Всі ми чудово знаємо, що таке напівпровідниковий діод, але мало хто з нас знає про принцип роботи діода, сьогодні спеціально для новачків я поясню принцип його роботи. Діод як відомо однією стороною добре пропускає струм, а у зворотному напрямку – дуже погано. Діод має два висновки - анод і катод. Жоден електронний пристрій не обходиться без застосування діодів. Діод використовують для випрямлення змінного струму, за допомогою діодного мосту який складається з чотирьох діодів, можна перетворити змінний струм на постійний, або з використанням шести діодів перетворити трифазову напругу на однофазову, діоди застосовуються в різноманітних блоках живлення, в аудіо - відео пристроях, практично всюди . Тут можна переглянути фотографії деяких.

На виході діода можна побачити спад початкового рівня напруги на 0,5-0,7 вольт. Для більш низьковольтних пристроїв живлення використовують діод шоттки, на такому діоді спостерігається найменший спад напруги - близько 0,1В. В основному діоди шоттки використовують у радіо передавальних і приймальних пристроях та інших пристроях працюють переважно на високій частоті. Принцип роботи діода на перший погляд досить простий: діод - напівпровідниковий прилад з односторонньою провідністю електричного струму.

Висновок діода підключений до позитивного полюса джерела живлення називають анодом, негативного - катодом. Кристал діода в основному роблять з германію або кремнію одна область якого має електропровідність п - типу, тобто дірочна, яка містить штучно створений недолік електронів, друга - провідності н - типу, тобто містить надлишок електронів, кордон між ними називають п - н переходом , п - в латині перша літера слова позитив, н - перша літера у слові негатив. Якщо до анода діода подати позитивну напругу, а до катода негативне - то діод пропускатиме струм, це називають прямим включенням, в такому положенні діод відкритий, якщо подати зворотне - діод струм пропускати не буде, в такому положенні діод закритий, це називають зворотним підключенням .

Зворотний опір діода дуже великий і в схемах його приймають як діелектрик (ізолятор). Продемонструвати роботу напівпровідникового діода можна зібрати просту схему, яка складається з джерела живлення, навантаження (наприклад лампа розжарювання або малопотужний електричний двигун) та напівпровідного діода. Послідовно підключаємо всі компоненти схеми, на анод діода подаємо плюс від джерела живлення, послідовно діода, тобто до катода діода підключаємо один кінець лампочки, інший кінець тієї ж лампи підключаємо до мінусу джерела живлення. Ми спостерігаємо за світінням лампи, тепер перевернемо діод, лампа вже не буде світитися, оскільки діод підключений назад, перехід закритий. Сподіваюся якимось чином це вам допоможе надалі, новачки – А. Касьян (АКА).

Напівпровідникові приладизастосовувалися у радіотехніці ще до винаходу електронних ламп. Винахідник радіо А. С. Попов використовував для виявлення електромагнітних хвиль спочатку когерер (скляну трубку з металевою тирсою), а потім контакт сталевої голки з вугільним електродом.

Це був перший напівпровідниковий діод- Детектор. Пізніше були створені детектори з використанням природних та штучних кристалічних напівпровідників (галена, цинкіту, халькопіриту тощо).

Такий детектор складався з кристала напівпровідника, впаяного в чашку-тримач, та сталевої або вольфрамової пружинки із загостреним кінцем (рис. 1). Положення вістря на кристалі знаходили досвідченим шляхом, досягаючи найбільшої гучності передачі-радіостанції.

Мал. 1. Напівпровідниковий діод – детектор.

У 1922 р. співробітник Нижегородської радіолабораторії О. В. Лосєв виявив чудове явище: кристалічний детектор, виявляється, може генерувати та посилювати електричні коливання.

Це було справжньою сенсацією, але недостатність наукових знань, відсутність потрібного експериментального устаткування не дозволили тоді глибоко дослідити суть процесів, які у напівпровіднику, і створити напівпровідникові прилади, здатні конкурувати з електронною лампою.

Напівпровідниковий діод

Напівпровідникові діодипозначають символом, що зберігся загалом з часів перших радіоприймачів (рис. 2,6).

Мал. 2. Позначення та структура напівпровідникового діода.

Вершина трикутника в цьому символі вказує напрямок найбільшої провідності (трикутник символізує анод діода, а коротка рисочка, перпендикулярна лініям-висновкам, його катод).

Цим же символом позначають напівпровідникові випрямлячі, що складаються, наприклад, з кількох послідовно, паралельно або змішано з'єднаних діодів (стовпи випрямлячі і т. п.).

Діодні мости

Для живлення радіоапаратури часто використовують мостові випрямлячі. Накреслення таже схеми з'єднання діодів (квадрат, сторони якого утворені символами діодів) давно вже стало загальноприйнятим, тому для позначення таких випрямлячів стали і зменшити спрощений символ — квадрат із символом одного діода всередині (рис. 3).

Мал. 3. Позначення діодного моста.

Залежно від значення випрямленої напруги, кожне плече моста може складатися з одного, двох і більше діодів. Полярність випрямленої напруги на схемах не вказують, оскільки її однозначно визначає аімвол діода всередині квадрата.

Мости конструктивно об'єднані в одному корпусі, зображують окремо показуючи приналежність одного виробу в позиційному позначені. Поряд із позиційним позначенням діодів, як і всіх інших напівпровідникових приладів, як правило, вказують їх тип.

На основі символу діода побудовано умовні позначення напівпровідникових діодів із особливими властивостями. Для отримання потрібного символу використовують спеціальні знаки, що зображуються або на самому базовому символі, або в безпосередній близькості від нього, а щоб акцентувати увагу на деяких з них, базовий символ поміщають в коло - умовне позначення корпусу напівпровідникового приладу.

Тунельні діоди

Знаком, що нагадує пряму дужку, позначають катод тунельних діодів (рис. 4, а). Їх виготовляють із напівпровідникових матеріалів з дуже великим вмістом домішки, внаслідок чого напівпровідник перетворюється на напівметал. Завдяки незвичайній формі вольт-амперної характеристики (на ній є ділянка негативного опору) тунельні діоди використовують для посилення та генерування електричних сигналів та в перемикаючих пристроях. Важливим достоїнством цих діодів і те, що можуть працювати дуже високих частотах.

Мал. 4. Тунельний діод та його позначення.

Різновид тунельних діодів - звернені діоди, у яких при малій напрузі на р-п переході провідність у зворотному напрямку більша, ніж у прямому.

Використовують такі діоди у зворотному включенні. В умовному позначенні зверненого діода рису-катод зображують з двома штрихами, що стосуються її своєю "серединою" (рис. 4,6).

