιαγωγό υλικό με πολύπλοκη δομή ζώνης αγωγιμότητας. Τυπικά, το αρσενίδιο του γαλλίου ηλεκτρονικής αγωγιμότητας χρησιμοποιείται στην παραγωγή αυτών των συσκευών. Δεν υπάρχει σύνδεση p-n σε αυτή τη συσκευή, δηλαδή τα χαρακτηριστικά της συσκευής είναι εγγενή και δεν προκύπτουν στο όριο της σύνδεσης δύο διαφορετικών ημιαγωγών.

Μαγνητοδιόδους

Σε τέτοιες συσκευές, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης αλλάζει υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Οι συσκευές χρησιμοποιούνται σε κουμπιά ανέπαφων που προορίζονται για την εισαγωγή πληροφοριών, αισθητήρων κίνησης, συσκευών ελέγχου και μέτρησης μη ηλεκτρικών μεγεθών.

Δίοδοι λέιζερ

Αυτές οι συσκευές, οι οποίες έχουν μια πολύπλοκη κρυσταλλική δομή και μια πολύπλοκη αρχή λειτουργίας, παρέχουν μια σπάνια ευκαιρία δημιουργίας δέσμης λέιζερ σε καθημερινές συνθήκες. Λόγω της υψηλής οπτικής ισχύος και της ευρείας λειτουργικότητάς τους, οι συσκευές είναι αποτελεσματικές σε όργανα μέτρησης υψηλής ακρίβειας για οικιακές, ιατρικές και επιστημονικές εφαρμογές.

Δίοδοι χιονοστιβάδας και διέλευσης χιονοστιβάδων

Η αρχή λειτουργίας των συσκευών είναι ο πολλαπλασιασμός χιονοστιβάδας των φορέων φορτίου κατά την αντίστροφη πόλωση της διασταύρωσης p-n και η υπέρβασή τους στον χώρο πτήσης σε μια ορισμένη χρονική περίοδο. Ως πρώτες ύλες χρησιμοποιούνται αρσενίδιο του γαλλίου ή πυρίτιο. Οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να παράγουν ταλαντώσεις εξαιρετικά υψηλής συχνότητας.

Δίοδοι PIN

Οι συσκευές PIN μεταξύ των περιοχών p- και n έχουν τον δικό τους ημιαγωγό χωρίς κάλυψη (i-region). Η ευρεία περιοχή χωρίς επένδυση δεν επιτρέπει τη χρήση αυτής της συσκευής ως ανορθωτή. Ωστόσο, οι δίοδοι PIN χρησιμοποιούνται ευρέως ως δίοδοι μείξης, ανιχνευτής, παραμετρικής, μεταγωγής, περιορισμού, συντονισμού και γεννήτριας.

Τριωδίες

Οι τρίοδοι είναι σωλήνες κενού. Διαθέτει τρία ηλεκτρόδια: μια θερμιονική κάθοδο (άμεση ή έμμεσα θερμαινόμενη), μια άνοδο και ένα πλέγμα ελέγχου. Σήμερα, τα τρίοδα έχουν σχεδόν πλήρως αντικατασταθεί από τρανζίστορ ημιαγωγών. Η εξαίρεση είναι σε περιοχές όπου απαιτείται μετατροπή σημάτων με συχνότητα της τάξης των εκατοντάδων MHz - GHz υψηλής ισχύος με μικρό αριθμό ενεργών στοιχείων και οι διαστάσεις και το βάρος δεν έχουν μεγάλη σημασία.

Σήμανση διόδου

Η σήμανση των συσκευών διόδου ημιαγωγών περιλαμβάνει αριθμούς και γράμματα:

• Το πρώτο γράμμα χαρακτηρίζει το αρχικό υλικό. Για παράδειγμα, Κ - πυρίτιο, G - γερμάνιο, Α - αρσενίδιο του γαλλίου, I - φωσφίδιο του ινδίου.
• Το δεύτερο γράμμα είναι η κατηγορία ή η ομάδα της διόδου.
• Το τρίτο στοιχείο, συνήθως ψηφιακό, υποδηλώνει την εφαρμογή και τις ηλεκτρικές ιδιότητες του μοντέλου.
• Το τέταρτο στοιχείο είναι ένα γράμμα ένα (από το Α έως το Ω), που υποδεικνύει την επιλογή ανάπτυξης.

Παράδειγμα: KD202K – δίοδος διάχυσης ανορθωτή πυριτίου.

Ήταν χρήσιμο το άρθρο;

(0)

Τι δεν σου άρεσε;

Δίοδος (Δίοδος -eng.) – μια ηλεκτρονική συσκευή που διαθέτει 2 ηλεκτρόδια, η κύρια λειτουργική ιδιότητα του οποίου είναι χαμηλή αντίστασηκατά τη μετάδοση ρεύματος σε μία πλευράΚαι υψηλόςκατά τη μετάδοση αντίστροφα.

Δηλαδή κατά τη μετάδοση ρεύματος σε μία πλευράπερνάει κανένα πρόβλημακαι κατά τη μετάδοση σε άλλο,αντίστασηπολλές φορές αυξάνει, εμποδίζοντας τη διέλευση του ρεύματος χωρίς σοβαρές απώλειες ισχύος. Σε αυτή την περίπτωση, η δίοδος είναι αρκετά θερμαίνεται.

Υπάρχουν δίοδοι ηλεκτροκενό, εκκένωση αερίουκαι το πιο συνηθισμένο - ημιαγωγός. Οι ιδιότητες των διόδων, τις περισσότερες φορές σε συνδυασμό μεταξύ τους, χρησιμοποιούνται Μετατροπή ACηλεκτρικά δίκτυα μόνιμοςρεύμα, για τις ανάγκες ημιαγωγών και άλλων συσκευών.

Σχέδιο διόδου.

Δομικά, ημιαγωγόςη δίοδος αποτελείται από ένα μικρό εγγραφέςυλικά ημιαγωγών ( πυρίτιοή Γερμανία), η μία πλευρά (μέρος του δίσκου) που έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου p, δηλαδή αποδοχή ηλεκτρονίων (που περιέχουν τεχνητά δημιουργημένη ανεπάρκεια ηλεκτρονίων (« τρύπα"), ο άλλος έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου n, αυτό είναι δωρίζοντας ηλεκτρόνια(που περιέχει περίσσεια ηλεκτρονίων (« ηλεκτρονικός»)).

