Диод в цепи переменного тока
Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.
Мой генератор частоты выглядит вот так.
генератор частот
Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа
Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.
синусоидальный сигнал
Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.
переменное напряжение после диода
Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.
А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.
переменый ток после диода
Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.
переменный ток после диода
Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!
Как проверить диод?
Радиоэлектроника для начинающих
Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.
Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.
Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.
У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.
На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.
Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.
Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение (+), а к катоду – отрицательное, т.е. (—). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.
Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.
У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.
Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе. Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть «дверь» для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV). Его то и показывает дисплей прибора.
В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой (—) вывод тестера, а к катоду плюсовой (+), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.
В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо Vf), что дословно переводится как «падение напряжения в прямом включении«.
Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.
Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.
Проверка диода
Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.
Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.
Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка
В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.
Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп (красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.
Виды диодов
Стабилитроны
Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.
Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.
Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:
На схемах обозначаются вот так:
Светодиоды
Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.
Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.
Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.
Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.
На схемах светодиоды обозначаются так:
Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления
Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах
Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:
Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.
Тиристоры
Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор – (Uу), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.
а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:
На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:
Существуют также разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.
Методы определения полярности светодиода:
1) Метод визуального различия выводов светодиода
Новый светодиод имеет два вывода (ножки), один из них немного длиннее другого. Длинный вывод (ножка) – это анод, его нужно подключать к плюсу источника питания. Короткий вывод (ножка) – это катод, который подсоединяют к минусу.
Если светодиод был уже в эксплуатации, то он имеет укороченные выводы одной длины. В таком случае можно определить плюс/минус путём рассмотрения кристалла в пластиковой линзе. Анод (плюс) выполнен меньшим размером контакта по сравнению с катодом. Катод (минус) выполнен в виде флажка, на котором расположен кристалл.
2) Метод определения полярности с помощью источника питания
Также для быстрого тестирования можно воспользоваться источником тока с напряжением от 1,5 до 6 вольт (батарейка) и пригодится резистор сопротивлением 300–470 Ом любой мощности. Резистор необходимо припаять к одной из ножек. Затем нужно коснутся светодиодом контактов источника питания, при правильном подключении светодиод будет светиться. Отсюда будет известно, где находится анодом (плюс), а где катодом (минус).
3) Метод определения полярности с помощью мультиметра
Мультиметр – тестер, с помощью него можно диагностировать электронные компоненты, выявлять короткое замыкание, измерять электрические параметры и т.п. Проверка мультиметром светодиода позволяет легко определить полярность (анод, катод) и его целостность. Устанавливаем переключатель мультиметра в положение «прозвонка, проверка диода». Приложив красный щуп к аноду, а чёрный к катоду, светодиод начнет светится.
Какое напряжение идёт на диод
Производители указывают номинальное прямое напряжение. Это значение будет различным для каждого типа светодиода. Но не нужно каждый раз проверять значения в документации. Достаточно использовать примерную таблицу, содержащую безопасные диапазоны напряжения:
Прямое напряжение LED в зависимости от цвета
Приведенная таблица содержит значения, которые были записаны из даташитов наиболее популярных производителей светодиодов. Конечно есть исключения, например сверх-яркие или мощные светодиоды. Но в случае с обычными, можно смело пользоваться этой таблицей.
А это ещё одна, аналогичная.
В общем когда пропускаем через LED ток желаемой интенсивности (например 20 мА), то прямое напряжение на нем устанавливается само.
Шаги
Метод 1 из 2:
Осмотр маркировки
-
1
Изучите принцип работы диода. Диод состоит из полупроводников p- и n-типа. Полупроводник n-типа отвечает за отрицательную сторону диода и называется катодом. Полупроводник р-типа является положительной стороной диода и называется анодом.
- Если положительная сторона источника напряжения соединена с положительной стороной диода (анодом), а отрицательная сторона соединена с отрицательной стороной (катодом), то диод будет проводить ток.
