Diodenstück und ihre Typen – Verwendung von Dioden im Stromkreis

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Diodenstück und ihre Typen – Verwendung von Dioden im Stromkreis

Eine Diodenstück (Diode) ist ein weiteres elektronisches Bauteil mit zwei Pins. Diese beiden Stifte (Basen/Beine) werden Kathode (negativ) und Anode (positiv) genannt. Der Kathodenstift ist normalerweise kürzer oder näher am weißen (oder schwarzen) Ring am Diodenkörper.

Die Diode wird auf der Schaltplankarte mit dem Buchstaben D angezeigt und ihre Anwendungen in elektronischen Schaltkreisen umfassen Gleichrichtung, Beleuchtung, Spannungsregelung und optische Sensoren. Seine Typen sind: Gleichrichterdioden, lichtemittierende und lichtempfindliche Dioden, Zenerdioden, Detektordioden, Varicap-Dioden, Tunneldioden usw. Wir beschäftigen uns hier mit drei häufig verwendeten Typen.

Aufgrund der in Dioden verwendeten Materialien fließt der Strom nur in einer Richtung durch sie, von der Anode zur Kathode.

In diesen Teilen werden zwei Silizium- oder Germaniumelemente (Halbleiter bzw. Halbleiterelemente) verwendet, die mit anderen Materialien kombiniert werden und P- (positive) und N- (negative) Teile ergeben.

Wenn diese beiden Teile einzeln verwendet werden, können sie problemlos Strom leiten, aber wenn die Atome dieser beiden Teile so nahe beieinander liegen, fließt der Strom nur von P nach N.

Wenn wir wissen wollen, wie die Diode funktioniert, müssen wir uns mit komplexen Fragen der Quantenphysik auseinandersetzen. Akzeptieren Sie also vorerst die Diodenstück so, wie sie ist.

  • Die Verbindung der Diodenstifte in Form von P mit N wird als direkte Vorspannung (oder Durchlassspannung) bezeichnet, und die entgegengesetzte Verbindung dieses Zustands (N mit P) wird als Sperrvorspannung bezeichnet. Die Diodenbrücke trennt die positiven und negativen Halbwellen von jeder Ausgang voneinander und kombiniert die positiven und negativen getrennt.

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Gleichrichter Diodenstück und wie man sie in der Schaltung verwendet

Gleichrichterdioden leiten den Strom nur im Direktvorspannungsmodus (von P nach N).

Die folgende Abbildung zeigt das Aussehen dieser Diodenstück (Dioden) und ihr schematisches Symbol sowie die Stromrichtung:

diode schematic
rectifier diode

Diese Diodenstück (Dioden) können im Stromeingang verwendet werden, sodass bei falscher Verbindung von Plus und Minus des Stromkreises kein Strom in den Stromkreis fließt.

Die folgende Abbildung zeigt, wie diese Diodenstück als Schutzdiode für die Schaltung angeschlossen wird:

circuit protector

Diese interessante Eigenschaft der Gleichrichterdioden können Sie auch in den Spannungsadaptern nutzen.

Ein Spannungsadapter ist ein Gerät, das Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.

Die Art der Verwendung der Diode im Adapter hängt vom Typ des Transformators ab.

Wenn der Transformator drei Ausgänge hätte, sollten wir die Dioden wie folgt verwenden:

voltage adapter

In der oben gezeigten Schaltung tritt Wechselstrom AC aus dem oberen und unteren Pfad des Transformatorausgangs aus.

Diese beiden Ausgänge haben eine Phasendifferenz von 180 Grad, d. h. wenn der obere positiv ist und seine höchste Spannung (relativ zum mittleren Ausgang) hat, ist der untere negativ und hat seine niedrigste Spannung (relativ zum mittleren Ausgang). .

Oberer Ausgang:

diode signal

Untere Leistung:

ac signal

Mithilfe einer Diodenstück (Diode) senden wir nun Negative an einen Draht und Positive an einen anderen Draht.

Was passiert, ist, dass im oberen Draht (+) der Strom wie unten gezeigt ist (relativ zum mittleren Draht):

positive

und im unteren Draht (-) ist der Strom wie folgt (relativ zum mittleren Draht):

negative

Wechselströme haben normalerweise eine konstante Frequenz. Bei Stadtstrom sind es beispielsweise 50 Hz.

Dies bedeutet, dass sich die Spannung im Stadtstrom-Phasenleiter (L / Live) in einem Zeitraum von 1 Sekunde 50-mal von -320 auf +320 und von +320 wieder auf -320 V ändert, relativ zum Neutralleiter (N / Live). Null).

Die durchschnittliche absolute Spannung beträgt jedoch 220 Volt (Effektivspannung).

Diese Änderungen der hohen Spannungen und Ströme sind sehr gefährlich und direkter Kontakt kann zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen.

Wenn die Wechselspannung der Versorgungsspannung 220 Volt beträgt und das Übersetzungsverhältnis des Transformators etwa 0,110 beträgt, dann schwankt die Spannungsdifferenz zwischen dem oberen und dem mittleren Draht zwischen 0 Volt und etwa 12 Volt und die untere Spannung mit dem mittleren zwischen 0 und 12 Volt Volt und -12 Volt.

Die durchschnittliche Spannung zwischen dem oberen und dem unteren Kabel beträgt 24 V (220 * 0,11). Die folgende Abbildung wurde von einem Simulator erfasst und berücksichtigt die Innenwiderstände:

diode in adapter Diodenstück
  • Bei dieser Art von Transformatoren liegt im Mitteldraht immer eine Spannung von 0 Volt an.

Wenn der Transformator 2 Ausgänge hat, müssen wir die Dioden im Brückenverfahren verbinden

Die Diodenbrücke trennt die positiven und negativen Halbwellen jedes Ausgangs voneinander und kombiniert die positiven und negativen getrennt.

diode bridge

Hier haben wir nur Plus und Minus getrennt und es gibt keine 0V mehr, d.h. die obere Spannung beträgt +6 Volt und die untere Spannung beträgt -6, die Differenz zwischen beiden beträgt 12V. Die folgende Abbildung wurde von einem Simulator erfasst und berücksichtigt die Innenwiderstände:

transformer
  • Um die Halbwellen und Geräusche zu entfernen, benötigen Sie einen Kondensator; Im Abschnitt „Kondensatoren“ besprechen wir, wie man mit dem Kondensator Rauschen beseitigt und eine direkte Netzspannung und einen Gleichstrom aufbaut.

To use this type of diode, we need to know a few things:

  • Der maximal tolerierbare Strom der Diode (IBV), dessen Überschreitung zur Beschädigung der Diode führt.
  • Die minimale Eingangsspannung (VJ), die für den Stromeintritt erforderlich ist.
  • Die maximal zulässige Spannung der Diode (BV), bei deren Überschreitung die Diode beschädigt wird.
  • Diodenwiderstand (RS), der für eine genauere Berechnung erforderlich ist.
  • Um eine Diode auf dem Markt zu kaufen, benötigen Sie eine Datenblattdatei der gewünschten Diode, die die Spezifikationen der Diodenstandards enthält.

Sie können in Google nach der Datenblattdatei (datasheet) suchen.

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften einiger Beispiele weit verbreiteter Standards für Gleichrichterdioden aufgeführt:

RS (Ω)BV (v)VJ (v)IBV (A)IS (A)Type
2 m50550 m5 m36 n1N1183
2 m600550 m5 m36 n1N1190
2 m50550 m3 m36 n1N1199
2 m100550 m2.5 m36 n1N1200
43.2 m50300 m1.2403 n1N4001
8.1 m50550 m3500 n1N5400

Optische und Infrarotdioden und wie man sie im Stromkreis verwendet

Bei herkömmlichen Leuchtdioden (LED) kann das entstehende Licht mit den Augen gesehen werden, bei Infrarotdioden (inf.D) hingegen sind die entstehenden Strahlen (Infrarotstrahlen) nicht sichtbar (diese Strahlen können von einer Kamera erfasst werden). Mit Hilfe von Fotodioden (ph.D) können Sie die Energie (Strahlen) von ihnen empfangen.

Leuchtdioden haben 2 Pins oder Sockel, wobei ein Pin, der höher ist und mit dem Stromeingang (positiv) verbunden ist, Anode genannt wird, und der andere Pin, der normalerweise kürzer ist und mit dem Stromausgang (negativ) verbunden ist, Kathode genannt wird.

Die folgenden Bilder zeigen das Erscheinungsbild dieser Dioden und ihr Schema auf den Karten:

led schematic Diodenstück
led Diodenstück

Einige Leuchtdioden sind zweifarbig und haben 3 Pins; Ein Stift ist gemeinsam und die anderen beiden Stifte sind für jede Farbe. Leuchten beide Farben gemeinsam auf, entsteht aus der Kombination eine weitere Farbe.

Leuchtdioden halten in der Regel einem durchschnittlichen Strom von 10 Milliampere und einer Spannung zwischen 3 und 5 Volt stand.

Diese in Sperrrichtung vorgespannten Dioden leiten nicht, wenn die Spannung niedrig ist, andernfalls kommt es zu Schäden.

Wenn sie brennen, kann es sein, dass sie nur noch sehr wenig Strom durchlassen und kein Licht mehr erzeugen.

Infrarot-Sender- und -Empfängerdioden haben viele Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel zur Entfernungsbestimmung, zur Farberkennung, zum Senden von Informationen, zur Einbruchsalarmierung usw.

Die übertragene Frequenz und Information kann mit Hilfe eines Timer-ICs in die Infrarotdiode eingegeben und von der Fotodiode empfangen und von einem Operationsverstärker-IC akzeptiert oder verworfen werden.

Sieben-Segment-LEDs (7-Segment)

Die sieben Segment-LEDs bestehen aus 7 oder 8 Leuchtdioden, verpackt in Form der Zahl 8 oder 8 (die Zahl 8 und ein Punkt rechts davon).

Diese LED-Pakete verfügen über einen oder zwei Anodenstifte (gemeinsame Anode) oder einen oder zwei Kathodenstifte (gemeinsame Kathode), und die restlichen Stifte beziehen sich jeweils auf das Einschalten einer der LEDs im Paket.

Das folgende Bild zeigt ein Beispiel dieser Pakete (gemeinsame Kathode):

seven segment led Diodenstück

Zenerdiode und wie man sie in der Schaltung verwendet

Diese Arten von Dioden ähneln einem Widerstand, der seinen Widerstandswert ändert, wenn sich die Spannung ändert; Das heißt, ihre P- und N-Werte sind so ausgelegt, dass, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden der Diodenstück bei entgegengesetzter Vorspannung einen Grenzwert überschreitet, die Überspannung relativ zu diesem Grenzwert überschritten wird.

Durch diese Aktion verschwindet die Überspannung.

Diese Eigenschaft kann genutzt werden, um die Spannung konstant zu halten.

Um Zener zu verwenden, ist es besser, einen Lastwiderstand zu verwenden.

Zener-Schema zum Plan:

zener diode

Lastwiderstand: Ein Widerstand, der vor dem Zener im Stromkreis in Reihe geschaltet ist, um eine Beschädigung des Zeners zu verhindern.

Die Methode zum Platzieren des Zener- und Lastwiderstands zusammen mit dem Verbraucher/Stromkreis und der Stromversorgung ist wie folgt:

diode Diodenstück

Im Bild oben ist Z1 die Zenerdiode und R1 der Lastwiderstand.

Das folgende Beispiel zeigt, wie die Zenerdiode und der Lastwiderstand berechnet werden:

Wir haben eine 10-V-Stromversorgung, deren Toleranz 10 % beträgt und deren Welligkeitsspannung ein Volt beträgt. Mit Hilfe eines Zeners können wir eine 8-V-Spannung (10 V – 10 % – 1 V Welligkeit) mit einer niedrigen Welligkeitsspannung erreichen.

Um den Zener verwenden zu können, müssen wir Folgendes wissen:

  • Welligkeitsspannung der Stromversorgung
  • Die vom Verbraucher benötigte Spannung (diese Spannung sollte mindestens v1 niedriger sein als die niedrigste Hauptspannung des Netzteils.)
  • Aktueller Verbraucherpreis
  • Die Menge der Zener-Leistung (erhalten während der Berechnungen) und die maximale Zener-Spannung
  • Leistungs- und Lastwiderstandswert (der bei Berechnungen ermittelt wird).

Normalerweise steht darauf die Welligkeitsspannung des Netzteils, bei Fertigbau auch die Höhe der Verbraucherspannung und wenn man es selbst gemacht hat, kann man es mit den genannten Formeln in den Tutorials berechnen.

Die Menge des Verbraucherstroms kann durch Berechnung oder mit einem Multimeter ermittelt werden.

Die maximale Spannung des Zeners ist auch gleich der vom Verbraucher benötigten Spannung und die Leistung des Zeners ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

P=I×V

In der obigen Beziehung ist P die Zenerleistung, V ist [die Versorgungsspannung – vom Verbraucher benötigte Spannung] und I ist der Verbraucherstrom zwischen V, der nach dem Ohmschen Gesetz berechnet wird, und dem Lastwiderstandswert.

Sie benötigen also einen Zener mit V-Spannung und P-Leistung.

Der Wert des Lastwiderstands wird auch durch die folgende Gleichung ermittelt:

zener calculation

In der obigen Beziehung bedeutet I den vom Verbraucher benötigten Strom, Vmax bedeutet die maximale Versorgungsspannung und Vmin bedeutet die minimale Versorgungsspannung.

Die Lastwiderstandsleistung wird auch durch die folgende Gleichung ermittelt:

load resistor zener

In der obigen Beziehung ist I der Strom des Verbrauchers.

  • Verwenden Sie den Zener mit höherer Leistung als der berechneten Leistung.

Beispiele für Diodenstück anwendungen

ODER-Gatter:

Notwendige Ausrüstung: 2 Dioden 1N400x (Gleichrichter), 2 Widerstände, Netzteil.

Um das, was wir uns vorstellen, auf der Schaltung umsetzen zu können, müssen wir die Logik von „und“, „oder“ und „entgegengesetzt“ für die elektrischen Ströme definieren.

Die Logik für elektrische Ströme wird durch spezielle Teile definiert, die als Logikgatter bezeichnet werden.

Diese Schaltung definiert das „oder“ für die Schaltung; So, dass der Strom von I3 entsprechend I1 und I2 abgeleitet oder unterbrochen wird.

or gate Diodenstück

Die wahre Tabelle finden Sie unten:

I10011
I20101
I30111

Schaltungsanalyse: Der Strom fließt vom Pluspol in den Stromkreis und gelangt nach dem Durchlaufen der Widerstände in die Dioden.
Aufgrund der Eigenschaften von Dioden fließt am Ausgang des Gates kein Strom mehr ein, d. h. wir haben den Strom hier blockiert. Wie aus dem obigen Schema ersichtlich ist, ist der Ausgangsstrom die Summe der Eingangsströme nach den Widerständen.
Wenn wir einen der Widerstände entfernen, liefert immer noch der andere Eingang den Ausgangsstrom.

Positives und negatives Trennzeichen:

Diese Schaltung kommt zum Einsatz, wenn Plus und Minus des Gleichstroms nicht erkennbar sind:

adapter Diodenstück

 

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