Стабілітрони

Міцне місце в джерелах живлення, особливо низьковольтних, вибороли напівпровідникові стабілітрони, що працюють також на зворотній гілці вольт-амперної характеристики.

Це площинні кремнієві діоди, виготовлені за особливою технологією. При включенні в зворотному напрямі і певному напрузі -на переході останній «пробивається», й у подальшому, попри збільшення струму через- перехід напруга у ньому залишився майже незмінним.

Мал. 5. Стабілітрон та його позначення на схемах.

Завдяки цій властивості стабілітрони широко застосовують як самостійні стабілізуючі елементи, а також джерел зразкових напруг у стабілізаторах на транзисторах.

Для отримання малих зразкових напруг стабілітрони включають у прямому напрямку, при цьому напруга стабілізації одного стабілітрона дорівнює 0,7 ... 0,8 В. Такі ж результати виходять при включенні в прямому напрямку звичайних діодів кремнієвих.

Для стабілізації низьких напруг розроблені та широко застосовуються спеціальні напівпровідникові діоди – стабистори. Відмінність їх від стабілітронів у тому, що вони працюють на прямій гілки вольт-амперної характеристики, тобто при включенні у прямому (провідному) напрямку.

Щоб показати на схемі стабілітрон, рису-катод базового символу доповнюють коротким штрихом, спрямованим у бік символу анода (рис. 5, а). Слід зазначити, що розташування штриха щодо символу анода має бути незмінним незалежно положення умовного позначення стабилитрона на схемі.

Це повною мірою відноситься і до символу дво-анодного (двостороннього) стабілітрона (мал. 5,6), який можна включати в електричний ланцюг у будь-якому напрямку (по суті, це два зустрічно включених однакових стабілітрону).

Варикапи

Електронно-дірковий перехід, до якого прикладена зворотна напруга, має властивості конденсатора. У цьому роль діелектрика грає сам р-п перехід, у якому вільних носіїв зарядів мало, а роль обкладок — прилеглі верстви напівпровідника з електричними зарядами різного знака — електронами і дірками. Змінюючи напругу, прикладену до р-п переходу, можна змінювати його товщину, отже, і ємність між шарами напівпровідника.

Мал. 6. Варикапи та його позначення на важливих схемах.

Це явище використано у спеціальних напівпровідникових приладах. варикапах[від англійських слів vari(able) - змінний і cap(acitor) - конденсатор]. Варикапи широко застосовують для налаштування коливальних контурів, у пристроях автоматичного підстроювання частоти, а також як частотні модулятори в різних генераторах.

Умовне графічне позначення варикапа (див. рис. 6, а), наочно відбиває їх суть: дні паралельні рисочки сприймаються як символ конденсаторі. Кік та конденсатори змінної ємності, варикапи часто виготовляють і у вигляді блоків (їх називають матрицями) із загальним катодом та роздільними анодами. Наприклад на рис. 6,6 показано позначення матриці із двох варикапів, а на рис. 6, в - з трьох.

Тиристори

На основі базового символу діода побудовані та умовні позначення тиристорів(від грецької thyra- Двері та англійської (resi) stor- Резистор). Це діоди, що представляють собою шари кремнію, що чергуються з електропровідністю типів р і п. Таких шарів в тиристорі чотири, тобто він має три р-п переходу (структура р-п-р-п).

Тиристоризнайшли широке застосування в різних регуляторах змінної напруги, релаксаційних генераторах, комутують пристроях і т. д.

Мал. 7. Тиристор та його позначення на принципових схемах.

Тиристори з висновками тільки від крайніх шарів структури називають диністоримн і позначають символом діода, перекресленим відрізком лінії, паралельної рисі-катоду (рис 7,а). Такий прийом використаний і при побудові позначення симетричного диністора (рис. 7, б), що проводить струм (після включення) в обох напрямках.

Тиристори з додатковим (третім) висновком (від однієї з внутрішніх шарів структури) називають триністорами. Управління по катоду в позначенні цих приладів показують ламаною лінією, приєднаною до символу катода (рис. 7, в), анодом — лінією, що продовжує одну зі сторін трикутника, що символізує анод (рис. 7, г).

Умовне позначення симетричного (двонаправленого) триістора одержують із символу симетричного диністора додаванням третього виводу (рис. 7, (5).

Фотодіоди

Основною частиною фотодіодає перехід, що працює при зворотному зміщенні. У його корпусі є віконце, через яке висвітлюється кристал напівпровідника. Без світла струм через р-п перехід дуже малий — вбирається у зворотного струму звичайного діода.

Мал. 8. Фотодіоди та їх зображення на схемах.

При висвітленні кристала зворотний опір переходу різко падає, струм крізь нього зростає. Щоб показати такий напівпровідниковий діод на схемі, базовий символ діода поміщають у кружок, а поруч із ним (ліворуч згори, незалежно від положення символу) зображують знак фотоелектричного ефекту — дві похилі паралельні стрілки, направлені у бік символу (рис. 8,а).

Подібним чином неважко побудувати і умовне позначення будь-якого іншого напівпровідникового приладу, що змінює свої властивості під дією оптичного випромінювання. Як приклад на рис. 8,6 показано позначення фотодиністора.

Світлодіоди та світлодіодні індикатори

Напівпровідникові діоди, що випромінюють світло при проходженні струму через р-n перехід, називають світлодіодами. Включають такі діоди у напрямі. Умовне графічне позначення світлодіода схоже на символ фотодіода і відрізняється від нього тим, що стрілки, що позначають оптичне випромінювання, розташовані праворуч від гуртка і направлені в протилежний бік (рис. 9).

Мал. 9. Світлодіоди та їх зображення на схемах.

Для відображення цифр, літер та інших знаків у низьковольтній апаратурі часто застосовують світлодіодні знакові індикатори, що є наборами світловипромінюючих кристалів, розташованих певним чином і залитих прозорою пластмасою.

Умовних позначень для подібних виробів стандарти ЕСКД не передбачають, але на практиці часто використовують символи, подібні до рис. 10 (символ семисегментного індикатора для відображення цифр та коми).

Мал. 10. Позначення світлодіодних сегментних індикаторів.

Як видно, таке графічне позначення наочно відображає реальне розташування світловипромінюючих "елементів (сегментів) в індикаторі, хоча і не позбавлене недоліку: воно не несе інформації про полярність включення висновків індикатора в електричний ланцюг (індикатори випускають як із загальним для всіх сегментів висновком анода, так та із загальним висновком катода).

Однак особливих труднощів це зазвичай не викликає, оскільки підключення загального виведення індикатора (як, втім, мікросхем) обговорюють на схемі.

