Диод

ДИОД – (Диод) см. Двухэлектродная лампа. Самойлов К.И. Морской словарь. М. Л.: Государственное военно-морское издательство НКМФ СССР, 1941… Военно-морской словарь

Содержание

Что такое диод

диод (от греч. δις [1] – два и -ode [2] – путь) – двухэлектродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, который подключен к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (т.е. имеет низкое сопротивление) называется анодкоторый подключен к отрицательному полюсу катод.

Начнем с того, что полупроводники могут быть как n-типа, так и p-типа. Первые производятся путем легирования четырехвалентного полупроводника (обычно кремния) пятивалентным полупроводником (например, мышьяком). Эта пятивалентная примесь называется донор. Его атомы образуют четыре химические связи с атомами кремния, а пятый валентный электрон остается свободным и может уйти из валентной зоны в зону проводимости, если, например, немного повысить температуру вещества. Таким образом, в проводнике n-типа имеется избыток электронов.

Диоды. Для чайников

Все диоды можно разделить на две большие группы: полупроводниковые и не полупроводниковые. Здесь я рассмотрю только первый из них.

В основе полупроводникового диода лежит хорошо известная вещь, называемая p-n-переходом. Думаю, большинство читателей узнали об этом на уроках физики в школе, а кто-то более конкретно в институте. Однако на всякий случай я приведу общий принцип того, как это работает.

Два слова о полосовой теории проводимости в твердом состоянии

Прежде чем говорить о p-n-переходе, стоит обсудить несколько теоретических вопросов.

Предполагается, что электроны в атоме находятся на разных расстояниях от ядра. Следовательно, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее связь между ними и тем больше энергии требуется, чтобы отправить его в “свободное плавание”. Считается, что электроны находятся на разных уровень энергии. Заполнение этих уровней электронами происходит снизу вверх, и каждый уровень может содержать не более строго определенного числа электронов (атом Бора). Поэтому, если уровень заполнен, новый электрон не сможет переместиться на этот уровень, пока не освободится место для него. Чтобы электрон перешел на более высокий уровень, необходимо подвести дополнительную энергию. И если электрон “падает” вниз, избыточная энергия высвобождается в виде излучения. Электроны могут занимать только определенные орбитали в атоме с определенными энергиями. Эти орбиты называются разрешено. Соответственно, запрещено это те орбитали (зоны), в которых электрону не разрешается находиться. Подробнее об этом вы можете прочитать в ссылке на атом Бора выше, но здесь мы примем это как аксиому.

Самый высокий уровень энергии называется валентность. В большинстве веществ он занят лишь частично, поэтому электроны с внешних подуровней других атомов всегда могут найти на нем место. Фактически, они хаотично мигрируют от атома к атому, тем самым поддерживая связь между ними. Нижний слой, в котором могут перемещаться свободные электроны, называется полоса проводимости. Если валентная полоса частично заполнена и электроны могут перемещаться от атома к атому, она совпадает с полосой проводимости. Это происходит в проводниках. В полупроводниках валентная полоса полностью заполнена, но разница в энергии между валентным уровнем и уровнем проводимости мала. Поэтому электроны могут преодолеть это с помощью теплового движения. А в изоляторах эта разница велика, и для того, чтобы произошел прорыв, необходимо приложить значительную энергию.

Это общая картина энергетической структуры атома. Мы можем перейти непосредственно к p-n-переходу.

p-n-переход

Начнем с того, что полупроводники бывают n-типа и p-типа. Первые производятся путем легирования четырехвалентного полупроводника (обычно кремния) пятивалентным полупроводником (например, мышьяком). Эта пятивалентная примесь называется донор. Его атомы образуют четыре химические связи с атомами кремния, а пятый валентный электрон остается свободным и может покинуть валентную полосу и перейти в полосу проводимости, если, например, немного повысить температуру материала. Поэтому проводник n-типа имеет избыток электронов.

