Diodin ydintiedot selitetty
Diodi on elektroninen peruslaite, joka on valmistettu puolijohdemateriaaleista (kuten esim. pii, germanium, tai seleeni), joka koostuu PN-liitännästä sekä elektrodijohdoista ja kotelosta. Siinä on kaksi elektrodia: anodi (positiivinen pääte) ja katodi (negatiivinen liitin).
Työskentelyn perusperiaate
Diodin ydinominaisuus on yksisuuntainen johtavuus:
| Jännite Tyyppi | Diodin tila | Nykytila |
|---|
| Eteenpäin suuntautuva jännite | Johtaminen | Virta kulkee anodilta katodille |
| Käänteinen jännite | Katkaisu | Vain minimaalinen vuotovirta |
Kun eteenpäin suuntautuva jännite ylittää kynnysjännitteen (noin 0,7 V piidiodien ja 0,3 V germaniumdiodien osalta), diodi johtaa. Kun käänteisjännite ylittää läpilyöntijännitteen, diodi voi vaurioitua.
Kattava diodien luokittelu
Luokittelu rakenteen ja sovelluksen mukaan
| Tyyppi | Ominaisuudet | Tärkeimmät sovellukset |
|---|
| Pistekontaktidiodi | Pieni PN-liitospinta-ala, hyvä korkean taajuuden suorituskyky | Korkeataajuiset havaintopiirit, kytkentäpiirit ja kytkentäpiirit |
| Liitosdiodi | Suuri PN-liitosalue, suuri virtakapasiteetti | Tehon tasasuuntauspiirit |
| Planaarinen diodi | Säädettävä PN-liitosalue | Digitaaliset piirit (pieni pinta-ala), tehotasasuuntaus (suuri pinta-ala). |
| Zeneridiodi | Toimii käänteisen läpilyönnin alueella | Jännitteen säätö, viitejännitelähteet |
| Valodiodi (LED) | Muuntaa sähköenergian valoksi | Merkkivalot, näytöt ja valaistus |
| Fotodiodi | Muuntaa valosignaalit sähköisiksi signaaleiksi | Valon havaitseminen, valosähköinen ohjaus, optinen viestintä |
Erikoistoimintadiodit
- Varaktori-diodit: Kapasitanssi vaihtelee käänteisjännitteen mukaan, käytetään virityspiireissä.
- Schottky-diodit: Alhainen eteenpäin suuntautuva jännitehäviö, käytetään nopeissa kytkentäsovelluksissa.
- Tunnelidiodit: Negatiiviset vastusominaisuudet, joita käytetään mikroaaltovärähtelypiireissä.
Diodisydämen ominaisuudet ja parametrit
Virta-jännite-ominaiskäyrä
Diodin sähköisiä ominaisuuksia voidaan kuvata täysin sen I-V-ominaiskäyrällä:
Eteenpäin suuntautuvat ominaisuudet:
Kynnysjännite → Johtumisalue (voimakas virran nousu): Nollajännite → Kuollut alue (lähes ei virtaa) → Kynnysjännite → Johtumisalue (voimakas virran nousu)
Käänteisominaisuudet:
Pieni käänteisjännite → kyllästymisalue (minimaalinen käänteisvirta) → katkaisujännite → katkaisualue (virran jyrkkä kasvu).
Tärkeimmät suorituskykyparametrit Taulukko
| Parametri | Kuvaus | Vaikuttavat tekijät |
|---|
| Suurin tasasuuntaajan virta | Suurin sallittu keskimääräinen virta pitkällä aikavälillä | PN-liitospinta-ala, lämmöntuotto-olosuhteet |
| Käänteinen läpilyöntijännite | Pienin läpilyönnin aiheuttava käänteisjännite | Materiaalin seostuspitoisuus, rakenteellinen suunnittelu |
| Käänteinen kyllästysvirta | Minimaalinen vuotovirta käänteisessä biasissa | Lämpötila, materiaalin puhtaus |
| Liitoskapasitanssi | PN-liitoksen muodostama kapasitanssin vaikutus | Toimintataajuus, liittymäalue |
| Käänteinen palautumisaika | Aika, joka tarvitaan kytkeytymiseen johtumisesta täydelliseen katkaisuun. | Kytkentänopeus, materiaaliominaisuudet |
Diodien testaus- ja tunnistusmenetelmät
Polariteetin tunnistustekniikat
- Ulkonäkö Merkin tunnistaminen
- Kolmionuolella varustettu pää osoittaa positiivisen liittimen.