Оптрони

Світловипромінюючі кристали широко використовують в оптронах - спеціальних приладах, що застосовуються для зв'язку окремих частин електронних пристроїв у випадках, коли необхідна їх гальванічна розв'язка. На схемах оптрони зображують, як показано на рис. 11.

Оптичний зв'язок випромінювача світла (світлодіода) з фотоприймачем показують двома паралельними стрілками, перпендикулярними лініям-висновкам оптрона. Фотоприймачем в оптроні можуть бути не тільки фотодіод (рис. 11, а), а й фоторезистор (рис. 11, 6), фотодиністор (рис. 11, в) і т. д. Взаємна орієнтація символів випромінювача та фотоприймача не регламентується.

Мал. 11. Позначення оптопар (оптронів).

При необхідності складові частини оптрона допускається зображати окремо, але в цьому випадку знак оптичного зв'язку слід замінити знаками оптичного випромінювання та фотоефекту, а належність частин до оптрону показати у позиційному позначенні (рис. 11, г).

Література: В.В. Фролов, Мова радіосхем, Москва, 1998.

Діод- найпростіший за облаштуванням у славному сімействі напівпровідникових приладів. Якщо взяти пластинку напівпровідника, наприклад германію, і його ліву половину ввести акцепторную домішка, а праву донорну, то з одного боку вийде напівпровідник типу P, відповідно з іншого типу N. У середині кристала вийде, так званий P-N перехід, як показано малюнку 1.

На цьому малюнку показано умовне графічне позначення діода на схемах: висновок катода (негативний електрод) дуже схожий на знак «-». Так легше запам'ятати.

Усього в такому кристалі дві зони з різною провідністю, від яких виходять два висновки, тому отриманий прилад отримав назву діодоскільки приставка «ді» означає два.

В даному випадку діод вийшов напівпровідниковий, але подібні пристрої були відомі і раніше: наприклад, в епоху електронних ламп був ламповий діод, що називався кенотрон. Зараз такі діоди пішли в історію, хоча прихильники «лампового» звуку вважають, що в ламповому підсилювачі навіть випрямляч анодної напруги має бути ламповим!

Малюнок 1. Будова діода та позначення діода на схемі

На стику напівпровідників з P та N провідностями виходить P-N перехід (P-N junction)який є основою всіх напівпровідникових приладів. Але на відміну від діода, який має цей перехід лише один, мають два P-N переходи, а, наприклад, складаються відразу з чотирьох переходів.

P-N перехід у стані спокою

Навіть якщо P-N перехід, у разі діод, нікуди не підключений, однаково всередині нього відбуваються цікаві фізичні процеси, які показано малюнку 2.

Рисунок 2. Діод у стані спокою

У області N є надлишок електронів, вона має негативний заряд, а області P заряд позитивний. Разом ці заряди утворюють електричне поле. Оскільки різноїменні заряди мають властивість притягуватися, електрони із зони N проникають у позитивно заряджену зону P, заповнюючи деякі дірки. Внаслідок такого руху всередині напівпровідника виникає, хоч і дуже маленький (одиниці наноампер), але все-таки струм.

В результаті такого руху зростає густина речовини на стороні P, але до певної межі. Частинки зазвичай прагнуть поширюватися рівномірно по всьому об'єму речовини, подібно до того, як запах парфумів поширюється на всю кімнату (дифузія), тому рано чи пізно електрони повертаються назад у зону N.

Якщо більшості споживачів електроенергії напрям струму ролі не грає, - лампочка світиться, плитка гріється, то діода напрям струму грає величезну роль. Основна функція діода проводитиме струм в одному напрямку. Саме ця властивість забезпечується P-N переходом.

Включення діода у зворотному напрямку

Якщо до напівпровідникового діода підключити джерело живлення, як показано на малюнку 3, то струм через PN перехід не пройде.

Рисунок 3. Зворотне включення діода

Як видно на малюнку, до області N підключений позитивний полюс джерела живлення, а до P - негативний. В результаті електрони з області N прямують до позитивного полюса джерела. У свою чергу, позитивні заряди (дірки) в області P притягуються негативним полюсом джерела живлення. Тому в області P-N переходу, як видно на малюнку, утворюється порожнеча, струм проводити просто нічим, немає носіїв заряду.

При збільшенні напруги джерела живлення електрони та дірки все сильніше притягуються електричним полем батарейки, в області P-N переходу носіїв заряду залишається все менше. Тому у зворотному включенні струм через діод не йде. У таких випадках прийнято говорити, що напівпровідниковий діод замкнений зворотним напругою.

Збільшення густини речовини біля полюсів батареї призводить до виникнення дифузії, - Прагнення до рівномірного розподілу речовини по всьому об'єму. Що відбувається при відключенні елемента живлення.

Зворотний струм напівпровідникового діода

Ось тут якраз і настав час згадати про неосновних носіїв, які були умовно забуті. Справа в тому, що навіть у закритому стані через діод проходить незначний струм, званий зворотним. Цей зворотний струмі створюється неосновними носіями, які можуть рухатися так само, як основні, тільки у зворотному напрямку. Природно, що такий рух відбувається при зворотній напрузі. Зворотний струм, зазвичай, невеликий, що з незначною кількістю неосновних носіїв.

З підвищенням температури кристала кількість неосновних носіїв збільшується, що призводить до зростання зворотного струму, що може призвести до руйнування P-N переходу. Тому робочі температури для напівпровідникових приладів – діодів, транзисторів, мікросхем обмежені. Щоб не допускати перегріву потужні діоди та транзистори встановлюються на тепловідведення - радіатори.

Включення діода у прямому напрямку

Показано малюнку 4.

Рисунок 4. Пряме включення діода

Тепер змінимо полярність включення джерела: мінус підключимо до області N (катоду), плюс до області P (аноду). При такому включенні в області N електрони відштовхуватимуться від мінуса батареї, і рухатимуться у бік P-N переходу. В області P відбудеться відштовхування позитивно заряджених дірок від плюсового виведення батареї. Електрони та дірки прямують назустріч один одному.

Заряджені частинки з різною полярністю збираються біля PN переходу, між ними виникає електричне поле. Тому електрони долають P-N перехід і продовжують рух через зону P. При цьому частина з них рекомбінує з дірками, але більша частина спрямовується до плюс батарейки, через діод пішов струм Id.

Цей струм називається прямим струмом. Він обмежується технічними даними діода деяким максимальним значенням. Якщо це значення буде перевищено, виникає небезпека виходу діода з ладу. Слід, проте, зауважити, що напрямок прямого струму малюнку збігається із загальноприйнятим, зворотним руху електронів.