Полупроводники P-типа также получают путем легирования кремния, но трехвалентной примесью (например, бором). Эта примесь называется акцептор. Он может образовывать только три из четырех возможных химических связей. Валентная связь, оставшаяся пустой, называется отверстие. То есть, дырка – это не реальная частица, а абстракция, принятая для лучшего описания процессов, происходящих в полупроводнике. Его заряд предполагается положительным и равным заряду электрона. Таким образом, в полупроводнике p-типа мы имеем избыток положительных зарядов.

В обоих типах полупроводников, помимо основных носителей заряда (электронов для n-типа, дырок для p-типа), существуют носители заряда на подложке: дырки для n-типа и электроны для p-типа.

Если полупроводники p-типа и n-типа поместить рядом друг с другом, на переходе будет возникать блуждающий ток. Диффузионный ток. Это произойдет потому, что у нас слишком много отрицательных зарядов (электронов) на одной стороне и положительных зарядов (дырок) на другой. Поэтому электроны будут поступать в пограничную область p-полупроводника. А поскольку дырка – это место, где нет электрона, будет казаться, что дырки движутся в обратном направлении, к границе полупроводника n. После перехода в p- и n- области электроны и дырки рекомбинируют, и число подвижных носителей заряда уменьшается. На этом фоне хорошо видны положительно и отрицательно заряженные ионы, закрепленные на границах полупроводника (из которых “убежали” рекомбинированные дырки и электроны). В результате на границе вещества образуются две узкие заряженные области. Это p-n-переход, который также называют обедненным слоем из-за низкой концентрации в нем подвижных носителей заряда. Естественно, в этой точке будет создано электрическое поле, направление которого будет препятствовать дальнейшей диффузии электронов и дырок. Вот как Потенциальный барьерЭлектрическое поле, с другой стороны, помогает немагическим носителям преодолеть поле. В свою очередь, электрическое поле помогает неосновным носителям. Поэтому через спай протекает ток в направлении, противоположном направлению диффузии. Этот ток называется ток дрейфа. В отсутствие внешних воздействий диффузионные и дрейфовые токи уравновешивают друг друга, и поток заряда прекращается.

Ширина области обеднения и контактная разность потенциалов (потенциальный барьер) являются важными характеристиками p-n-перехода.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы его электрическое поле “поддерживало” рассеиваемый ток, потенциальный барьер уменьшится и область обеднения сузится. Следовательно, ток будет легче протекать через спай. Такое подключение внешнего напряжения называется прямым смещением.

Но возможно и обратное соединение, тогда внешнее электрическое поле поддерживает дрейфующий ток. Однако в этом случае ширина обедненной зоны увеличится, и потенциальный барьер возрастет. Переход будет “закрыт”. Такое подключение называется обратным смещением. Если приложенное напряжение превысит определенное пороговое значение, произойдет пробой и через переход потечет ток (электроны ускорятся до точки, где они смогут пройти через потенциальный барьер). Это пороговое значение называется напряжением пробоя.

На этом теория закончена, пора переходить к ее практическому применению.

Диоды, наконец

Диод – это, по сути, один p-n-переход. Если он подключен при прямом смещении, через него течет ток, а если при обратном смещении, то ток не течет (на самом деле, небольшой ток дрейфа все равно остается, но им можно пренебречь). Этот принцип показан в диодной конвенции: если ток течет в направлении стрелки треугольника, его ничто не останавливает, а если наоборот, то он падает на вертикальную линию. Эта вертикальная линия на радиодиодах обозначается широкой полосой по краю.

Я помню, что когда я был глупым студентом и впервые пришел работать в мастерскую по выкладке печатных схем, я сначала выкладывал диоды в соответствии с Божьим замыслом. Только позже я узнал, что правильное размещение этого компонента играет очень, очень важную роль. Но это лишь отступление.

Диоды имеют нелинейную вольт-амперную характеристику.

Применение диодов

Выпрямление переменного тока. Это основано на свойстве диода “блокироваться” при обратном смещении. Диод “отсекает” отрицательную полуволну.
Как переменный конденсатор. Эти диоды называются варикапы.

