WikiZero - Діод

1. Лампові діоди [ правити | правити код ]
2. Напівпровідникові діоди [ правити | правити код ]
3. Спеціальні типи діодів [ правити | правити код ]
4. Основні характеристики і параметри діодів [ правити | правити код ]
5. Класифікація та система позначень [ правити | правити код ]
6. СРСР [ правити | правити код ]
7. Росія [ правити | правити код ]
8. Імпортні радіодеталі [ правити | правити код ]
9. EIA / JEDEC [ правити | правити код ]
10. Pro Electron [ правити | правити код ]
11. інші [ правити | правити код ]
12. Графічне зображення [ правити | правити код ]
13. Діодні випрямлячі [ правити | правити код ]
14. Діодні детектори [ правити | правити код ]
15. Диодная захист [ правити | правити код ]
16. Діодні перемикачі [ правити | правити код ]
17. Диодная іскрозахист [ правити | правити код ]

open wikipedia design.

Діод (від грец. δις [1] - два і -од [2] - від закінчення -од терміна електрод; букв. «Двухелектродний»; корінь -од походить від грец. ὁδός «шлях») - електронний елемент , Що володіє різною провідністю в залежності від напрямку електричного струму .

Електроди діода носять назви анод і катод . Якщо до діода докладено пряме напруга (тобто анод має позитивний потенціал щодо катода), то діод відкритий (через діод тече прямий струм, діод має малий опір). Навпаки, якщо до діода докладено зворотна напруга (катод має позитивний потенціал щодо анода), то діод закритий (опір діода великий, зворотний струм малий, і може вважатися рівним нулю у багатьох випадках).

Розвиток діодів почалося в третій чверті XIX століття відразу за двома напрямками: в 1873 році болгарська учений Фредерік Гутрі відкрив принцип дії Терміон діодів (Вакуумних лампових з прямим напруженням), в 1874 році німецький учений Карл Фердинанд Браун відкрив принцип дії кристалічних (твердотільних) діодів .

Принципи роботи Терміон діода були заново відкриті 13 лютого 1880 року Томасом Едісоном , І потім, в 1883 році , Запатентовані ( патент США № 307031). Однак подальшого розвитку в роботах Едісона ідея не отримала. В 1899 році німецький учений Карл Фердинанд Браун запатентував випрямляч на кристалі [4] . Джедіш Чандра Боус розвинув далі відкриття Брауна в пристрій, що застосовується для детектування радіо . близько 1900 року Грінліф Пікард створив перший радіоприймач на кристалічному діоді. Перший Терміон діод був запатентований в Британії Джон Амброз Флемінг (Науковим радником компанії Марконі і колишнім співробітником Едісона) 16 листопада 1904 року (Патент США № 803684 від листопада 1905 року). 20 листопада 1906 року Пікард запатентував кремнієвий кристалічний детектор (Патент США № 836531).

В кінці XIX століття пристрої подібного роду були відомі під ім'ям випрямлячів, і лише в 1919 році Вільям Генрі Іклс ввів в обіг слово «діод», утворене від грецьких коренів «di» - два, і «odos» - шлях [2] .

Ключову роль в розробці перших вітчизняних напівпровідникових діодів в 1930-х роках зіграв радянський фізик Б. М. Вул .

діоди бувають електровакуумними ( кенотрони ), Газонаповненими ( газотрони , ігнітрони , стабілітрони коронного і тліючого розряду), напівпровідниковими і ін. В даний час в переважній більшості випадків застосовуються напівпровідникові діоди.

діоди

напівпровідникові

Чи не напівпровідникові

Газозаполненние

вакуумні

Лампові діоди [ правити | правити код ]

Лампові діоди є радіолампу з двома робочими електродами, один з яких підігрівається проходять через нього струмом зі спеціальної ланцюга розжарення або окремої ниткою розжарення. Завдяки цьому частина електронів залишає поверхню розігрітого електрода (катода) і під дією електричного поля рухається до іншого електрода - анода. Якщо електричне поле направлено в протилежну сторону, поле перешкоджає руху електронів, і струму (практично) немає.

