Діод

Відео: Як працює ДИОД [РадіолюбітельTV 36]

діод (Рус. діод, англ. Diode, ньому. Die Diode) - електронний прилад, з двома електродами, що пропускає електричний струм тільки в одному напрямку. Застосовується в радіотехніці, електроніці, енергетиці та інших галузях, переважно, для випрямлення змінного електричного струму, детектування, перетворення і множення частоти, а також для перемикання електричних ланцюгів.
Назва діод запропонував в 1919 році Вільям Генрі Еклз, утворивши її від грецької частки ди, яка означає два і грец шлях.
Позначення лампового діода Позначення напівпровідніковго диоду часто зустрічаються напівпровідникові діоди, проте лампові діоди мають свою область застосування.
Напівпровідниковий діод - використовує ректифікаційні властивості pn переходу, тобто пропускання струму тільки в одному напрямку.
У ламповому діоді струм може проходити тільки від анода до катода, завдяки конструкції лампи. Лампові діоди широко використовувалися в радіотехніці впродовж XX-го століття, але в сучасну епоху за ними збереглися тільки окремі області застосування.
У 1873 Фредерік Гутран відкрив принцип функціонування вакуумного діода. Підносячи розпечений метал до позитивно зарядженого електроскопа, хоча і не торкаючись його, він зміг розрядити електроскоп, а з негативно зарядженим електроскопом такого не траплялося. Це відкриття незалежно повторив Томас Едісон в 1880 році. За часів цього відкриття було незрозуміло, як можна використовувати цей ефект, але Едісон про всяк випадок запатентував винайдений пристрій.
Через 20 років, Джон Амброз Флемінг зрозумів, що ефект односторонньої провідності можна використовувати в радіо. Він запатентував свій винахід в 1904 році - у Великобританії, а в 1905 році - в США.
Принцип роботи напівпровідникового діода відкрив в 1874 році Карл Фердинанд Браун. Перший радіоприймач з використанням кристалічного діода сконструював Грінліф Віттіер Пікард. Свій винахід він запатентував в 1906 році.
Діоди виготовляють з кремнію, германію, селену та інших напівпровідників.
Розглянемо способи освіти pn переходу в діоді. Цей перехід не вдається одержати механічним з`єднанням напівпровідників, тому що відстань між p і n областями має бути не більше від міжатомних відстаней. Тому основними методами отримання pn переходів сплаву і дифузія.
Розглянемо германієвого діод з n-електропровідністю. При високій температурі у нього вплавляють індій, внаслідок чого утворюється ділянка з г-електропровідністю. На кордоні цих ділянок утворюється pn перехід.
Чотири режимні області напівпровідникового діода Вольт-амперна характеристика напівпровідникового діода схематично показана на малюнку (без збереження масштабу). Малюнок демонструє чотири режими роботи напівпровідникового діода. При зворотному напрузі перевищує V b r, настає пробою - різке збільшення струму, яке використовується в роботі лавинних діодів і діодів Зенера. При зворотному напрузі, меншій V b r, існує тільки малий струм насичення, в основному, порядку мікроампер. При додатку напруги в прямому напрямку, струм зростає експоненціально, залишаючись малим до напруги V d, - напруги відкривання діода. Ця напруга може бути різною, залежно від типу діода, - від 0,2 В для діодів Шотткі, до 4 В в блакитних світлодіодів.
Вольт-амперні характеристики деяких діодів, наприклад, діода Ганна і резонансного тунельного діода можуть містити ділянки з негативною диференціальною провідністю, тобто ділянки, на яких сила струму в діоді зменшується, при збільшенні прикладеної напруги. Такі діоди зручні для використання в генераторах електричних коливань.
Вольт-амперну характеристику ідеального діода, тобто діода, в якому не враховується можливість пробою і інші чинники, можна описати рівнянням Шоклі



,

де I - сила струму, I S - сила струму насичення при зворотній напрузі, V a - напруга (в прямому напрямку), k B - постійна Больцмана, T - температура.
величину V T = k B T / e називають термальною напругою.
I s - струм насичення (тепловий струм)
R б - опір бази діода
R а - активний опір
R Д - диференційний опір
C б - бар`єрна ємність
З Д - дифузійна ємність
R тп до - тепловий опір перехід-корпус
До В - коефіцієнт віпростування
? до - контактна різниця потенціалів
Допустимі зворотні напруги кремнієвих діодів - 1000-1500 В, а германієвих 100-400 В. Інтервал робочих температур кремнієвого діода - від -60 o C до +150 o C, а для германієвого - від -60 o C до +85 o C. Тому зараз в основному використовують кремнієві діоди.