Здесь мы используем зависимость барьерной емкости перехода от обратного смещения. Чем выше значение, тем шире область обеднения p-n-перехода. Вы можете представить его как плоский конденсатор, где грани являются границами области, а сама область выступает в качестве диэлектрика. Соответственно, чем толще “диэлектрический слой”, тем меньше барьерная емкость. Поэтому емкость варактора может быть изменена электрически путем изменения приложенного напряжения.
Для стабилизации напряжения. Принцип работы таких диодов заключается в том, что даже при большом увеличении внешнего падения напряжения, падение напряжения на диоде увеличивается незначительно. Это относится как к прямому, так и к обратному смещению. Однако напряжение пробоя при обратном смещении намного выше, чем напряжение пробоя при прямом смещении диода. Поэтому, если необходимо поддерживать постоянное большое напряжение, лучше использовать диод с обратным смещением. А для того, чтобы он продолжал работать, несмотря на сбой, необходимо использовать специальный тип диода -. диод специального типа – стабильный режим.

В режиме прямого смещения он будет работать как обычный выпрямительный диод. В случае диода с обратным смещением он не проводит ток, пока приложенное напряжение не достигнет значения, называемого напряжением стабилизации, в этот момент диод может проводить значительный ток, а напряжение ограничивается уровнем напряжения стабилизации.
В качестве “переключателя” (коммутационное устройство). Такие диоды должны быть способны очень быстро открываться и закрываться в зависимости от приложенного напряжения.
В качестве детекторов радиации (фотодиоды).

Кванты света передают дополнительную энергию атомам в n-концевой области, что приводит к образованию большого количества новых электронно-дырочных пар. При достижении p-n-перехода дырки перемещаются в p-область, а электроны скапливаются на краю перехода. Таким образом, дрейфовый ток увеличивается, и между p- и n- областями создается разность потенциалов, которая называется фото-ЭДС. Его величина тем больше, чем больше световой поток.
Для того чтобы произвести оптическое излучение (Светодиоды).

Когда дырки и электроны рекомбинируют (прямое смещение), последние переходят на более низкий энергетический уровень. “Избыточная” энергия излучается в виде кванта энергии. В зависимости от химического состава и свойств полупроводника, он излучает определенный диапазон длин волн. Этот же состав определяет эффективность излучения.

Прикосновение экзотики

Не стоит забывать, что p-n-переход – это одно из явлений микромира, где правит квантовая физика и возможны различные странности. Например, туннельный эффект – когда частица может пройти через потенциальный барьер с меньшей энергией. Это становится возможным благодаря неопределенности связи между импульсом и координатами частицы (привет, Гейзенберг!). Этот эффект является основой для туннельные диоды.

Чтобы позволить зарядам “проходить сквозь”, они изготавливаются из вырожденных полупроводников (содержащих высокую концентрацию примесей). В результате получается резкий p-n-переход с тонким блокирующим слоем. Эти диоды имеют низкую мощность и малую инерционность, что делает их пригодными для использования в микроволновом диапазоне.

Существует еще один необычный тип полупроводниковых диодов Диоды Шоттки.

В них используется не обычный p-n-переход, а переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки. Этот барьер образуется, когда работа электронов, покидающих металл и полупроводник, различна. Если n-полупроводник имеет меньшую работу электронов, чем металл, находящийся с ним в контакте, металл будет заряжен отрицательно, а полупроводник – положительно (электронам легче перейти от полупроводника к металлу, чем наоборот). Если у нас есть контакт металл/полупроводник и работа выхода для последнего больше, чем для первого, мы получим положительно заряженный металлический пограничный слой и отрицательно заряженный полупроводниковый слой. В обоих случаях будет создана разность потенциалов, чтобы выходы двух веществ, находящихся в контакте, сравнялись. Это приведет к равновесному состоянию и образованию потенциального барьера между металлом и полупроводником. Как и в случае с p-n-переходом, к переходу металл/полупроводник можно приложить прямое и обратное смещение с аналогичными результатами.

Диоды Шоттки отличаются от своих p-n аналогов низким падением напряжения питания и меньшей емкостью спая. Это повышает их рабочую частоту и снижает уровень помех.