Напівпровідникові діоди [ правити | правити код ]

Напівпровідниковий діод складається або з напівпровідників p-типу і n-типу (Напівпровідників з різним типом примесной провідності ), Або з напівпровідника і металу ( діод Шотткі ). Контакт між напівпровідниками називається pn переходом і проводить струм в одному напрямку (має однобічну провідність).

Спеціальні типи діодів [ правити | правити код ]

• стабілітрон (діод Зенера ) - діод, що працює в режимі оборотного пробою pn-переходу (див. Зворотний гілка вольт-амперної характеристики ). Використовуються для стабілізації напруги.
• тунельний діод (діод Лео Есакі ) - діод, в якому використовуються квантово ефекти . На вольт-амперної характеристики має область так званого негативного диференціального опору . Застосовуються як підсилювачі, генератори та ін.
• звернений діод - діод, що має набагато більш низьке падіння напруги в відкритому стані, ніж звичайний діод. Принцип роботи такого діода заснований на тунельному ефекті .
• точковий діод - діод, що відрізняється низькою ємністю pn-переходу і наявністю на зворотної гілки вольт-амперної характеристики ділянки з негативним диференціальним опором . Раніше використовувалися в НВЧ техніці (завдяки низькій ємності pn-переходу) і застосовувалися в генераторах і підсилювачах (завдяки наявності на зворотному гілки вольт-амперної характеристики ділянки з негативним диференціальним опором).
• варикап (Діоди Джона Джеумма) - діод, що володіє великою ємністю при замкненому pn-перехід , Що залежить від величини прикладеного зворотної напруги. Застосовуються в якості конденсаторів змінної ємності, керованих напругою.
• світлодіод (Діоди Генрі Раунду) - діод, що відрізняється від звичайного діода тим, що при протекції прямого струму випромінює фотони при рекомбінації електронів і дірок в pn-переході. Випускаються світлодіоди з випромінюванням в інфрачервоному, видимому, а з недавніх пір - і в ультрафіолетовому діапазоні.
• напівпровідниковий лазер - діод, близький по влаштуванню до світлодіоду, але має оптичний резонатор. Випромінює вузький промінь когерентного світла.
• фотодіод - діод, в якому під дією світла з'являється значний зворотний струм. Також, під дією світла, подібно до сонячного елементу, здатний генерувати невелику ЕРС .
• сонячний елемент - діод, схожий на фотодіод, але працює без зміщення. Падаючий на pn-перехід світло викликає рух електронів і генерацію струму.
• діод Ганна - діод, який використовується для генерації і перетворення частоти в СВЧ діапазоні.
• діод Шотткі - діод з малим падінням напруги при прямому включенні.
• лавинний діод - діод, принцип роботи якого заснований на лавинному пробої (Див. Зворотний ділянку вольт-амперної характеристики). Застосовується для захисту ланцюгів від перенапруг .
• Лавинно-пролітний діод - діод, принцип роботи якого заснований на лавину множенні носіїв заряду. Застосовується для генерації коливань в НВЧ-техніці.
• Магнітодіод - діод, вольт-амперна характеристика якого істотно залежить від значення індукції магнітного поля і розташування його вектора відносно площини pn-переходу.
• стабистор - діод, що має на початку прямої гілки вольт-амперної характеристики ділянку, що дозволяє використовувати його для стабілізації невеликих напруг (зазвичай від 0.5 до 3.0 В). На відміну від стабілітрона, у Стабистор це напруга мало залежить від температури.
• змішувальний діод - діод, призначений для перемноження двох високочастотних сигналів.
• pin-діод - діод, що володіє меншою ємністю за рахунок наявності між сильнолегованих напівпровідниками p- і n-типів матеріалу, що характеризується власноюпровідність. Використовується в НВЧ техніці, силовий електроніці, як фотодетектор.