Το στρώμα μεταξύ τους ονομάζεται διασταύρωση p-n. Εδώ είναι τα γράμματα ΠΚαι n- πρώτα στις λατινικές λέξεις αρνητικός - « αρνητικός", Και θετικός - « θετικός" Πλευρά τύπου p, για μια συσκευή ημιαγωγών είναι άνοδος (θετικόςηλεκτρόδιο), και την περιοχή n-τύπου - κάθοδος (αρνητικόςηλεκτρόδιο) της διόδου.

Ηλεκτρική σκούπα(λάμπα) δίοδοι είναι λάμπαμε δύο ηλεκτρόδια μέσα εκ των οποίων το ένα έχει νήμα, Ετσι ζέσταματον εαυτό σου και τη δημιουργία γύρω σου ένα μαγνητικό πεδίο.

Στο ζέσταμα, τα ηλεκτρόνια διαχωρίζονταιαπό ένα ηλεκτρόδιο ( κάθοδος) και ξεκινήστε μετακίνηση σε άλλοηλεκτρόδιο ( άνοδος), χάρη σεηλεκτρικός μαγνητικό πεδίο. Εάν στείλετε ρεύμα στο αντιθετη πλευρα(αλλαγή πολικότητας), τότε τα ηλεκτρόνια είναι σχεδόν δεν θα κουνηθείΠρος την κάθοδοςεξαιτίας έλλειψη νήματος λάμπων V άνοδος. Τέτοιες δίοδοι χρησιμοποιείται συχνότερα V ανορθωτέςΚαι σταθεροποιητές, όπου υπάρχει εξάρτημα υψηλής τάσης.

Με βάση τις διόδους Γερμανία, περισσότερο ευαίσθητοςνα ανοίγουν σε χαμηλά ρεύματα, επομένως χρησιμοποιούνται συχνότερα σε χαμηλής τάσης υψηλής ακρίβειαςτεχνολογία από το πυρίτιο.

Τύποι διόδων :

• · Δίοδος ανάμειξης - δημιουργήθηκε για πολλαπλασιασμόςδύο σήματα υψηλής συχνότητας.

• · πείρο δίοδος - περιέχει περιοχή αγωγιμότητας μεταξύ ντοπαρισμένωνπεριφέρειες. Χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικά ισχύος ή πώς φωτοανιχνευτής .

• · Δίοδος χιονοστιβάδας - υποβάλλεται αίτηση προστασία κυκλώματος από υπέρταση . Βασισμένο στο κατάρρευση χιονοστιβάδας αντίστροφη τομή του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης.

• · Δίοδος χιονοστιβάδας - υποβάλλεται αίτηση δημιουργία ταλαντώσεων V ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝ-τεχνολογία. Βασισμένο στο πολλαπλασιασμός χιονοστιβάδας φορείς φόρτισης.

• · Μαγνητοδίοδος . Μια δίοδος της οποίας τα χαρακτηριστικά αντίστασης εξαρτώνται από την τιμή επαγωγής μαγνητικό πεδίο και τη θέση του διανύσματός του σε σχέση με το επίπεδο της διασταύρωσης pn .

• · Δίοδοι Gunn . Είναι μεταχειρισμένα για μετατροπή Και παραγωγή συχνότητας V ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝεύρος.

• · Δίοδος Schottky . Εχει πτώση χαμηλής τάσης όταν συνδέεται απευθείας.

• · Λέιζερ ημιαγωγών .

Χρησιμοποιείται σε μηχανική λέιζερ, είναι κατ' αρχήν παρόμοια με τις διόδους, αλλά εκπέμπουν στο συνεκτικό εύρος.

• · Φωτοδίοδοι . Ανοίγει μια κλειδωμένη φωτοδίοδος υπό την επίδραση της φωτεινής ακτινοβολίας . Χρησιμοποιείται σε αισθητήρες φωτός , κίνησηκαι τα λοιπά.

• · ηλιακό κύτταρο (παραλλαγή ηλιακούς συλλέκτες ) . Όταν εκτίθεται στο φως, εμφανίζεται κίνηση ηλεκτρονίων από την κάθοδο στην άνοδο, η οποία παράγει ηλεκτρικό ρεύμα .

• · Δίοδοι Zener - χρησιμοποιήστε την αντίστροφη διακλάδωση των χαρακτηριστικών της διόδου με αναστρέψιμη διάσπαση για σταθεροποίηση τάσης .

• · Δίοδοι σήραγγας , χρησιμοποιώντας κβαντομηχανικές επιδράσεις . Χρησιμοποιούνται ως ενισχυτές , μετατροπείς , γεννήτριεςκαι τα λοιπά.

• · (δίοδοι Henry Round, LED). Στο μετάβασηηλεκτρόνια, τέτοιες δίοδοι έχουν ακτινοβολία στο ορατό φάσμα φωτός .

Για αυτές τις διόδους, χρησιμοποιούνται διαφανείς θήκες για να επιτρέπεται η σκέδαση φωτός. Παράγουν και διόδους που μπορούν να δώσουν υπεριωδης ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, υπέρυθρεςκαι άλλα απαιτούμενα εύρη (κυρίως και χώροςσφαίρα).

• · Varicaps (δίοδος John Geumma) Χάρη σε κλειστή διασταύρωση pn έχει σημαντική χωρητικότητα, η χωρητικότητα εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη Αντίστροφη τάση . Ισχύουν ως πυκνωτές Με μεταβλητή χωρητικότητα .

Συσκευές ημιαγωγώνχρησιμοποιήθηκαν στη ραδιομηχανική ακόμη και πριν από την εφεύρεση των σωλήνων κενού. Ο εφευρέτης του ραδιοφώνου, A. S. Popov, χρησιμοποίησε αρχικά ένα coherer (έναν γυάλινο σωλήνα με μεταλλικά ρινίσματα) και στη συνέχεια την επαφή μιας χαλύβδινης βελόνας με ένα ηλεκτρόδιο άνθρακα για να ανιχνεύσει ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Αυτό ήταν το πρώτο δίοδος ημιαγωγών— ανιχνευτής. Αργότερα δημιουργήθηκαν ανιχνευτές με τη χρήση φυσικών και τεχνητών κρυσταλλικών ημιαγωγών (γαλένα, ψευδάργυρος, χαλκοπυρίτης κ.λπ.).

