Принцип работы и назначение диодов. Диоды и их разновидности
В механике есть такие устройства, которые пропускают воздух или жидкость только в одном направлении. Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка — . Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.
Электроника — эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток. Если провести аналогию: бачок с водой — это заряженный конденсатор , шланг — это провод, катушка индуктивности — это колесо с лопастями
которое невозможно сразу разогнать, а потом невозможно резко остановить.
Тогда что такое ниппель в электронике? А ниппелем мы будем называть радиоэлемент — . И в этой статье мы познакомимся с ним поближе.
Полупроводниковый диод представляет из себя элемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. Это своеобразный ниппель;-).
Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:
А некоторые выглядят чуточку по другому:
Есть также и SMD исполнение диодов:
Диод имеет два вывода , как и резистор, но у этих выводов, в отличие от резистора, есть определенные названия — анод и катод (а не плюс и минус, как говорят некоторые неграмотные электронщики). Но как же нам определить, что есть что? Есть два способа:
1) на некоторых диодах катод обозначают полоской , отличающейся от цвета корпуса
.jpg)
.jpg)
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.
Если подать на анод плюс, а на катод минус, то у нас диод «откроется» и электрический ток спокойно по нему потечет. А если же на анод подать минус, а на катод — плюс, то ток через диод не потечет. Своеобразный ниппель;-). На схемах простой диод обозначают вот таким образом:
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;-).
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
1) Обратное максимальное напряжение U обр
— это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток I обр
— 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 I пр
— это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.
3) Максимальная частота F d , 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
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 (I min , I max) . 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 (U обр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (I max ) 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 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
Ну и осветительные светодиоды — это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах
Светодиод — это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое , которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:
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 — I ос,ср. — среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор — (U у ), 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.
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.
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.
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.
Диоды относятся к классу полупроводников и считаются активными электронным компонентам (резисторы и конденсаторы - пассивными).
При подключении диода в цепь должна быть соблюдена правильная полярность. Чтобы было легко определить расположение катода и анода, на корпус или на один из выводов диода наносят специальные метки. Встречаются различные способы маркировки диодов, но чаще всего на сторону корпуса, соответствующую катоду, наносят кольцевую полоску.
Если маркировка диода отсутствует, то выводы полупроводниковых диодов можно определить с помощью измерительного прибора - как уже говорилось выше, диод пропускает ток только в одну сторону. Если измерительного прибора под рукой нет, можно использовать батарейку и маломощную лампочку так, как описано в приводящемся ниже эксперименте.
Работа диода
Работу диода можно наглядно представить при помощи простого эксперимента. Если к диоду через маломощную лампу накаливания подключить батарею так, чтобы положительный вывод батареи был соединен с анодом, а отрицательный - с катодом диода, то в получившейся электрической цепи потечет ток и лампочка загорится. Максимальная величина этого тока зависит от сопротивления полупроводникового перехода диода и поданного на него постоянного напряжения. Данное состояние диода назвается открытым, ток, текущий через него, - прямым током I пр , а поданное на него напряжение, из-за которого диод оказался в открытым, - прямым напряжением U пр .
Если выводы диода поменять местами, то лампа не будет светиться, так как диод будет находиться в закрытом состоянии и оказывать току в цепи сильное сопротивление. Стоит отметить, что небольшой ток через полупроводниковый переход диода в обратном направлении все же потечет, но в сравнении с прямым током будет настолько маленьким, что лампочка даже не среагирует. Такой ток называют обратым током I обр , а напряжение, создающее его,- обратным напряжением U обр .
В нейронных цепях BEAM-роботов диоды часто применяются при создании нейронов, моделирующих логическое сложение (элементы ИЛИ). Кроме того, в схемах BEAM-роботов иногда используются емкостные свойства диодов.
Перегоревшая лампочка в подъезде, это повод для проведения баталий и начала крупномасштабной операции «как нагадить соседу». Те, кто живет в многоквартирных домах, наверно не раз сталкивались с руганью о том, чья очередь менять сгоревшую лампочку. Хорошо если соседи цивилизованные и все меняют лампочку в порядке очереди без ругани и скандалов.
