Германиевые диоды справочник: Германиевые диоды-вольт-амперная характеристика, как работает диод

Содержание

Германиевые диоды-вольт-амперная характеристика, как работает диод

Как и любой полупроводниковый диод, германиевый состоит из двух, контактирующих друг с другом, частей с различными легирующими примесями. Место контакта – это особая область, в ней образуется так называемый потенциальный барьер, определяющий все свойства прибора.

Для того, чтобы диод вообще мог работать, приходится принимать особые меры по очистке германия Ge от примесей. Материал должен иметь почти идеальную кристаллическую решетку, в которую вводятся легирующие донорные (с избытком электронов) или акцепторные (с недостатком электронов) примеси. После донорного легирования говорят о n-проводимости, а после акцепторного – о p-проводимости.

Как работает диод

В качестве n-примесей для германия используют сурьму Sb, а в качестве p-примесей – галлий Ga. Атомы сурьмы при этом проявляют валентность, равную пяти, а атомы галлия – трем. Что это означает? При соединении с четырехвалентным германием в n-материале появляются лишние электроны, а в p-материале вакантные места для них, называемые просто дырками.

На границе между  p и n материалами возникает разность потенциалов, диффузионный ток и потенциальный барьер, имеющий свойства односторонней проводимости. Этот слой называют p-n переходом.

Нужно отметить, что концентрации легирующих примесей чрезвычайно малы и должны дозироваться с высокой точностью

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

На рисунке изображена зависимость тока через германиевый диод средней мощности от приложенного к нему напряжения и графический символ для принципиальных схем (К – катод, А – анод).

 

В области прямого тока диод отпирается когда преодолен потенциальный барьер и в дальнейшем ток возрастает приблизительно по экспоненте (уравнение Шокли для идеального диода). Чрезмерный прямой ток может вызвать тепловой пробой. Обратный ток характеризуется очень малой величиной, порядка единиц-десятков мкА. Однако при слишком большом обратном напряжении может возникнуть электрический пробой. Оба вида пробоя необратимо разрушают p-n переход и прибор становится непригодным.

Область применения и история

Германиевые диоды применяются для выпрямления переменных напряжений, переменных составляющих пульсирующих напряжений, в различных нелинейных схемах: амплитудные детекторы, частотные и фазовые дискриминаторы, смесители, ограничители напряжения, логарифмирующие цепи обратных связей операционных усилителей (компрессоры, экспандеры аналоговых сигналов, логарифмирующие усилители для измерений в децибелах).

В связи с переходом на цифровые методы обработки сигналов, данные области применения германиевых (да и кремниевых) диодов сокращаются. Что касается кремния, то он начал интенсивно вытеснять германий из полупроводниковой промышленности уже в 1970-х годах, еще в доцифровую эпоху.

Исторически именно германий был первым промышленным материалом для изготовления диодов и транзисторов. Германиевые приборы резко потеснили электронные лампы, поскольку имеют значительно меньшие габариты и не потребляют энергии для нити накала. К недостаткам полупроводникового диода следует отнести тепловой шум носителей заряда, чем не страдали лампы.

Однако, в большинстве случаев, этим оказалось возможно пренебречь.

Самые первые приборы содержали кристалл германия и металлическое острие, упирающееся в этот кристалл. (Нетрудно догадаться, что германий должен иметь p-тип проводимости.) В месте контакта возникал полупроводниковый p-n барьер. Сборка заключалась в стеклянный или металлостеклянный корпус. Такой диод имел очень маленькую собственную емкость и хорошо работал в качестве детекторов, в области высоких частот и малых сигналов.

 

Мощные германиевые диоды, выпрямители

Для изготовления полупроводникового перехода в диодах, – это основа основ работы прибора, – используются несколько основных методов: диффузия (сплавление n и p-легированных материалов) и планарная эпитаксия. Первый метод считается устаревшим и сейчас не применяется. При его использовании не удавалось снизить емкость запертого перехода, и это значительно ограничивало верхнюю рабочую частоту диода. На низкой частоте, например, промышленной 50-60 Гц, диоды вполне успешно работали в мощных выпрямителях.

