I diodi sono i dispositivi a semiconduttore più semplici, la cui base è una giunzione elettrone-lacuna (giunzione p-n). Come è noto, la proprietà principale di una giunzione p-n è la conduttività unidirezionale: dalla regione p (anodo) alla regione n (catodo). Ciò è chiaramente indicato dalla designazione grafica convenzionale di un diodo a semiconduttore: un triangolo (simbolo dell'anodo), insieme alla linea di collegamento elettrico che lo attraversa, forma qualcosa come una freccia che indica la direzione di conduzione. La linea perpendicolare a questa freccia simboleggia il catodo (Fig. 1).

Fig. 1. Simbolo per diodi

Il codice lettera dei diodi è VD. Questo codice designa non solo i singoli diodi, ma anche interi gruppi, ad esempio le colonne raddrizzatori (vedere Fig. 1, VD4). L'eccezione è un ponte raddrizzatore monofase, rappresentato come un quadrato con il numero corrispondente di terminali e un simbolo di diodo all'interno (Fig. 2, VD1). La polarità del ponte di tensione raddrizzato non è indicata negli schemi, poiché è chiaramente determinata dal simbolo del diodo. I ponti monofase, strutturalmente combinati in un unico alloggiamento, sono rappresentati separatamente, indicando nella designazione della posizione che appartengono ad un prodotto (vedi fig. 2, VD2.1, VD2.2). Accanto alla designazione della posizione del diodo è possibile indicarne anche il tipo.

Fig.2. Simbolo per ponti a diodi

Sulla base del simbolo di base vengono costruiti anche simboli grafici per diodi a semiconduttore con proprietà speciali. Per rappresentare un diodo zener nello schema, il catodo viene completato con una breve corsa diretta verso il simbolo dell'anodo (fig. 3, VD1). Va notato che la posizione della corsa rispetto al simbolo dell'anodo dovrebbe rimanere invariata indipendentemente dalla posizione del simbolo del diodo zener sul diagramma (VD2-VD4). Ciò vale anche per il simbolo di un diodo zener a due anodi (a doppia faccia) (VD5).

Fig.3. Simbolo per diodi zener, varicap, diodi Schottky

I simboli grafici per diodi tunnel, diodi invertiti e diodi Schottky - dispositivi a semiconduttore utilizzati per l'elaborazione del segnale nella regione delle microonde - sono costruiti in modo simile. Nel simbolo di un diodo tunnel (vedi Fig. 3, VD8), il catodo è completato da due tratti diretti in una direzione (verso l'anodo), nella designazione di un diodo Schottky (VD10) - in direzioni diverse; nella designazione di un diodo invertito (VD9) - entrambi i tratti toccano il catodo con il centro.

La proprietà di una giunzione p-n polarizzata inversa di comportarsi come una capacità elettrica viene utilizzata in diodi speciali: varicapah(dalle parole vari(able) - variabile e cap(acitor) - condensatore). La designazione grafica convenzionale di questi dispositivi riflette chiaramente il loro scopo (Fig. 3, VD6): due linee parallele sono percepite come il simbolo di un condensatore. Come i condensatori variabili, per comodità, i varicap sono spesso realizzati sotto forma di blocchi (chiamati matrici) con un catodo comune e anodi separati. Ad esempio nella Fig. La Figura 3 mostra la designazione di una matrice di due varicap (VD1).

Nella designazione viene utilizzato anche il simbolo del diodo base tiristori(dal greco Thyra - porta e dall'inglese resistor - resistore) - dispositivi a semiconduttore con tre giunzioni p-n (struttura p-n-p-n), utilizzati come diodi di commutazione. Il codice lettera di questi dispositivi è VS.

Vengono chiamati tiristori con conduttori solo dagli strati più esterni della struttura dinistors ed è indicato dal simbolo di un diodo, barrato da un segmento di linea parallela al catodo (Fig. 4, VS1). La stessa tecnica è stata utilizzata nella costruzione della designazione di un dinistor simmetrico (VS2), che conduce corrente (dopo l'accensione) in entrambe le direzioni. Vengono chiamati tiristori con una terza uscita aggiuntiva (da uno degli strati interni della struttura). tiristori. Il controllo del catodo nella designazione di questi dispositivi è indicato da una linea spezzata attaccata al simbolo del catodo (VS3), e il controllo dell'anodo da una linea che si estende su uno dei lati del triangolo che simboleggia l'anodo (VS4). La designazione grafica convenzionale di un SCR simmetrico (bidirezionale) si ottiene dal simbolo di un dinistor simmetrico aggiungendo un terzo pin (vedi Fig. 4, VS5).