К сожалению не у всех такие образцово показательные соседи и для того что бы сохранить на вашей площадке мир и спокойствие есть один интересный способ который предотвратит лампочку от быстрого сгорания. Подключение лампочки через диод повысит срок эксплуатации в несколько раз. Исходя из своего опыта могу сказать что у меня в подвале лампочка с диодом горит уже несколько лет и на мой взгляд перегорать в ближайшем будущем совсем не собирается.
Итак, давайте разберем причины, по которой перегорают лампочки
Прежде всего, это перепады напряжения, далее слабый контакт. С перепадами напряжения, думаю, все ясно, а вот о слабом контакте поговорим подробнее.
Слабый контакт может быть в патроне, в выключателе также стоит посмотреть скрутки в дозовой коробке. Причин возникновения слабого контакта несколько, плохо затянутые винты в патроне и выключателе, окисление проводов и контактов и слабо вкрученная в патрон лампочка. Если в вашем доме присутствует один из этих факторов, то перегорание лампочки в самые кратчайшие сроки вам гарантировано.
Также основной причиной перегорания лампочек считается их качество и производитель. В наш век экономии на материалах, производители экономят буквально на всем. В итоге такой экономии лампочки сгорают, в самые кратчайшие сроки, не отработав заявленного времени. Про лампочки накаливания китайского происхождения вспоминать не хочется…..
Подключение лампочки через диод дело довольно простое и быстрое. Прежде всего, нужно знать, какой диод нужен для этого дела. Тут гадать нечего подойдет диод с обратным напряжением не менее 350 вольт, также учитываем силу тока, она должна быть не меньше 0.5 ампера. Как вариант используйте для подключения диоды Д245 , Д248 , или на крайний случай Д226Б .
Схема подключения лампочки через диод крайне примитивна, на лампочку идет два провода,
между лампочкой и одним из этих проводов должен быть вклинен диод.
Диод можно запихнуть в любом месте, ниже я выложил фото инструкцию довольно оригинального способа подключения диода. Но это способ с заморочкой, есть более быстрые решения, о которых вы сможете прочитать еще ниже.
Берем обычную лампочку на 220 вольт. От другой сгоревшей лампочки отделяем цоколь.
Припаеваем диод к пятачку на лампочке, в цоколе от сгоревшей лампочки делаем отверстие и выводим туда второй конец диода.
Выведеный конец диода припаиваем в свою очередь к второму цоколю. Спаиваем два цоколя между собой и вкручиваем в патрон.
Как видите, выше показанный способ подключения, занимает довольно продолжительное время, итак вот более быстрые решения.
Способы подключения диода к лампочке
1. Диод подключаем одним концом на клемму выключателя другим концом, на провод идущий к лампочке.
2. В патроне, одним концом на контакт патрона другой конец припаиваем к приходящему проводу.
3. Вскрываем дозовую коробку и ищем скрутку, отвечающую за включение лампочки, впаиваем диод между проводами (для специалистов).
Недостаток лампочки с диодом это мерцающий свет, но согласитесь что для подъезда или подвала это не слишком принципиальный вопрос. Для того что бы убрать мерцание в схему нужно подключить конденсатор но об этом мы поговорим уже в другой раз.
На заметку в трудный период жизни
Вообще интернет великое дело, помимо информационных услуг с геометрической прогрессией растет число сервисов, которые реально могут выручить в трудный период жизни. Как писалось выше, затеял я ремонт в своей квартире, так как я довольно ленивый человек то все покупки делаю в интернет магазинах. Нашел я шикарную люстру, но она оказалась последней, то есть заказывать нужно сразу. Денег как всегда не было…. Упустить люстру я не мог, скидка не позволяла. Раньше я с опаской относился ко всем видам интернет кредитов. На сегодняшний день я понял, что это спасенье.