Основні характеристики і параметри діодів [ правити | правити код ]

- максимально-допустимий постійне зворотне напруга діода; Uобр.і.макс. - максимально-допустимий імпульсна зворотна напруга діода; Iпр.макс. - максимальний середній прямий струм за період; Iпр.і.макс. - максимальний імпульсний прямий струм за період; Iпрг. - струм перевантаження випрямного діода; Fмакс. - максимально-допустима частота перемикання діода; fраб. - робоча частота перемикання діода; Uпр. при Іпр. - постійна пряма напруги діода при струмі Іпр; Iобр. - постійний зворотний струм діода; Тк.макс. - максимально-допустима температура корпусу діода. Тп.макс. - максимально-допустима температура переходу діода.

Класифікація та система позначень [ правити | правити код ]

Класифікація діодів за їх призначенням, фізичним властивостям, основним електричним параметрам, конструктивно-технологічним ознаками, родом вихідного матеріалу ( напівпровідника ) Відображається системою умовних позначень їх типів. Система умовних позначень постійно вдосконалюється відповідно до виникненням нових класифікаційних груп і типів діодів. Зазвичай системи позначень представлені буквено-цифровим кодом.

СРСР [ правити | правити код ]

На території СРСР система умовних позначень неодноразово зазнавала змін і до теперішнього часу на радіоринках можна зустріти напівпровідникові діоди, випущені на заводах СРСР і з системою позначень згідно галузевого стандарту ГОСТ 11 336.919-81, що базується на ряді класифікаційних ознак виробів [3] . Отже,

1. перший елемент буквено-цифрового коду позначає вихідний матеріал (напівпровідник), на основі якого виготовлений діод, наприклад:
2. другий елемент - буквений індекс, що визначає підклас приладів;
3. третій елемент - цифра (або в разі оптопар - буква), яка визначає один з основних ознак приладу (параметр, призначення або принцип дії);
4. четвертий елемент - число, що позначає порядковий номер розробки технологічного типу вироби;
5. п'ятий елемент - буквений індекс, умовно визначає класифікацію за параметрами діодів, виготовлених за єдиною технологією.

Наприклад: КД212Б, ГД508А, КЦ405Ж.

Крім того, система позначень передбачає (в разі необхідності) введення в позначення додаткових знаків для виділення окремих істотних конструктивно-технологічних особливостей виробів.

Росія [ правити | правити код ]

Продовжує діяти ГОСТ 2.730-73 - «Прилади напівпровідникові. Умовні позначення графічні ».

Імпортні радіодеталі [ правити | правити код ]

Існує ряд загальних принципів стандартизації системи кодування для діодів за кордоном. Найбільш поширені стандарти EIA / JEDEC і європейський «Pro Electron».

EIA / JEDEC [ правити | правити код ]

Стандартизована система EIA370 нумерації 1N-серії була введена в США EIA / JEDEC (Об'єднаний інженерний консиліум по електронним пристроям) приблизно в 1960 році. Серед найпопулярнішого в цій серії були: 1N34A / 1N270 (германієвого), 1N914 / 1N4148 (кремнієвий), 1N4001-1N4007 (Кремнієвий випрямляч 1A) і 1N54xx (потужний кремнієвий випрямляч 3A) [5] [6] [7] .

Pro Electron [ правити | правити код ]

Відповідно до європейської системи позначень активних компонентів Pro Electron, введеної в 1966 році і складається з двох букв і числового коду:

1. перша буква позначає матеріал напівпровідника:
2. друга буква позначає підклас приладів:
   • A - надвисокочастотні діоди;
   • B - варикапи ;
   • X - умножители напруги;
   • Y - випрямні діоди;
   • Z - стабілітрони , Наприклад:

• AA-серія - германієві надвисокочастотні діоди (наприклад, AA119);
• BA-серія - кремнієві надвисокочастотні діоди (наприклад: BAT18 - діодний перемикач)
• BY-серія - кремнієві випрямні діоди (наприклад: BY127 - випрямний діод 1250V, 1А);
• BZ-серія - кремнієві стабілітрони (наприклад, BZY88C4V7 - стабілітрон 4,7V).

