Види діодів, характеристики, застосування

Офіційне визначення діода говорить, що це елемент, який має різну провідність, залежно від того, в якому напрямку тече електричний струм. Його використання необхідно в ланцюгах, які потребують обмеження його шляху. Дана стаття більш детально розповість про пристрої діода, а також про те, які існують види і як їх розрізняти.

Історія появи

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 дозволило зробити великий ривок в цьому напрямку, але дали нову поживу 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 знайшлося. Тому розвиток діодної технології продовжували інші вчені у різні роки. До речі, до початку 20 століття діоди називалися випрямлячами. Потім учений Вільям Генрі Иклс застосував два кореня слів - di та odos. Перше з грецької перекладається як "два", друге — "шлях". Таким чином, слово "діод" означає «два шляхи».

Принцип роботи та основні відомості про діодах

Діод має два електроди — анод і катод. Якщо анод має позитивний потенціал стосовно катода, то діод стає відкритим. Тобто, струм проходить і має малий опір діода. 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 елемент виготовлений зі скла, металу або керамічних з'єднань. Під покриттям розташовані два електрода. Найпростіший діод містить у собі нитку малого діаметра.


Всередині катода може знаходиться особлива дріт. Вона має властивість нагріватися під впливом електричного струму і називається «підігрівач». Речовини, що використовуються при виготовленні, найчастіше кремній або германій. Одна сторона елемента має нестачею електронів, друга — навпаки, їх надлишком. Між ними існує межа, яка і забезпечує p-n перехід. Саме він дозволяє проводити струм в потрібному напрямку.

Характеристики діодів

При виборі елемента в основному орієнтуються на два показника — гранична максимальна зворотна напруга і сила струму.

Використання діодів в 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. В 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, можна розділити на дві групи. Перша — вид напівпровідникових діодів, друга — не напівпровідникові. Широке поширення отримала саме перша група. Назва походить від матеріалів, з яких виготовлений діод: два напівпровідника або напівпровідника з металом. Також є цілий ряд спеціальних видів діодів, які застосовуються в особливих схемах і приладах.

Діод Зенера або стабілітрон

Даний вид 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 від'ємний опір на вольт-амперній характеристиці. Застосовується в основному в підсилювачах і генераторах.

Звернений діод

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

Варикап

Відноситься до виду напівпровідникових діодів, які володіють підвищеною ємністю, електрично керованої у разі зміни зворотної напруги. Використовується в налаштуванні і калібрування коливальних контурів.

Світлодіод

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

Фотодіод

Має зворотні попереднього екземпляра властивості. Тобто, починає виробляти електричний заряд при попаданні на нього світла.

Маркування

Для того щоб визначити вид, дізнатися характеристику напівпровідникового діода, виробники наносять спеціальні позначення на корпус елемента. Вона складається з чотирьох частин. На першому місці - літера або цифра, яка означає матеріал, з якого виготовлений діод. Може приймати наступні значення: Р (1) — германій; До (2) — кремній; А (3) — арсенід галію; І (4) — індій. На другому - типи діода. Вони теж можуть мати різне значення: Д — випрямні; В — варикап; А — надвисокочастотні; І — тунельні; З — стабілітрони; Ц — випрямні стовпи і блоки. На третьому місці розташовується цифра, що вказує на область застосування елементу.
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, цятками і смужками. Особливої логіки в таких малюнках немає. Тобто, щоб визначити, що це за діод, доведеться заглянути в спеціальну таблицю відповідності.

Триоды

Даний вид електронних елементів чимось схожий з діодом, однак виконує інші функції і має свою конструкцію. Основна відмінність між діодом і триодом в тому, що останній має три виводи і в його відношенні частіше використовується назва «транзистор». Принцип роботи заснований на управлінні струмами у вихідних ланцюгах з допомогою невеликого сигналу. Діоди і триоды (транзистори) застосовуються практично в кожному електронному пристрої. В тому числі і процесорах.

Плюси і мінуси

Перед укладанням можна узагальнити всю інформацію про діодах і скласти список їх переваг і недоліків. Плюси: Невисока ціна діодів. Відмінний ККД. Високий ресурс роботи. Маленькі розміри, що дозволяє зручно розміщувати їх на схемах. Можливість використання діода у змінному струмі. З мінусів, мабуть, можна виділити те, що не існує напівпровідникового типу для високих напруг в декілька кіловольт. Тому доведеться застосовувати більш старі лампові аналоги. Також вплив високих температур несприятливо позначається на роботі і стані елемента.

Трохи цікавих відомостей про діодах

Перші примірники випускалися з застосуванням малої точності. Тому розкид отриманих характеристик діодів був дуже великим, внаслідок чого вже готові прилади доводилося, що називається, «разбраковывать». Тобто, деякі діоди, здавалося б, однієї серії могли отримати зовсім різні властивості. Після відсіву, елементи маркувалися у відповідності з фактичними характеристиками. Діоди, виготовлені в скляному корпусі, мають одну цікаву особливість — чутливість до світла. Тобто якщо прилад, в складі якого є такий елемент, має відкривається кришку, то працювати вся схема може по-різному в закритому і відкритому стані.

Висновок

Загалом, щоб повністю зрозуміти і розібратися, як правильно застосовувати і де використовувати діоди, потрібні вивчити більше літератури. Для визначення типу елемента на вічко потрібно відповідний досвід. Ну а новачкам у цьому можуть допомогти таблиці і довідники за маркуванням. Також необхідно мати хоча б базові уявлення про електричному струмі, його властивості. Звичайно, це все проходило в школі, але хто зараз навскидку зможе згадати навіть закон Ома? Тому без базових знань поринати у світ електроніки буде дуже проблематично.