Заключение

Конечно, здесь рассматриваются не все существующие типы диодов. Но, надеюсь, из того, что было написано выше, можно составить достаточно полное суждение об этих электронных компонентах.

Существует несколько способов определения полярности диода:

Типы диодов

Светодиодные элементы делятся на 2 объемных типа: полупроводниковые и неполупроводниковые. Конструкция первого включает в себя небольшой резервуар с закачанным воздухом и двумя электродами внутри:

Положительный, который имеет электропроводность P.
Минус один, который имеет электропроводность N.

Неполупроводниковые диоды, в свою очередь, делятся на две другие группы:

Вакуумные (кенотроны), построенные по принципу лампы с 2 электродами, где один из электродов представлен в виде нити накаливания. Во вспомогательном положении электроны движутся в направлении от полюса к минусу. В закрытом положении движение реверсируется или приостанавливается.
Газонаполненные (светящиеся или заряженные коронным разрядом игнитроны и нейтроны в газовой фазе). Из объемного списка элементов наибольшей популярностью пользуются газодуговые заряженные диоды (газотроны). В них закачивается инертный газ, а внутри размещаются оксидные термокатоды. Ключевой особенностью этих диодов является способность обеспечивать высокое выходное напряжение и возможность работы с напряжением до десятков ампер.

Важно: Значение сопротивления в закрытом положении напрямую связано со значением прямого тока. Если оно высокое, то сопротивление будет низким.

При подаче напряжения в обратном направлении диод будет удерживать ток до достижения определенного высокого напряжения В постоянного тока, после чего он пробивается и ведет себя так же, как и в прямом направлении.

Что такое диод

Где используются диоды

Диодные мосты. Они могут состоять из 4-12 диодов, соединенных последовательно. Они используются в однофазных и трехфазных цепях, где действуют как выпрямители. В большинстве случаев такие диодные мосты устанавливаются на автомобильных генераторах переменного тока. Они не только повышают надежность устройства, но и уменьшают его размеры.
Диодные детекторы. Это конструкции, в которых сочетаются не только несколько диодов, но и конденсаторы. Таким образом, низкочастотная модуляция может быть отделена от соответствующих сигналов. Такие детекторы часто используются в конструкции радиоприемников и телевизоров.
Диодная искрозащита. ДВ их конструкции используются специальные диодные барьеры, которые ограничивают напряжение в существующей электрической цепи. Они подключены к специальным токоограничивающим резисторам для контроля тока, протекающего через цепь.
Переключатели на основе диодов. Эти устройства дополнены конденсаторами и коммутируют высокочастотные сигналы. Это контролируется управляющим сигналом, высокочастотной изоляцией и использованием постоянного тока.

Диодная диаграмма

Принцип работы

Разновидности, обозначения

Выпрямительный диод – Также известен как защитный диод, кремниевый диод. Они используются для преобразования переменного тока в постоянный.

ДДиод Зенера (стабилитрон). Для стабилизации напряжения используется стабилитрон.

Туннельный диод (диод Лео Эсаки). Используется в осцилляторах, усилителях.

Светодиод (круглый диод Генри). – Испускает оптическое излучение при прохождении через него постоянного тока.

Фотодиод. Он производит большой обратный ток при воздействии света и может создавать небольшую электродвижущую силу.

Диод Шоттки – Диод с низким падением напряжения проводимости. Также известен как сигнальный диод, германиевый диод. Быстро открывается, перегорает при прекращении обратного тока.

Лавинный диод – Принцип его работы основан на явлении лавинного пробоя и используется для защиты цепей от перенапряжения.

Единицы измерения и маркировка

A – германий (германий);
B – силициум;

A – сверхвысокочастотные диоды;
B – варикапы;
X – множители напряжения;
Y – выпрямительные диоды;
Z – стабилизирующие диоды; напр:

Серия AA – германиевые сверхвысокочастотные диоды;
Серия BA – кремниевые СВЧ диоды;
Серия BY – кремниевые выпрямительные диоды;
Серия BZ – кремниевые стабилизирующие диоды; Серия BZ – кремниевые стабилизирующие диоды.

