Новости
147 0

Что такое полупроводниковый диод, виды диодов и график вольт-амперной характеристики

Интересно наблюдать, с какой поразительной скоростью сменяют друг друга технологии. Лет тридцать назад мы вполне были довольны электроникой, которой пользовались, простыми автомобилями, где-то неудобными и малоскоростными, скромными домами без евроремонта. Но так устроен человек, что постоянно стремится к чему-то более совершенному, и сейчас практически любая сфера жизни подвержена постоянной модернизации. Коснулся этот процесс также систем индикации и освещения. Так, на смену лампам накаливания пришли более совершенные полупроводниковые элементы – светодиоды.

Излучающий кристалл

История применения полупроводников старше начала использования ламп электронного типа. Попов А.С., который считается изобретателем радио, искал с помощью нехитрого полупроводникового устройства наличие радиоволн. Первый диод Попова (детектор) был изготовлен из полупроводникового кристалла, зафиксированного в держателе, и пружинного заостренного контакта из вольфрама или стали. Этот контакт опирался на площадь полупроводника, и в зависимости от точки соприкосновения можно было найти наиболее четкий сигнал радиостанции.

Способность некоторых кристаллов излучать свет под действием тока была обнаружена чуть позже, случайно, но в первое время не использовалась на практике. Теперь же светодиоды широко применяют и в спецтехнике, и в быту.

Итоги.

Описанные методы имеют свои сильные и слабые стороны. По технической документации и визуально невозможно проверить работоспособность светодиода. Проверка с помощью подачи напряжения требует особенной осторожности. А мощный светодиод не всегда удастся прозвонить мультиметром. Для успешной работы электротехнику стоит освоить все методы и применять их по необходимости.

Читайте также: GPS-антенна для автомагнитолы авто, как правильно установить в автомобиле, подключить
    Похожие записи
  • Устройство и особенности лампы КЛЛ
  • Декоративное освещение дома: многообразие идей
  • Как устроена светодиодная лампа

Что такое светодиод, как он выглядит на схеме?

Светодиодом называется разновидность полупроводникового элемента, имеющего особенность кристалла излучать свет под действием проходящего сквозь него электрического тока. Этот эффект проявляется не у всех полупроводников, а лишь у тех, у которых в процессе рекомбинации электронов и дырок выделение энергии происходит в световом диапазоне. Светодиод, как и обычный диод, имеет p-n-переход и пропускает ток только в одном направлении.

Особенностью светодиода как светоизлучающего прибора является то, что в нем непосредственно происходит выделение квантов света. Это отличает его от ламп накаливания, где сначала происходит разогрев спирали до определенной температуры, или галогенных ламп с эффектом ионизации. Потери энергии в светодиодах минимальны.

Конструктивно в состав светодиода входят подложка с нанесенным на нее кристаллом, выводы для подключения в электрическую цепь и корпус, который одновременно является оптической системой. Обозначение светодиода на схеме имеет определенное графическое выражение, на электронной плате он обозначается специальной кодировкой.

Виды диодов

Светодиодные элементы делятся на 2 объёмных вида: полупроводниковые и неполупроводниковые. Устройство первого подразумевает небольшую ёмкость с выкачанным воздухом и двумя электродами внутри:

  • Плюсовым, обладающим электропроводностью P.
  • Минусовым, обладающим электропроводностью N.

Анод и катод в светодиоде Источник multiurok.ruНеполупроводниковые диоды делятся в свою очередь ещё на 2 группы:

  • Вакуумные (кенотроны), построенные по принципу лампы, имеющей 2 электрода, где один из них представлен как нить накаливания. В приоткрытом положении движение электронов осуществляется в сторону от полюса к минусу. В закрытом положении траектория перемещения изменяется в противоположную сторону или приостанавливается.
  • Наполненные газом (стабилитроны с тлеющим либо коронным зарядом игнитронов и газотронов). Из объёмного списка элементов наибольшая популярность присуща газотронам с дуговым зарядом (стабилитронам). Внутрь них закачивается инертный газ, помещаются оксидные термокатоды. Ключевой особенностью таких светодиодов является возможность к выдаче высокого напряжения на выходе и способность функционировать с напряжением, значение которого может достигать нескольких десятков ампер.

Важно! Величина сопротивления в закрытом положении непосредственно связана со значением прямого тока. Если оно высокое, то сопротивление будет низким.

Для чего служит светодиод, и как это отражено в его изображении на схеме?

