Mis on diood: erinevat tüüpi seade ja tööpõhimõte, töö ahelates

Diood On erineva juhtivusega element. Seda omadust kasutatakse erinevates elektri- ja elektroonikaahelates. Selle põhjal luuakse seadmeid, millel on rakendusi erinevates valdkondades.

Dioodide tüübid: vaakum ja pooljuht. Viimast tüüpi kasutatakse praegu valdavalt enamikul juhtudel. Kunagi ei ole üleliigne teada, kuidas diood töötab, milleks seda vaja on, kuidas see on diagrammil näidatud, mis tüüpi dioodid on olemas, erinevat tüüpi dioodide kasutamine.

Vaakumdioodid

Seda tüüpi seadmed on valmistatud elektrooniliste torude kujul. Lamp näeb välja nagu klaasist õhupall, mille sees on kaks elektroodi. Üks on anood, teine ​​on katood. Nad on vaakumis. Struktuurselt on anood valmistatud õhukese seinaga silindri kujul. Katood asub sees. Tavaliselt on see silindrilise kujuga. Katoodi sisse asetatakse isoleeritud hõõgniit. Kõikidel elementidel on juhtmed, mis on ühendatud lambi tihvtide (jalgadega). Lambijalad on välja toodud.

Toimimispõhimõte

Kui elektrivool liigub mööda spiraali, siis see soojeneb ja soojendab katoodi, mille sees see asub. Kuumutatud katoodi pinnalt kogunevad selle vahetusse lähedusse ilma täiendava kiirendusväljata sealt lahkunud elektronid. Mõned neist suunatakse seejärel tagasi katoodile.

Kui anoodile rakendatakse positiivset pinget, tormavad katoodilt eralduvad elektronid sellele, luues elektronide anoodivoolu.

Katoodil on elektronide emissiooni piirmäär. Selle piiri saavutamisel anoodivool stabiliseerub. Kui anoodile katoodi suhtes rakendatakse väike negatiivne pinge, siis elektronid peatuvad.

Katoodi materjalil, millest see on valmistatud, on kõrge emissiooniaste.

Volt-ampri karakteristik (VAC)

Seda tüüpi dioodide I - V karakteristik näitab graafiliselt anoodivoolu sõltuvust katoodi ja anoodi klemmidele rakendatavast päripingest. See koosneb kolmest osast:

• Aeglane mittelineaarne voolu tõus;
• Tunnuse tööosa;
• Anoodi voolu küllastuspiirkond.

Mittelineaarne sektsioon algab pärast anoodivoolu katkestuspiirkonda. Selle mittelineaarsus on seotud katoodi väikese positiivse potentsiaaliga, mille elektronid jätsid hõõgniidi kuumutamisel.

Aktiivne ala määratleb peaaegu vertikaalse joone. See iseloomustab anoodivoolu sõltuvust kasvavast pingest.

Küllastusala on pideva anoodivoolu rida, mille pinge kasvab lambi elektroodide vahel. Selles piirkonnas asuvat vaakumtoru võib võrrelda elektrivoolu juhiga. Katoodi emissioon on saavutanud oma kõrgeima väärtuse.

Pooljuhtdioodid

Seda tüüpi seadmete loomisel on leidnud rakendust p - n ristmiku omadus juhtida elektrivoolu ühes suunas. Otsene kaasamine on negatiivse potentsiaali pakkumine ülemineku n-alale, võrreldes p-alaga, mille potentsiaal on positiivne. Sisselülitamisel on seade avatud olekus. Kui rakendatud pinge polaarsus muutub, on see lukustatud olekus ja vool ei läbi seda.

Dioodide klassifitseerimist saab läbi viia vastavalt nende otstarbele, vastavalt valmistamise iseärasustele, vastavalt selle valmistamisel kasutatud materjali tüübile.

Põhimõtteliselt kasutatakse pooljuhtseadmete valmistamiseks räni- või germaaniumplaate, millel on n-tüüpi elektrijuhtivus. Need sisaldavad liigselt negatiivselt laetud elektrone.