інші [ правити | правити код ]

Інші поширені системи нумерації / кодування (зазвичай виробником) включають:

• GD-серія германієвих діодів (наприклад, GD9) - це дуже стара система кодування;
• OA-серія германієвих діодів (наприклад, OA47) - кодують послідовності розроблені британською компанією Mullard .

Система JIS маркує напівпровідникові діоди, починаючи з «1S».

Крім того, багато виробників або організації мають свої власні системи загальної кодування, наприклад:

• HP діод 1901-0044 = JEDEC 1N4148
• Військовий діод CV448 ( Великобританія ) = Mullard типу OA81 = GEC типу GEX23

Графічне зображення [ правити | правити код ]

Шаблон: Main article

Графічні символи різних типів діодів використовуються на електричних схемах відповідно до їх функціонального призначення. трикутник вказує напрямок струму від анода до катода (пряма провідність).

Рівняння Шоклі для ідеального діода (названо на честь винахідника транзистора Вільяма Шоклі ) Характеризує діод, що володіє ідеальною вольт-амперної характеристикою для прямого і зворотного потоку. Рівняння Шоклі для ідеального діода:

I (V) = IS (e V / (n VT) - 1), {\ displaystyle I (V) = I _ {\ mathrm {S}} \ left (e ^ {V / (nV _ {\ mathrm {T} })} - 1 \ right),}

де

I

- струм, що проходить через діод; I S - струм насичення діода (максимальна величина зворотного струму без обліку пробою); V - напруга на діоді; V T - термічне напругу діода; n - коефіцієнт неідеальності, відомий також як коефіцієнт емісії.

Коефіцієнт неідеальної n зазвичай лежить в межах від 1 до 2 (хоча в деяких випадках може бути вище) в залежності від процесу виготовлення і напівпровідникового матеріалу. У багатьох випадках передбачається, що n приблизно дорівнює 1 (таким чином, коефіцієнт n у формулі опускається). Коефіцієнт неідеальної не є частиною рівняння діода Шоклі і був доданий для обліку недосконалості реальних переходів. Тому в припущенні n = 1 рівняння зводиться до рівняння Шоклі для ідеального діода.

Термічне напругу V T приблизно становить 25,85 мВ при 300 K (температура, близька до «кімнатній температурі», що зазвичай використовуються в програмах моделювання). Для конкретної температури його можна знайти за формулою:

V T = k T q, {\ displaystyle V _ {\ mathrm {T}} = {\ frac {kT} {q}} \ ,,}

де

Струм насичення I S не є постійним для кожного діода, залежить від температури значно більше напруги V T. Напруга V зазвичай зменшується при збільшенні T при фіксованому I.

Рівняння Шоклі для ідеального діода (або закон діода) отримано з допущенням, що єдиними процесами, що викликають струм в діоді, є дрейф (під дією електричного струму), дифузія і термічна рекомбінація. Також вважалося, що струм в pn-області, викликаний термічної рекомбинацией, незначний.

Діодні випрямлячі [ правити | правити код ]

Діоди широко використовуються для перетворення змінного струму в постійний (точніше, в однонаправлений пульсуючий; см. випрямляч ). доданий випрямляч або діодний міст (Тобто 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 за схемою А. Н. Ларіонова на трьох паралельних півмилі застосовується в автомобільних генераторах , 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.

У деяких випрямних пристроях досі застосовуються селенові випрямлячі. Це викликано тією їх особливістю, що при перевищенні гранично допустимого струму, відбувається вигоряння селену (ділянками), що не приводить (до певної міри) ні до втрати випрямних властивостей, ні до короткого замикання - пробою.

У високовольтних випрямлячах застосовуються селенові високовольтні стовпи з безлічі послідовно з'єднаних селенових випрямлячів і кремнієві високовольтні стовпи з безлічі послідовно з'єднаних кремнієвих діодів.