Светодиод излучает свет, в этом его назначение. И на схематическом изображении это четко обозначено двумя стрелочками, идущими от элемента. Применение устройство получило очень широкое:

  • Различная индикация. Для сигнализации включения тех или иных режимов работы электронных устройств используют отдельные элементы. Группы устройств применяют в цифровой индикации, где каждый светодиод играет роль сегмента цифры или буквы. Условное обозначение светодиода на схеме, входящего в группу, не ставится отдельно для каждого, а отображается вся группа в виде индикатора с ответвлением и нумерацией контактов.
  • Для бытового, общественного и промышленного освещения.
  • В составе экранов для уличного транслирования, а также при создании бегущих строк.
  • В оптопарах. Обозначение светодиода на схеме в этом случае дополняется изображением фотоприемного элемента.
  • Оптоволоконные системы. Здесь светодиоды выступают в качестве излучателей модулированной оптической волны.
  • Для подсветки экранов на жидких кристаллах.
  • Дизайн и развлекательная индустрия.

Направление тока в диоде по маркировке

Направление электрического потока. Диод

«Приятной особенностью большого количества стандартов является то, что есть из чего выбрать»

Эндрю Таненбаум, профессор информатики

Когда Бенджамин Франклин сделал своё предположение относительно направления потока зарядов (из воска в шерсть), он создал прецедент для электрических обозначений, который существует и по сей день, несмотря на то, что все знают, что электроны являются составными частями заряда, и что при натирании они переходят из шерсти в воск, а не наоборот. Благодаря именно Франклину говорят что электроны имеютотрицательныйзаряд, и движется этот заряд, на самом деле, в направлении противоположном тому, которое указал Франклин. Поэтому объекты, которые он назвал «отрицательными» (имеющими недостаток заряда), фактически имеют избыток электронов.

К тому времени, когда было открыто истинное направление движения потока электронов, обозначения «положительный» и «отрицательный» уже настолько прочно укоренились в научном сообществе, что попытки изменить их даже не предпринимались, хотя, применительно к «избыточному» заряду, правильно было бы назвать электрон «положительно» заряженным. По большому счету, термины «положительный» и «отрицательный» являются человеческими изобретениями и, как таковые, не имеют абсолютного значения за пределами условного языка научных описаний. С такой же легкостью Франклин мог бы назвать избыток заряда «черным», а его недостаток — «белым», в этом случае ученые говорили бы, что электрон имеет «белый» заряд (при условии использования гипотезы Франклина).

Поскольку мы склонны связывать слово «положительный» с «избытком» а слово «отрицательный» с «недостатком», то стандартное обозначение электрического заряда нам кажется противоположным. Благодаря этому, многие инженеры решили сохранить старое понятие электричества, где «положительный» означает избыток заряда, и соответственно обозначается направление движения зарядов (тока). Такое обозначение известно какобщепринятое обозначение потока:

Читайте также: Подключение вентиляторов с таймерами: полная инструкция по монтажу

Другие инженеры для обозначения потока зарядов выбрали фактическое направление движения электронов в цепи. Такое обозначение известно какобозначение потока электронов:

Общепринятое обозначение потока показывает нам движение заряда в соответствии со знаками + и — (технически неправильно). Применять это обозначение имеет смысл, но направление движения потока зарядов здесь не соответствует действительности. Обозначение потока электронов показывает нам фактическое направление движения электронов в цепи, но знаки + и — выглядят здесь задом наперед. А вообще, имеет ли значение, как мы определяем направление движения потока зарядов в цепи? Не имеет, если мы последовательно используем одно из обозначений. Производя анализ цепи, вы можете с равным успехом использовать любое из этих обозначений. Понятия напряжения, тока, сопротивления, непрерывности, и даже математические методы анализа, такие как законы Ома и Кирхгофа будут действовать как в одном, так и в другом случае.

Как вы можете убедиться, общепринятому обозначению потока следует большинство инженеров-электриков, и оно встречается в большинстве технических учебников. Обозначение потока электронов встречается в учебниках для начинающих и в трудах профессиональных ученых, особенно физиков твердых тел, которым важно фактическое движение электронов в веществах. Большинство исследований электрических цепей не зависит от технически точного отображения направления потока зарядов, поэтому выбор между общепринятым обозначением потока и обозначением потока электронов произволен. почти.