Много сервисов по онлайн займам я прошерстил, все не то и все не так. Потеряв надежду найти, что ни будь путное, чисто случайно нашел сайт, который помог мне взять онлайн заём на киви кошелек и самая прелесть этого заёма это то, что никаких процентов на первый заем, они не берут. В общем, долганул я 5000 рубликов по беспроцентной ставке, и благополучно заказал люстру своей мечты)))). Забегая вперед, скажу, что еще пару раз, там же делал онлайн займы.
Условия довольно шикарные и нет почти никаких требований к платежеспособности заемщика. Пару стандартных пунктов и быстрая регистрация, в общем, с ними можно иметь дело. Больших сумм я не брал, но 10 000 давали без проблем , сроки возврата лояльные, кто пользовался таким займом, пишите в комментариях, обсудим…
Расскажем вам о том, как подключить обычную лампу накаливания через диод. Такую лампочку можно использовать, например, для освещения коридоров, подъездов или любых других помещений, в которых не требуется очень яркий свет. В этом процессе возникает вопрос: какой диод нужно купить, чтобы поставить на лампочку 220 вольт. Это зависит от мощности лампочки, ниже в статье приведен пример диода для лампы на 100 ватт, даны формулы для расчета параметров диода.
Увлекательные электронные вещицы продаются в этом китайском магазине .
Для начала немножко теории. Отнюдь не секрет, что для передачи напряжения на большие расстояния без потерь, используется переменный ток, которым питаются наши лампочки. Чобы понять, что такое переменный ток, достаточно обратить внимание на график зависимости напряжения от времени для переменного тока. Как вы могли заметить, ток меняет свое направление с некоторой частотой. Если исключить один период колебаний, то можно уменьшить их амплитуду вдвое, что на практике даст нам понижение питающего напряжения в 2 раза и, свою очередь, позволит лампочке работает намного дольше, чем обычно, а также защитит лампочку от скачков напряжения и снизит риск для перегорания в момент включения.
Такая лампа не привлечет к себе внимание тех, кто ворует энергосберегающие а также обычные лампочки на лестничных площадках.
Самым простым способом отсечки полупериода колебаний сетевого напряжения является установка последовательно с нагрузкой полупроводникового диода, который будет пропускать ток только в одном направлении. В нашем случае необходимо подбирать диод по трем основным параметрам: максимальный прямой ток, максимальный прямой ток в импульсе и максимальное обратное напряжение.
Максимальный прямой ток можно найти, разделив мощность лампочки на величину питающего напряжения. Максимальный прямой ток в импульсе должен быть минимум в 20 раз больше максимального прямого тока, чтобы диод не выбило при включении лампочки. Значение максимального обратного напряжения должно быть в 3 корня из двух раз больше питающего напряжения.
В нашем случае, поскольку диод будет ставится внутрь дополнительного накладного цоколя, не стоит забывать, что его длина должна быть меньше его длины. Например, в данном случае используется диод 1N5399 , который стоит около 8 центов. Он идеально подходит по всем параметрам для 220 вольтовой лампы накаливания мощностью 100 Ватт.
Для того, чтобы сделать вечную лампочку, нам понадобится:
Старая лампочка или цоколь.
Новая лампочка мощностью до 100 Вт.
Диод.
Паяльник мощностью не менее 20 Вт.
Припой.
Бокорезы или кусачки.
Плоскогубцы.
Молоток.
Целлофановый пакет.
Игла или разогнутая скрепка.
Как подключить лампочку через диод
Нам нужно взять диод, откусить у него одну из ножек, припаять его к контакту на цоколе лампы. Для удобства работы лампу можно оставить на это время в упаковке, чтобы она держалась на столе.
Далее готовим второй накладной цоколь из старой лампочки. Если цоколь погнулся, используем плоскогубцы. Дальше на необходимо ее пристроить к основному цоколю, припаяв второй контакт диода к накладному цоколю точнее, к его центральному контакту.
Кстати, если вы решили сделать лампочку вечной и вам не так уж интересно сделать отдельную лампочку эксклюзивной, более простым выходом будет не трогать ее, а просто прикрутить диод в провода внутри выключателя. Делается это намного быстрее и проще.
Загрузка...