Fig.4. Simbolo per dinistori, trinistori

Tra i diodi che modificano i propri parametri sotto l'influenza di fattori esterni, i fotodiodi sono i più utilizzati. Per mostrare un tale dispositivo a semiconduttore in un diagramma, il simbolo del diodo di base è posizionato in un cerchio e accanto ad esso (in alto a sinistra, indipendentemente dalla posizione) viene posizionato un segno di effetto fotoelettrico: due frecce parallele oblique dirette verso il simbolo (Fig. 5, VD1-VD3) . Le designazioni per qualsiasi altro diodo a semiconduttore controllato dalla radiazione ottica sono costruite in modo simile. Nella fig. La Figura 5 mostra, a titolo di esempio, la designazione grafica convenzionale del fotodinistore VD4.

Fig.5. Simbolo per fotodiodi

I simboli grafici convenzionali per i diodi emettitori di luce sono costruiti in modo simile, ma le frecce che indicano la radiazione ottica sono posizionate in alto a destra, indipendentemente dalla posizione, e dirette nella direzione opposta (Fig. 6). Poiché i LED che emettono luce visibile vengono solitamente utilizzati come indicatori, nei diagrammi vengono contrassegnati con le lettere latine HL. Il codice lettera standard D viene utilizzato solo per i LED a infrarossi (IR).

Fig.6. Simbolo per LED e indicatori LED

Gli indicatori di caratteri LED vengono spesso utilizzati per visualizzare numeri, lettere e altri caratteri. I simboli grafici convenzionali per tali dispositivi non sono formalmente previsti in GOST, ma in pratica simboli come HL3, mostrato in Fig. 6, che mostra la designazione di un indicatore a sette segmenti per la visualizzazione di numeri e una virgola. I segmenti di tali indicatori sono contrassegnati da lettere minuscole dell'alfabeto latino in senso orario, iniziando dall'alto. Questo simbolo riflette chiaramente la disposizione quasi reale degli elementi luminosi (segmenti) nell'indicatore, sebbene non sia privo di inconvenienti; non contiene informazioni sulla polarità di inclusione nel circuito elettrico (poiché indicatori simili sono prodotti sia con un anodo comune che con un catodo comune, gli schemi di connessione saranno diversi). Tuttavia, ciò non causa particolari difficoltà, poiché il collegamento del terminale comune degli indicatori è solitamente indicato sullo schema. Il codice lettera degli indicatori di segnaletica è HG.

I cristalli che emettono luce sono ampiamente utilizzati in optoaccoppiatori- dispositivi speciali utilizzati per collegare singole parti di dispositivi elettronici nei casi in cui sia necessario il loro isolamento galvanico. Negli schemi, gli optoaccoppiatori sono indicati con la lettera U e rappresentati come mostrato in Fig. 7.

Fig.7. Simbolo per optoaccoppiatori

Il collegamento ottico dell'emettitore (LED) e del fotorilevatore è mostrato in questo caso da due frecce perpendicolari alle linee di comunicazione elettrica - le uscite del fotoaccoppiatore. Il fotorilevatore nell'accoppiatore ottico può essere un fotodiodo (vedi Fig. 7, U1), fototiristore U2, fotoresistore U3, ecc. L'orientamento relativo dei simboli dell'emettitore e del fotorivelatore non è regolato. Se necessario, i componenti dell'accoppiatore ottico possono essere rappresentati separatamente, ma in questo caso il segno del collegamento ottico dovrebbe essere sostituito con i segni della radiazione ottica e dell'effetto fotoelettrico e l'appartenenza delle parti allo stesso prodotto dovrebbe essere mostrata nella posizione designazione (vedi Fig. 7, U4.1, U4.2).

Il nome diodo si traduce come "due elettrodi". Storicamente, l'elettronica ha origine dai dispositivi elettrici a vuoto. Il fatto è che le lampade, che molti ricordano dai vecchi televisori e ricevitori, portavano nomi come diodo, triodo, pentodo, ecc.

Il nome includeva il numero di elettrodi o piedini del dispositivo. I diodi a semiconduttore furono inventati all'inizio del secolo scorso. Erano usati per rilevare i segnali radio.

La proprietà principale di un diodo sono le sue caratteristiche di conduttività, che dipendono dalla polarità della tensione applicata ai terminali. La designazione del diodo ci dice la direzione di conduzione. Il movimento della corrente coincide con la freccia sul diodo UGO.

UGO – designazione grafica convenzionale. In altre parole, questa è un'icona che denota un elemento sul diagramma. Diamo un'occhiata a come distinguere la designazione LED sul diagramma da altri elementi simili.

Diodi, cosa sono?

Oltre ai singoli diodi raddrizzatori, questi sono raggruppati in un unico alloggiamento a seconda dell'applicazione.

Designazione del ponte a diodi

Ad esempio, ecco come viene rappresentato ponte a diodi per il raddrizzamento della tensione alternata monofase. E sotto c'è l'aspetto dei ponti e dei gruppi di diodi.