Многие электрические устройства допускают прохождение через них реальных токов любого направления без каких либо различий в работе. Например, лампы накаливания излучают свет одинаково эффективно, независимо от направления тока. Они хорошо работают даже при переменном токе (AC), который с течением времени быстро меняет свое направление. Проводники и выключатели также отлично работают независимо от направления тока. Все вышеперечисленные компоненты (электрическая лампочка, выключатель и провода) называютсянеполярными. И наоборот, любые устройства, которые по разному реагируют на токи разных направлений, называютсяполярными.

Существует множество полярных устройств, применяемых в электрических схемах. Основная масса этих устройств изготавливается из так называемых полупроводниковых материалов, и подробно будет рассмотрена нами позже. Каждое из этих устройств (как и выключатели, ламы и батареи) изображается на схеме с помощью уникального символа. Как можно догадаться, символы полярных устройств в своем составе обычно сдержат стрелку для обозначения допустимого направления тока. Вот здесь-то конкуренция обозначений общепринятого потока и потока электронов имеет большое значение. Но, поскольку инженеры уже давно в качестве стандартного используют общепринятое обозначение, и они же изобретают электрические устройства и придумывают для них условные обозначения (символы), то стрелки, используемые в символах этих устройств,показывают направление общепринятого потока. Иными словами, у всех символов таких устройств есть значок стрелки, который указываетпротивфактического потока электронов.

Особенности обозначения полупроводника на чертежах

Технические нормы и правила регламентируют обозначение светодиода на схеме. ГОСТ 2.702-2011 предписывает:

  • Изображать светодиод и другие элементы схемы при помощи чертежных принадлежностей либо в электронном виде. При этом последний вариант должен иметь разрешение не меньше 300dpi и содержать расширение файла tif или bmp.
  • Светодиод имеет схематическое исполнение в виде обычного диода, заключенного в окружность. Над правой верхней частью окружности расположены две параллельные стрелки, идущие от основного элемента под углом вправо вверх.
  • Возле светодиода указывают его полный буквенно-цифровой индекс.
  • Как бы ни был расположен светодиод на схеме, с полярностью в ту или иную сторону либо под углом, направление стрелок остается неизменным.
  • Вывод, идущий от треугольника, на схеме символизирует анод (+), а от вертикальной черты – катод (-).
  • Светодиод на схеме должен иметь свой порядковый номер. Нумерация идет слева направо, сверху вниз.

Диод: анод и катод, полярность

Отправим материал на почту

  • Почему нужно уметь отличать анод от катода
  • Виды диодов
  • Классификация и система обозначений
  • Советская маркировка
  • Иностранные способы
  • Другие способы
  • Популярные светодиоды
  • Способы определения полярности
  • Мультиметр
  • Источник питания
  • Другие способы
  • Заключение

Диод – популярный элемент, использующийся в электротехнике и выполняющий роль светоиндикатора. Для его правильной работы и излучения света он должен быть подключен правильно, с соблюдением полярности. Определить её можно несколькими способами: с помощью мультиметра, обычной батарейки или блока питания от мобильного телефона. Существует ещё несколько вариантов нахождения катода и анода диода. Однако в отличие от ранее упомянутых методов, они не дают 100% гарантии точного результата.

Светодиод – полярность обозначения

Обозначение светодиода на схеме позволяет легко определить его полярность, но чтобы определить ее у только что купленного элемента, нужно посмотреть на его контакты. Плюсовой вывод анода обычно имеет большую длину, чем катода.

Если светодиод установлен на плате, а она по каким-либо причинам не имеет маркировки элементов, то полярность полупроводника можно определить, внимательно посмотрев на его корпус. Со стороны катода (отрицательного вывода) на корпусе есть засечка плоской формы. Также у прозрачных типов корпусов светодиода видна его внутренность. Подобие чашечки, в которой расположен кристалл полупроводника, имеет прямое соединение с катодом.

В том случае, когда невозможно определить полярность вышеперечисленными способами, но в наличие есть электронный мультиметр, можно использовать его. Берут обычный диод с известной полярностью, ставят прибор на операцию прозвонки и подключают к полупроводнику. Запоминают полярность, когда диод проводит ток. Подключают светодиод к измерительным щупам. Добиваются, чтобы он проводил ток, отмечают его полярность.

Читайте также: Как сделать нож электрика – инструкция в картинках

Новая система обозначений

Новая система маркировки диодовболее совершенна. Она состоит из четырех элементов.