Ένας τέτοιος ανιχνευτής αποτελούνταν από έναν κρύσταλλο ημιαγωγού συγκολλημένου σε ένα κύπελλο συγκράτησης και ένα ελατήριο από χάλυβα ή βολφραμίου με μυτερό άκρο (Εικ. 1). Η θέση της άκρης στον κρύσταλλο βρέθηκε πειραματικά, επιτυγχάνοντας τον υψηλότερο όγκο μετάδοσης του ραδιοφωνικού σταθμού.

Ρύζι. 1. Ημιαγωγική δίοδος - ανιχνευτής.

Το 1922, ο O. V. Losev, υπάλληλος του εργαστηρίου ραδιοφώνου του Nizhny Novgorod, ανακάλυψε ένα αξιοσημείωτο φαινόμενο: ένας ανιχνευτής κρυστάλλων, αποδεικνύεται, μπορεί να δημιουργήσει και να ενισχύσει ηλεκτρικές ταλαντώσεις.

Αυτό ήταν μια πραγματική αίσθηση, αλλά η έλλειψη επιστημονικής γνώσης και η έλλειψη του απαραίτητου πειραματικού εξοπλισμού δεν επέτρεψαν εκείνη την εποχή να διερευνηθεί σε βάθος η ουσία των διεργασιών που συμβαίνουν σε έναν ημιαγωγό και να δημιουργηθούν συσκευές ημιαγωγών ικανές να ανταγωνίζονται έναν ηλεκτρονικό σωλήνα.

Δίοδος ημιαγωγών

Δίοδοι ημιαγωγώνσυμβολίζεται με ένα σύμβολο που διατηρείται σε γενικές γραμμές από την εποχή των πρώτων ραδιοφώνων (Εικ. 2.6).

Ρύζι. 2. Ονομασία και δομή διόδου ημιαγωγών.

Η κορυφή του τριγώνου σε αυτό το σύμβολο υποδεικνύει την κατεύθυνση της μεγαλύτερης αγωγιμότητας (το τρίγωνο συμβολίζει την άνοδο της διόδου και η μικρή γραμμή κάθετη στις μολύβδινες γραμμές είναι η κάθοδος της).

Το ίδιο σύμβολο υποδηλώνει ανορθωτές ημιαγωγών, που αποτελούνται, για παράδειγμα, από πολλές διόδους συνδεδεμένες σε σειρά, παράλληλες ή μικτές (στήλες ανορθωτή κ.λπ.).

Διοδικές γέφυρες

Οι ανορθωτές γεφυρών χρησιμοποιούνται συχνά για την τροφοδοσία ραδιοεξοπλισμού. Το περίγραμμα του ίδιου διαγράμματος σύνδεσης διόδου (ένα τετράγωνο, οι πλευρές του οποίου σχηματίζονται από σύμβολα διόδου) έχει γίνει από καιρό γενικά αποδεκτό, επομένως, για να οριστούν τέτοιοι ανορθωτές, άρχισε να χρησιμοποιείται ένα απλοποιημένο σύμβολο - ένα τετράγωνο με το σύμβολο ενός δίοδος στο εσωτερικό (Εικ. 3).

Ρύζι. 3. Ονομασία της γέφυρας διόδου.

Ανάλογα με την τιμή της ανορθωμένης τάσης, κάθε βραχίονας της γέφυρας μπορεί να αποτελείται από μία, δύο ή περισσότερες διόδους. Η πολικότητα της ανορθωμένης τάσης δεν υποδεικνύεται στα διαγράμματα αφού προσδιορίζεται σαφώς από το σύμβολο της διόδου μέσα στο τετράγωνο.

Οι γέφυρες συνδυάζονται δομικά σε ένα περίβλημα και απεικονίζονται χωριστά, δείχνοντας ότι ανήκουν σε ένα προϊόν σε μια ονομασία θέσης. Δίπλα στον προσδιορισμό θέσης των διόδων, όπως όλες οι άλλες συσκευές ημιαγωγών, συνήθως υποδεικνύεται ο τύπος τους.

Με βάση το σύμβολο της διόδου, κατασκευάζονται σύμβολα για διόδους ημιαγωγών με ειδικές ιδιότητες. Για να αποκτήσετε το επιθυμητό σύμβολο, χρησιμοποιούνται ειδικοί χαρακτήρες, είτε στο ίδιο το βασικό σύμβολο είτε σε άμεση γειτνίαση με αυτό, και για να εστιαστεί η προσοχή σε ορισμένα από αυτά, το βασικό σύμβολο τοποθετείται σε κύκλο - σύμβολο για το σώμα μιας συσκευής ημιαγωγών.

Δίοδοι σήραγγας

Ένα σημάδι που μοιάζει με ίσιο βραχίονα υποδηλώνει την κάθοδο των διόδων σήραγγας (Εικ. 4α). Κατασκευάζονται από ημιαγωγικά υλικά με πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, με αποτέλεσμα ο ημιαγωγός να μετατρέπεται σε ημιμετάλλο. Λόγω του ασυνήθιστου σχήματος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης (έχει τμήμα αρνητικής αντίστασης), οι δίοδοι σήραγγας χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση και παραγωγή ηλεκτρικών σημάτων και σε συσκευές μεταγωγής. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτών των διόδων είναι ότι μπορούν να λειτουργήσουν σε πολύ υψηλές συχνότητες.

Ρύζι. 4. Δίοδος σήραγγας και ο χαρακτηρισμός της.

Ένας τύπος διόδων σήραγγας είναι οι αντίστροφες δίοδοι, στις οποίες, σε χαμηλή τάση στη διασταύρωση pn, η αγωγιμότητα στην αντίστροφη κατεύθυνση είναι μεγαλύτερη από την προς τα εμπρός κατεύθυνση.

Τέτοιες δίοδοι χρησιμοποιούνται σε αντίστροφη σύνδεση. Στο σύμβολο για μια αντίστροφη δίοδο, η παύλα της καθόδου απεικονίζεται με δύο παύλες να την αγγίζουν με τη μέση τους (Εικ. 4.6).