Якщо з'єднане послідовно і відповідно до (в одну сторону) кілька діодів, порогове напруга, необхідне для відмикання всіх діодів, збільшується.

Діодні детектори [ правити | правити код ]

Діоди в поєднанні з конденсаторами застосовуються для виділення низькочастотної модуляції з амплітудно-модульованого радіосигналу або інших модульованих сигналів. діодні детектори застосовуються в радіоприймальних пристроях ( радіоприймачах , телевізорах і їм подібних). При роботі діода використовується квадратичний ділянку вольт-амперної характеристики .

Диодная захист [ правити | правити код ]

Діоди застосовуються для захисту пристроїв від неправильної полярності включення, захисту входів схем від перевантаження, захисту ключів від пробою ЕРС самоіндукції , Що виникає при виключенні індуктивного навантаження і іншого.

Для захисту входів аналогових і цифрових схем від перевантаження використовується ланцюжок з двох діодів, підключених до шин харчування в зворотному напрямку. Захищається вхід підключається до середньої точки цього ланцюжка. При нормальній роботі діоди закриті і майже не впливають на роботу схеми. При відведенні потенціалу входу за межі напруги живлення один з діодів відкривається і шунтує вхід схеми, обмежуючи таким чином допустимий потенціал входу діапазоном в межах напруги живлення плюс пряме падіння напруги на діоді. Такі ланцюжки можуть бути вже включені до складу ІС на етапі проектування кристала, або передбачатися при розробці схем вузлів, блоків, пристроїв. Випускаються готові захисні збірки з двох діодів в трёхвиводних «транзисторних» корпусах.

Для звуження або розширення діапазону захисту замість потенціалів харчування необхідно використовувати інші потенціали відповідно до необхідного діапазоном. При захисті від потужних перешкод, що виникають на довгих дротяних лініях, наприклад, при грозових розрядах, може знадобитися використання більш складних схем, разом з діодами включають в себе резистори , варистори , розрядники [8] [9] .

при виключенні індуктивних навантажень (таких як реле , електромагніти , магнітні пускачі , електродвигуни ) виникає ЕРС самоіндукції :

E i = - L d I d t {\ displaystyle {\ mathcal {E}} _ {i} = - L {\ frac {dI} {dt}}} ,

де

ЕРС самоіндукції перешкоджає зменшенню сили струму через індуктивність і «прагне» підтримати струм на колишньому рівні. При виключенні струму енергія магнітного поля , Створеного індуктивністю, повинна десь розсіятися. Магнітне поле, створюване індуктивним навантаженням, володіє енергією:

W = L I 2 2 {\ displaystyle W = {\ frac {LI ^ {2}} {2}}} ,

де

Таким чином, после Відключення індуктівність сама становится Джерелом Струму и напруги, а вінікає на Закритому ключі напряжение может досягаті високих значень и приводити до іскріння и обгорання контактів механічніх и пробою напівпровідніковіх ключів оскількі в ціх випадка енергія буде розсіюватіся безпосередно на самому ключі. Диодная захист є простою и однією з широко Поширення схем, что дозволяють захістіті ключі з індуктівнім НАВАНТАЖЕННЯ. Діод включається паралельно котушці так, что в робочому стані діод закритий. При відключенні струму виникає ЕРС самоіндукції спрямована проти раніше прикладеного до індуктивності напруги; ця протидії ЕРС відкриває діод; раніше йшов через індуктивність ток продовжує текти через діод і енергія магнітного поля розсіється на ньому, не викликаючи пошкодження ключа.

У схемі захисту з тільки одним діодом напруга на котушці буде рівним падіння напруги на діоді в прямому напрямку - близько 0,7-1,2 В, в залежності від величини струму. Через малість цієї напруги струм буде спадати повільно, і для прискорення виключення навантаження може знадобитися використання більш складної захисної схеми: стабілітрон послідовно з діодом, діод в комбінації з резистором , варистором або резісторно- ємнісний ланцюжки [10] .

