Диоды

Что такое диод?

Диод - это электронный компонент, который позволяет току течь только в одном направлении.

Наиболее распространенным типом является диод типа PN, состоящий из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа.

Полупроводники N-типа - это полупроводники с избытком электронов по сравнению с положительным зарядом ядра. Избыточные электроны называются свободными электронами, которые перемещаются с отрицательной стороны на положительную при приложении напряжения.

Когда к диоду с PN-переходом приложено напряжение так, что сторона P положительна, а сторона N отрицательна, дырки, переместившиеся на отрицательную сторону, и электроны, переместившиеся на положительную сторону, встречаются на поверхности PN-перехода, а электроны на стороне N и дырки на стороне P объединяются, и обе исчезают.

В течение этого времени электроны подаются на сторону N от источника питания, а электроны вытекают из стороны P, создавая дырку, в результате чего ток течет со стороны P на сторону N.

И наоборот, если отрицательное напряжение подается на сторону P, а положительное напряжение на сторону N, дырки будут перемещаться на отрицательную сторону, а электроны на положительную сторону, обе на противоположной стороне поверхности перехода, и ток течь не будет.

Эта характеристика диода, позволяющая току течь в одном направлении, используется в качестве переключателя или выпрямителя .

Типы диодов

Существуют различные типы диодов, но выделяют следующие шесть основных типов:

• Выпрямительные диоды
• Переключающие диоды
• Стабилитроны
• Фотодиоды
• Диоды с барьером Шоттки
• Светодиоды

1. Выпрямительные диоды

Выпрямительный диод преобразует переменный ток в постоянный, позволяя току течь в одном направлении и не позволяя ему течь в другом, в зависимости от направления напряжения.

2. Коммутационный диод

Диод, который функционирует как переключатель с функцией, позволяющей току течь только в одном направлении. По сравнению с выпрямительными диодами, переключающие диоды характеризуются более коротким временем перехода из состояния «включено» в состояние «выключено».

3. Стабилитрон

Когда к диоду приложено обратное напряжение, ток не течет, но когда обратное напряжение превышает определенное напряжение (напряжение Зенера), ток течет в обратном направлении. Поскольку он поддерживает постоянное напряжение независимо от величины тока, диод Зенера иногда называют диодом постоянного напряжения.

4. Фотодиод

Фотодиод - это диод, в котором небольшой ток течет в постоянном направлении при освещении светом. Он работает противоположно светодиоду (LED).

5. Диод с барьером Шоттки

Диод со структурой, состоящей из полупроводника N-типа и металлического перехода вместо PN-перехода. Время перехода из состояния «включено» в состояние «выключено» очень короткое, и они используются для высокоскоростных операций переключения.

6. Светодиод

Эти диоды хорошо известны как светодиоды. При подаче прямого напряжения электроны и дырки объединяются и аннигилируют в плоскости связи PN, а разница в энергии до и после этого излучается в виде света. Цвет излучаемого света различается в зависимости от соединения, из которого состоит полупроводник.

Характеристики диода

Диоды имеют различные электрические характеристики, включая вольт-амперные характеристики, которые выражают связь между приложенным напряжением и протекающим током, время обратного восстановления из включенного в выключенное состояние диода, максимальные значения прямого и обратного напряжения, которые могут быть приложены, максимально допустимые значения прямого и обратного токов и потери мощности.

Важно выбрать диод с соответствующими характеристиками в соответствии с условиями и средой, в которых он будет использоваться, а также типом диода для конкретного применения.

Как использовать диоды

Диоды используются в схемах, преобразующих переменный ток в постоянный, поскольку они способны проводить ток только в одном направлении.

Они также используются в светодиодах, которые при соединении извлекают тепловую энергию в виде света, и поэтому используются во многих электротехнических изделиях.

Светодиоды обладают свойством излучать свет из PN-перехода при протекании электрического тока.

Поскольку они могут излучать свет с различной длиной волны в зависимости от материала, их используют в телевизионных экранах и проекционной части инфракрасных пультов дистанционного управления.

Поскольку светодиоды выделяют тепло, они широко используются в качестве энергосберегающих светодиодных осветительных приборов.

Диоды также используются в адаптерах переменного тока для различных электроприборов. 

Переменный ток напряжением 100 В понижается до напряжения 12 В или 6 В с помощью трансформатора, а затем до сглаженного постоянного тока с помощью диода и конденсатора .