Δίοδοι Zener

Οι δίοδοι zener ημιαγωγών, οι οποίες λειτουργούν επίσης στον αντίστροφο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, έχουν κερδίσει μια ισχυρή θέση στα τροφοδοτικά, ειδικά σε αυτά χαμηλής τάσης.

Πρόκειται για επίπεδες διόδους πυριτίου κατασκευασμένες με χρήση ειδικής τεχνολογίας. Όταν ενεργοποιούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση και σε μια ορισμένη τάση, η διασταύρωση "σπάει" και στη συνέχεια, παρά την αύξηση του ρεύματος μέσω της διασταύρωσης, η τάση σε αυτήν παραμένει σχεδόν αμετάβλητη.

Ρύζι. 5. Δίοδος Zener και ο χαρακτηρισμός της στα διαγράμματα.

Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, οι δίοδοι zener χρησιμοποιούνται ευρέως ως ανεξάρτητα στοιχεία σταθεροποίησης, καθώς και ως πηγές τάσεων αναφοράς σε σταθεροποιητές τρανζίστορ.

Για τη λήψη μικρών τάσεων αναφοράς, οι δίοδοι zener ενεργοποιούνται προς τα εμπρός, με την τάση σταθεροποίησης μιας διόδου zener ίση με 0,7... 0,8 V. Τα ίδια αποτελέσματα επιτυγχάνονται όταν οι συμβατικές δίοδοι πυριτίου ενεργοποιούνται προς τα εμπρός .

Για τη σταθεροποίηση των χαμηλών τάσεων έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται ευρέως ειδικές διόδους ημιαγωγών - σταθεροποιητές. Η διαφορά τους από τις δίοδοι zener είναι ότι λειτουργούν στον άμεσο κλάδο του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, δηλαδή όταν είναι ενεργοποιημένοι στην προς τα εμπρός (αγώγιμη) κατεύθυνση.

Για να εμφανιστεί μια δίοδος zener στο διάγραμμα, η παύλα καθόδου του βασικού συμβόλου συμπληρώνεται με μια μικρή παύλα που κατευθύνεται προς το σύμβολο της ανόδου (Εικ. 5a). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η θέση της διαδρομής σε σχέση με το σύμβολο της ανόδου θα πρέπει να παραμένει αμετάβλητη ανεξάρτητα από τη θέση του συμβόλου της διόδου zener στο διάγραμμα.

Αυτό ισχύει πλήρως για το σύμβολο μιας δίοδος zener δύο ανόδου (διπλής όψης) (Εικ. 5.6), η οποία μπορεί να συνδεθεί σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (στην πραγματικότητα, πρόκειται για δύο πανομοιότυπες διόδους zener συνδεδεμένες πλάτη με πλάτη) .

Varicaps

Μια διασταύρωση ηλεκτρονίου-οπής στην οποία εφαρμόζεται αντίστροφη τάση έχει τις ιδιότητες ενός πυκνωτή. Σε αυτή την περίπτωση, ο ρόλος του διηλεκτρικού διαδραματίζεται από την ίδια τη διασταύρωση pn, στην οποία υπάρχουν λίγοι φορείς ελεύθερου φορτίου και ο ρόλος των πλακών παίζεται από τα γειτονικά στρώματα του ημιαγωγού με ηλεκτρικά φορτία διαφορετικών σημάτων - ηλεκτρονίων και τρύπες. Αλλάζοντας την τάση που εφαρμόζεται στη διασταύρωση pn, μπορείτε να αλλάξετε το πάχος της, άρα και την χωρητικότητα μεταξύ των στρωμάτων του ημιαγωγού.

Ρύζι. 6. Varicaps και ο χαρακτηρισμός τους σε διαγράμματα κυκλωμάτων.

Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται σε ειδικές συσκευές ημιαγωγών - varicapah[από αγγλικές λέξεις vari(δυνατός) - μεταβλητός και καπάκι(acitor) - πυκνωτής]. Τα Varicaps χρησιμοποιούνται ευρέως για τον συντονισμό ταλαντωτικών κυκλωμάτων, σε συσκευές αυτόματου ελέγχου συχνότητας, καθώς και ως διαμορφωτές συχνότητας σε διάφορες γεννήτριες.

Η συμβατική γραφική ονομασία ενός varicap (βλ. Εικ. 6, α) αντικατοπτρίζει ξεκάθαρα την ουσία τους: οι παράλληλες γραμμές στο κάτω μέρος γίνονται αντιληπτές ως σύμβολο ενός πυκνωτή. Kick και μεταβλητοί πυκνωτές, τα varicaps κατασκευάζονται συχνά με τη μορφή μπλοκ (ονομάζονται μήτρες) με κοινή κάθοδο και ξεχωριστές ανόδους. Για παράδειγμα στο Σχ. Το 6.6 δείχνει τον ορισμό μιας μήτρας με δύο κιρσούς και το Σχ. 6, γ - από τρία.

Θυρίστορ

Με βάση το βασικό σύμβολο της διόδου, υπό όρους ονομασίες θυρίστορ(από τα ελληνικά Θύρα– πόρτα και αγγλικά (resi) κατάστημα- αντίσταση). Πρόκειται για διόδους, οι οποίες είναι εναλλασσόμενες στρώσεις πυριτίου με τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας p και n Υπάρχουν τέσσερα τέτοια στρώματα στο θυρίστορ, δηλαδή έχει τρεις συνδέσεις pn (δομή pnpp).

Θυρίστορέχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε διάφορους ρυθμιστές εναλλασσόμενης τάσης, γεννήτριες χαλάρωσης, συσκευές μεταγωγής κ.λπ.

Ρύζι. 7. Thyristor και η ονομασία του σε διαγράμματα κυκλωμάτων.

Τα θυρίστορ με απαγωγές μόνο από τα εξωτερικά στρώματα της δομής ονομάζονται dynistorimn και χαρακτηρίζονται από ένα σύμβολο διόδου που διαγράφεται από ένα ευθύγραμμο τμήμα παράλληλο στη γραμμή καθόδου (Εικόνα 7, α). Η ίδια τεχνική χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή της ονομασίας ενός συμμετρικού δινιστορ (Εικ. 7, β), αγώγιμου ρεύματος (μετά την ενεργοποίηση) και στις δύο κατευθύνσεις.