 

Позже появился метод ионного легирования тонких кристаллов (планарная эпитаксия) и удалось значительно повысить диапазон частот, так как при новом методе паразитная емкость, о которой только что говорилось, оказалась, соответственно, ниже. Это никак не повлияло на мощность приборов, о чем еще будет сказано дальше.

Устройство диодов

Об устройстве первых диодов уже говорилось. Диффузионные приборы изготавливали вплавлением капли материала n-проводимости в каплю большего размера из материал p-проводимости или наоборот. “Большая капля” часто охлаждалась теплоотводом в мощных приборах. Для защиты диода от повреждений его заключали в герметичный, по возможности теплоотводящий корпус из металла со стеклянным изолятором и вторым электродом.

 

 

Планарные диоды часто имеют совсем другую, более современную конструкцию. Это тонкий плоский кристалл на охлаждающей подложке, подвергнутый сложной фото- и химической обработке, и облученный ионами из легирующей пушки. “Фото” – это уже устарело, используют не свет, а жесткие УФ-лучи или рентген.

Принцип напоминает традиционную фотографию: засвечивание и легирование производится через шаблоны с последующими травлениями (подобными проявке для фото). Мощные диоды могут получать, соединяя параллельно несколько других. Это делает тепловую нагрузку равномерной по подложке. Фактически это та же технология, по которой производят микросхемы. Поэтому современные мощные диоды выполняют в корпусах из реактопластов с металлическими теплоотводами.

Параметры германиевого диода

Возьмем, для примера, типичный германиевый диод средней мощности. Он имеет следующие характеристики, важные для практики:

 

  1. Наибольший прямой ток, Iпр.                            = 10 А
  2. Прямое напряжение, Uпр.                                   = 0.35 В
  3. Максимальная рабочая температура, °C            = 70
  4. Наибольшее обратное напряжение, Uоб.          = 50 В
  5. Обратный ток, Iобр.                                              = < 2.5 мА
  6. Емкость, Cd.                                                          = не нормируется
  7. Максимальная рабочая частота, Fmax.               = 1000 Гц

 

Следует отметить, что силовые германиевые диоды в настоящее время не используются и являются большой редкостью. Они полностью вытеснены кремниевыми, как имеющими несравнимо лучшие характеристики, особенно по времени переключения, что очень важно при имеющейся тенденции постоянного возрастания рабочих частот силовых преобразователей самого различного назначения.

 

Похожее

Навигация по записям

Диод выпрямитель, германиевый — Справочник химика 21

    В настоящее время наиболее распространены три типа полупроводниковых вентилей селеновые выпрямители, германиевые и кремниевые диоды.
[c.84]

    Р,ис. 175. Германиевый диод-выпрямитель  [c.329]

    Недостатком полупроводниковых выпрямителей является сравнительно большое обратное (запирающее) напряжение, которое для германия, селена и кремния неодинаково. На рис. 16.8 представлены характеристики различных полупроводниковых выпрямителей. Германиевые диоды, которые теперь уже едва ли можно получить, имеют наименьшее обратное напряжение, но, как и кремниевые диоды, они приобретают сквозную проводимость, если перенапряжение превысит обратное напряжение. При использовании кремниевых выпрямителей целесообразно применять диоды с высоким обратным напряжением. Хотя селеновые пластинки более велики по размерам, но зато в случае 

[c.330]


    Германий используют в качестве полупроводника в таких электронных приборах, как кристаллические выпрямители (диоды) и усилители (триоды, или транзисторы). Кристаллы германия применяют также для изготовления термисторов (измерителей температуры), Б фотоэлементах с запирающим слоем и в термоэлементах.
Германиевые полупроводниковые устройства с успехом заменяют электронные вакуумные лампы, отличаясь от них компактностью, надежностью в работе и долговечностью. [c.207]

    Усиленный электрический дренаж применяется, когда сооружение и.меет положительный или знакопеременный потенциал по отношению к земле, обусловленный действием нескольких источников блуждающих токов, либо когда это экономически выгоднее, чем увеличение сечения дренажного кабеля. Принципиальная схема усиленного дренажа с выпрямителем на германиевых диодах изображена на рис. 4-14. Усиленный дренаж представляет собой [c.261]

    На рис. 175- схематично изображен германиевый плоскостной диод-выпрямитель. Такие диоды очень компактны и в зависимости от параметров могут давать выпрямленный ток до 10 а. Полупроводниковые выпрямители можно включать параллельно, последовательно, комбинировать в разные группы, что очень удобно при составлении различных схем. Эти приборы очень компактны и достаточно устойчивы.

