Якими бувають види діодів, характеристики, застосування

Офіційне визначення діоду свідчить, що це елемент, який має різну провідність, залежно від того, в якому напрямку тече електричний струм. Його використання необхідне в ланцюгах, які потребують обмеження шляху його проходження. Ця стаття більш детально розповість про пристрій діоду, а також про те, які існують види і як їх розрізняти.

Історія

Роботи, пов’язані з діодами, почали вести паралельно відразу два вчених — британець Фредерік Гутрі і німець Карл Браун. Відкриття першого були засновані на лампових діодах, другого — на твердотільних. Однак розвиток науки того часу не дозволив зробити великий ривок у цьому напрямку, але дали нову їжу для розуму.

Потім через кілька років відкриття діодів заново зробив Томас Едісон і надалі запатентував винахід. Однак з якихось причин, у своїх роботах застосування йому на знайшлося. Тому розвиток діодної технології продовжували інші вчені в різні роки.

До речі, до початку 20 століття діоди називалися випрямлювачами. Потім вчений Вільям Генрі Іклс застосував два корені слів — di і odos. Перше з грецької перекладається як «» два «», друге — «шлях» «. Отже, слово «діод» означає «два шляхи».

Принцип роботи та основні відомості про діоди

Діод має два електроди — анод і катод. Якщо анод має позитивний потенціал щодо катода, то діод стає відкритим. Тобто, струм проходить і має малий опір діоду.

Якщо ж на катоді знаходиться позитивний потенціал, то значить діод не розкритий, володіє великим опором і не пропускає електричний струм.

Як влаштований діод?

В основному, корпус елемента виготовлений зі скла, металу або керамічних сполук. Під покриттям розташовані два електроди. Найпростіший діод містить в собі нитку малого діаметра.

Всередині катода може бути особливий дріт. Вона володіє властивістю нагріватися під впливом електричного струму і називається «підігрівач».

Речовини, які використовуються при виготовленні, найчастіше кремній або німеччин. Одна сторона елемента володіє браком електронів, друга — навпаки їх надлишком. Між ними існує межа, яка і забезпечує p-n перехід. Саме він дозволяє проводити струм у потрібному напрямку.

Характеристики діодів

При виборі елемента в основному орієнтуються на два показника — граничне зворотне напруження і максимальна сила струму.

Використання діодів у побуті

Один з яскравих прикладів використання діодів — автомобільний генератор. У ньому розміщений комплекс з декількох таких елементів, який називається «діодний міст».

Також елементи активно застосовуються в телевізорах або радіоприймачах. У з’єднанні з конденсаторами діоди можуть виділяти частоти з різноманітних модульованих сигналів.

Дуже часто комплекс з діодів використовується в схемах для захисту споживачів від ураження електричним струмом.

Також варто сказати про те, що будь-який блок живлення багатьох електронних пристроїв обов’язково містить діоди.

Види діодів

В основному елементи можна розділити на дві групи. Перша — вид напівпровідникових діодів, друга — не напівпровідникові.

Широке поширення отримала саме перша група. Назва походить від матеріалів, з яких виготовлено діод: два напівпровідники або напівпровідник з металом.

Також є цілий ряд спеціальних видів діодів, які застосовуються в особливих схемах і приладах.

Діод Зенера або стабілітрон

Цей вигляд характерний тим, що при виникненні пробою відбувається різке збільшення струму з високою точністю. Цю особливість застосовують у стабілізації напруги.

Тунельний

Якщо говорити простими словами, то даний вид діодів утворює негативний опір на вольт-амперній характеристиці. Застосовується в основному в підсилюваннях і генераторах.

Звернений діод

Володіє властивістю значно знижувати напругу у відкритому режимі. Це також засновано на тунельному ефекті, подібному до попереднього діоду.

Варікап

Відноситься до виду діодів напівпровідникових, які володіють підвищеною ємністю, керованою електрично в разі зміни зворотної напруги. Використовується для налаштування та калібрування коливальних контурів.