Erinevaid tootmistehnoloogiaid kasutades on võimalik saada väljundis punkt- või plaatdioodid.

Punktseadmete valmistamisel keevitatakse n-tüüpi plaadile terava otsaga juht (nõel). Selle pinnale kantakse teatav lisand. Germaaniumplaatide puhul sisaldab nõel indiumi, räniplaatide puhul on nõel kaetud alumiiniumiga. Mõlemal juhul luuakse p - n ristmiku piirkond. Selle kuju meenutab poolkera (punkti).

Tasapinnaliste seadmete puhul kasutatakse difusiooni- või liitmismeetodit. Selle meetodi abil saadud üleminekute ala on väga erinev. Toote otstarve sõltub selle väärtusest tulevikus. P - n ristmiku piirkondadesse joodetakse juhtmed, mida kasutatakse erinevate elektriahelate paigaldamisel valmistoote korpusest juhtmete kujul.

Diagrammidel on pooljuhtdioodid näidatud võrdkülgse kolmnurga kujul, mille ülemise nurga külge on kinnitatud selle põhjaga paralleelne vertikaaljoon. Varda tihvti nimetatakse katoodiks ja kolmnurga aluse tihvti nimetatakse anoodiks.

Otseseks nimetatakse sellist kaasamist, milles toiteallika positiivne poolus on ühendatud anoodiga. Tagasi sisselülitamisel on allika "pluss" ühendatud katoodiga.

Volt-ampri omadused

I - V karakteristik määrab pooljuhtelemendi läbiva voolu sõltuvuse selle klemmidele rakendatava pinge suurusest ja polaarsusest.

Pöörete pingete valdkonnas eristatakse kolme piirkonda: väike pärivool ja edasisuunaline töövool läbi dioodi. Üleminek ühest piirkonnast teise toimub siis, kui alalispinge jõuab juhtivuse läveni. See väärtus on germaaniumdioodide puhul suurusjärgus 0,3 volti ja ränipõhiste dioodide puhul 0,7 volti.

Kui dioodi klemmidele rakendatakse pöördpinget, on seda läbiv vool väga väike ja seda nimetatakse pöördvooluks või lekkevooluks. Seda sõltuvust täheldatakse kuni pöördpinge suuruse teatud väärtuseni. Seda nimetatakse läbilöögipingeks. Selle ületamisel kasvab pöördvool laviinina.

Parameetrite piirväärtused

Pooljuhtdioodide jaoks on nende parameetrite väärtused, mida ei saa ületada. Need sisaldavad:

• Maksimaalne pärivool;
• Maksimaalne tagasilöögipinge;
• Maksimaalne võimsuse hajumine.

Pooljuhtelement talub seda läbivat alalisvoolu piiratud koguses. Selle ületamisel p-n ristmik kuumeneb üle ja ebaõnnestub. Lennukite toiteseadmetel on selle parameetri jaoks suurim varu. Neid läbiva pärivoolu tugevus võib ulatuda kümnete ampriteni.

Läbilöögipinge maksimaalse väärtuse ületamine võib muuta ühesuunaliste omadustega dioodi tavaliseks elektrivoolujuhiks. Jaotus võib olla pöördumatu ja varieeruda olenevalt konkreetsest kasutatavast instrumendist.

Võimsus On suurus, mis sõltub otseselt voolust ja pingest, mis rakendatakse samal ajal dioodi klemmidele. Lisaks maksimaalse pärivoolu ületamisele põhjustab piirava võimsuse hajumise ületamine pöördumatuid tagajärgi. Diood lihtsalt põleb läbi ja lakkab oma eesmärki täitmast. Sellise olukorra vältimiseks paigaldavad toiteseadmed radiaatoritele seadmed, mis eemaldavad (hajutavad) liigse soojuse keskkonda.

Pooljuhtdioodide tüübid

Elektro- ja raadiotehnikas on rakendust leidnud dioodi omadus suunata voolu edasi ja mitte läbida seda vastassuunas. Kitsa hulga ülesannete täitmiseks on välja töötatud ka spetsiaalsed dioodid.