Можна також сказати, що при прямому напрямку включення електричний опір діода порівняно невеликий. При зворотному включенні цей опір буде набагато більше, струм через напівпровідниковий діод не йде (незначний зворотний струм тут у розрахунок не береться). З усього вищесказаного можна зробити висновок, що діод веде себе подібно до звичайного механічного вентиля: повернув в один бік - вода тече, повернув в інший - потік припинився. За цю властивість діод отримав назву напівпровідникового вентиля.

Щоб детально розібратися у всіх здібностях та властивостях напівпровідникового діода, слід познайомитись з його вольт – амперною характеристикою. Також непогано дізнатися про різні конструкції діодів і частотні властивості, про переваги і недоліки. Про це буде розказано у наступній статті.

• Tutorial

Не влазь. Вб'є! (с)

Намагатимуся пояснити роботу з діодами, світлодіодами, а також стабілітронами на пальцях. Досвідчені електронники можуть пропустити статтю, оскільки нічого нового для себе не виявлять. Не вдаватимуся в теорію електронно-діркової провідності pn-переходу. Я вважаю, що такий підхід навчання лише заплутає початківців. Це гола теорія, що майже не має відношення до практики. Втім, тим, хто цікавиться теорією, пропоную. Всім охочим ласкаво просимо під кат.

Це друга стаття із циклу електроніки. Рекомендую до прочитання також, яка розповідає про те, що таке електричний струм та напруга.

Діод - напівпровідниковий прилад, що має 2 висновки для підключення. Виготовляється, спрощено кажучи, шляхом з'єднання 2х напівпровідників з різним типом домішки, їх називають донорною та акцепторною, n та p відповідно, тому діод містить усередині pn-перехід. Висновки, які зазвичай складаються з лудженої міді, називають анод (А) і катод (К). Ці терміни пішли ще з часів електронних ламп і використовуються письмово, для позначення спрямованості діода. Набагато простіше графічне позначення. Назви висновків діода запам'ятаються самі собою при застосуванні практично.

Як я вже писав, ми не будемо використовувати теорію електронно-діркової провідності діода. Просто інкапсулюємо цю теорію до чорної скриньки з двома затискачами для підключення. Приблизно так само програмісти інкапсулюють роботу зі сторонніми бібліотеками, не вдаючись до е... подробиці їхньої роботи. Або, наприклад, коли, користуючись пилососом, ми не вдається в подробиці, як він влаштований усередині, він просто працює і нам важлива одна з властивостей пилососа - смоктати пил.

Розглянемо властивості діода, найочевидніші:

• Від анода до катода, такий напрямок називається прямим, діод пропускає струм.
• Від катода до анода, у напрямку, діод струм не пропускає. (Взагалі ні. Але про це пізніше.)
• При протіканні струму в прямому напрямку на діоді падає деяка напруга.

Можливо, ці властивості вам і так добре відомі. Але є певні доповнення. Що ж вважати прямим, а що зворотним напрямом? Прямим називають таке включення, коли на аноді напруга більша, ніж на катоді. Назад, навпаки. Пряме та зворотне включення – це умовність. У реальних схемах напруга на тому самому діоді може змінюватися з прямого на зворотне і навпаки.

Кремнієвий діод починає пропускати хоч якийсь значний струм тільки тоді, коли на аноді напруга буде більшою приблизно на 0,65 В, ніж на катоді. Ні, не так. При протіканні будь-якого струму, на діоді утворюється падіння напруги, що дорівнює 0,65 В і вище.

Напруга 0,65 – називають прямим падінням напруги на pn-переході. Це лише приблизна середня величина, вона залежить від струму, температури кристала та технології виготовлення діода. При зміні струму, що протікає, вона змінюється нелінійно. Щоб позначити цю нелінійність графічно, виробники знімають вольтамперні характеристики діода. У потужних високовольтних діодах падіння напруги може бути більше 2, 3 і т.д. рази. Це означає, що всередині діода включено кілька pn-переходів послідовно.

Для визначення падіння напруги можна використовувати вольтамперну характеристику (ВАХ) діода як графіка. Іноді ці графіки наводяться в дата-листах (datasheets) на реальні моделі діода, але частіше їх немає. На першому графіку, що мені попався, нижче наведені ВАХ КД243А, хоча це не важливо, вони всі приблизно схожі.

На графіку Uпр – це пряме падіння напруги на діоді. Iпр - струм, що протікає через діод. Графік показує, яке падіння напруги на діоді буде, при протіканні n-го струму. Але найчастіше в даталістах не показуються реальні ВАХ, а наводиться пряме падіння напруги, вказане за певного струму. У англійській літературі падіння напруги позначається як forward voltage.

Як застосовувати

Падіння напруги на діоді – для нас погана характеристика, оскільки ця напруга не робить корисної роботи та розсіюється у вигляді тепла на корпусі діода. Чим менше падіння, тим краще. Зазвичай падіння напруги на діоді визначають виходячи із струму, що протікає через діод. Наприклад, увімкнемо діод послідовно з навантаженням. По суті, це буде захист схеми від переплюсування, на випадок, якщо блок живлення від'єднується. На малюнку нижче в якості схеми, що захищається, взятий резистор 47 Ом, хоча в реальності це може бути все, що завгодно, наприклад, ділянка великої схеми. Як блок живлення - батарея на 12 В.

Допустимо, навантаження без діода споживає 255 мА. У разі це можна вважати за законом Ома: I= U / R = 12 / 47 = 0,255 А чи 255 мА. Хоча зазвичай споживання сферичної схеми у вакуумі вже відомо, хоча б за максимальними характеристиками блоку живлення. Знайдемо на графіку ВАХ, зазначений вище, падіння напруги для діода КД243А при 0,255 А струму, що протікає, при 25 градусах. Воно дорівнює приблизно 0,75 В. Ці 0,75 В впадуть на діоді, і для живлення схеми залишиться 12 - 0,75 = 11,25 - іноді може і не вистачити. Як бонус, можна знайти потужність, у вигляді тепла і втрат, що виділяється на діоді за формулою P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 Вт, де I і U - струм через діод і падіння напруги на діоді.

Що робити, коли графік ВАХ недоступний? Наприклад, для популярного діода 1n4007 вказано тільки пряму напругу forward voltage 1 при струмі 1 А. Потрібно і використовувати це значення, або виміряти реальне падіння. А якщо для якогось діода це значення не вказано, то зійде середнє 0,65 В. Насправді простіше це падіння напруги виміряти вольтметром у схемі, ніж вишукувати в графіках. Думаю, не треба пояснювати, що вольтметр повинен бути включений на постійну напругу, якщо через діод тече постійний струм, а щупи мають стосуватися анода та катода діода.