Недостатком их является большая чувствительность к изменению температуры, а также явление старения, сопровождающиеся ухудшением выпрямляющих свойств, и т. п. [c.329]

    Блок высокого напряжения, состоящий из выпрямителя 6 и конденсаторов 7, собирают по однополупериодной схеме на каждую секцию устанавливают по пять германиевых диодов ДГЦ-27. [c.40]

    В качестве источника тока ранее служили динамо-машины, а теперь — выпрямители. Большой популярностью пользуются селеновые выпрямители. Эти выпрямители имеют большие размеры и хорошее сопротивление кратковременным перегрузкам. Вместо них сейчас применяют полупроводниковые выпрямители (на диодах), сначала германиевые, а позже кремниевые. Последняя новость — тиристорные выпрямители, очень дорогие для средней гальванической мастерской. Чаще всего применяют выпрямители на кремниевых диодах. [c.179]

    Области применения и масштабы производства. Прогресс, достигнутый в последнее время в области автоматики, радиоэлектроники и преобразования различных видов энергии, в большой мере обусловлен применением германия в полупроводниковой технике. Он используется в полупроводниковых элементах — диодах и триодах. Германиевые выпрямители по сравнению с селеновыми имеют больший коэффициент полезного действия при меньших размерах. Применяются германиевые фотоэлементы, датчики эффекта Холла и многие другие полупроводниковые устройства. В последнее время большое внимание уделяется устройствам с применением монокристаллических германиевых пленок. [c.173]


    Стабилизированный источник питания имеет две ступени стабилизации. Первая ступень в цепи переменного тока (феррорезонансный стабилизатор) состоит из трансформатора Тр и двух конденсаторов Сх и Сг- Стабилизированное напряжение переменного тока выпрямляется двухполупериодным выпрямителем на германиевых диодах [c.531]

    Усилитель питается от выпрямителя В на полупроводниковых германиевых диодах, от этого выпрямителя питаются и сеточные цепи обоих тиратронов. [c.188]

    Введение положительной обратной связи для увеличения коэффициента усиления рассмотрим на примере магнитного усилителя (рис. 51, г). Выпрямитель, собранный из четырех германиевых диодов, служит для преобразования переменного тока рабочей цепи в постоянный ток цепи обратной связи. Проследим путь тока, учитывая, что каждый диод пропускает ток только в одном направлении (указывается стрелкой диода). В первый полупериод направление тока ] — — 2 — 3 № ос — 4 — 5 — — 6. Во второй полупериод [c.107]

    Прогресс, достигнутый в последнее время в области автоматики, радиоэлектроники и преобразования различных видов энергии, в большой мере обусловлен применением германия в полупроводниковой технике. Он используется для изготовления полупроводниковых элементов — диодов и триодов (транзисторов), заменяющих собой обычные вакуумные радиолампы и отличающихся от них малыми размерами, устойчивостью к вибрации, долговечностью и меньшим расходом электроэнергии. Эти полупроводниковые элементы изготавливаются десятками и сотнями миллионов штук в год [П. Германиевые выпрямители по сравнению с селеновыми имеют больший коэффициент полезного действия при меньших размерах вследствие этого они находят все большее применение. Есть силовые германиевые выпрямители, пропускающие ток в десятки тысяч ампер. Применяются германиевые датчики эффекта Холла и многие другие полупроводниковые устройства [2. В последнее время большое внимание уделяется устройствам с применением монокристаллических германиевых пленок. Из элементарного германия изготавливают линзы для приборов инфракрасной оптики (германий прозрачен для инфракрасных лучей), дозиметры ядерных частиц, анализаторы в рентгеновской спектроскопии. Германий с добавкой индия применяется для низкотемпературных термометров сопротивления, работающих при температуре жидкого гелия [2]. [c.349]

