Kernkennis diode uitgelegd
Een diode is een elementair elektronisch apparaat gemaakt van halfgeleidermateriaal (zoals silicium, germaniumof selenium), bestaande uit een PN-verbinding plus elektrodesnoeren en behuizing. Het heeft twee elektroden: de anode (positieve klem) en de kathode (negatieve klem).
Basisprincipe
De kernkarakteristiek van een diode is eenrichtingsgeleiding:
| Spanningstype | Diode staat | Huidige situatie |
|---|
| Voorwaartse spanning | Uitvoeren | Stroom vloeit van anode naar kathode |
| Omgekeerde spanning | Afgesneden | Slechts minimale lekstroom |
Wanneer de voorwaartse spanning hoger is dan de drempelspanning (ongeveer 0,7 V voor siliciumdiodes, 0,3 V voor germaniumdiodes), geleidt de diode. Als de sperspanning hoger is dan de doorslagspanning, kan de diode beschadigd raken.
Uitgebreide diodeclassificatie
Indeling naar structuur en toepassing
| Type | Kenmerken | Belangrijkste toepassingen |
|---|
| Puntcontactdiode | Klein gebied PN-verbinding, goede prestaties bij hoge frequenties | Hoogfrequent detectiecircuits, schakelschakelingen |
| Verbindingsdiode | Groot PN-verbindingsoppervlak, hoge stroomcapaciteit | Stroomgelijkrichterschakelingen |
| Planaire diode | Controleerbaar PN-raakvlak | Digitale schakelingen (klein gebied), vermogensgelijkrichting (groot gebied) |
| Zenerdiode | Werkt in het omgekeerde afbraakgebied | Spanningsregeling, referentiespanningsbronnen |
| Lichtdiode (LED) | Zet elektrische energie om in licht | Controlelampjes, displays en verlichting |
| Fotodiode | Zet lichtsignalen om in elektrische signalen | Lichtdetectie, foto-elektrische besturing, optische communicatie |
Speciale functie diodes
- Varactor diodes: De capaciteit varieert met de sperspanning, gebruikt in afstemcircuits.
- Schottky-diodes: Lage spanningsval, gebruikt in snelle schakeltoepassingen
- Tunnel Diodes: Negatieve weerstandskarakteristieken, gebruikt in microgolfoscillatiecircuits
Kenmerken en parameters van de diodekern
Stroom-spanningskarakteristiek
De elektrische eigenschappen van een diode kunnen volledig worden beschreven door de I-V-karakteristiek:
Voorwaartse eigenschappen:
Nulspanning → Dode zone (bijna geen stroom) → Drempelspanning → Geleidingsgebied (scherpe stroomstijging)
Omgekeerde kenmerken:
Kleine sperspanning → Verzadigingsgebied (minimale sperstroom) → Afbreekspanning → Afbreekgebied (scherpe stroomtoename)
Tabel met belangrijkste prestatieparameters
| Parameter | Beschrijving | Beïnvloedende factoren |
|---|
| Maximale gelijkrichterstroom | Maximale gemiddelde stroom toegestaan op lange termijn | PN-verbindingsoppervlak, voorwaarden voor warmteafvoer |
| Omgekeerd Onderbrekingsvoltage | Minimale sperspanning die doorslag veroorzaakt | Concentratie van materiaaldotering, structureel ontwerp |
| Omgekeerde verzadigingsstroom | Minimale lekstroom onder omgekeerde bias | Temperatuur, materiaalzuiverheid |
| Verbindingscapaciteit | Capaciteitseffect gevormd door de PN-verbinding | Bedrijfsfrequentie, junctiegebied |
| Omgekeerde hersteltijd | Tijd die nodig is om over te schakelen van geleiding naar volledige uitschakeling | Schakelsnelheid, materiaaleigenschappen |
Testen en identificeren van diodes
Technieken voor polariteitsidentificatie
- Verschijningsmerk Identificatie
- Het uiteinde met een driehoekige pijl geeft de positieve pool aan
- Kleurpunt/ring markeringen: Meestal is het uiteinde met een gekleurde stip positief, het uiteinde met een gekleurde ring negatief
- Differentiatie in lengte: Langer lood is meestal positief
- Multimeter-testmethode
- Meting toont kleinere weerstand: Zwarte sonde aangesloten op positieve klem
- Diodetestmodus op digitale multimeter: Rode sonde wordt aangesloten op de positieve klem wanneer de spanningsval wordt weergegeven
Prestatie testen
- Normale diode: Kleine voorwaartse weerstand, grote omgekeerde weerstand
- Schade Oordeel: Beide richtingen tonen een kleine weerstand (kortsluiting) of beide tonen een grote weerstand (open circuit)
- Zenerdiode testen: Vereist een speciaal circuit om de gereguleerde spanning te testen
Gedetailleerde praktische diodetoepassingen
1. Toepassingen van gelijkrichterkringen
Zetten wisselstroom om in gelijkstroom en dienen als kerncomponenten in voedingsadapters, opladers en andere apparaten.
2. Spanningsregeling en -beveiliging
Maakt gebruik van de omgekeerde afbraakkarakteristieken van Zenerdiodes om stabiele spanningsreferenties en overspanningsbeveiliging voor circuits te bieden.
3. Signaalverwerkingsfuncties
- Detectiecircuits: Extraheer originele informatie uit gemoduleerde signalen
- Circuits beperken: Beperk de signaalamplitude om overbelasting te voorkomen
- Klemcircuits: Posities signaalniveau vastzetten
4. Schakelen en digitale schakelingen
Functioneren als elektronische schakelaars om logische functies te implementeren met snelle reactiesnelheid en lange levensduur.
5. Foto-elektrische toepassingsgebieden
- LED-verlichting: Energiezuinige, milieuvriendelijke lichtbronnen met een lange levensduur
- Foto-elektrische detectie: Lichtsignalen omzetten in elektrische signalen
- Optische isolatie: Elektrische isolatie tussen circuits bereiken
Overwegingen voor selectie en gebruik
Selectie Overwegingen
- Huidige capaciteit: Kies een geschikte maximale gelijkrichterstroom op basis van de circuitvereisten
- Voltage: De omgekeerde werkspanning moet hoger zijn dan de maximaal mogelijke omgekeerde spanning in het circuit
- Frequentie Kenmerken: Kies types met kleine junctiecapaciteit voor hoogfrequente circuits
- Temperatuurbereik: Houd rekening met de invloed van de temperatuur van de bedrijfsomgeving op de prestaties
Voorzorgsmaatregelen voor gebruik
- De polariteit mag niet worden omgekeerd, omdat dit kan leiden tot storingen in het circuit of beschadiging van het apparaat.
- Vermogensdiodes vereisen aandacht voor problemen met warmteafvoer
- Temperatuur en tijd tijdens het solderen regelen om thermische schade te voorkomen
- Voor elektrostatisch gevoelige modellen zijn antistatische maatregelen nodig