Трохи про інші характеристики

У попередньому прикладі, якщо перевернути батарейку, я маю на увазі змінити полярність, див. нижній малюнок, струм не потече і падіння напруги на діоді в гіршому випадку становитиме 12 В - напруга батареї. Головне, щоб ця напруга не перевищувала напругу пробою нашого діода, вона ж зворотна напруга, вона ж breakdown voltage. А також важлива ще одна умова: струм у прямому напрямку через діод не перевищував номінальний струм діода, він же за поточним. Це два основні параметри, за якими вибирається діод: прямий струм і зворотна напруга.

Іноді в даталістах також вказується потужність діодом, що розсіюється, або номінальна потужність (power dissipation). Якщо вона вказана, її не можна перевищувати. Як її порахувати, ми вже розібралися на попередньому прикладі. Але якщо потужність не вказана, то треба орієнтуватися по струму.

Кажуть, що у зворотному напрямку струм через діод не тече, чи майже не потече. Насправді через нього протікає струм витоку, reverse current в англійській літературі. Цей струм дуже маленький, від кількох наноампер у малопотужних діодів до кількох сотень мікроампер, у потужних. Також цей струм залежить від температури та доданої напруги. У більшості випадків струм витоку не відіграє ніякої ролі, наприклад, як у попередньому прикладі, але, коли ви будете працювати з наноамперами і поставите який-небудь захисний діод на вході операційного підсилювача, тоді може статися ой ... Схема поведеться зовсім не так, як замислювалася.

Також кілька слів щодо терміна «номінал». Зазвичай номінальний струм і напруга позначають, що при перевищенні цих параметрів виробник не гарантує роботу виробу, якщо не сказано інше. І це для всіх електронних компонентів, а не лише для діода.

Що ще можна зробити

Застосування діодів існує безліч. Розробники-радіоелектронники зазвичай вигадують свої схеми зі шматочків інших схем, так званих будівельних цеглинок. Ось кілька варіантів.

Наприклад, схема захисту цифрових або аналогових входів від перенапруги:

Діоди в цій схемі за нормальної роботи не пропускають струм. Тільки струм витоку. Але коли на вході виникає перенапруга з позитивною напівхвильою, тобто. напруга входу стає більшою ніж Uпит плюс пряме падіння напруги на діоді, то верхній діод відкривається і вхід замикається на шину живлення. Якщо виникає негативна напівхвиля напруги, відкривається нижній діод і вхід замикається на землю. У цій схемі, до речі, що менше витоку і ємність у діодів, то краще. Такі схеми захисту вже зазвичай стоять у всіх сучасних цифрових мікросхемах всередині кристала. А зовнішніми потужними збираннями TVS-діодів захищають, наприклад, USB порти на материнських платах.

Також із діодів можна зібрати випрямляч. Це дуже поширений тип схем і навряд чи хтось із читачів про них не чув. Випрямлячі бувають однонапівперіодні, двонапівперіодні та мостові. З однополуперіодним випрямлячем ми вже познайомилися в нашому першому багатостраждальному прикладі, коли розглядали захист від переплюсування. Ніяких особливих плюсів не має, крім плюсу на батарейці. Один із найважливіших мінусів, який обмежує застосування схеми однонапівперіодного випрямляча на практиці: схема працює тільки з позитивною напівхвильовою напругою. Негативна напруга геть-чисто відсікає і струм при цьому не тече. «Ну й що?», скажете ви, «Такої потужності мені буде достатньо!». Але ні, якщо такий випрямляч стоїть після трансформатора, то струм протікатиме лише в один бік через обмотки трансформатора і, таким чином, трансформаторне залізо додатково підмагнічуватиметься. Трансформатор може увійти в насичення і грітися набагато більше, ніж потрібно.

Двонапівперіодні випрямлячі цього недоліку позбавлені, але їм необхідний середній висновок обмотки трансформатора. Тут за позитивної полярності змінної напруги відкритий верхній діод, а за негативної – нижній. ККД трансформатора використовується не повністю.

Мостові схеми позбавлені обох недоліків. Але тепер на шляху струму включені два діоди в будь-який момент часу: прямий і зворотний діод. Падіння напруги на діодах подвоюється і не 0,65-1В, а середньому 1,3-2В. З урахуванням цього падіння вважається випрямлена напруга.

Наприклад, нам треба отримати 18 вольт випрямленої напруги, який трансформатор для цього вибрати? 18 вольт плюс падіння на діодах, візьмемо середнє 1,4 В, дорівнює 19,4 В. Ми знаємо з того, що амплітудне значення змінної напруги в корінь з 2 разів більше його чинного значення. Тому у вторинному ланцюзі трансформатора змінна діюча напруга дорівнює 19,4/1,41 = 13,75В. З урахуванням того, що напруга в мережі може гуляти на 10%, а також під навантаженням напруга трохи просяде, виберемо трансформатор 230/15 Ст.

Потужність необхідного нам трансформатора можна вважати від струму навантаження. Наприклад, ми збираємось підключати до трансформатора навантаження в один ампер. Це якщо із запасом. Завжди залишайте невеликий запас у 20-40%. Просто за формулою потужності можна знайти P = U * I = 15 * 1 = 15 ВА, де U та I - напруга і струм вторинної обмотки. Якщо вторинних обмоток кілька, їх потужності складаються. Плюс втрати на трансформацію плюс запас, тому виберемо трансформатор 20-40 ВА. Хоча часто трансформатори продаються із зазначенням струму вторинних обмоток, але перевірити габаритну потужність не завадить.

Після випрямляючого мосту необхідний конденсатор, що згладжує, на малюнку не показаний. Не забувайте про нього! Є розумні формули для розрахунку цього конденсатора в залежності від кількості пульсацій, але порекомендую таке правило: ставити конденсатор 10000мкФ на один ампер споживання струму. Вольтаж конденсатора не менше, ніж випрямлене без навантаження напруга. У цьому прикладі можна взяти конденсатор з номіналом 25В.

Діоди в цій схемі виберемо на струм >=1А і зворотну напругу, із запасом, більше 19,4, наприклад, 50-1000 В. Можна застосувати діоди Шоттки. Це ті ж діоди, тільки з дуже маленьким падінням напруги, яке часто становить десятки мілівольт. Але недолік діодів Шоттки - їх не випускають на більш-менш високі напруги, більше 100В. Точніше з недавнього часу випускають, але їхня вартість надхмарна, а плюси вже не такі очевидні.

Світлодіод

Усередині влаштований зовсім інакше, ніж діод, але має самі властивості. Тільки ще й світиться при протіканні струму у прямому напрямку.

Вся відмінність від діода у деяких характеристиках. Найважливіше – пряме падіння напруги. Воно набагато більше, ніж 0,65 В звичайного діода і залежить в основному від кольору світлодіода. Починаючи від червоного, падіння напруги якого становить у середньому 1,8 В, і закінчуючи білим або синім світлодіодом, падіння у яких близько 3,5 В. Втім, у невидимого спектра ці значення ширші.