Un altro tipo di raddrizzatore è Diodo Schottky– progettato per il funzionamento in circuiti ad alta frequenza. Disponibili sia in forma discreta che in assemblaggi. Si trovano spesso negli alimentatori a commutazione, ad esempio negli alimentatori per personal computer AT o ATX.

In genere, sui gruppi Schottky, la piedinatura e il circuito di connessione interno sono indicati sulla custodia.

Diodi specifici

Abbiamo già esaminato il diodo raddrizzatore, diamo un'occhiata a Diodo Zener, che nella letteratura russa si chiama - diodo zener.

Designazione del diodo Zener (diodo Zener)

Esternamente, sembra un diodo normale: un cilindro nero con un segno su uno dei lati. Spesso si trova in una versione a bassa potenza: un piccolo cilindro di vetro rosso con un segno nero sul catodo.

Ha una proprietà importante: la stabilizzazione della tensione, quindi viene acceso parallelamente al carico nella direzione opposta, ad es. Il positivo dell'alimentatore è collegato al catodo e l'anodo al meno.

Il prossimo dispositivo è varicap, il principio del suo funzionamento si basa sulla modifica del valore della capacità della barriera, a seconda dell'entità della tensione applicata. Utilizzato nei ricevitori e nei circuiti dove è necessario effettuare operazioni sulla frequenza del segnale. Designato come un diodo combinato con un condensatore.

Varicap: designazione sul diagramma e aspetto

– la cui designazione assomiglia ad un diodo incrociato. In effetti, è quello che è: è un dispositivo semiconduttore a 3 giunzioni e 4 strati. A causa della sua struttura, ha la proprietà di far passare la corrente quando supera una determinata barriera di tensione.

Ad esempio, dinistori da 30 V circa vengono spesso utilizzati nelle lampade a “risparmio energetico”, per avviare un autogeneratore e altri alimentatori costruiti secondo tale circuito.

Designazione Dinistor

LED e optoelettronica

Poiché il diodo emette luce, la designazione significa GUIDATO dovrebbe esserci un'indicazione di questa caratteristica, quindi al solito diodo sono state aggiunte due frecce in uscita.

In realtà ci sono molti modi diversi per determinare la polarità; di seguito c'è un'intera sezione su questo, ad esempio la piedinatura di un LED verde.

In genere, i pin di un LED sono contrassegnati con un segno o con gambe di diversa lunghezza. La gamba corta è un aspetto negativo.

Fotodiodo, il dispositivo ha un funzionamento opposto al LED. Cambia il suo stato di conduttività a seconda della quantità di luce che cade sulla sua superficie. La sua designazione:

Tali dispositivi vengono utilizzati in televisori, registratori e altre apparecchiature controllate da un telecomando nello spettro degli infrarossi. Un tale dispositivo può essere realizzato tagliando il corpo di un normale transistor.

Spesso utilizzato nei sensori di luce, sui dispositivi per l'accensione e lo spegnimento automatico dei circuiti di illuminazione, ad esempio i seguenti:

L'optoelettronica è un campo che si è diffuso ampiamente nella trasmissione dei dati e nei dispositivi di comunicazione e controllo. Grazie alla risposta rapida e alla capacità di isolamento galvanico, garantisce la sicurezza dei dispositivi alimentati in caso di sovratensione ad alta tensione sul lato primario. Tuttavia non nella forma indicata, ma sotto forma di accoppiatore ottico.

Nella parte inferiore del diagramma si vede un fotoaccoppiatore. Il LED viene acceso qui chiudendo il circuito di alimentazione utilizzando un optotransistor nel circuito LED. Quando chiudi l'interruttore, la corrente scorre attraverso il LED nel fotoaccoppiatore, nel quadrato in basso a sinistra. Si accende e il transistor, sotto l'influenza del flusso luminoso, inizia a far passare corrente attraverso il LED1, contrassegnato in verde.

La stessa applicazione viene utilizzata nei circuiti di feedback di corrente o tensione (per stabilizzarli) di molti alimentatori. Il campo di applicazione parte dai caricabatterie per cellulari e dagli alimentatori per strisce LED, fino ai potenti sistemi di alimentazione.

Esistono una grande varietà di diodi, alcuni sono simili nelle loro caratteristiche, altri hanno proprietà e applicazioni del tutto insolite, sono accomunati dalla presenza di soli due terminali funzionali.

Questi elementi sono presenti in qualsiasi circuito elettrico, la loro importanza e le loro caratteristiche non possono essere sottovalutate. La corretta selezione di un diodo nel circuito smorzatore, ad esempio, può influenzare in modo significativo l'efficienza e la dissipazione del calore degli interruttori di potenza e, di conseguenza, la durata dell'alimentatore.