Діодні перемикачі [ правити | правити код ]

Діодні перемикачі застосовуються для комутації високочастотних сигналів. Управління здійснюється постійним струмом, поділ ВЧ і керуючого сигналу - за допомогою конденсаторів і індуктивностей.

Диодная іскрозахист [ правити | правити код ]

Цим не вичерпується застосування діодів в електроніці, проте інші схеми, як правило, досить вузькоспеціальні. Зовсім іншу область застосовності мають спеціальні діоди, тому вони будуть розглянуті в окремих статтях.

• У перші десятиліття розвитку напівпровідникової технології точність виготовлення діодів була настільки низькою, що доводилося робити «розбракування» вже виготовлених приладів. Так, діод Д220 міг, в залежності від фактично одержані параметрів, маркуватися і як комутаційний (Д220А, Б), і як стабистор (Д220С) [ Джерело не вказано 3667 днів ]. Радіоаматори широко використовували його в якості варикапа .
• Діоди можуть використовуватися як датчики температури.
• Діоди в прозорому скляному корпусі (в тому числі і сучасні SMD -варіанти) можуть володіти паразитного чутливістю до світла (тобто радіоелектронний пристрій працює по-різному в корпусі і без корпусу, на світлі). Існують радіолюбительські схеми, в яких звичайні діоди використовуються в якості фотодіода і навіть в якості сонячної батареї.

1. ↑ Словник з кібернетики / За редакцією академіка В. С. Михалевича . - 2-е. - Київ: Головна редакція Української Радянської Енциклопедії імені М. П. Бажана, 1989. - 751 с. - (С48). - 50 000 прим. - ISBN 5-88500-008-5 .
2. ↑ 1 2 www.yourdictionary.com: суфікс -од (ode) (Недоступна посилання з 22-05-2013 [2256 днів] - історія , копія ) (Англ.)
3. ↑ 1 2 А. В. Баюк, А. Б. Гітцевіч, А. А. Зайцев та ін. Напівпровідникові прилади: діоди, тиристори, оптоелектронні прилади. Довідник / За ред. Н. Н. Горюнова. - 2-е изд., Перераб. - М.: Вища школа, 1984 рік. - С. 13-31. - 744 с., Іл с. - 100 000 прим.
4. ↑ Diode Читальний зал 26 квітня 2006 року.
5. ↑ About JEDEC (неопр.). Jedec.org. Дата обертання 22 вересня 2008. Читальний зал 4 серпня 2012 року.
6. ↑ EDAboard.com (неопр.). News.elektroda.net (10 червня 2010). Дата обігу 6 серпня 2010 року. Читальний зал 4 серпня 2012 року.
7. ↑ IDEA Transistor Museum Construction Projects Point Contact Germanium Western Electric Vintage Historic Semiconductors Photos Alloy Junction Oral History (неопр.). Semiconductormuseum.com. Дата обертання 22 вересня 2008. Читальний зал 4 серпня 2012 року.
8. ↑ Класифікація та випробування грозозащіт (Рос.). «Мережеві рішення», видавництво «Нестор» (15 квітня 2004). - (Захист обладнання Ethernet ). Дата звернення 27 квітня 2012. Читальний зал 30 травня 2012 року.
9. ↑ Деякі питання використання газорозрядних приладів для захисту ліній Ethernet (Рос.). «Мережеві рішення», видавництво «Нестор» (12 травня 2008). Дата звернення 27 квітня 2012. Читальний зал 30 травня 2012 року.
10. ↑ Барнс Дж. Електронне конструювання: Методи боротьби з перешкодами = John R. Barnes. Electronic System Design: Interference And Noise Control Techniques. - Prentice-Hall, 1987. - Пер. з англ. - М.: Мир, 1990. - С. 78-85. - 238 с. - 30 000 прим. - ISBN 5-03-001369-5 (Рос.), ISBN 0-13-252123-7 (Англ.).