    В задней стенке холодильника размещен блок питания, состо5, ций из термоэлектрических батарей 3, в каждой из которых последовательно соединено 60 термоэлементов. Рядом с термоэлектрическими батареями установлены алюминиевые блоки-теплопереходы 2, отдающие теплоту, отводимую батареями из шкафа через ребристые радиаторы 4 наружному воздуху. Прилегающие к плоскости термоэлектрических батарей поверхности деталей покрыты анодной электроизоляционной пленкой и смазаны теплопроводной пастой. От радиатора 4 теплота отводится осевым вентилятором 5. Блок электропитания термоэлектрических батарей 3, работающий по схеме двухполупе-риодного выпрямителя, состоит из силового трансформатора 1, двух германиевых диодов, дросселя, двух конденсаторов и двух реле с кнопкой. [c.953]

    Основной потребитель монокристаллического германия—радиотехника. Германиевый диод размером всего с кукурузное зерно представляет собой пластинку из германия, в которую упирается металлический усик. Он действует как выпрямитель, заменяющий вакуумную диодную лампу, превосходя ее надежностью работы, долговечностью и компактностью. Транзисторы, или германиевые триоды, имеют те же самые преимущества перед вакуумными ламповыми триодами. Действие этих приборов основано на особых свойствах полупроводников, представителем которых является свободный германий. [c.598]

    Выпрямитель собирают из силовых полупроводниковых вентилей (диодов), германиевых или кремниевых. Наибольшее применение в настоящее время получили кремниевые диоды.[c.27]

    Термобатарея ТБ получает питание (рис. 109, б) от трансформатора Тр по схеме двухполупериодного выпрямителя, состоящего из двух германиевых диодов Д/ и Д2, дросселя Др и конденсатора С. [c.173]

    Блок выпрямителей преобразует многофазное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока и выполняется на основе селеновых, германиевых, или кремниевых неуправляемых (диодов) или управляемых (тиристоров) вентилей. В источниках тока применяют трехфазную нулевую, трехфазную мостовую, шестифазную с уравнительным реактором и шестифазную кольцевую схемы выпрямления (рис. 5.2). Применение той или иной схемы выпрямления обусловлено характером нагрузки, типовой мощностью силового трансформатора, загрузкой по току и напряжению, мощностью источника тока, частотой пульсации выпрямленного тока. В низковольтных источниках тока средней и большой мощности применяют в основном шестифазную схему с уравнительным реактором. Находят применение также комбинированные схемы выпрямления, которые состоят из трехфазных мостовых и шестифазных схем с уравнительным реактором. Основной целью применения комбинированных схем является увеличение до 12, 24 и более кратностей пульсаций выпрямленного тока и напряжения. [c.177]


    Более совершенны электронные и ионные приборы кенотроны и газотроны. Они представляют собой лампу типа диод, пропускающую ток только при вполне определенной полярности электродов. Газотроны заполняются ртутными парами. В последнее времы широко применяют германиевые и кремниевые выпрямители. [c.79]

    Выпрямитель напряжения компенсации собран по двухполупериодной схеме на германиевых диодах 11, 12. Сопротивление 22 и конденсаторы 18, 23 служат фильтром выпрямителя. [c.185]

    Германиевые и кремниевые выпрямители (диод) имеют меньшие размеры п обладают большим к. п. д. по сравнению с селеновыми. [c.55]

    Блок переключающих реле 4 питается от выпрямителя Д, собранного на германиевых диодах типа Д-7-Г. Переменное напряжение, подаваемое на выпрямитель от обмотки силового трансформатора усилителя — 48 в. Конденсатор Сз служит для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. Сопротивление / 12 является добавочным в цепи питания исполнительного реле [c.98]

    Германиевые выпрямители (диоыд) имеют меньшие размеры и обладают большим к. п. д. по сравнению с селеновыми. Промышленность выпускает два типа германиевых диодов—точечные [c.86]

    Блок питания включает в себя газотронны выпрямитель, подающий постоянное напряжение 3 кВ для питания анодов ГУ-80 (Еа), ряд выпрямителей, собранных на селеновых столбиках и германиевых диодах для питания задающих каскадов, получения напряжения смещений для сеточных цепей и питания цепей подмагничивания преобразователей. [c.123]