1-эл. Код материала полупроводника	2-кол. Тип подкласса	3-электронный Серийный номер	4eL. Письмо о внесении изменений
A – германий	A – детектор, смесительный диод	100 – 999 приборы общего назначения	Модификации устройства
B – кремний	B – варикап	Z10. A99 приборы для промышленного и специального применения
C – арсенид галлия	C – транзистор малой мощности, низкой частоты
R – сульфид кадмия	D – мощный, низкочастотный транзистор
E – туннельный диод
F – маломощный, высокочастотный транзистор
G – несколько устройств в одном корпусе
H – магнитодиод
K – осциллятор Холла
L – мощный, высокочастотный транзистор
M – Модуляторы и умножители Холла
P – фотодиод, фототранзистор
Q – излучающее устройство
R – устройство зоны пробоя
S – маломощный переключающий транзистор
T – устройство управления мощностью или коммутационное устройство
U – силовой переключающий транзистор
X – диод умножителя
Y – мощный выпрямительный диод
Z – стабилитрон

Стабилитроны. Цветовая кодировка в соответствии с JIS-C-7012 (Япония)			Диоды и стабилитроны. Цветовая кодировка в соответствии с JEDEC (США)					Диоды. Европейская цветовая кодировка PRO ELECTRON
Цвет полосы (точки)	1-й элемент	2-й элемент	1-й элемент	2-й элемент	3-й элемент	4-й элемент	5-й элемент	1-й элемент	2-й элемент	3-й элемент	4-й элемент
Золото
Серебро
Черный	0	0	0	0	0	–	AA	X	0
Коричневый	1	1	1	1	1	1	A	1	1
Красный	2	2	2	2	2	2	B	BA	S	2	2
Апельсин	3	3	3	3	3	3	C	3	3
Желтый	4	4	4	4	4	4	D	T	4	4
Зеленый	5	5	5	5	5	5	E	V	5	5
Голубой	6	6	6	6	6	6	F	W	6	6
Виолетта	7	7	7	7	7	7	G	7	7
Серый	8	8	8	8	8	8	H	Y	8	8
Белый	9	9	9	9	9	9	I	Z	9	9
Пример обозначение
Пример обозначение	10 В		1N66					BAT85
Двойной второй элемент указывает на запятую между цифрами
Двойной второй элемент указывает на запятую между цифрами	7,5 В		1N237A

3,9 В		1N1420G

Вольт-амперная характеристика

Если напряжение подается в обратном направлении, диод поддерживает ток до определенного большого напряжения VDC, после чего он пробивается и действует как в прямом направлении.

Одним из ответов на вопрос, что такое вах-диод, является зависимость тока, протекающего через p-n-переход, от полярности приложенного напряжения и его величины.

Типы полупроводниковых диодов

Полупроводник – это широкое определение, описывающее саму идею и общую структуру. На практике существует множество узкоспециализированных сортов.

Выпрямители и их свойства

Иногда необходимо преобразовать ток в цепи, для чего требуется диод со свойствами выпрямителя или диодного моста. В силу принципа действия, переменный ток на входе устройства будет давать только одну полуволну – в разомкнутом состоянии.

Твердотельные регуляторы

Цель этих устройств – стабилизировать напряжение. Как это работает:

В нормальном состоянии спай обладает высоким сопротивлением, ток через него практически не течет;
При возникновении неисправности протекающий ток увеличивается, а сопротивление уменьшается.

Эти устройства работают в условиях неисправности и часто используются для защиты от перенапряжений.

диод Зенера

Мы часто встречаем название “диод Зенера”, что это такое? Это просто другое название стабилизирующего диода – в честь ученого Кларенса Зенера, который открыл явление туннельного преломления. Это эффект прохождения заряженных частиц через p-n барьер, когда электродные зоны перекрываются. Это открытие привело к разработке первых стабилизаторов, отсюда и название.

Принцип работы детекторов

Простейший амплитудный детектор можно собрать из обычного выпрямителя. Как работает диод (например, с барьером Шоттки):

если полупериоды выше, чем напряжение на конденсаторе, начинается зарядка;
Как только амплитуда становится меньше своего значения, диод закрывается.