Τα θυρίστορ με πρόσθετη (τρίτη) έξοδο (από ένα από τα εσωτερικά στρώματα της δομής) ονομάζονται θυρίστορ. Ο έλεγχος κατά μήκος της καθόδου στον χαρακτηρισμό αυτών των συσκευών φαίνεται από μια διακεκομμένη γραμμή που συνδέεται με το σύμβολο της καθόδου (Εικ. 7, γ), κατά μήκος της ανόδου - από μια γραμμή που εκτείνεται σε μία από τις πλευρές του τριγώνου που συμβολίζει την άνοδο (Εικ. 7, δ).

Το σύμβολο για ένα συμμετρικό (αμφίδρομο) τριίστορ λαμβάνεται από το σύμβολο για ένα συμμετρικό δινιστόρ προσθέτοντας ένα τρίτο τερματικό (Εικ. 7, (5).

Φωτοδίοδοι

Κύριο μέρος φωτοδίοδοςείναι μια διασταύρωση που λειτουργεί υπό αντίστροφη πόλωση. Το σώμα του έχει ένα παράθυρο μέσα από το οποίο φωτίζεται ο κρύσταλλος ημιαγωγών. Ελλείψει φωτός, το ρεύμα μέσω της διασταύρωσης pn είναι πολύ μικρό - δεν υπερβαίνει το αντίστροφο ρεύμα μιας συμβατικής διόδου.

Ρύζι. 8. Φωτοδίοδοι και αναπαράστασή τους σε διαγράμματα.

Όταν ο κρύσταλλος φωτίζεται, η αντίστροφη αντίσταση της διασταύρωσης πέφτει απότομα και το ρεύμα μέσω αυτού αυξάνεται. Για να εμφανιστεί μια τέτοια δίοδος ημιαγωγών σε ένα διάγραμμα, το βασικό σύμβολο της διόδου τοποθετείται σε κύκλο και δίπλα του (πάνω αριστερά, ανεξάρτητα από τη θέση του συμβόλου) απεικονίζεται το σημάδι του φωτοηλεκτρικού φαινομένου - δύο λοξές παράλληλες βέλη που κατευθύνονται προς το σύμβολο (Εικ. 8α).

Με παρόμοιο τρόπο, δεν είναι δύσκολο να κατασκευαστεί ένα σύμβολο για οποιαδήποτε άλλη συσκευή ημιαγωγών που αλλάζει τις ιδιότητές της υπό την επίδραση της οπτικής ακτινοβολίας. Ως παράδειγμα στο Σχ. Το 8.6 δείχνει την ονομασία του φωτοδινίστορ.

LED και ενδείξεις LED

Οι δίοδοι ημιαγωγών που εκπέμπουν φως όταν το ρεύμα διέρχεται από μια διασταύρωση pn ονομάζονται LED. Τέτοιες δίοδοι ενεργοποιούνται προς την εμπρός κατεύθυνση. Το συμβατικό γραφικό σύμβολο ενός LED είναι παρόμοιο με το σύμβολο της φωτοδιόδου και διαφέρει από αυτό στο ότι τα βέλη που υποδεικνύουν την οπτική ακτινοβολία τοποθετούνται στα δεξιά του κύκλου και κατευθύνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση (Εικ. 9).

Ρύζι. 9. LED και αναπαράστασή τους σε διαγράμματα.

Για την εμφάνιση αριθμών, γραμμάτων και άλλων χαρακτήρων σε εξοπλισμό χαμηλής τάσης, χρησιμοποιούνται συχνά δείκτες χαρακτήρων LED, οι οποίοι είναι σύνολα κρυστάλλων που εκπέμπουν φως διατεταγμένα με συγκεκριμένο τρόπο και γεμάτα με διαφανές πλαστικό.

Τα πρότυπα ESKD δεν παρέχουν σύμβολα για τέτοια προϊόντα, αλλά στην πράξη χρησιμοποιούν συχνά σύμβολα παρόμοια με αυτά που φαίνονται στο Σχ. 10 (σύμβολο ένδειξης επτά τμημάτων για την εμφάνιση αριθμών και κόμμα).

Ρύζι. 10. Καθορισμός ενδείξεων τμήματος LED.

Όπως μπορείτε να δείτε, μια τέτοια γραφική ονομασία αντικατοπτρίζει ξεκάθαρα την πραγματική θέση των στοιχείων (τμημάτων) που εκπέμπουν φως στον δείκτη, αν και δεν είναι χωρίς μειονέκτημα: δεν φέρει πληροφορίες σχετικά με την πολικότητα της συμπερίληψης των ακροδεκτών ένδειξης στο ηλεκτρικό κύκλωμα (οι δείκτες παράγονται τόσο με ακροδέκτη ανόδου κοινό σε όλα τα τμήματα όσο και με κοινό ακροδέκτη καθόδου).

Ωστόσο, αυτό συνήθως δεν προκαλεί ιδιαίτερες δυσκολίες, αφού η σύνδεση της κοινής εξόδου του δείκτη (καθώς και των μικροκυκλωμάτων) καθορίζεται στο διάγραμμα.

Οπτικοζεύκτες

Οι κρύσταλλοι που εκπέμπουν φως χρησιμοποιούνται ευρέως σε οπτικούς συζεύκτες - ειδικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση μεμονωμένων τμημάτων ηλεκτρονικών συσκευών σε περιπτώσεις όπου η γαλβανική απομόνωση τους είναι απαραίτητη. Στα διαγράμματα, οι οπτικοί συζεύκτες απεικονίζονται όπως φαίνεται στο Σχ. έντεκα.

Η οπτική σύνδεση του εκπομπού φωτός (LED) με τον φωτοανιχνευτή φαίνεται με δύο παράλληλα βέλη κάθετα στις μολύβδινες γραμμές του οπτικού συζεύκτη. Ο φωτοανιχνευτής σε έναν οπτικό ζεύγος μπορεί να είναι όχι μόνο μια φωτοδίοδος (Εικ. 11,a), αλλά και μια φωτοαντίσταση (Εικ. 11,6), φωτοαντίσταση (Εικ. 11,γ) κ.λπ. Ο αμοιβαίος προσανατολισμός των συμβόλων του ο πομπός και ο φωτοανιχνευτής δεν ρυθμίζονται.