    Применение германия и его соединений. Германий — один из ценнейших полупроводниковых материалов. Его применяют в незначительных количествах во многих электронных приборах. Это германиевые кристаллические детекторы диоды как выпрямители переменного тока триоды, или транзисторы (германиевые усилители), заменяющие электронные лампы, причем срок их службы измеряется десятилетиями германиевые фотоэлементы термисторы, позволяющие определять температуры по электросопротивлению. [c.409]

    Б установках КСГ-500-1 применены германиевые диоды Д-304 (5 а, 100 в), а в КСГ-1200-1 (рис. 28)-Д-305 (10 а, 50 в). Это обеспечило более стабильные характеристики выпрямителей и повысило к. п. д. установок. [c.58]

    При отсутствии сигнала на управляющих сетках выходных ламп напряжения равны и электродвигатель находится в состоянии покоя, так как через обмотку якоря электродвигателя проходят токи ламп ( 14 и Лх ), равные по величине и противоположные по направлению. В зависимости от состояния искрового промежутка действует одна из ламп, вследствие чего электродвигатель следящей системы работает на подачу или на отвод и тем самым автоматически поддерживает зазор искрового промежутка. Возбуждение электродвигателя регулятора подается от выпрямителя, собранного на германиевых диодах. [c.231]

    В блоке управления ИКС используют источник стабилизированного опорного напряжения, питающийся от обмотки IV трансформатора ТРг- Выпрямитель выполнен по мостовой схеме на четырех германиевых диодах типа Д2Е (Д12—Д15). Выпрямленное напряжение стабилизируется кремниевым стабилитроном Д808 (ДО, на котором намотан медный резистор / б. Он обеспечивает необходимую компенсацию изменения напряжения на стабилитроне Д] при колебаниях температуры окружающей среды. Опорное напряжение снимается с переменного резистора / д, последовательно которым включен резистор 7 зз, закорачиваемый тумблером ВК при смене пределов опорного напряжения (1,5—4 в). Параметры источника опорного напряжения обеспечивают возможность плавного изменения порога срабатывания входного устройства в пределах О—3 в. На рис. 42 приведен характер изменения порога срабатывания входного устройства в зависимости от величины опорного напряжения.[c.113]

    Выпрямитель анодного напряжения состоит из двух последовательно соединенных мостов 85—88, 92—95 на германиевых диодах Д7Ж- Выпрямленное напряжение дополнительно стабилизируется газовыми стабилизаторами типа СГ2П 80 и 81 и сглаживающими фильтрами из сопротивлений и емкостей 79, 83, 82, 48. Переменная составляющая анодного напряжения меньше 0,1 в. Выпрямитель анодного напряжения питает лампы блоков генератора и усилителя переменного напряжения. Два других выпрямителя питают цепи смещения напряжения на сетках тиратронов блокировки по давлению 21 и переключателя диапазонов 71. [c.73]

    В качестве вентилей в схемах выпрямителей используются силовые германиевые диоды. Напряжение 220 в стабилизируется при помощи электронного стабилизатора, в котором в качестве регулирующей используется лампа 178 типа 6С41С усилительной является лампа 183 типа 6Н2П. Источником опорного напряжения служит газовый стабилизатор 205 типа СГШ. [c.206]

    В настоящее время промышленностью серийно выпускается большое количество разнообразных универсальных и специализированных зарядных устройств. Наиболее распространенными устройствами, применяемыми для заряда аккумуляторных батарей, являются выпрямительные, представляющие собой диод, преобразующий переменный ток в постоянный. Преобразование обусловлено малым со-протпвлением диода в одном направлении и большим или бесконечно большим сопротивлением протеканию электрического тока в другом направлении. Такой метод выпрямления дает в результате пульсирующий ток, который может быть применен для заряда аккумуляторов без сглаживания пульсации. Полупроводниковые выпрямители имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с генераторами постоянного тока и ртутными выпрямителями отсутствие накальных цепей, бесшумность в работе, высокий коэффициент полезного действия, комплектность, длительный срок службы и т. д. Наиболее широкое применение в технике нашли селеновые, кремниевые и германиевые выпрямители. [c.121]