- Если перевернуть диод обратной стороной, то он не будет пропускать электрический ток (до определенной величины).
-
2
Узнайте, что означают условные обозначения. Диоды обозначаются на схеме символом (—▷|—), который показывает, как его следует устанавливать. Стрелка указывает на вертикальную полосу, из которой выходит линия.
X
Источник информацииСтрелка указывает на положительную сторону диода, а вертикальная линия — на отрицательную. Проще запомнить так: положительная сторона перетекает в отрицательную, а стрелка указывает на направление потока.
-
3
Найдите большую ленту. Если на диоде отсутствуют условные обозначения, найдите на диоде кольцо, ленту или линию. Возле отрицательной стороны (катода) большинства диодов обычно находится большая цветная лента, опоясывающая диод.
-
4
Распознайте положительную сторону светодиода. LED — это светодиод, стороны которого легко различить по его ножкам. Длинная ножка будет положительным концом (анодом).
X
Источник информацииЕсли ножки были обрезаны, осмотрите внешний корпус светодиода. Электрод, который находится ближе в плоскому краю, является отрицательным (катодом).
Метод 2 из 2:
С помощью мультиметра
-
1
Настройте мультиметр на проверку диода.
Диод можно проверить и без этого режима на мультиметре. Для этого установите ручку мультиметра в режим для измерения сопротивления (Ω).
Для этого поверните ручку на условное обозначение диода (—▷|—). В этом режиме мультиметр пропустит через диод немного тока, что облегчит его проверку.
-
2
Подсоедините мультиметр к диоду. Приставьте положительный щуп мультиметра к одному концу диода, а отрицательный — к другому. Показания отобразятся на экране мультиметра.
X
Источник информации- Если на мультиметре есть режим проверки диода и вы правильно подключили его щупы к диоду (положительный к положительному, отрицательный к отрицательному), то экран покажет наличие напряжения. В противном случае вы ничего не увидите.
- Если на мультиметре нет режима для проверки диода и вы правильно подключили его щупы к диоду (положительный к положительному, отрицательный к отрицательному), то дисплей покажет низкое сопротивление. В противном случае на экране отобразится очень сильное сопротивление, которое может быть выражено символами «OL».
-
3
Проверьте светодиод. LED — это светодиод. Поверните ручку на мультиметре в положение для проверки диода. Приставьте положительный щуп мультиметра к одному концу диода, а отрицательный — к другому. Если светодиод загорится, значит, положительный щуп касается положительного конца (анода), а отрицательный щуп — отрицательного (катода). Если светодиод не загорится, значит, щупы касаются противоположных концов.
Миниатюризация
С развитием микроэлектроники стали широко применяться специальные микросхемы, однокристальные микропроцессоры. Все это не исключает использования навесных элементов. Однако если для этой цели использовать радиоэлементы обычных размеров, то это сведет на нет всю идею миниатюризации в целом. Поэтому были разработаны бескорпусные элементы – smd компоненты, которые в 10 и более раз меньше обычных деталей. ВАХ таких компонентов ничем не отличается от ВАХ обычных приборов, а их уменьшенные размеры позволяют использовать такие запчасти в различных микросборках.
Компоненты smd имеют несколько типоразмеров. Для ручной пайки подходят smd размера 1206. Они имеют размер 3,2 на 1,6 мм, что позволяет их впаивать самостоятельно. Другие элементы smd более миниатюрные, собираются на заводе специальным оборудованием, и самому, в домашних условиях, их паять невозможно.
Принцип работы smd компонента также не отличается от его большого аналога, и если, к примеру, рассматривать ВАХ диода, то она в одинаковой степени будет подходить для полупроводников любого размера. По току изготавливаются от 1 до 10 ампер. Маркировка на корпусе часто состоит из цифрового кода, расшифровка которого приводится в специальных таблицах. Протестировать на пригодность их можно тестером, как и большие аналоги.
Маркировка
Для того чтобы определить вид, узнать характеристику полупроводникового диода, производители наносят специальные обозначения на корпус элемента. Она состоит из четырёх частей.
На первом месте — буква или цифра, означающая материал, из которого изготовлен диод. Может принимать следующие значения:
- Г (1) — германий;
- К (2) — кремний;
- А (3) — арсенид галлия;
- И (4) — индий.
На втором — типы диода. Они тоже могут иметь разное значение:
- Д — выпрямительные;
- В — варикап;
- А — сверхвысокочастотные;
- И — туннельные;
- С — стабилитроны;
- Ц — выпрямительные столбы и блоки.
На третьем месте располагается цифра, указывающая на область применения элемента.
Четвёртое место — числа от 01 до 99, означающее порядковый номер разработки.
Также на корпус могут быть нанесены и дополнительные обозначения. Но, как правило, они используются в специализированных приборах и схемах.
Для удобства восприятия диоды могут маркироваться также и разнообразными графическими символами, например, точками и полосками. Особой логики в таких рисунках нет. То есть, чтобы определить, что это за диод, придется заглянуть в специальную таблицу соответствия.
Особенности диодов
Стандартный диод представляет собой компонент электросети и выступает в роли полупроводника с p-n переходом. Его строение позволяет пропускать ток по цепи только в одном направлении — от анода к катоду (разные концы детали). Для этого нужно подать на анод «+», а на катод – «-». Из-за такой особенности изделия, при подозрении на предмет поломки, его можно проверить тестером или мультиметром.
Различные виды диодов.
На сегодняшний день в радиоэлектронике существует несколько видов диодов: Виды диодов:
- светодиод. При прохождении электрического тока через такой элемент он начинает светиться в результате трансформации энергии в видимое свечение;
- защитный или обычный диод. Такие элементы в электросети выполняют роль супрессора или ограничителя напряжения. Одной из разновидностей данного элемента является диод Шоттки. Его еще называют как диод с барьером Шоттки. Такой элемент при прямом включении дает малое падение напряжения. В Шоттки вместо p-n перехода применяется переход металл-полупроводник.
Будет интересно Соединение оптоволоконного кабеля в домашних условиях
Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин Vf, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.
Таблица замеров характеристик диодов с помощью мультимера.
Если обычные детали и светодиоды используются в превалирующем большинстве электроприборов, то Шоттки – преимущественно в качественных блоках питания (например, для таких приборов, как компьютеры). Стоит отметить, что проверка обычного диода и Шоттки практически ни чем особым не отличается, так как проводится по одному и тому же принципу. Поэтому не стоит беспокоиться по данному вопросу, ведь принцип работы и Шоттки, и обычных диодов идентичен.
Диод Шоттки
Являясь компонентом электронной схемы, такие полупроводниковые элементы довольно часто выходят из строя. Самыми распространенными причинами выхода их из строя бывают:
- превышение максимально допустимого уровня прямого тока;
- превышение обратного напряжения;
- некачественная деталь;
- нарушение правил эксплуатации прибора, установленных производителем.
При этом вне зависимости от причины потери работоспособности выход из строя может быть непосредственно обусловлен либо «пробоем», либо коротким замыканием. В любом случае, если имеется предположение о выходе электросети из строя в зоне полупроводника, необходимо провести его диагностику с помощью специального прибора – мультиметра. Только для проведения таких манипуляций необходимо знать, как проверить диод с его помощью правильно.
Что такое мультиметр
Мультиметр является универсальным прибором, который выполняет ряд функций:
- измеряет напряжение;
- определяет сопротивление;
- проверяет провода на предмет наличия обрывов.
Будет интересно Что такое счетчик Гейгера и как сделать его своими руками
С помощью этого прибора даже можно определить пригодность батарейки.
Проверка светодиодов в лампе.
Как проверить диод
После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?». Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока. При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев. Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:
- необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
- при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
- красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
- после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
- делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении
После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.
Диоды, какие они бывают?
Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.
Обозначение диодного моста
Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.
Внешний вид диодного моста
Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.
Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.
Диод Шоттки
Включение светодиода через блок питания без резистора
Драйвер – импульсный блок питания, стабилизирующий ток. У него нет выходного напряжения, есть выходная мощность и выходной электроток. Если к схеме подключить исправный драйвер, выдается исключительно тот ток, на который прибор рассчитан. Но это не совсем блок питания, дополненный резистором. В драйвере его заменяет схема, способная подстраиваться под скачки значений вольтажа. Количество светодиодов, которые возможно подключить, ограничивается мощностью драйвера. Резистор в схеме не нужен.
Важно! Лучший вариант для того, чтобы без резистора подключить светодиоды – драйвер. Он не позволяет лед-лампам взять больше ампер, чем им нужно для свечения
К импульсным блокам питания относятся батарейки мобильных телефонов и аккумуляторы автомобилей, блоки компьютеров, нетбуков, ноутбуков, зарядчики с USB. Если устройство низковольтное, к нему можно подключить светодиод своими руками, сэкономив на покупке драйвера. Если вольт много, нужно подключить регулируемый стабилизатор.
Светодиод (или 2-3) можно подключить даже к обычной батарейке на 1,5, 3 или 5 В.
Какой ток светодиода
По принципу действия светодиоды очень похожи на обычные выпрямительные диоды. Только конструктивное исполнение другое. И первое существенное отличие — это полупроводниковый материал. В случае выпрямительных диодов это чаще кремний. Светодиоды же изготавливаются из разных полупроводников, в зависимости от цвета которым они светятся. Материал определяет прямое напряжение, то есть напряжение, которое прикладывается к светодиоду при прохождении прямого тока через него.
Прямое напряжение — напряжение, равное или превышающее то, при котором ток (прямой ток) начинает течь через диод, и он начинает светиться.
Прямое напряжение и прямой ток
Каждый диод имеет разное прямое напряжение, что важно при выборе ограничительного резистора. Прямое напряжение зависит от таких факторов, как:
Прямое напряжение зависит от таких факторов, как:
- температура окружающей среды,
- величина протекающего тока (чем она выше, тем большее напряжение прикладывается к диоду),
- используемого производителем полупроводникового материала.
Как рассчитать ограничительный резистор
Ограничительный резистор нужен при подключении светодиодов к источнику напряжения. Его следует последовательно подключить в цепь. Предназначение – ограничить проходящий через диод электроток.
Формула для вычисления параметров ограничительного резистора: R=(Us – UL)/ I*0,75, где:
- Us – вольтаж на входе;
- UL – расчетное напряжение одного диода (2-4 В);
- I – ток диода (максимально допустимое значение);
- 0,75 – коэффициент надежности led-лампочки.
Если резистор, соответствующий рассчитанному значению, подобрать не получается, нужно взять деталь с большим номиналом.
По закону Ома формула: R=U/I, где:
- U – вольтаж при прохождении тока через резистор;
- I – ток при прохождении через резистор.
Так как U= S- UL, где S – входной ток, в итоге формула для расчета сопротивления все равно: R=(Us – UL)/ I*0,75
Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода
Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода состоит из прямой и обратной ветви. Расположены они в I и в III квадрантах, так как направление тока и напряжения через диод всегда совпадают. По вольт-амперной характеристике можно определить некоторые параметры, а также наглядно увидеть, на что влияют характеристики прибора.
Напряжение порога проводимости
Если к диоду приложить прямое напряжение и начать его увеличивать, то в первый момент ничего не произойдет – ток расти не будет. Но при определенном значении диод откроется, и ток будет увеличиваться в соответствии с напряжением. Это напряжение называется напряжением порога проводимости и на ВАХ отмечено, как Uпорога. Оно зависит от материала, из которого изготовлен диод. Для самых распространенных полупроводников этот параметр составляет:
- кремний – 0,6-0,8 В;
- германий – 0,2-0,3 В;
- арсенид галлия – 1,5 В.
Свойство германиевых полупроводниковых приборов открываться при малом напряжении используется при работе в низковольтных схемах и в других ситуациях.
Максимальный ток через диод при прямом включении
После того, как диод открылся, его ток растет вместе с увеличением прямого напряжения. Для идеального диода этот график уходит в бесконечность. На практике этот параметр ограничен способностью полупроводникового прибора рассеивать тепло. При достижении определенного предела диод перегреется и выйдет из строя. Чтобы этого избежать, производители указывают наибольший допустимый ток (на ВАХ – Imax). Его можно приблизительно определить по размеру диода и его корпусу. В порядке убывания:
- наибольший ток держат приборы в металлической оболочке;
- на среднюю мощность рассчитаны пластиковые корпуса;
- диоды в стеклянных оболочках используются в слаботочных цепях.
Металлические приборы можно устанавливать на радиаторах – это увеличит мощность рассеяния.
Обратный ток утечки
Если приложить к диоду обратное напряжение, то малочувствительный амперметр ничего не покажет. На самом деле только идеальный диод не пропускает никакого тока. У реального прибора ток будет, но он очень мал, и называется обратным током утечки (на ВАХ – Iобр). Он составляет десятки микроампер или десятые доли миллиампер и намного меньше прямого тока. Определить его можно по справочнику.
Напряжение пробоя
При определенном значении обратного напряжения возникает резкий рост тока, называемый пробоем. Он носит туннельный или лавинный характер и является обратимым. Этот режим используется для стабилизации напряжения (лавинный) или для генерации импульсов (туннельный). При дальнейшем увеличении напряжения пробой становится тепловым. Этот режим необратим и диод выходит из строя.
Паразитическая ёмкость pn-перехода
Уже упоминалось, что p-n переход обладает электрической ёмкостью. И если в варикапах это свойство полезно и используется, то в обычных диодах оно может быть вредным. Хотя ёмкость составляет единицы или десятки пФ и на постоянном токе или низких частотах незаметна, с повышением частоты её влияние возрастает. Несколько пикофарад на ВЧ создадут достаточно низкое сопротивление для паразитных утечек сигнала, сложатся с существующей ёмкостью и изменят параметры цепи, а совместно с индуктивностью вывода или печатного проводника образуют контур с паразитным резонансом. Поэтому при производстве высокочастотных приборов принимают меры для снижения ёмкости перехода.
Распознавание полярности источником питания.
Следующим наглядным методом для распознания катода и анода будет присоединение к источнику питания. Данный способ, как и предыдущий, позволяет узнать еще и исправность LED элемента.
Естественно, что для опыта необходим источник напряжения. Отлично подойдет блок питания с плавной регулировкой. Светодиод следует присоединить и постепенно увеличивать напряжение. Если при подаче 3-4 В элемент еще не светится, значит, с полярностью не угадали.
Если такого блока питания под рукой нет, то можно применить батарейку или аккумулятор от мобильного телефона. Поскольку напряжение на них может достигать 12 В, то напрямую светодиод присоединять нельзя. Для предупреждения поломки следует включить в цепь резистор. Выбрать подходящее по величине сопротивление вам поможет статья «Расчет резистора (сопротивления) для светодиода».
Резистор стоит подпаять к одному из контактов LED элемента. Полученной конструкцией коснуться выводов источника питания. Если полярность предположена верно, то диод начнет излучать свет. В ином случае, надо поменять контакты местами.
Если под рукой есть плоская севшая батарейка от часов или с материнской платы (тип CR2032), то можно обойтись без резистора. Напряжением таких источников питания не превышает 6 В, что безопасно для светодиода. Батарейку зажимают между выводами диода и по свечению или его отсутствию определяют полярность.
