Diodens kärnkunskap förklarad
En diod är en grundläggande elektronisk enhet tillverkad av halvledarmaterial (t.ex. kisel, germanium, eller selen), bestående av en PN-koppling plus elektrodledningar och hölje. Den har två elektroder: elektroden anod (positiv terminal) och katod (negativ terminal).
Grundläggande arbetsprincip
Kärnkarakteristiken för en diod är enkelriktad ledningsförmåga:
| Spänningstyp | Diodens tillstånd | Nuvarande tillstånd |
|---|
| Spänning framåt | Genomförandet | Ström flyter från anod till katod |
| Omvänd spänning | Avstängning | Endast minimal läckström |
När framspänningen överskrider tröskelspänningen (ca 0,7 V för kiseldioder, 0,3 V för germaniumdioder) leder dioden ström. När backspänningen överskrider genombrottsspänningen kan dioden skadas.
Omfattande klassificering av dioder
Klassificering efter struktur och tillämpning
| Typ | Egenskaper | Huvudsakliga tillämpningar |
|---|
| Punktkontaktdiod | Liten PN-övergångsyta, bra högfrekvensprestanda | Högfrekventa detekteringskretsar, omkopplingskretsar |
| Övergångsdiod | Stor PN-övergångsyta, hög strömkapacitet | Effektlikriktarkretsar |
| Planar diod | Styrbar PN-anslutningsyta | Digitala kretsar (litet område), strömriktare (stort område) |
| Zenerdiod | Fungerar i den omvända nedbrytningsregionen | Spänningsreglering, referensspänningskällor |
| Ljusemitterande diod (LED) | Omvandlar elektrisk energi till ljus | Indikeringslampor, displayer och belysning |
| Fotodiod | Omvandlar ljussignaler till elektriska signaler | Ljusdetektering, fotoelektrisk styrning, optisk kommunikation |
Dioder med specialfunktioner
- Varaktordioder: Kapacitansen varierar med omvänd spänning, används i avstämningskretsar
- Schottky-dioder: Lågt spänningsfall i framspänningen, används i höghastighetsswitchapplikationer
- Tunnel-dioder: Negativa resistansegenskaper, används i mikrovågsoscillationskretsar
Egenskaper och parametrar för diodkärnor
Karakteristisk kurva för ström-spänning
En diods elektriska egenskaper kan beskrivas fullständigt med dess I-V-kurva:
Framåtriktade egenskaper:
Nollspänning → Död zon (nästan ingen ström) → Tröskelspänning → Ledningsregion (kraftig strömökning)
Omvända egenskaper:
Liten backspänning → Mättnadsregion (minimal backström) → Genomslagsspänning → Genomslagsregion (kraftig strömökning)
Tabell över viktiga prestandaparametrar
| Parameter | Beskrivning | Påverkande faktorer |
|---|
| Maximal likriktarström | Maximal genomsnittlig ström tillåten under lång tid | PN-övergångsområde, värmeavledningsförhållanden |
| Omvänd genomslagsspänning | Minsta omvända spänning som orsakar genomslag | Materialdopningskoncentration, strukturell design |
| Omvänd mättnadsström | Minimal läckström vid omvänd förspänning | Temperatur, materialets renhet |
| Övergångskapacitans | Kapacitanseffekt som bildas av PN-övergången | Driftfrekvens, anslutningsyta |
| Omvänd återhämtningstid | Tid som krävs för att växla från ledning till fullständig avstängning | Omkopplingshastighet, materialegenskaper |
Test- och identifieringsmetoder för dioder
Tekniker för identifiering av polaritet
- Utseende Märkning Identifiering
- Slut med en triangelpil indikerar den positiva terminalen
- Färgprick/ringmarkeringar: Vanligtvis är änden med en färgpunkt positiv, änden med en färgring är negativ
- Differentiering av längd: Längre ledtid är vanligtvis positivt
- Testmetod för multimeter
- Mätningen visar mindre motstånd: Svart sond ansluts till positiv terminal
- Diodtestläge på digital multimeter: Röd sond ansluts till den positiva terminalen när spänningsfallet visas
Grunderna i prestandatestning
- Normal diod: Litet motstånd framåt, stort motstånd bakåt
- Skadeståndsbedömning: Båda riktningarna visar litet motstånd (kortslutning) eller båda visar stort motstånd (öppen krets)
- Test av zenerdioder: Kräver en speciell krets för att testa den reglerade spänningen
Detaljerade praktiska diodtillämpningar
1. Applikationer för likriktarkretsar
Omvandlar växelström till likström och fungerar som kärnkomponenter i nätadaptrar, laddare och andra enheter.
2. Spänningsreglering och skydd
Utnyttjar de omvända nedbrytningsegenskaperna hos Zenerdioder för att ge stabila spänningsreferenser och överspänningsskydd för kretsar.
3. Funktioner för signalbehandling
- Detekteringskretsar: Extrahera originalinformation från modulerade signaler
- Begränsande kretsar: Begränsa signalamplituden för att förhindra överbelastning
- Fastspänningskretsar: Fixera positioner för signalnivå
4. Koppling och digitala kretsar
Fungerar som elektroniska omkopplare för att implementera logiska funktioner med snabb svarshastighet och lång livslängd.
5. Fotoelektriska tillämpningsområden
- LED-belysning: Energieffektiva, miljövänliga ljuskällor med lång livslängd
- Fotoelektrisk detektion: Omvandlar ljussignaler till elektriska signaler
- Optisk isolering: Uppnå elektrisk isolering mellan kretsar
Överväganden om val och användning
Överväganden om urval
- Nuvarande kapacitet: Välj en lämplig maximal likriktarström baserat på kretsens krav
- Spänningsklassning: Den omvända arbetsspänningen ska vara högre än den maximalt möjliga omvända spänningen i kretsen
- Frekvenskarakteristik: Välj typer med liten anslutningskapacitans för högfrekventa kretsar
- Temperaturområde: Beakta hur temperaturen i driftsmiljön påverkar prestandan
Försiktighetsåtgärder vid användning
- Polariteten får inte förväxlas, eftersom detta kan orsaka kretsfel eller skada på enheten
- Effektdioder kräver uppmärksamhet på värmeavledningsfrågor
- Kontrollera temperatur och tid under lödningen för att förhindra termiska skador
- Elektrostatiskt känsliga modeller kräver antistatiska åtgärder