- Väripiste/rengasmerkit: Värirengas: Yleensä pää, jossa on väripiste, on positiivinen, pää, jossa on värirengas, on negatiivinen.
- Pituuden eriyttäminen: Pitempi johto on yleensä positiivinen
- Yleismittarin testausmenetelmä
- Mittaus osoittaa pienempää vastusta: Musta anturi kytketään positiiviseen liittimeen
- Digitaalisen yleismittarin dioditestitila: Punainen anturi kytkeytyy positiiviseen liittimeen, kun jännitehäviö näytetään.
Suorituskyvyn testauksen perusteet
- Normaali diodi: Pieni eteenpäin suuntautuva vastus, suuri käänteinen vastus
- Vahinkotuomio: Molemmissa suunnissa on pieni vastus (oikosulku) tai molemmissa on suuri vastus (avoin piiri).
- Zeneridiodin testaus: Vaatii erityisen piirin säännellyn jännitteen testaamiseksi.
Yksityiskohtaiset käytännön diodisovellukset
1. Tasasuuntaajan piirin sovellukset
Muuntavat vaihtovirran tasavirraksi ja toimivat virtalähteiden, latureiden ja muiden laitteiden keskeisinä komponentteina.
2. Jännitteen säätö ja suojaus
Hyödynnetään käänteisiä hajoamisominaisuuksia Zener-diodit vakaiden jänniteviitteiden ja ylijännitesuojan tarjoamiseksi piireille.
3. Signaalinkäsittelytoiminnot
- Tunnistuspiirit: Alkuperäisen tiedon poimiminen moduloiduista signaaleista
- Rajoituspiirit: Rajoita signaalin amplitudia ylikuormituksen estämiseksi.
- Puristuspiirit: Vahvista signaalin tason paikat
4. Kytkentä ja digitaaliset piirit
Toimivat elektronisina kytkiminä logiikkatoimintojen toteuttamiseksi nopealla vastenopeudella ja pitkällä käyttöiällä.
5. Valosähköiset sovelluskentät
- LED-valaistus: Energiatehokkaat, pitkäikäiset ja ympäristöystävälliset valonlähteet.
- Valosähköinen tunnistus: Valosignaalien muuntaminen sähköisiksi signaaleiksi
- Optinen eristys: Saavutetaan sähköinen eristys piirien välille
Valintaa ja käyttöä koskevat näkökohdat
Valintaa koskevat näkökohdat
- Nykyinen kapasiteetti: Valitse sopiva tasasuuntaajan maksimivirta piirin vaatimusten perusteella.
- Jännite Luokitus: Käänteisen käyttöjännitteen on oltava suurempi kuin piirin suurin mahdollinen käänteinen jännite.
- Taajuusominaisuudet: Valitse tyypit, joissa on pieni liitoskapasitanssi suurtaajuuspiirejä varten.
- Lämpötila-alue: Otetaan huomioon käyttöympäristön lämpötilan vaikutus suorituskykyyn.
Käyttöä koskevat varotoimet
- Napaisuutta ei saa kääntää toisinpäin, sillä se voi aiheuttaa virtapiirin vikaantumisen tai laitteen vaurioitumisen.
- Tehodiodit vaativat huomiota lämmönhukkaongelmiin.
- Hallitse lämpötilaa ja aikaa juottamisen aikana lämpövaurioiden estämiseksi.
- Sähköstaattiselle sähkölle herkät mallit edellyttävät antistaattisia toimenpiteitä.