    Питание прибора ВУ-1А осуществляется от простейшего выпрямителя с германиевыми диодами — В — На выходе выпряуи-теля имеется фильтр пульсаций последовательно с кото- [c. 102]

    ВЧ-титратор типа ВУ-2А. Титрометр ВУ-2А представляет собой двухконтурный дифференциальный ( -метр [104, стр. 22 105 108]. Ои состоит из следующих основных узлов (рис. 49) ВЧ-ге-нератора на 5 Мгц (Л ), дифференциального детектора (Л ) с микроамперметром в качестве индикатора, двух колебательных контуров — рабочего и компенсационного (Li и L ) и стабилизированного источника питания Тр, Л , Л . В приборе использован кварцевый резонатор КР, обеспечивающий высокую стабильность частоты генератора (/ = 5 Мгц). Кроме того, в схеме имеются переклю-татель рода работы /Zj, переключатель дискретного изменения чувствительности установки (-ffj), арретир микроамперметра А, германиевые диоды ДГЦ-27 в качестве вентилей выпрямителя, и наконец, ВЧ-фильтр в цепи сетевого питания прибора (Le, L , [c.105]

    При изготовлении фасонных резцов с профилями средней сложности желательно в однофазных двухполупериодных выпрямителях использовать силовые германиевые диоды. Статическая ошибка в поддержании 1]р при этом за счет уменьшения падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника на естественной характеристике уменьшается до 20%. /р по сравнению с ир не оказывает столь значительного влияния ни на О, ни на Адгэ- Поэтому предпосылками при установлении величины статической ошибки в поддержании /р должны быть требования производительности. Из формулы (И. 6) видно, что производительность будет тем выше, чем точнее будут поддерживаться значения и и /р при изменении других параметров. С технологической и конструктивной точек зрения статическую ошибку в поддержании целесообразно ограничить 10—15%. Принимая во внимание, что всякий привод имеет определенный диапазон регулирования, и ограничивая начальную подачу 20 мм/мин, новый закон регулирования подачи = / (/р) должен иметь трапецеидальный характер АВС1р (рнс. II. 23). [c.120]


По следу диода Д1, или совершенно секретно

Чечнев Андрей

Эта, почти детективная история, началась с простого вопроса студента о происхождении первых отечественных (советских) германиевых диодов, которые применялись в детекторных или транзисторных (переносных) радиоприёмниках в середине ХХ века.

Поскольку логично предположить, что самый первый, не предназначенный для СВЧ-диапазона, диод назывался Д1, то я и начал собирать любую доступную, информацию, о разработке германиевых детекторных диодов в отечественных НИИ и предприятиях, где они, предположительно, начали производиться. Мне и в голову тогда не приходило, что история затянется на несколько лет кропотливых и упорных поисков истины. 

Отправной точкой поиска стали отдельные номера журнала “Радио”за 50-е годы прошлого века. Там было достаточно информации справочного характера и понимания о примерных сроках начала производства полупроводниковых диодов. Более того, присутствовал цикл статей о полупроводниках. И, разумеется, были авторы. Но ни какой информации о производителях и тому подобном.

Выяснилось, что на просторах великого и могучего Интернета много информации по теме, в том числе, и по СВЧ-детекторным диодам, созданным в НИИ-160 (будущий “Исток”), и по первым транзисторам, сделанным в НИИ-35 (п/я 281, впоследствии “Пульсар”), и по их создателям (конструкторам), но тщательные поиски нужных мне сведений и заинтересованные обсуждения на профильных форумах, в течение без малого двух лет не привели ни к какому результату. Скорее наоборот. Информация, часто противоречивая, только запутывала и уводила в сторону от темы. Даже на сайтах, специально посвящённых истории радиодеталей, при всём многообразии доступной информации, никакой конкретики и ответа на мой вопрос найти не удалось. Всё только одни предположения и догадки.

Следующим этапом были попытки, иногда удачные, встречаться с бывшими сотрудниками заводов и НИИ, проживающими в Москве и владеющими, хотя бы отрывочными фактами по интересующей меня теме.