Ρύζι. 11. Ονομασία οπτικών συζευκτών (οπτοζεύκτες).

Εάν είναι απαραίτητο, τα εξαρτήματα του οπτικού συζεύκτη μπορούν να απεικονιστούν χωριστά, αλλά σε αυτήν την περίπτωση, το σήμα οπτικής σύνδεσης θα πρέπει να αντικατασταθεί με τα σημάδια της οπτικής ακτινοβολίας και του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και η αναγωγή των εξαρτημάτων στον οπτικό συζεύκτη θα πρέπει να φαίνεται στη θέση προσδιορισμός (Εικ. 11, δ).

Λογοτεχνία: V.V. Frolov, Γλώσσα των ραδιοκυκλωμάτων, Μόσχα, 1998.

Συχνά ακούμε ότι αυτή ή η άλλη συσκευή λειτουργεί με διόδους. Τι είναι μια δίοδος;

Μια δίοδος είναι ένα ηλεκτρονικό στοιχείο που διοχετεύει καλά το ρεύμα προς μια κατεύθυνση, αλλά παρουσιάζει ισχυρή αντίσταση όταν προσπαθεί να περάσει ρεύμα μέσω αυτού προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Πώς λειτουργούν οι σύγχρονες δίοδοι

Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται δίοδοι τύπου ημιαγωγού από γερμάνιο ή πυρίτιο. Μια τέτοια δίοδος είναι μια πλάκα χωρισμένη σε δύο μέρη. Σε ένα μέρος δημιουργείται τεχνητά έλλειψη ηλεκτρονίων. Αυτή είναι μια περιοχή με αγωγιμότητα τύπου p (από τη λέξη θετική). Ο θετικός ακροδέκτης της διόδου ονομάζεται άνοδος.

Το άλλο μέρος έχει περίσσεια ηλεκτρονίων. Αυτή είναι μια περιοχή με αγωγιμότητα τύπου n (από τη λέξη αρνητική). Ο αρνητικός ακροδέκτης της διόδου ονομάζεται κάθοδος.

Το όριο μεταξύ αυτών των περιοχών ονομάζεται διασταύρωση p-n.

Πώς λειτουργεί μια δίοδος;

Εάν συνδέσετε τον θετικό πόλο της πηγής ισχύος στην άνοδο της διόδου και τον αρνητικό πόλο στην κάθοδο, τότε ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσω ενός τέτοιου κυκλώματος. Εάν το κύκλωμα περιλαμβάνει επίσης μια λάμπα, θα ανάψει. Τι θα κάνει η δίοδος αν αντιστραφούν οι θετικοί και αρνητικοί ακροδέκτες του τροφοδοτικού; Θα παρέχει ισχυρή αντίσταση στο ρεύμα. Το ρεύμα θα γίνει τόσο αδύναμο που η λάμπα δεν θα ανάψει.

Σε τι χρησιμεύουν οι δίοδοι;

Η κύρια εφαρμογή των διόδων είναι η μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές. Η δίοδος είναι το κύριο δομικό στοιχείο όλων των τροφοδοτικών, συμπεριλαμβανομένου αυτού που υπάρχει στον υπολογιστή σας.

Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε λογικά κυκλώματα στα οποία είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η διέλευση του ρεύματος προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Τέτοια κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε συσκευές αναλογικού τύπου.

Ότι δεν μπορούμε να φανταστούμε τη ζωή μας χωρίς αυτούς. Αυτά τα στροβιλιζόμενα κουτιά στα γραφεία μας συναρμολογούνται από πολλά διαφορετικά κομμάτια υλικού. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι κανένα από αυτά τα δομικά στοιχεία από μόνο του δεν έχει τις ίδιες ιδιότητες με έναν υπολογιστή.

Και μαζί, είναι κάτι εντελώς μοναδικό!

Ό,τι τούβλο κι αν πάρετε, είναι απλώς ένα κομμάτι ψημένου πηλού. Δεν είναι αμέσως σαφές σε ποιον σκοπό –από μόνο του– μπορεί να προσαρμοστεί.

Είναι σαν ένα σπίτι χτισμένο από τούβλα.

Αλλά αρκετές χιλιάδες από αυτά τα κομμάτια πηλού που συλλέγονται με έναν συγκεκριμένο τρόπο είναι μια κατοικία που προστατεύει από τις κακές καιρικές συνθήκες και παρέχει στέγη πάνω από το κεφάλι σας.

Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν υπολογιστή (και να ζήσετε σε ένα σπίτι) και να μην έχετε ιδέα πώς λειτουργούν αυτά τα πράγματα.

Αλλά αν θέλετε να μάθετε πώς να "θεραπεύετε" τους υπολογιστές σας, θα πρέπει να κατανοήσετε πώς λειτουργούν τα εξαρτήματά τους.

Επομένως, σήμερα θα μιλήσουμε για ένα από τα "δομικά στοιχεία" του υπολογιστή με λίγο περισσότερες λεπτομέρειες. Θα προσπαθήσουμε να γνωρίσουμε εν συντομία τι είναι διόδους ημιαγωγώνκαι γιατί χρειάζονται.

Τι είναι μια δίοδος;

Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές για τη διόρθωση εναλλασσόμενου ρεύματος.

Μια δίοδος ανορθωτή είναι ένα μέρος που περιέχει δύο τύπους ημιαγωγών συνδεδεμένων μεταξύ τους - τύπου p (θετικό) και τύπου n (αρνητικό).

Όταν συνδέονται (συντήκονται), σχηματίζεται μια λεγόμενη διασταύρωση p-n. Αυτή η διασταύρωση έχει διαφορετική αντίσταση για διαφορετική πολικότητα της εφαρμοζόμενης τάσης.

Εάν η τάση εφαρμόζεται προς τα εμπρός (ο θετικός ακροδέκτης της πηγής τάσης συνδέεται με τον ημιαγωγό p - την άνοδο και ο αρνητικός ακροδέκτης συνδέεται με τον n-ημιαγωγό - την κάθοδο), τότε η αντίσταση της διόδου είναι μικρό.