Власне падіння напруги тут – мінімальна напруга запалювання діода. При меншій напрузі, у джерела живлення струму не буде і діод просто не загориться. У потужних освітлювальних світлодіодів падіння напруги може становити десятки вольт, але це означає лише, що всередині кристала багато послідовно-паралельних збірок діодів.

Але зараз поговоримо про індикаторні світлодіоди, як найпростіші. Їх випускають у різних корпусах, найчастіше у напівокруглих, діаметром 3, 5, 10 мм.

Будь-який діод світиться залежно від струму, що протікає. По суті, це струмовий прилад. Падіння напруги виходить автоматично. Струм ми ставимо самі. Сучасні індикаторні діоди більш-менш починають світитися за струму 1 мА, а за 10 мА вже випалюють очі. Для сильних освітлювальних діодів треба дивитися документацію.

Застосування світлодіоду

Маючи лише відповідний резистор, можна задати потрібний струм через діод. Звичайно, знадобиться ще й блок живлення постійної напруги, наприклад, батарейка 4,5 або будь-який інший БП.

Наприклад, поставимо струм 1мА через червоний світлодіод з падінням напруги 1,8 В.

На схемі показано вузлові потенціали, тобто. напруги щодо нуля. В якому напрямку включати світлодіод нам підкаже найкраще мультиметр в режимі продзвонювання, оскільки іноді трапляються геть-чисто китайські світлодіоди з переплутаними ногами. При торканні щупів мультиметра, у правильному напрямку, світлодіод повинен слабко світитися.

Оскільки застосований червоний світлодіод, то резисторі впаде 4,5 - 1,8 = 2,7В. Це відомо з другого закону Кірхгофа: сума падінь напруги на послідовних ділянках схеми дорівнює ЕРС батарейки, тобто. 2,7+1,8=4,5В. Щоб обмежити струм в 1мА, резистор за законом Ома повинен мати опір R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ом, де U і I - напруга на резистори і необхідний нам струм. Не забуваємо переводити величини в одиниці СІ, в ампери та вольти. Оскільки номінали опорів стандартизовані, що випускаються, виберемо найближчий стандартний номінал 3,3кОм. Звичайно, при цьому струм зміниться і його можна перерахувати за законом Ома I = U/R. Але найчастіше це не є принциповим.

У цьому прикладі струм, що віддається батарейкою, малий, так що внутрішнім опором батареї можна знехтувати.

З освітлювальними світлодіодами все те саме, тільки струми і напруги вищі. Але іноді їм уже не потрібний резистор, треба дивитися документацію.

Щось ще про світлодіод

По суті, світити це основне призначення світлодіода. Але є й інше застосування. Наприклад, світлодіод може виступати як джерело опорної напруги. Вони необхідні, наприклад, щоб отримати джерела струму. Як джерела опорної напруги, як менш галасливі, застосовують червоні світлодіоди. Їх включають до схеми так само, як і в попередньому прикладі. Оскільки напруга батареї відносно постійна, струм через резистор та світлодіод теж постійний, тому падіння напруги залишається постійним. Від анода світлодіода, де 1,8В, робиться відвід і використовується ця опорна напруга в інших ділянках схеми.

Для більш надійної стабілізації струму на світлодіоді, при пульсуючій напрузі джерела живлення, замість резистора в схему ставлять джерело струму. Але джерела струму та джерела опорної напруги – це тема ще однієї статті. Можливо, колись я її напишу.

Стабілітрон

В англійській літературі стабілітрон називається Zener diode. Все те саме, що і діод, у прямому включенні. Але зараз поговоримо лише про зворотне включення. У зворотному включенні під впливом певної напруги на стабілітроні виникає оборотний пробій, тобто. починає текти струм. Цей пробій повністю штатний та робочий режим стабілітрона, на відміну від діода, де при досягненні номінальної зворотної напруги діод просто виходив з ладу. При цьому струм через стабілітрон в режимі пробою може змінюватися, а падіння напруги на стабілітроні залишається практично незмінним.

Що це нам дає? По суті, це малопотужний стабілізатор напруги. Стабілітрон має ті ж характеристики, що і діод, плюс додається так само напруга стабілізації Uст або nominal zener voltage. Воно вказується за певного струму стабілізації Iст або test current. Також у документації на стабілітрони вказуються мінімальний та максимальний струм стабілізації. При зміні струму від мінімального до максимального напруга стабілізації дещо плаває, але незначно. вольт-амперні характеристики.

Робоча зона стабілітрона позначена зеленим кольором. На малюнку видно, що напруга на робочій зоні практично незмінна при широкому діапазоні зміни струму через стабілітрон.

Щоб вийти на робочу зону, нам треба встановити струм стабілітрону між за допомогою резистора так само, як це робилося в прикладі зі світлодіодом (до речі, можна також за допомогою джерела струму). Тільки, на відміну від світлодіода, стабілітрон включений у зворотному напрямку.

При меншому струмі, ніж Iст. min стабілітрон не відкриється, а при більшому, ніж Iст. max - виникне незворотний тепловий пробій, тобто. стабілітрон просто згорить.

Розрахунок стабілітрона

Розглянемо з прикладу нашого розрахованого трансформаторного БП. У нас є блок живлення, що видає мінімум 18 В (по суті там більше, через трансформатор 230/15 В, краще міряти в реальній схемі, але суть зараз не в цьому), здатний віддавати струм 1 А. Потрібно запитати навантаження з максимальним споживанням 50 мА стабілізованою напругою 15 В (наприклад, нехай це буде якийсь абстрактний операційний підсилювач - ОУ, у них приблизно таке споживання).

Таке слабке навантаження вибрано недарма. Стабілітрони досить малопотужні стабілізатори. Вони повинні проектуватися так, щоб через них міг проходити без перегріву весь струм навантаження плюс мінімальний струм стабілізації Iст. min. Це необхідно, тому що струм після резистора R1 ділиться між стабілітроном та навантаженням. У навантаженні струм може бути непостійним, або навантаження може вимикатися зі схеми зовсім. Насправді це паралельний стабілізатор, тобто. весь струм, який не піде в навантаження, прийме він стабілітрон. Це як перший закон Кірхгофа I = I1 + I2, тільки тут I = Iнагр + Iст. min.

Отже, виберемо стабілітрон з напругою стабілізації 15 В. Для встановлення струму через стабілітрон завжди необхідний резистор (або джерело струму). На резистори R1 впаде 18 - 15 = 3 В. Через резистор R1 протікатиме струм Iнагр. + Іст. min. Приймемо Iст. min = 5 мА, це приблизно достатній струм для всіх стабілітронів з напругою стабілізації до 100 В. Вище 100 можна приймати 1мА і менше. Можна взяти Iст. min і більше, але це буде марно гріти стабілітрон.

Отже, через R1 тече Ir1 = Iнагр. + Іст. min = 50 + 5 = 55 мА. За законом Ома знаходимо опір R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ом, де U та I – напруга на резистори і струм через резистор. Виберемо з найближчого стандартного ряду опір 47 Ом, трохи більше струм через стабілітрон, але нічого страшного. Його навіть можна порахувати, загальний струм: Ir1 = U/R = 3/47 = 0,063А, далі мінімальний струм стабілітрону: 63 - 50 = 13 мА. Потужність резистора R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Вт. Виберемо стандартний резистор на 0,5 Вт. Раджу, до речі, не перевищувати потужність резисторів приблизно Pmax/2, що довше проживуть.

На стабілітроні теж розсіюється потужність у вигляді тепла, при цьому в найгіршому випадку вона дорівнюватиме P = Uст * (Інагр + Iст.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Вт. Стабілітрони випускають на різну потужність, найближча 1Вт, але тоді температура корпусу при споживанні близько 1Вт буде десь 125 градусів, краще взяти із запасом, на 3 Вт. Стабілітрони випускають на 0,25, 0,5, 1, 3, 5 Вт і т.д.

Перший запит у гугле «стабілітрон 3Вт 15В» видав 1N5929BG. Далі шукаємо "datasheet 1N5929BG". За даташитом у нього мінімальний струм стабілізації 0,25 мА, що менше 13 мА, а максимальний струм 100 мА, що більше 63 мА, тобто. вкладається у його робочий режим, тому він підходить.

Загалом це весь розрахунок. Так, стабілізатор це неідеальний, внутрішній опір у нього не нульовий, але він простий і дешевий і працює гарантовано у вказаному діапазоні струмів. А оскільки це паралельний стабілізатор, то струм блоку живлення буде постійним. Більш потужні стабілізатори можна отримати, умощнивши стабілітрон транзистором, але це вже тема наступної статті про транзистори.

Перевірити стабілітрон на пробій звичайним мультиметром, як правило, не можна. При більш-менш високовольтному стабілітроні просто не вистачить напруги на щупах. Єдине, що вдасться зробити, це продзвонити його на наявність звичайної діодної провідності у прямому напрямку. Але це опосередковано гарантує працездатність приладу.

Ще стабілітрони можна використовувати як джерела опорної напруги, але вони галасливі. Для цих цілей випускають спеціальні малошумливі стабілітрони, але їхня ціна в моєму розумінні зашкалює за шматочок кремнію, краще трохи додати і купити інтегральне джерело з кращими параметрами.

Також існує багато напівпровідникових приладів, схожих на діод: тиристор (керований діод), симистор (симетричний тиристор), диністор (відкривається імпульсно тільки після досягнення певної напруги), варикап (зі змінною ємністю), щось ще. Перші вам знадобляться в силовій електроніці під час будівництва керованих випрямлячів або регуляторів активного навантаження. А з останніми я вже років 10 не стикався, тож залишаю цю тему для самостійного читання у вікі, хоч би про тиристор.

Теги:

Додати теги

Діод- Це елемент, що має різну провідність. Така його властивість має застосування в різних електротехнічних та радіоелектронних схемах. На його основі створюються пристрої, що мають застосування у різних галузях.

Типи діодів: електровакуумні та напівпровідникові. Останній тип нині застосовується у переважній більшості випадків. Ніколи не буде зайвим знати про те, як працює діод, для чого він потрібен, як позначається на схемі, які існують типи діодів, застосування діодів різних видів.

Електровакуумні діоди

Прилади цього виконані у вигляді електронних ламп. Лампа виглядає як скляний балон, всередину якого вміщено два електроди. Один із них анод, інший катод. Вони знаходяться у вакуумі. Конструктивно анод виконаний у вигляді тонкостінного циліндра. Усередині розташований катод. Він зазвичай має циліндричну форму. Ізольована нитка напруження прокладена усередині катода. Всі елементи мають висновки, які з'єднані зі штирями (ніжками) лампи. Ніжки лампи виведені назовні.

Принцип роботи

При проходженні електричного струму спіралью вона нагрівається і розігріває катод, усередині якого знаходиться. З поверхні розігрітого катода електрони, що залишили його, без додаткового поля, що прискорює, накопичуються в безпосередній близькості від нього. Частина потім назад повертається на катод.

При подачі на анод позитивної напруги електрони, що випускаються катодом, спрямовуються щодо нього, створюючи анодний струм електронів.

Катод має межу емісії електронів. При досягненні цієї межі анодний струм стабілізується. Якщо на анод подати невелику негативну напругу до катода, то електрони припинять свій рух.

Матеріал катода, з якого він виготовлений, має високий ступінь емісії.

Вольт-амперна характеристика (ВАХ)

ВАХ діодів цього типу графічно показує залежність струму анода від прямої напруги, прикладеної до висновків катода та анода. Вона складається з трьох ділянок:

• Повільне нелінійне наростання струму;
• Робоча частина властивості;
• Область насичення струму анода.

Нелінійна ділянка починається після області відсічення анодного струму. Його нелінійність пов'язана з невеликим позитивним потенціалом катода, який залишили електрони при розігріванні ниткою розжарення.

Активна ділянка визначає із себе майже вертикальну лінію. Він характеризує залежність анодного струму від зростаючої напруги.

Ділянка насичення є лінією постійного значення струму анода при збільшенні напруги між електродами лампи. Електронну лампу на цій ділянці можна порівняти із провідником електричного струму. Емісія катода досягла свого найвищого значення.

Напівпровідникові діоди

Властивість p - n переходу пропускати електричний струм одного напряму знайшло застосування під час створення приладів цього. Пряме включення - це подача на n-область переходу негативного потенціалу, стосовно p-області, потенціал якої позитивний. При такому вмиканні пристрій знаходиться у відкритому стані. При зміні полярності прикладеної напруги він опиниться в замкненому стані, і струм через нього не проходить.

Класифікацію діодів можна вести за їх призначенням, особливостями виготовлення, за типом матеріалу, що використовується при його виготовленні.

В основному для виготовлення напівпровідникових приладів використовуються пластини кремнію або германію, які мають електропровідність n-типу. Вони присутні надлишок негативно заряджених електронів.

Застосовуючи різні технології виготовлення, можна отримати точкові або пластинчасті діоди.

При виготовленні точкових приладів до пластинки n-типу приварюють загострений провідник (голку). На його поверхню нанесено певну домішку. Для германієвих пластин голка містить індій, для кремнієвих пластин голка вкрита алюмінієм. В обох випадках створюється область p-n переходу. Її форма нагадує півсферу (крапку).

Для площинних приладів застосовують метод дифузії чи сплавлення. Площа переходів, одержуваних у такий спосіб, варіюється в широких межах. Від її величини залежить надалі призначення виробу. До областей p - n переходу припаюють дроти, які у вигляді висновків з корпусу готового виробу використовують при монтажі різних електричних схем.

На схемах напівпровідникові діоди позначаються у вигляді рівностороннього трикутника, до верхнього кута якого приєднана вертикальна риса, паралельна до його основи. Виведення риси називається катодом, а виведення основи трикутника анодом.

Прямим називається таке включення, коли позитивний полюс джерела живлення з'єднаний з анодом. При зворотному включенні "плюс" джерела підключається до катода.

Вольт-амперна характеристика

ВАХ визначає залежність струму, що протікає через напівпровідниковий елемент, від величини та полярності напруги, яка прикладена до його висновків.

В області прямої напруги виділяють три області: невеликого прямого струму і прямого робочого струму через діод. Перехід з однієї області в іншу відбувається при досягненні прямої напруги порога провідності. Ця величина становить близько 0,3 вольт для германієвих діодів та 0,7 вольт для діодів на основі кремнію.

При додатку до висновків діода зворотної напруги струм через нього має незначну величину і називається зворотним струмом або струмом витоку. Така залежність спостерігається до певного значення величини зворотної напруги. Воно називається напругою пробою. За його перевищення зворотний струм наростає лавиноподібно.

Граничні значення параметрів

Для напівпровідникових діодів існують величини параметрів, які не можна перевищувати. До них відносяться:

• Максимальний прямий струм;
• Максимальна зворотна напруга пробою;
• Максимальна потужність розсіювання.

Напівпровідниковий елемент може витримати прямий струм через нього обмеженої величини. При його перевищенні відбувається перегрівання p-n переходу та вихід його з ладу. Найбільший запас за цим параметром мають площинні силові прилади. Величина прямого струму через них може сягати десятків ампер.

Перевищення максимального значення напруги пробою може перетворити діод, що має односпрямовані властивості, на звичайний провідник електричного струму. Пробій може мати незворотний характер і варіюється в широких межах, залежно від конкретного приладу, що використовується.

Потужність- це величина, що безпосередньо залежить від струму і напруги, яке прикладено при цьому до висновків діода. Як і перевищення максимального прямого струму, перевищення граничної потужності розсіювання призводить до незворотних наслідків. Діод просто вигоряє та перестає виконувати своє призначення. Для запобігання такій ситуації силові прилади встановлюють прилади на радіатори, які відводять (розсіюють) надлишок тепла у навколишнє середовище.

Види напівпровідникових діодів

Властивість діода пропускати струм у прямому напрямку і не пропускати його у зворотному знайшло застосування в електротехніці та радіотехніці. Розроблено та спеціальні види діодів для виконання вузького кола завдань.

Випрямлячі та їх властивості

Їх застосування ґрунтується на випрямлювальних властивостях цих приладів. Їх використовують для одержання постійної напруги шляхом випрямлення вхідного змінного сигналу.

Поодинокий випрямний діод дозволяє отримати на його виході пульсуючу напругу позитивної полярності. Використовуючи їхню комбінацію, можна отримати форму вихідної напруги, що нагадує хвилю. При використанні у схемах випрямлячів додаткових елементів, таких як електролітичні конденсатори великої ємності та котушки індуктивності з електромагнітними сердечниками (дроселі), на виході пристрою можна отримати постійну напругу, що нагадує напругу гальванічної батареї, необхідну для роботи більшості апаратури споживача.

Напівпровідникові стабілітрони

Ці діоди мають ВАХ зі зворотною гілкою великої крутості. Тобто, доклавши до висновків стабілітрону напругу, полярність якої зворотна, можна за допомогою обмежувальних резисторів ввести його в режим лавин керованого пробою. Напруга у точці лавинного пробою має постійне значення при значній зміні струму через стабілітрон, величину якого обмежують залежно від застосованого у схемі приладу. Так одержують ефект стабілізації вихідної напруги на потрібному рівні.

Технологічними операціями під час виготовлення стабілітронів домагаються різних величин напруги пробою (напруги стабілізації). Діапазон цих напруг (3-15) вольт. Конкретне значення залежить від вибраного приладу великого сімейства стабілітронів.

Принцип роботи детекторів

Для детектування високочастотних сигналів застосовують діоди, виготовлені за точковою технологією. Завдання детектора у тому, щоб обмежити одну половину модульованого сигналу. Це дозволяє в подальшому за допомогою високочастотного фільтра залишити на виході пристрою лише сигнал, що модулює. Він містить звукову інформацію низької частоти. Цей метод використовується в радіоприймальних пристроях, що приймають сигнал, модульований за амплітудою.

Особливості світлодіодів

Ці діоди характеризуються тим, що при протіканні через них струму прямого напрямку кристал випускає потік фотонів, які є джерелом світла. Залежно від типу кристала, застосованого у світлодіоді, спектр світла може бути як у видимому людським оком діапазоні, і у невидимому. Невидиме світло - це інфрачервоне чи ультрафіолетове випромінювання.

При виборі цих елементів необхідно представляти мету, яку необхідно досягти. До основних характеристик світлодіодів відносяться:

• Споживана потужність;
• Номінальна напруга;
• Струм споживання.

Струм споживання світлодіода, що застосовується для індикації у пристроях широкого застосування, не більше 20 мА. При такому струмі свічення світлодіода оптимальне. Початок світіння починається при струмі, що перевищує 3 мА.

Номінальна напруга визначається внутрішнім опором переходу, що є величиною непостійною. При збільшенні струму через світлодіод опір поступово зменшується. Напруга джерела живлення, що використовується для живлення світлодіода, необхідно застосовувати не менше напруги, вказаної в паспорті на нього.

Споживана потужність - це величина, що залежить від струму споживання та номінальної напруги. Вона збільшується зі збільшенням величин, її визначальних. Слід врахувати, що потужні світлові діоди можуть мати у своєму складі 2 і навіть 4 кристали.

Перед іншими освітлювальними приладами світлодіоди мають незаперечні переваги. Їх можна перераховувати довго. Основними з них є:

• Висока економічність;
• Велика довговічність;
• Високий рівень безпеки через низьку напругу живлення.

До нестачі їх експлуатації відноситься необхідність наявності додаткового стабілізованого джерела живлення постійного струму, а це збільшує вартість.