Se c'è qualcosa che non ti è chiaro lascia commenti e fai domande nei seguenti articoli ti sveleremo sicuramente tutte le domande poco chiare e i punti interessanti!

In meccanica esistono dispositivi che consentono il passaggio dell'aria o del liquido in una sola direzione.Ricorda come hai gonfiato una bicicletta o una gomma per auto. Perché l'aria non è uscita dalla ruota quando hai rimosso il tubo della pompa? Perché sulla fotocamera, nella pipetta in cui inserisci il tubo della pompa, c'è una cosa così interessante: . Quindi lascia passare l'aria solo in una direzione e ne blocca il passaggio nell'altra direzione.

L'elettronica è la stessa idraulica o pneumatica. Ma lo scherzo è che l'elettronica usa la corrente elettrica invece del liquido o dell'aria. Se tracciamo un'analogia: un serbatoio d'acqua è un condensatore carico, un tubo è un filo, un induttore è una ruota con lame

che non può essere accelerato immediatamente e quindi non può essere interrotto bruscamente.

Allora cos'è un capezzolo in elettronica? E chiameremo un elemento radio un capezzolo. E in questo articolo lo conosceremo meglio.

Un diodo a semiconduttore è un elemento che lascia passare la corrente elettrica in una sola direzione e ne blocca il passaggio nell'altra direzione. Questo è una specie di capezzolo ;-).

Alcuni diodi hanno quasi lo stesso aspetto dei resistori:

E alcuni sembrano un po' diversi:

Esistono anche versioni SMD di diodi:

Il diodo ha due terminali, come un resistore, ma questi terminali, a differenza di un resistore, hanno nomi specifici: anodo e catodo(e non più e meno, come dicono alcuni ingegneri elettronici analfabeti). Ma come determiniamo quale è quale? Ci sono due modi:

1) su alcuni diodi il catodo è indicato da una striscia diverso dal colore del corpo

2) puoi controlla il diodo usando un multimetro e scoprire dov'è il suo catodo e dov'è il suo anodo. Allo stesso tempo, controlla le sue prestazioni. Questo metodo è ferreo ;-). Come controllare un diodo utilizzando un multimetro può essere trovato in questo articolo.

Se applichiamo il più all'anodo e il meno al catodo, il diodo si “aprirà” e la corrente elettrica lo attraverserà tranquillamente. Ma se applichiamo un segno negativo all'anodo e un segno positivo al catodo, la corrente non scorrerà attraverso il diodo. Una specie di capezzolo ;-). Nei diagrammi, un diodo semplice è designato come segue:

È molto facile ricordare dov'è l'anodo e dov'è il catodo, se ricordi l'imbuto per versare i liquidi negli stretti colli delle bottiglie. L'imbuto è molto simile al circuito a diodi. Lo versiamo nell'imbuto e il liquido scorre molto bene, ma se lo capovolgi prova a versarlo attraverso il collo stretto dell'imbuto ;-).

Caratteristiche dei diodi

Diamo un'occhiata alle caratteristiche del diodo KD411AM. Cerchiamo le sue caratteristiche su Internet, digitando nel campo di ricerca “scheda tecnica KD411AM”

Ne abbiamo bisogno anche per spiegare i parametri del diodo

1) Tensione massima inversa U arr. - questa è la tensione del diodo che può sopportare se collegato nella direzione opposta, mentre la corrente lo attraversa Io arr.– intensità di corrente quando il diodo è collegato al contrario. Quando viene superata la tensione inversa nel diodo, si verifica la cosiddetta rottura a valanga, a seguito della quale la corrente aumenta bruscamente, il che può portare alla completa distruzione termica del diodo. Nel nostro diodo in studio, questa tensione è di 700 Volt.

2) Corrente diretta massima Io ho è la corrente massima che può fluire attraverso il diodo nella direzione in avanti. Nel nostro caso sono 2 Ampere.

3) Frequenza massima Fd , che non deve essere superato. Nel nostro caso, la frequenza massima del diodo sarà di 30 kHz. Se la frequenza è più alta, il nostro diodo non funzionerà correttamente.

Tipi di diodi

Diodi Zener

Sono gli stessi diodi. Già dal nome è chiaro che i diodi zener stabilizzano qualcosa. UN stabilizzano la tensione. Ma affinché il diodo zener esegua la stabilizzazione, è necessaria una condizione.Essi dovrebbero essere collegati in modo opposto rispetto ai diodi. L'anodo è negativo e il catodo è positivo. Strano, non è vero? Ma perché? Scopriamolo. Nella caratteristica corrente-tensione (CVC) di un diodo, viene utilizzato il ramo positivo - la direzione in avanti, ma in un diodo zener viene utilizzata l'altra parte del ramo CVC - la direzione opposta.

Sotto nel grafico vediamo un diodo zener da 5 Volt. Non importa quanto cambi la forza attuale, riceveremo comunque 5 Volt ;-). Fantastico, non è vero? Ma ci sono anche delle insidie. L'intensità della corrente non deve essere maggiore di quella indicata nella descrizione del diodo, altrimenti fallirà a causa dell'alta temperatura - Legge di Joule-Lenz. Il parametro principale del diodo zener è tensione di stabilizzazione(Ust). Misurato in Volt. Nel grafico si vede un diodo zener con una tensione di stabilizzazione di 5 Volt. Esiste anche un intervallo di corrente al quale funzionerà il diodo zener: questa è la corrente minima e massima(Io minimo, io massimo). Misurato in Ampere.

I diodi Zener hanno esattamente lo stesso aspetto dei diodi convenzionali:

Sugli schemi sono indicati così:

LED

LED- una classe speciale di diodi che emettono luce visibile e invisibile. La luce invisibile è la luce nella gamma degli infrarossi o degli ultravioletti. Ma per l’industria i LED con luce visibile svolgono ancora un ruolo importante. Sono utilizzati per l'esposizione, la progettazione di insegne, striscioni luminosi, edifici e anche per l'illuminazione. I LED hanno gli stessi parametri di qualsiasi altro diodo, ma solitamente la loro corrente massima è molto inferiore.

Limitare la tensione inversa (Sei arrivato) può raggiungere i 10 Volt. Corrente massima ( Imax) sarà limitato a circa 50 mA per i LED semplici. Altro per l'illuminazione. Pertanto, quando si collega un diodo convenzionale, è necessario collegare un resistore in serie ad esso. Il resistore può essere calcolato utilizzando una formula semplice, ma idealmente è meglio utilizzare un resistore variabile, selezionare il bagliore desiderato, misurare il valore del resistore variabile e inserire lì un resistore costante con lo stesso valore.

Le lampade a LED consumano pochi centesimi di elettricità e sono economiche.

Le strisce LED composte da molti LED sono molto richieste. Sembrano molto carini.

Negli schemi i LED sono designati come segue:

Non dimenticare che i LED sono suddivisi in indicatori e illuminazione. Gli indicatori LED hanno una luce debole e vengono utilizzati per indicare eventuali processi che si verificano in un circuito elettronico. Sono caratterizzati da una debole luminosità e da un basso consumo di corrente

Ebbene, i LED per l'illuminazione sono quelli utilizzati nelle lanterne cinesi, così come nelle lampade a LED

Il LED è un dispositivo a corrente, cioè per il suo normale funzionamento necessita di una corrente nominale, non di una tensione. Alla corrente nominale il LED diminuisce di una certa quantità, che dipende dal tipo di LED (potenza nominale, colore, temperatura). Di seguito è riportata una tabella che mostra quale caduta di tensione si verifica sui LED di diversi colori alla corrente nominale:

Puoi imparare come controllare il LED in questo articolo.

Tiristori

Tiristori sono diodi la cui conduttività è controllata utilizzando il terzo terminale: l'elettrodo di controllo (UE). L'uso principale dei tiristori è controllare un carico potente utilizzando un segnale debole fornito all'elettrodo di controllo.I tiristori sembrano simili ai diodi o ai transistor. I tiristori hanno così tanti parametri che non c'è abbastanza articolo per descriverli.Parametro principale – Io OS, mercoledì.– il valore medio della corrente che dovrebbe fluire attraverso il tiristore nella direzione in avanti senza danni alla sua salute.Un parametro importante è la tensione di apertura del tiristore - ( U), che viene alimentato all'elettrodo di controllo e in corrispondenza del quale il tiristore si apre completamente.

ed ecco come si presentano i tiristori di potenza, cioè i tiristori che funzionano con corrente elevata:

Nei diagrammi, i tiristori triodo appaiono così:

Esistono anche tipi di tiristori: dinistori e triac. I Dinistor non hanno un elettrodo di controllo e sembrano un normale diodo. I dinistori iniziano a far passare la corrente elettrica attraverso se stessi in connessione diretta quando la tensione ai suoi capi supera un certo valore.I triac sono uguali ai tiristori triodo, ma quando sono accesi passano la corrente elettrica attraverso di essi in due direzioni, quindi vengono utilizzati nei circuiti con corrente alternata.

Ponte a diodi e gruppi di diodi

I produttori inseriscono anche diversi diodi in un unico alloggiamento e li collegano insieme in una determinata sequenza. In questo modo otteniamo gruppi di diodi. I ponti a diodi sono uno dei tipi di gruppi di diodi.