Σε αυτή την περίπτωση, η δίοδος λέγεται ότι είναι ανοιχτή. Εάν η πολικότητα της σύνδεσης αντιστραφεί, η αντίσταση της διόδου θα είναι πολύ υψηλή. Σε αυτή την περίπτωση, η δίοδος λέγεται ότι είναι κλειστή (κλειδωμένη).

Όταν η δίοδος είναι ανοιχτή, πέφτει κάποια τάση σε αυτήν.

Αυτή η πτώση τάσης δημιουργείται από το λεγόμενο μπροστινό ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο και εξαρτάται από το μέγεθος αυτού του ρεύματος.

Επιπλέον, αυτή η εξάρτηση μη γραμμικό.

Η ειδική τιμή της πτώσης τάσης ανάλογα με το ρεύμα ροής μπορεί να προσδιοριστεί από το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.

Αυτό το χαρακτηριστικό πρέπει να δίνεται στην πλήρη τεχνική περιγραφή (δελτία δεδομένων, φύλλα αναφοράς).

Για παράδειγμα, στην κοινή δίοδο 1N5408 που χρησιμοποιείται σε ένα τροφοδοτικό υπολογιστή, όταν το ρεύμα αλλάζει από 0,2 σε 3 A, η πτώση τάσης αλλάζει από 0,6 σε 0,9 V. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο, τόσο μεγαλύτερη είναι η πτώση τάσης. αυτό και, αντίστοιχα, η ισχύς που διαχέεται σε αυτό (P = U * I). Όσο περισσότερη ισχύς διαχέει η δίοδος, τόσο περισσότερο θερμαίνεται.

Στα συστήματα υπολογιστών, κατά την διόρθωση της τάσης δικτύου, χρησιμοποιείται συνήθως ένα κύκλωμα διόρθωσης γέφυρας - 4 δίοδοι συνδεδεμένες με συγκεκριμένο τρόπο.

Εάν ο ακροδέκτης 1 έχει θετικό δυναμικό σε σχέση με τον ακροδέκτη 2, τότε το ρεύμα θα ρέει μέσω της διόδου VD1, του φορτίου και της διόδου VD3.

Εάν ο ακροδέκτης 1 έχει αρνητικό δυναμικό από τον ακροδέκτη 2, τότε το ρεύμα θα ρέει μέσω της διόδου VD2, του φορτίου και της διόδου VD4. Έτσι, αν και το ρεύμα διαμέσου του φορτίου ποικίλλει σε μέγεθος (σε εναλλασσόμενη τάση), ρέει πάντα προς μία κατεύθυνση - από τον ακροδέκτη 3 στον ακροδέκτη 4.

Αυτό είναι το αποτέλεσμα ανόρθωσης. Εάν δεν υπήρχε γέφυρα διόδου, το ρεύμα φορτίου θα έρεε σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Ρέει στην ίδια κατεύθυνση με τη γέφυρα. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται παλμικό.

Σε ένα μάθημα ανώτερων μαθηματικών αποδεικνύεται ότι η παλμική τάση περιέχει μια σταθερή συνιστώσα και το άθροισμα των αρμονικών (συχνότητες που είναι πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας μιας εναλλασσόμενης τάσης 50 Hertz). Το εξάρτημα DC απομονώνεται με ένα φίλτρο (πυκνωτής υψηλής χωρητικότητας), το οποίο δεν επιτρέπει τη διέλευση αρμονικών.

Δίοδοι ανορθωτή υπάρχουν επίσης στο τμήμα χαμηλής τάσης του τροφοδοτικού. Μόνο το κύκλωμα μεταγωγής δεν αποτελείται από 4 διόδους, αλλά από δύο.

Ένας προσεκτικός αναγνώστης μπορεί να ρωτήσει: «Γιατί χρησιμοποιούνται διαφορετικά κυκλώματα μεταγωγής; Είναι δυνατή η χρήση διόδου γέφυρας στο τμήμα χαμηλής τάσης;»

Είναι δυνατό, αλλά δεν θα είναι η καλύτερη λύση. Στην περίπτωση μιας γέφυρας διόδου, το ρεύμα διέρχεται από το φορτίο και δύο δίοδοι συνδέονται σε σειρά.

Εάν χρησιμοποιούνται δίοδοι 1N5408, η συνολική πτώση τάσης σε αυτές μπορεί να είναι 1,8 V. Αυτό είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με την τάση δικτύου των 220 V.

Αλλά εάν ένα τέτοιο κύκλωμα χρησιμοποιείται στο τμήμα χαμηλής τάσης, τότε αυτή η πτώση θα είναι πολύ αισθητή σε σύγκριση με τάσεις +3,3, +5 και +12 V. Η χρήση ενός κυκλώματος δύο διόδων μειώνει τις απώλειες στο μισό, αφού μία Η δίοδος συνδέεται σε σειρά με το φορτίο, όχι δύο.

Επιπλέον, το ρεύμα στα δευτερεύοντα κυκλώματα του τροφοδοτικού είναι πολύ μεγαλύτερο (πολλές φορές) από ότι στο πρωτεύον κύκλωμα.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για αυτό το κύκλωμα ο μετασχηματιστής πρέπει να έχει δύο πανομοιότυπες περιελίξεις και όχι μία. Ένα κύκλωμα ανόρθωσης δύο διόδων χρησιμοποιεί και τους δύο μισούς κύκλους της τάσης AC, ακριβώς όπως ένα κύκλωμα γέφυρας.

Εάν το δυναμικό του άνω άκρου της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή (βλ. διάγραμμα) είναι θετικό σε σχέση με το κάτω, τότε το ρεύμα ρέει μέσω του ακροδέκτη 1, της διόδου VD1, του ακροδέκτη 3, του φορτίου, του ακροδέκτη 4 και του μέσου της περιέλιξης. Η δίοδος VD2 ​​είναι κλειδωμένη αυτή τη στιγμή.

Εάν το δυναμικό του κάτω άκρου της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι θετικό σε σχέση με το άνω άκρο, τότε το ρεύμα ρέει μέσω του ακροδέκτη 2, της διόδου VD2, του ακροδέκτη 3, του φορτίου, του ακροδέκτη 4 και του μέσου του τυλίγματος. Η δίοδος VD1 είναι κλειδωμένη αυτή τη στιγμή. Το αποτέλεσμα είναι το ίδιο παλμικό ρεύμα όπως σε ένα κύκλωμα γέφυρας.

Τώρα ας βάλουμε ένα τέλος στη βαρετή θεωρία και ας προχωρήσουμε στο πιο ενδιαφέρον πράγμα - την πρακτική.

Αρχικά, ας πούμε ότι πριν ξεκινήσετε τον έλεγχο των διόδων, καλό θα ήταν να εξοικειωθείτε με τον τρόπο εργασίας με έναν ψηφιακό ελεγκτή.

Αυτό συζητείται στα σχετικά άρθρα και.

Μια δίοδος σε ηλεκτρικά κυκλώματα απεικονίζεται συμβολικά με τη μορφή τριγώνου (βέλους) και ραβδιού.

Το ραβδί είναι η κάθοδος, το βέλος (υποδεικνύει την κατεύθυνση του ρεύματος, δηλαδή την κίνηση των θετικών φορτίων) είναι η άνοδος.

Μπορείτε να ελέγξετε τη γέφυρα διόδου με έναν ψηφιακό ελεγκτή θέτοντας το διακόπτη λειτουργίας στη θέση δοκιμής διόδου (ο δείκτης του διακόπτη εύρους του ελεγκτή πρέπει να βρίσκεται απέναντι από τη συμβολική εικόνα της διόδου).

Εάν συνδέσετε τον κόκκινο αισθητήρα του ελεγκτή στην άνοδο και τον μαύρο στην κάθοδο μιας ξεχωριστής διόδου, τότε η δίοδος θα ανοίξει από την τάση από τον ελεγκτή.

Η οθόνη θα εμφανίσει μια τιμή 0,5 - 0,6 V.

Εάν αλλάξετε την πολικότητα των ανιχνευτών, η δίοδος θα μπλοκαριστεί.

Στην οθόνη θα εμφανιστεί ένα στο αριστερό ψηφίο.

Μια γέφυρα διόδου έχει συχνά μια συμβολική ονομασία του τύπου της τάσης στο σώμα (~ εναλλασσόμενη τάση, +, - άμεση τάση).

Η γέφυρα διόδου μπορεί να ελεγχθεί εγκαθιστώντας έναν αισθητήρα σε έναν από τους ακροδέκτες "~" και τον δεύτερο - εναλλάξ στους ακροδέκτες "+" και "-".

Σε αυτή την περίπτωση, η μία δίοδος θα είναι ανοιχτή και η άλλη θα είναι κλειστή.

Εάν αλλάξετε την πολικότητα των ανιχνευτών, τότε η δίοδος που ήταν κλειστή θα ανοίξει τώρα και η άλλη θα κλείσει.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η κάθοδος είναι ο θετικός ακροδέκτης της γέφυρας.

Εάν κάποια από τις διόδους είναι βραχυκυκλωμένη, ο ελεγκτής θα δείξει μηδενική (ή πολύ μικρή) τάση.

Μια τέτοια γέφυρα είναι φυσικά ακατάλληλη για εργασία.

Μπορείτε να επαληθεύσετε ότι η δίοδος είναι βραχυκυκλωμένη εάν δοκιμάσετε τις διόδους σε λειτουργία μέτρησης αντίστασης.

Με μια βραχυκυκλωμένη δίοδο, ο ελεγκτής θα δείξει ελαφρά αντίσταση και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Όπως ήδη αναφέρθηκε, ένα κύκλωμα ανόρθωσης δύο διόδων χρησιμοποιείται στα δευτερεύοντα κυκλώματα.

Αλλά ακόμα και σε μία δίοδο η τάση πέφτει αρκετά σε σύγκριση με τις τάσεις εξόδου +12 V, +5 V, +3,3 V.

Τα ρεύματα κατανάλωσης μπορεί να φτάσουν τα 20 A ή περισσότερο και θα διαλυθεί πολλή ισχύς στις διόδους.

Ως αποτέλεσμα, θα ζεσταθούν πολύ.

Η απαγωγή ισχύος θα μειωθεί εάν η τάση προς τα εμπρός στη δίοδο είναι χαμηλότερη.

Επομένως, σε τέτοιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται οι λεγόμενες δίοδοι Schottky, οι οποίες έχουν χαμηλότερη πτώση τάσης προς τα εμπρός.

Δίοδοι Schottky

Μια δίοδος Schottky δεν αποτελείται από δύο διαφορετικούς ημιαγωγούς, αλλά από ένα μέταλλο και έναν ημιαγωγό.

Το λεγόμενο φράγμα δυναμικού που προκύπτει θα είναι μικρότερο.

Τα τροφοδοτικά υπολογιστών χρησιμοποιούν διπλές διόδους Schottky σε συσκευασία τριών ακροδεκτών.

Ένας τυπικός εκπρόσωπος ενός τέτοιου συγκροτήματος είναι το SBL2040. Η πτώση τάσης σε κάθε δίοδο του στο μέγιστο ρεύμα δεν θα υπερβαίνει (σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων) τα 0,55 V. Εάν το ελέγξετε με έναν ελεγκτή (σε λειτουργία δοκιμής διόδου), θα εμφανίσει μια τιμή περίπου 0,17 V.

Η χαμηλότερη τάση οφείλεται στο γεγονός ότι ένα πολύ μικρό ρεύμα ρέει μέσα από τη δίοδο, μακριά από το μέγιστο.

Συμπερασματικά, ας πούμε ότι η δίοδος έχει μια τέτοια παράμετρο όπως η μέγιστη επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση. Εάν η δίοδος είναι κλειδωμένη, εφαρμόζεται αντίστροφη τάση σε αυτήν. Κατά την αντικατάσταση διόδων, αυτή η τιμή πρέπει να λαμβάνεται υπόψη.

Εάν σε πραγματικό κύκλωμα η αντίστροφη τάση υπερβεί τη μέγιστη επιτρεπτή, η δίοδος θα αποτύχει!

Μια δίοδος είναι ένα σημαντικό κομμάτι υλικού στα ηλεκτρονικά. Πώς αλλιώς θα μπορούσαμε να ισιώσουμε την ένταση;

Μπορείτε να αγοράσετε διόδους για πειράματα

Τα λέμε στο blog!