Світлодіод

Особливість даного типу діодів полягає в тому, що він випромінює світло при течії струму в прямому напрямку. У сучасному світі застосовується практично скрізь, де потрібне освітлення з економічним джерелом світла.

Фотодіод

Має зворотні попередньому екземпляру властивості. Тобто, починає виробляти електричний заряд при попаданні на нього світла.

Маркування

Для того щоб визначити вигляд, дізнатися характеристику напівпровідникового діоду, виробники наносять спеціальні позначення на корпус елемента. Вона складається з чотирьох частин.

На першому місці — буква або цифра, що означає матеріал, з якого виготовлений діод. Може приймати такі значення:

• Г (1) — германій;
• К (2) — кремній;
• А (3) — арсенід галію;
• І (4) — індій.

На другому — типи діоду. Вони теж можуть мати різне значення:

• Д — випрямлені;
• В — варикап;
• А — надвисокочастотні;
• І — тунельні;
• С — стабілітрони;
• Ц — випрямлювальні стовпи і блоки.

На третьому місці розташовується цифра, що вказує на область застосування елемента.

Четверте місце — числа від 01 до 99, що означає порядковий номер розробки.

Також на корпус можуть бути нанесені і додаткові позначення. Але, як правило, вони використовуються в спеціалізованих приладах і схемах.

Для зручності сприйняття діоди можуть маркуватися також і різноманітними графічними символами, наприклад, точками і смужками. Особливої логіки в таких малюнках немає. Тобто, щоб визначити, що це за діод, доведеться зазирнути в спеціальну таблицю відповідності.

Тріоди

Цей вид електронних елементів чимось схожий з діодом, однак виконує інші функції і має свою конструкцію.

Основна відмінність між діодом і тріодом в тому, що останній має три висновки і в його відношенні частіше використовується назва «транзистор». Принцип роботи заснований на управлінні струмами у вихідних ланцюгах за допомогою невеликого сигналу.

Діоди і тріоди (транзистори) застосовуються практично в кожному електронному пристрої. У тому числі і процесорах.

Плюси і мінуси

Перед висновком можна узагальнити всю інформацію про діоди і скласти список їх переваг і недоліків.

Плюси:

• Невисока ціна діодів.
• Відмінний ККД.
• Високий ресурс роботи.
• Маленькі розміри, що дозволяє зручно їх розміщувати на схемах.
• Можливість використання діоду в змінному струмі.

З мінусів, мабуть, можна виділити те, що не існує напівпровідникового типу для високих напружень в кілька кіловольт. Тому доведеться застосовувати більш старі лампові аналоги. Також вплив високих температур несприятливо позначається на роботі і стані елемента.

Трохи цікавих відомостей про діоди

Перші екземпляри випускалися із застосуванням малої точності. Тому розкид отриманих характеристик діодів був дуже великим, внаслідок чого вже готові прилади доводилося, що називається, «розбраковувати». Тобто, деякі діоди, здавалося б, однієї серії могли отримати зовсім різні властивості. Після відсіву елементи маркувалися відповідно до фактичних характеристик.

Діоди, виготовлені в скляному корпусі, мають одну цікаву особливість — чутливість до світла. Тобто якщо прилад, у складі якого є такий елемент, має кришку, що відкривається, то працювати вся схема може по-різному в закритому і відкритому стані.

Ув’язнення

Загалом, щоб повністю зрозуміти і розібратися, як правильно застосовувати і де використовувати діоди, потрібні вивчити більше літератури. Для визначення типу елемента на око потрібен відповідний досвід. Ну а новачкам в цьому можуть допомогти таблиці і довідники по маркуваннях.

Також необхідно мати хоча б базові уявлення про електричний струм, його властивості. Звичайно, це все проходилося в школі, але хто зараз навскидку зможе згадати навіть закон Ома?

Тому без базових знань пірнати у світ електроніки буде дуже проблематично.