Sui diagrammi ponte a diodiè indicato così:

Esistono anche altri tipi di diodi, come i varicap, il diodo Gunn, il diodo Schottky, ecc. Non basterebbe nemmeno l’eternità per descriverli tutti.

La struttura più semplice nella famiglia dei semiconduttori sono i diodi, che hanno solo due elettrodi, tra i quali c'è conduttività della corrente elettrica in una direzione. Questo tipo di conduttività nei semiconduttori è creata grazie alla loro struttura interna.

Caratteristiche del dispositivo

Senza conoscere le caratteristiche costruttive del diodo, è impossibile comprenderne il principio di funzionamento. La struttura del diodo è costituita da due strati con diversi tipi di conduttività.

Il diodo è costituito dai seguenti elementi principali:

• Telaio. È realizzato sotto forma di un cilindro a vuoto, il cui materiale può essere ceramica, metallo, vetro e altri materiali durevoli.
• Catodo. Si trova all'interno del palloncino e serve a generare l'emissione di elettroni. Il dispositivo catodico più semplice è un filo sottile che si illumina durante il funzionamento. I diodi moderni sono dotati di elettrodi riscaldati indirettamente, realizzati sotto forma di cilindri metallici con la proprietà di uno strato attivo che ha la capacità di emettere elettroni.
• Stufa. Questo è un elemento speciale sotto forma di filo riscaldato dalla corrente elettrica. Il riscaldatore si trova all'interno di un catodo riscaldato indirettamente.
• Anodo. Questo è il secondo elettrodo del diodo, che serve a ricevere gli elettroni emessi dal catodo. L'anodo ha un potenziale positivo rispetto al catodo. La forma dell'anodo è spesso la stessa del catodo, cilindrica. Entrambi gli elettrodi sono simili all'emettitore e alla base dei semiconduttori.
• Cristallo. Il suo materiale di fabbricazione è germanio o silicio. Una parte del cristallo è di tipo p priva di elettroni. L'altra parte del cristallo ha conduttività di tipo n con un eccesso di elettroni. Il confine situato tra queste due parti del cristallo è chiamato giunzione p-n.

Queste caratteristiche di progettazione del diodo gli consentono di condurre la corrente in una direzione.

Principio operativo

Il funzionamento di un diodo è caratterizzato dai suoi vari stati e dalle proprietà del semiconduttore quando si trova in questi stati. Diamo uno sguardo più da vicino ai principali tipi di connessioni dei diodi e ai processi che si verificano all'interno del semiconduttore.

Diodi a riposo

Se il diodo non è collegato al circuito, al suo interno si verificano ancora processi peculiari. C'è un eccesso di elettroni nella regione "n", che crea un potenziale negativo. La carica positiva è concentrata nella regione “p”. Insieme, tali cariche creano un campo elettrico.

Poiché le cariche di segno opposto si attraggono, gli elettroni da “n” passano in “p”, riempiendo i buchi. Come risultato di tali processi, nel semiconduttore appare una corrente molto debole e la densità della sostanza nella regione “p” aumenta fino a un certo valore. In questo caso, le particelle si disperdono uniformemente in tutto il volume dello spazio, ovvero si verifica una diffusione lenta. Di conseguenza, gli elettroni ritornano nella regione “n”.

Per molti dispositivi elettrici la direzione della corrente non ha molta importanza; Per un diodo, la direzione del flusso di corrente è di grande importanza. Il compito principale di un diodo è far passare la corrente in una direzione, cosa facilitata dalla giunzione p-n.

Commutazione inversa

Se i diodi sono collegati all'alimentazione secondo lo schema mostrato, la corrente non passerà attraverso la giunzione p-n. Il polo positivo dell'alimentatore è collegato all'area “n” e il polo negativo è collegato a “p”. Di conseguenza, gli elettroni della regione “n” si spostano verso il polo positivo dell’alimentatore. I buchi sono attratti dal polo negativo. Nella transizione appare un vuoto; non ci sono portatori di carica.

All’aumentare della tensione, le lacune e gli elettroni si attraggono con maggiore forza e alla giunzione non ci sono portatori di carica. Quando il diodo è acceso al contrario, non scorre corrente.

Un aumento della densità della materia in prossimità dei poli crea la diffusione, cioè la tendenza a distribuire la materia in tutto il volume. Ciò si verifica quando l'alimentazione è spenta.

Corrente inversa

Ricordiamo il lavoro dei portatori di oneri di minoranza. Quando il diodo è spento, una piccola quantità di corrente inversa lo attraversa. È formato da portatori minoritari che si muovono nella direzione opposta. Questo movimento si verifica quando la polarità dell'alimentazione viene invertita. La corrente inversa è solitamente trascurabile perché il numero di portatori minoritari è molto piccolo.

All'aumentare della temperatura dei cristalli, il loro numero aumenta e provoca un aumento della corrente inversa, che solitamente porta al danneggiamento della giunzione. Per limitare la temperatura operativa dei semiconduttori, il loro alloggiamento è montato su radiatori di raffreddamento termoasportabili.

Connessione diretta

Scambiamo i poli di potenza tra catodo e anodo. Sul lato "n", gli elettroni si allontaneranno dal terminale negativo e fluiranno verso la giunzione. Sul lato "p", i fori che hanno una carica positiva verranno allontanati dal terminale di alimentazione positivo. Pertanto, gli elettroni e le lacune inizieranno a muoversi rapidamente l'uno verso l'altro.

Vicino alla giunzione si accumulano particelle con cariche diverse e tra loro si forma un campo elettrico. Gli elettroni passano attraverso la giunzione pn e si spostano nella regione “p”. Alcuni elettroni si ricombinano con le lacune e il resto passa al polo positivo dell'alimentatore. Si crea una corrente diretta del diodo, che è limitata dalle sue proprietà. Se questo valore viene superato, il diodo potrebbe guastarsi.

Nel circuito diretto del diodo, la sua resistenza è insignificante, a differenza del circuito inverso. Si ritiene che la corrente non rifluisca attraverso il diodo. Di conseguenza, abbiamo scoperto che i diodi funzionano secondo il principio di una valvola: gira la manopola a sinistra - l'acqua scorre, a destra - niente acqua. Pertanto, sono anche chiamate valvole a semiconduttore.

Tensione diretta e inversa

Quando il diodo si apre, ai suoi capi è presente tensione diretta. La tensione inversa è il valore quando il diodo si chiude e la corrente inversa lo attraversa. La resistenza del diodo alla tensione diretta è molto piccola, a differenza della tensione inversa, che aumenta fino a migliaia di kOhm. Questo può essere verificato misurando con un multimetro.

La resistenza di un cristallo semiconduttore può variare a seconda della tensione. All’aumentare di questo valore la resistenza diminuisce e viceversa.

Se i diodi vengono utilizzati durante il funzionamento con corrente alternata, con una semionda positiva della tensione sinusoidale sarà aperto e con una semionda negativa sarà chiuso. Questa proprietà dei diodi viene utilizzata per il raddrizzamento della tensione. Pertanto, tali dispositivi sono chiamati raddrizzatori.

Caratteristiche dei diodi

Le caratteristiche del diodo sono espresse da un grafico che mostra la dipendenza della corrente, della tensione e della sua polarità. L'asse delle coordinate verticali nella parte superiore determina la corrente diretta, nella parte inferiore quella inversa.

L'asse orizzontale a destra indica la tensione diretta e l'asse orizzontale a sinistra indica la tensione inversa. Il ramo rettilineo del grafico esprime la corrente passante del diodo e corre vicino all'asse verticale, poiché esprime un aumento della corrente diretta.

Il secondo ramo del grafico mostra la corrente quando il diodo è chiuso e corre parallelo all'asse orizzontale. Quanto più ripido è il grafico, tanto meglio il diodo raddrizza la corrente. All'aumentare della tensione diretta, la corrente aumenta lentamente. Dopo aver raggiunto la regione del salto, la sua grandezza aumenta notevolmente.

Il ramo inverso del grafico mostra che all'aumentare della tensione inversa, la corrente praticamente non aumenta. Ma quando vengono raggiunti i limiti consentiti, si verifica un brusco salto nella corrente inversa. Di conseguenza, il diodo si surriscalderà e fallirà.

Diodo è un dispositivo a semiconduttore a due elettrodi. Questo è di conseguenza Anodo(+) o elettrodo positivo e Catodo(-) o elettrodo negativo. Si dice comunemente che un diodo abbia regioni (p) e (n), che sono collegate ai terminali del diodo. Insieme formano una giunzione pn. Diamo uno sguardo più da vicino a cos'è questa giunzione p-n. Un diodo semiconduttore è un cristallo purificato di silicio o germanio, in cui un'impurezza accettrice viene introdotta nella regione (p) e un'impurezza donatrice viene introdotta nella regione (n). Gli ioni possono agire come impurità donatrici Arsenico e come accettore di ioni impurità India. La proprietà principale di un diodo è la capacità di far passare la corrente solo in una direzione. Consideriamo la figura seguente:

Questa figura mostra che se il diodo è acceso Anodo al plus della nutrizione e Catodo al meno dell'alimentatore, il diodo è nello stato aperto e conduce corrente, poiché la sua resistenza è trascurabile. Se il diodo è acceso Anodo a meno, e Catodo Il lato positivo è che la resistenza del diodo sarà molto alta e praticamente non ci sarà corrente nel circuito, o meglio lo sarà, ma così piccola da poter essere trascurata.