Первый элемент(буква или цифра) указывает исходный полупроводниковый материал, из которого изготовлен диод: Г или 1 — германий * К или 2 — кремний, А или 3 — арсенид галлия, И или 4 — фосфид индия.

Второй элемент— буква, показывающая класс или группу диода.

Третий элемент— число, определяющее назначение или электрические свойства диода.

Четвертый элементуказывает порядковый номер технологической разработки диода и обозначается от А до Я.

  • диод КД202А расшифровывается: К — материал, кремний, Д — диод выпрямительный, 202 — назначение и номер разработки, А — разновидность;
  • 2C920 — кремниевый стабилитрон большой мощности разновидности типа А;
  • АИ301Б — арсенид галлиевый туннельный диод переключающей разновидности типа Б.

Иногда встречаются диоды, обозначенные по устаревшим системам: ДГ-Ц21, Д7А, Д226Б, Д18. Диоды Д7 отличаются от диодов ДГ-Ц цельнометаллической конструкцией корпуса, вследствие чего они надежнее работают во влажной атмосфере.

Германиевые диоды типа ДГ-Ц21. ДГ-Ц27 и близкие к ним по характеристикам диоды Д7А. Д7Ж обычно используют в выпрямителях для питания радиоаппаратуры от сети переменного тока.

В условное обозначение диода не всегда входят некоторые технические данные, поэтому их необходимо искать в справочниках по полупроводниковым приборам.

Одним из исключений является обозначение для некоторых диодов с буквами КС или цифрой вместо К (например, 2С) — кремниевые стабилитроны и стабисторы.

После этих обозначений стоит три цифры, если это первые цифры: 1 или 4, то взяв последние две цифры и разделив их на 10 получим напряжение стабилизации Uст.

  • КС107А — стабистор, Uст = 0,7 В,
  • 2С133А — стабилитрон, Uст = 3,3 В.

Если первая цифра 2 или 5, то последние две цифры показывают Uст, например:

  • КС 213Б — Uст = 13 В,
  • 2С 291А — Uст = 91 В.

Еесли цифра 6, то к последним двум цифрам нужно прибавить 100 В, например: КС 680А — Uст = 180 В.

Светодиод на плате

При сборке печатной платы радиомонтажники пользуются схемой и перечнем элементов спецификации. В соответствии с этим перечнем наносится специальная маркировка с указанием вида элемента и номера позиции его на схеме. Существуют международные стандарты обозначений на плате, которые повсеместно используются в импортной аппаратуре.

Обозначение светодиода на плате присутствует в виде графического изображения, буквенной кодировки и числа. Первое отображает в основном полярность полупроводника, буквы указывают на тип прибора, а число – на порядковый номер его в схеме и перечне.

Графическое обозначение светодиода на схеме платы идентично его изображению в чертеже, но может не содержать окружность вокруг значка диода. Буквенная кодировка выполнена заглавными латинскими буквами – LED (импортные схемы) и HL (отечественные). Число идет после букв либо внизу. Без числа невозможно определить параметры полупроводника, которые на плате не указывают за редким исключением.

Маркировка светодиодов

Буквенное обозначение светодиода на схеме (маркировка) несет всю информацию о характеристиках конкретного полупроводникового прибора. Маркировка содержит довольно много символов, поэтому ее не ставят на корпус прибора, а приводят в схеме либо на упаковке не распаянных элементов. Светодиоды в лентах идут бухтами в катушках, на которых проставлены маркировочные символы. Символьная кодировка отражает:

  • Серию продукции.
  • Цвет излучения светодиода. Современные светоизлучающие диоды бывают белого, зеленого, красного, синего, оранжевого, желтого цветов.
  • Качество цветового потока. Например, светодиод для освещения в доме или на улице, индикации приборов, подсветки, для матриц изображения.
  • Тип линзы. Бывают рассеивающие свет приборы и узконаправленного излучения с куполообразными, прозрачными и матовыми линзами.
  • Мощность светового потока.
  • Потребляемая мощность электроэнергии.
  • Код идентификации производителя. Не имеет практической нагрузки.
  • Символы резерва. Производители оставляют их для возможной модификации элементов.

светодиод полярность обозначенияНе существует определенного стандарта в маркировке светодиодов, поэтому каждый производитель имеет свою собственную кодировку. Запомнить ее невозможно, но серьезных производителей этого товара на рынке не так уж много. Среди них можно выделить такие фирмы, как Philips, Cree и Samsung.

Добавить комментарий