Діоди широко використовуються в електротехніці, електроніці, і радіотехніці. З різними цілями, в залежності від їх характеристик.
Властивість діода - проводити струм лише в одному напрямку, застосовують в випрямлячах - для перетворення змінного струму в постійний.
Діоди використовуються при демодуляції амплітудно-модульованого радіосигналу, тобто виділення низькочастотної складової з високочастотного сигналу.
Разом з іншими електронними компонентами, діоди можуть використовуватися для створення AND і OR логічних елементів.
Світлодіоди використовуються в якості джерел світла, а фотодіоди - як його індикатори.
Робота діодів чутлива до радіоактивних променів, що дозволяє використовувати їх в якості детекторів іонізуючого випромінювання, зокрема детекторів елементарних частинок. Одна така частка має енергію в сотні тисяч і мільйони електронвольт. Проходячи через напівпровідник вона створює значну концентрацію носіїв заряду. Неосновні носії заряду легко проходять через pn перехід діода, підключеного в зворотному напрямку, створюючи струм, вимірюючи який можна оцінити характеристики частинки.
Постійне опромінення впливає на характеристики діода, а тому діоди можна використовувати не тільки для детектування частинок, але і для вимірювання доз опромінення. Для цієї мети особливо зручні PIN-діоди, в яких p-і n-області розділені широкої ділянкою ізолятора (нелегованого напівпровідника). Завдяки ширині такої області, радіаційні пошкодження детектувати легше.
Діоди використовуються, також, для вимірювання температури, оскільки падіння напруги на діоді (при прямому включенні) залежить від температури.
Варикапа виконують роль керованої напругою ємності.
Діоди з негативною вольт-амперної характеристикою є нелінійними елементами схем генераторів високочастотних коливань.
Інше використання діодів - в клавіатурі електронних музичних інструментів. Для зменшення кількості проводів ці інструменти часто використовують плати клавіатурних матриць. Контролер клавіатури сканує рядки і стовпці, щоб визначити, яку клавішу натиснув музикант. Виникає проблема в тому, що при одночасному натисканні на кілька клавіш, струм може текти в зворотному напрямку і викликати фантомні ноти. Щоб запобігти цьому, клавітатурні матриці мають діод під кожною клавішею.
Діод - двохелектродні електронний прилад, володіє різною провідністю залежно від напряму електричного струму. Електрод діода, підключений до позитивного полюса джерела струму, коли діод відкритий (тобто має маленький опір), називають анодом, підключений до негативного полюса-катодом.Діоди бувають електроваакумнімі, газонаповненими (газотрони, стабілітрони), напівпровідниковими і ін. В даний час в переважній більшості випадків застосовуються напівпровідникові діоди. Лампові діоди є радіолампу з двома робочими електродами, один з яких підігрівається ниткою розжарення. Завдяки цьому, частина електронів залишає поверхню розігрітого електрода (катода) і під дією електричного поля рухається до іншого електрода - анода. Якщо ж поле направлено в протилежну сторону, електричне поле перешкоджає цим електронам і струму (практично) нет.Діоди широко використовуються для перетворення змінного струму в постійний (точніше, в однонаправлений пульсуючий). Доданий випрямляч (є 4 діода для однофазної схеми, 6 для трифазної полумостовой схеми або 12 для трифазної полномостовой схеми, з`єднаних між собою за схемою) - основний компонент блоків живлення практично всіх електронних пристроїв. Доданий трифазний випрямляч на трьох паралельних напівмости застосовується в автомобільних генетарторах, він перетворює змінний трифазний струм генератора в постійний струм бортової мережі автомобіля. Застосування генератора змінного струму в поєднанні з доданими випрямлячем замість генератора постійного струму з щітково - колекторним вузлом дозволило значно зменшити розміри автомобільного генератора і підвищити його надійність. Це викликано тією особливістю даних випрямлячів, що при перевищенні гранично допустимого струму, відбувається вигоряння селену (ділянками), не приводить (до певної міри) ні до втрати випрямних властивостей, ні до короткого замикання - пробою.В високовольтних випрямлячах застосовуються селенові високовольтні стовпи з безлічі послідовно з`єднаних селенових випрямлячів і кремнієві високовольтні стовпи з безлічі послідовно з`єднаних кремнієвих діодів. Діоди в поєднанні з конденсаторами застосовуються для виділення низькочастотної модуляції з амплітудно-модульованого радіосигналу або інших модульованих сигналів. Діодні детектори застосовуються майже у всіх радіоприймальних пристроях: .. Діоди застосовуються також для захисту різних пристроїв від неправильної полярності включення і т. П. Відома схема діодним захисту схем постійного струму з індуктивностями від стрибків при виключенні живлення. Діод включається паралельно котушці так, що в «робочому» стані діод закритий. У такому випадку, якщо різко вимкнути збірку, виникне струм через діод і сила струму буде зменшуватися повільно (ЕРС індукції буде дорівнює падінню напруги на діоді), і не виникне потужного стрибка напруги, що приводить до іскрять контактам і вигоряє полупроводнікам.Пріменяются для комутації високочастотних сигналів . Управління здійснюється постійним струмом, поділ ВЧ і керуючого сигналу за допомогою конденсаторів і індуктивностей.


Приховані категорії: МГЕ

Увага, тільки СЬОГОДНІ!