Puoi saperne di più guardando il grafico seguente, caratteristiche Volt-Amp del diodo:

Nella connessione diretta, come vediamo da questo grafico, il diodo ha una piccola resistenza, e di conseguenza fa passare bene la corrente, e nella connessione inversa, fino a un certo valore di tensione, il diodo è chiuso, ha un'elevata resistenza e praticamente non conduce attuale. Questo è facile da verificare se hai un diodo e un multimetro a portata di mano, devi mettere il dispositivo in posizione di test audio, oppure impostando l'interruttore del multimetro di fronte all'icona del diodo, come ultima risorsa, puoi provare a testare il diodo impostando l'interruttore sulla posizione 2 KOhm per misurare la resistenza. Il diodo è rappresentato sugli schemi elettrici come nella figura sotto, è facile ricordare dove si trova ciascun terminale: la corrente, come sappiamo, scorre sempre dal più al meno, quindi il triangolo nell'immagine del diodo sembra mostrare con il vertice la direzione della corrente, cioè dal più al meno.

Collegando la punta rossa del multimetro all'Anodo, possiamo assicurarci che il diodo faccia passare corrente in direzione diretta; sullo schermo del dispositivo appariranno numeri pari a ~ 800-900 o vicini ad esso. Collegando le sonde al contrario, la sonda nera all'anodo, la sonda rossa al catodo, vedremo un'unità sullo schermo, che conferma che il diodo non passa corrente quando commutato al contrario. I diodi discussi sopra sono planari e puntiformi. I diodi planari sono progettati per potenza media e alta e vengono utilizzati principalmente nei raddrizzatori. I diodi puntiformi sono progettati per bassa potenza e vengono utilizzati nei rilevatori radio possono funzionare ad alte frequenze;

Diodo planare e puntiforme

Quali sono i tipi di diodi?

A) La foto mostra il diodo di cui abbiamo discusso sopra.

B) Questa figura mostra diodo zener, (nome straniero diodo Zener), viene utilizzato quando il diodo viene riacceso. Obiettivo principale: mantenere stabile la tensione.

Diodo zener a doppio anodo - immagine del diagramma

IN) Doppia faccia(o due anodi) diodo zener. Il vantaggio di questo diodo zener è che può essere acceso indipendentemente dalla polarità.

D), può essere utilizzato come elemento di rinforzo.

D), utilizzato nei circuiti di rilevamento ad alta frequenza.

E), utilizzato come condensatore variabile.

G), quando il dispositivo è illuminato, nel circuito ad esso collegato si forma una corrente dovuta alla formazione di coppie di elettroni e lacune.

3), dispositivi ben noti e probabilmente più utilizzati, dopo i diodi raddrizzatori convenzionali. Sono utilizzati in molti dispositivi elettronici per la visualizzazione e altro ancora.

Diodi raddrizzatori Sono prodotti anche sotto forma di ponti di diodi, diamo un'occhiata a cosa sono: si tratta di quattro diodi collegati per produrre corrente continua (rettifica) in un alloggiamento. Sono collegati da Circuito a ponte, norma per raddrizzatori:

Hanno quattro terminali contrassegnati: due per il collegamento della corrente alternata e un più e un meno. La foto mostra un ponte a diodi KTS405:

Ora diamo uno sguardo più da vicino al campo di applicazione dei LED. I LED (o meglio le lampade a LED) sono prodotti dall'industria e per l'illuminazione di interni, come fonte di luce economica e durevole, con una base che consente loro di essere avvitati in un normale portalampada a incandescenza.

Foto lampada LED

I LED sono disponibili in diversi pacchetti, incluso SMD.

Vengono prodotti anche i cosiddetti LED RGB, al loro interno sono presenti tre cristalli LED con diversa luminescenza Rosso-Verde-Blu, rispettivamente Rosso - Verde - Blu, questi LED hanno quattro uscite e permettono di ottenere qualsiasi colore visibile miscelando i colori.

Questi LED SMD sono spesso disponibili sotto forma di strisce con resistori già installati e consentono di collegarli direttamente a una fonte di alimentazione da 12 volt. Puoi utilizzare un controller speciale per creare effetti di luce:

regolatore rgb

Quando vengono utilizzati, non amano quando vengono forniti con una tensione di alimentazione superiore a quella per cui sono progettati e possono bruciarsi immediatamente o dopo qualche tempo, quindi la tensione della fonte di alimentazione deve essere calcolata utilizzando delle formule. Per i LED sovietici del tipo AL-307, la tensione di alimentazione dovrebbe essere di circa 2 volt, per quelli importati 2-2,5 volt, naturalmente con limitazione di corrente. Per alimentare le strisce LED, se non si utilizza un apposito controller, è necessario un alimentatore stabilizzato. Materiale preparato - AKV.

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