Конденсатор разряжается, и низкочастотный сигнал восстанавливается.

LED

В отличие от обычных устройств, светодиоды производят оптическое излучение, когда через них проходит ток. Она возникает в результате рекомбинации носителей заряда с испусканием фотонов на границе электродов. Впервые этот эффект был обнаружен в 1907 году, и технология до сих пор совершенствуется.

Функции светодиодов

Спектр оптического излучения узкий – желаемый цвет изначально закладывается в кристалл диода. Однако этот диапазон может меняться в зависимости от состава полупроводникового материала:

Зеленый – фосфид галлия;
Синий – карбид кремния;
красный – арсенид галлия.

В то же время светодиоды обеспечивают высокую световую отдачу, спектральную чистоту, прочность и долговечность.

Туннель

Действует на основе одноименного эффекта. В производстве используются вырожденные полупроводники. Он используется в качестве усилителя.

Обратимые диоды

Имеют высокие показатели обратного тока, превышающие показатели будущего тока. Они обладают низкой чувствительностью к ионизирующему излучению.

Varicap

Это легче всего объяснить на примере конденсатора с переменной толщиной диэлектрического слоя. При низком напряжении на p-n-переходе толщина слоя мала, при высокой емкости слой должен увеличиваться. Для чего используются эти диоды? Они используются в качестве элементов с регулируемой емкостью, например, в системах перестройки частоты в радиоаппаратуре.

Фотодиод

Устройства, в которых обратный ток индуцируется поражающими фотонами. Принцип работы схож с обычным солнечным элементом.

Маркировка

Современная маркировка диодов включает в себя четыре элемента

Материал изготовления;
Обозначение класса диода;
Признак или характеристика;
номер разработки.

Например, KD202A – это кремниевый (K), выпрямительный (D) диод.

Триоды

Раньше использовались вместо транзисторов; в современной электротехнике практически не используются. Состоит из трех электродов: катода с прямой или косвенной нитью накала, анода и сетки. В зависимости от напряжения поток электронов регулируется, создавая эффект усилителя.

Полупроводниковый электронный прибор с двумя электродами, имеющими различное сопротивление электрическому току в противоположных направлениях

значение слова “диод

Диод (от греч. δις, два, и -од, от окончания -од термина электрод; лит. “двухэлектродный”; основа -од происходит от греч. ὁδός “путь”) – это электронный компонент с различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

1. полупроводниковый двухэлектродный электронный прибор с различным сопротивлением электрическому току в противоположных направлениях

2. техн. Электровакуумный прибор (иногда заполненный газом) с двумя электродами, имеющими различное сопротивление электрическому току в противоположных направлениях.

Фразеологические единицы и фиксированные сочетания

Создавайте лучшие карты слов вместе

Меня зовут Lampbot, я – компьютерная программа, которая поможет вам создать карту Word. Я отлично разбираюсь в математике, но пока не очень хорошо понимаю, как устроен ваш мир. Пожалуйста, помогите мне разобраться!

Спасибо! Я стал немного лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: Наследовать – Это что-то нейтральное, позитивное или негативное?

Ассоциации для слова “диод

Синонимы к слову “диод&raquo

Предложения со словом “диод&raquo

Как только он нажал большую клавишу ввода команды, компьютер зажужжал, и на экране появилась красная надпись диод доступ к основной памяти.

Сочетание слова “диод&raquo

Что такое “диод”?

Концепции со словом “диод”

Отправить комментарий

Читать далее

Предложения со словом “диод

Как только он нажал большую командную клавишу, компьютер зажужжал, а на процессоре замигал красный светодиод. диод доступ к оперативной памяти.

На стенах, в некоторых местах, вспышки диоды и уловил странные брызги – тонкие металлические волоски, проступающие сквозь металлические детали облицовки.

Прерывистый свет сигнализировал системе, что между турникетами вошел какой-то человек, а присутствие двух диоды на разных концах позволили системе определить направление движения человека.

Читайте далее: