Диод и его виды – применение диода в схеме
Диод — это еще один электронный компонент, имеющий два контакта. Эти два контакта (основания/ножки) называются катодом (отрицательным) и анодом (положительным). Катодный вывод обычно короче или ближе к белому (или черному) кольцу на корпусе диода.
На схеме диод обозначен буквой D, а его применение в электронных схемах включает выпрямление, освещение, регулирование напряжения, оптические датчики. Его типы: выпрямительные диоды, светоизлучающие и светочувствительные, стабилитроны, детекторные, варикапы, туннельные и т. д. Здесь мы имеем дело с тремя часто используемыми типами.
Из-за материалов, используемых в диодах, ток через них проходит только в одном направлении — от анода к катоду.
В этих деталях используются два кремниевых или германиевых элемента (полупроводниковые или полупроводниковые элементы), которые комбинируются с другими материалами и создают P (положительные) и N (отрицательные) детали.
Эти две части, если их использовать по отдельности, способны легко пропускать ток, но если атомы этих двух частей подходят так близко друг к другу, ток переходит только от P к N.
Если мы хотим знать, как работает диод, нам придется иметь дело со сложными вопросами квантовой физики. Итак, пока примите диод таким, какой он есть.
- Соединение выводов диода в форме P с N называется прямым смещением (или прямым напряжением), а противоположное соединение этого состояния (N с P) называется обратным смещением. Диодный мост разделяет положительную и отрицательную полуволны каждый выводится друг из друга и объединяет положительные и отрицательные отдельно.
Выпрямительные Диод и как их использовать в схеме
Выпрямительные диоды пропускают ток только в режиме прямого смещения (от P к N).
На рисунке ниже показан внешний вид этих диодов, их условное обозначение и направление тока:
Эти диоды можно использовать на токовом входе, так что при неправильном подключении положительного и отрицательного полюсов цепи ток в цепь не поступает.
На рисунке ниже показано, как подключить этот диод в качестве защитного диода для схемы:
Вы также можете использовать эту интересную особенность выпрямительных диодов в адаптерах напряжения.
Адаптер напряжения — это устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный.
Способ использования диода в адаптере зависит от типа трансформатора.
Если трансформатор имеет 3 выхода, то диоды следует использовать следующим образом:
В схеме, показанной выше, переменный ток выходит из верхнего и нижнего путей выхода трансформатора.
Эти два выхода имеют разность фаз 180 градусов, то есть, если верхний положительный и имеет самое высокое напряжение (относительно среднего выхода), то нижний отрицательный и имеет самое низкое напряжение (относительно среднего выхода). .
Верхний выход:
Нижний выход:
Теперь, используя диод, мы посылаем минусы на один провод, а плюсы на другой провод.
Происходит следующее: в верхнем проводе (+) ток такой, как показано ниже (относительно среднего провода):
а в нижнем проводе (-) ток такой, как показано ниже (относительно среднего провода):
958 / 5,000
Translation results
Translation result
Переменные токи обычно имеют постоянную частоту. Например, в случае с городским электричеством это 50Гц.
Это означает, что напряжение в фазном проводе городского электричества (L/Live) меняется 50 раз от -320 до +320 и снова от +320 до -320 В, в течение 1 секунды, относительно нейтрального провода (N/Live). Нулевой).
Но среднее абсолютное напряжение составляет 220 вольт (среднеквадратичное напряжение).
Эти изменения высокого напряжения и тока очень опасны, а прямой контакт может привести к серьезной травме или смерти.
Если переменное напряжение питания 220 Вольт и коэффициент трансформации около 0,110, то разница напряжений в верхнем проводе со средним колеблется от 0 Вольт до около 12 Вольт, а нижнего напряжения со средним колеблется в пределах 0 вольт и -12 вольт.
Среднее напряжение между верхним и нижним проводом составит 24v (220*0,11). Следующий рисунок получен с помощью симулятора с учетом внутренних сопротивлений:
- В трансформаторах этого типа средний провод всегда имеет напряжение 0 Вольт.
Если трансформатор имеет 2 выхода, то диоды надо подключать мостовым способом.
Диодный мост отделяет положительные и отрицательные полуволны каждого выхода друг от друга и объединяет положительные и отрицательные по отдельности.
Здесь мы разделили только плюс и минус, и 0v (В) больше нет, то есть верхнее напряжение составляет +6 В, а нижнее напряжение -6, разница между ними составляет 12 В. Следующий рисунок получен с помощью симулятора с учетом внутренних сопротивлений:
- Чтобы убрать полуволны и шумы, нужен конденсатор; В разделе о конденсаторах мы обсудим, как использовать конденсатор для устранения помех и создания постоянного напряжения и тока в сети.
Чтобы использовать этот тип диода, нам нужно знать несколько вещей:
- Минимально необходимый ток (IS), необходимый для протекания тока.
- Максимально допустимый ток диода (IBV), превышение которого приведет к повреждению диода.
- Минимальное входное напряжение (Vj), необходимое для прохождения тока.
- Максимально допустимое напряжение диода (BV), превышение которого приведет к повреждению диода.
- Сопротивление диода (RS), необходимое для более точного расчета.
Чтобы купить диод на рынке, вам необходим файл даташита нужного диода, в котором указаны характеристики диодных стандартов.
Вы можете найти файл таблицы данных в Google.
В таблице ниже приведены характеристики некоторых примеров широко используемых стандартов выпрямительных диодов:
| RS (Ω) | BV (v) | VJ (v) | IBV (A) | IS (A) | Тип |
| 2 m | 50 | 550 m | 5 m | 36 n | 1N1183 |
| 2 m | 600 | 550 m | 5 m | 36 n | 1N1190 |
| 2 m | 50 | 550 m | 3 m | 36 n | 1N1199 |
| 2 m | 100 | 550 m | 2.5 m | 36 n | 1N1200 |
| 43.2 m | 50 | 300 m | 1.2 | 403 n | 1N4001 |
| 8.1 m | 50 | 550 m | 3 | 500 n | 1N5400 |
Оптические и инфракрасные диоды и как их использовать в схеме
В обычных светодиодах (LED) результирующий свет можно увидеть глазами, а в инфракрасных диодах (инф.D) результирующие лучи (инфракрасные лучи) увидеть невозможно (эти лучи могут быть обнаружены камерой). ). С помощью фотодиодов (к.д.) можно получать от них энергию (лучи).
Световые диоды имеют 2 контакта или основания: один контакт, который выше и подключен к токовому входу (положительный), называется анодом, а другой контакт, который обычно короче и подключен к токовому выходу (отрицательный), называется катодом.
На изображениях ниже показан внешний вид этих диодов и их схема на картах:
Некоторые светодиоды двухцветные и имеют 3 контакта; Один контакт общий, а два других предназначены для каждого цвета. Если оба цвета загораются вместе, из их комбинации получается другой цвет.
Светодиоды обычно выдерживают средний ток 10 миллиампер и напряжение от 3 до 5 вольт.
Эти диоды при обратном смещении не пропускают, если напряжение низкое, иначе выйдут из строя.
Если они сгорят, они могут пропускать очень слабый ток и больше не излучать свет.
Инфракрасные диоды передатчика и приемника имеют множество применений, например, их можно использовать для определения расстояния, распознавания цвета, отправки информации, противовзломной сигнализации и т. д.
Передаваемая частота и информация могут быть введены в инфракрасный диод с помощью микросхемы таймера, приняты фотодиодом и приняты или отклонены микросхемой операционного усилителя.
Семисегментные светодиоды (7 сегментов)
Семисегментный светодиод состоит из 7 или 8 светодиодов, упакованных в виде цифры 8 или 8 (цифра 8 и точка справа от нее).
Эти пакеты светодиодов имеют один или два анодных контакта (общий анод) или один или два катодных контакта (общий катод), а каждый из остальных контактов связан с включением одного из светодиодов в корпусе.
На следующем рисунке показан пример этих корпусов (общий катод):
Стабилитроны и как их использовать в схеме
Эти типы диодов подобны резистору, сопротивление которого меняет свое сопротивление при изменении напряжения; То есть их P и N сделаны таким образом, что если разность напряжений между двумя концами диода превышает предел при противоположном смещении, то он пройдет перенапряжение относительно этого предела.
Это действие приводит к исчезновению избыточного напряжения.
Это свойство можно использовать для поддержания постоянного напряжения.
Для использования стабилитрона лучше использовать нагрузочный резистор.
Схема Зенера на плане:
Нагрузочный резистор: резистор, который подключается последовательно перед стабилитроном в цепи, чтобы предотвратить повреждение стабилитрона.
Способ размещения стабилитрона и сопротивления нагрузки вместе с потребителем/цепью и источником питания заключается в следующем:
На рисунке выше Z1 — стабилитрон, а R1 — нагрузочный резистор.
В следующем примере показано, как рассчитать стабилитрон и нагрузочный резистор:
У нас есть источник питания на 10 В, допуск которого составляет 10 %, а напряжение пульсаций – один вольт. С помощью стабилитрона мы можем получить напряжение 8 В (пульсации 10–10 % – 1 В) с низким напряжением пульсаций.
Чтобы использовать стабилитрон, нам необходимо знать следующее:
- Пульсации напряжения источника питания
- Величина напряжения, необходимая потребителю (это напряжение должно быть как минимум на v1 ниже наименьшего основного напряжения источника питания.)
- Потребительский текущий курс
- Величина мощности стабилитрона (полученная в ходе расчетов) и максимальное напряжение стабилитрона
- Значение мощности и сопротивления нагрузки (которое получается в ходе расчетов.)
На нем обычно пишут пульсации напряжения блока питания, также пишут величину потребительского напряжения, если оно изготовлено заранее, а если вы сделали его самостоятельно, то его можно рассчитать по упомянутым формулам в учебниках.
Величину тока потребителя можно получить расчетным путем или с помощью мультиметра.
Максимальное напряжение стабилитрона также равно напряжению, требуемому потребителем, а мощность стабилитрона определяется по следующему уравнению:
P=I×V
В приведенном выше соотношении P — мощность стабилитрона, V — [напряжение источника питания — необходимое напряжение потребителя], а I — ток потребителя между V, который рассчитывается по закону Ома и номиналом нагрузочного резистора.
Поэтому вам понадобится стабилитрон с напряжением V и мощностью P.
Значение нагрузочного резистора также определяется по следующему уравнению:
В приведенном выше соотношении I означает ток, необходимый потребителю, Vmax означает максимальное напряжение источника питания, а Vmin означает минимальное напряжение источника питания.
Мощность нагрузочного резистора также определяется по следующему уравнению:
В приведенном выше отношении I — ток потребителя.
- Используйте стабилитрон с большей мощностью, чем расчетная мощность.
Примеры применения Диод
ИЛИ ворота (OR gate):
Необходимое оборудование: 2 диода 1N400x (выпрямитель), 2 резистора, блок питания.
Чтобы иметь возможность реализовать на схеме то, что мы задумали, нам необходимо определить логику «и», «или» и «противоположность» для электрических токов.
Логика электрических токов определяется специальными частями, которые называются логическими вентилями.
Эта схема определяет «или» для схемы; Таким образом, ток I3 истощается или отключается в соответствии с I1 и I2.
Таблица истинности приведена ниже (truth table):
| I1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| I2 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| I3 | 0 | 1 | 1 | 1 |
Анализ схемы: ток поступает от положительного полюса в цепь и, пройдя через резисторы, поступает на диоды. Из-за свойств диодов ток с выхода затвора больше не поступает, иными словами, мы здесь ток заблокировали. Как видно из приведенной выше схемы, выходной ток представляет собой сумму входных токов после резисторов. Если мы удалим один из резисторов, другой вход все равно будет подавать выходной ток.
Положительный и отрицательный разделитель:
Эта схема используется, когда положительный и отрицательный ток не распознается:
Автор: М. Мahdi К. Кanan — инженер по электронике и программированию полного цикла, основатель WiCardTech