Alaldid ja nende omadused

Nende rakendus põhineb nende seadmete alaldi omadustel. Neid kasutatakse konstantse pinge saamiseks sisend- vahelduvsignaali alaldamise teel.

Üksik alaldi diood võimaldab saada oma väljundis positiivse polaarsusega pulseerivat pinget. Nende kombinatsiooni kasutades saate väljundpinge lainekuju, mis meenutab lainet. Kui kasutatakse alaldi ahelates täiendavaid elemente, nagu suure võimsusega elektrolüütkondensaatorid ja elektromagnetilise südamikuga induktiivpoolid (drosselid), saab seadme väljundis saada püsiva pinge, mis meenutab galvaanilise aku pinget, mis on enamiku seadmete tööks nii vajalik tarbija.

Pooljuht-zeneri dioodid

Nendel dioodidel on suure kaldega I-V karakteristik koos vastupidise haruga. See tähendab, et rakendades pinget zeneri dioodi klemmidele, mille polaarsus on vastupidine, saate piiravate takistite abil sisestada selle kontrollitud rikete laviinide režiimi. Pinge laviini purunemise punktis on konstantse väärtusega koos zeneri dioodi läbiva voolu olulise muutusega, mille väärtus on piiratud sõltuvalt ahelas kasutatavast seadmest. Sel viisil saavutatakse väljundpinge stabiliseerimise efekt soovitud tasemel.

Zeneri dioodide valmistamise tehnoloogiliste toimingutega saavutatakse läbilöögipinge (stabiliseerimispinge) erinevad väärtused. Nende pingete vahemik on (3-15) volti. Konkreetne väärtus sõltub suurest zeneri dioodide perekonnast valitud seadmest.

Kuidas detektorid töötavad

Kõrgsageduslike signaalide tuvastamiseks kasutatakse punkttehnoloogia abil valmistatud dioode. Detektori ülesanne on piirata pool moduleeritud signaalist. See võimaldab hiljem kõrgpääsfiltri abil seadme väljundisse jätta ainult moduleeriva signaali. See sisaldab madala sagedusega heliteavet. Seda meetodit kasutatakse raadiovastuvõtjates, mis võtavad vastu amplituudmoduleeritud signaali.

LED-ide omadused

Neid dioode iseloomustab asjaolu, et kui neid läbib pärivool, kiirgab kristall footonite voogu, mis on valgusallikaks. Olenevalt LED-is kasutatud kristalli tüübist võib valgusspekter olla inimsilmale nähtavas või nähtamatus vahemikus. Nähtamatu valgus on infrapuna- või ultraviolettvalgus.

Nende elementide valimisel on vaja ette kujutada saavutatavat eesmärki. LED-ide peamised omadused on järgmised:

• Energiatarve;
• Nimipinge;
• Tarbimisvool.

Laialdaselt kasutatavates seadmetes indikatsiooniks kasutatava LED-i voolutarve ei ületa 20 mA. Selle voolu korral on LED-i luminestsents optimaalne. Hõõgumise algus algab voolul, mis ületab 3 mA.

Nimipinge määrab ristmiku sisetakistus, mis on muutuv. Kui LED-i läbiv vool suureneb, väheneb takistus järk-järgult. LED-i toiteks kasutatava toiteallika pinge ei tohi olla väiksem kui selle jaoks passis märgitud pinge.

Energiatarve on väärtus, mis sõltub voolutarbimisest ja nimipingest. See suureneb seda määravate väärtuste suurenemisega. Tuleb märkida, et võimsad valgusdioodid võivad sisaldada 2 või isegi 4 kristalli.

LEDidel on teiste valgustusseadmete ees vaieldamatud eelised. Neid saab loetleda pikalt. Peamised neist on:

• Kõrge efektiivsusega;
• Suur vastupidavus;
• Kõrge ohutustase madala toitepinge tõttu.

Nende töö puuduseks on vajadus täiendava stabiliseeritud alalisvoolu toiteallika järele ja see suurendab kulusid.