К глубокому сожалению, в силу возраста и прошедшего времени ничего толком узнать от этих людей мне не удалось. Были написаны и разосланы письма в “Пульсар”, НИИ-311 (“Сапфир”), институт им. П.Н. Лебедева (ФИАН), Гиредмет (Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности), и ряд других организаций. Безрезультатно. Везде один и тот же ответ: — “Прошло много лет. У нас не сохранилось такой информации”.

Нужно было искать другой путь или отказаться от поисков совсем. Единственно, что оставалось — начать работу с архивами, находящимися в Москве и Саратове. Этот путь оказался куда более плодотворным!

В итоге проведённой работы, я думаю, мне удалось восстановить полную картину создания германиевых детекторных диодов, тех, что предшествовали Д1 и Д2, и тех, чьё производство началось сразу вслед за ними. Включая начало разработки кремниевых, сначала точечных диодов (Д101), диодов для математических машин (Д225), затем стабилитронов (Д808) и мощных диодов (Д214) для выпрямителей. Естественно, что эти разработки шли параллельно с работами над кристаллическими триодами (транзисторами), но мне была более близка информация о диодах. Как оказалось, большая часть информации была под грифом “Совершенно секретно”до конца 2019 г. Одним словом, без везения тут не обошлось.

Начало, 1951 г.

Руководитель лаборатории полупроводников ОКБ 498, будущего Московского предприятия “СТАРТ”, Главный конструктор темы, Александр Никифорович Пужай (фото 1), заканчивает к концу 1951 г. совершенно секретную (тогда) разработку восьми типов точечных германиевых выпрямителей (выпрямительных диодов), называет их ДГ-В1, ДГ-В2 и до ДГ-В8 включительно. 

Фото 1. Александр Никифорович Пужай

В технических условиях (ТУ), в целом принятых 6 мая 1952 г., они так бесхитростно и назывались: детекторы германиевые выпрямительные (фото 2, 3).  Верхняя рабочая частота у них была 25 МГц.

Фото 2

Фото 3

В разработке временных ТУ на первые отечественные германиевые выпрямители принимало участие несколько организаций, подписавших документ и, планировавших их применение в своих дальнейших разработках. И только представителей НИИ-885, эти временные ТУ не устроили. Это очень важный момент в истории появления диодов Д1 и Д2. Дело в том, что НИИ-885 — ведущий институт по разработке реактивной техники, а параметры ДГ-В в части допустимого интервала температур, вибро- и влагостойкости в то время не устраивали военных разработчиков.

Нам эти диоды стали известны как ДГ-Ц1 — ДГ-Ц8 (фото 4). Изменение названия (до введения ГОСТ 5461-56) было связано с устранением возможной путаницы с назначением диодов. Дело в том, что индекс В, в те времена, означал видеодетектор. Поэтому диодам присвоили индекс Ц, каким обозначались диоды прочие. За 1952 г. завод 498 выпустил 19140 германиевых точечных диодов. При этом в отчёте за тот год сказано, что могли произвести гораздо больше, если бы поставщики не подводили с керамическими корпусами.

Фото 4

Новое место работы

Во исполнение приказа объединённого Министерства электростанций и электропромышленности от 9 июня 1953 г. № 60сс, на базе бывшего СКБ-627, бывшей лаборатории полупроводников СКБ-498 и части бывшей лаборатории полупроводниковых приборов НИИ-160 создан Государственный НИИ полупроводниковых приборов и магнитных материалов. Новый НИИ-35 разместили в корпусе, предназначенном для опытного завода СКБ-627.

А.Н. Пужай, став сотрудником НИИ-35, на вновь образованном предприятии, продолжает совместную работу с СКБ-498 по улучшению параметров диодов, воисполнение требований ракетчиков, и в конце 1953 г. заканчивает НИОКР на тему увеличения влагостойкости диодов серии ДГ-Ц. В этот же период, к концу 1953 г. в НИИ-35 Александром Никифоровичем закончена разработка плоскостных германиевых диодов с обратным напряжением до 150 В и прямым током 1 А по теме “Вентиль”— будущие диоды Д302, Д303 (фото 5).

Фото 5

К слову сказать, на 1 января 1954 г. в НИИ-35 трудилось 540 человек, в том числе, в отделе физики полупроводников — 18 сотрудников, в отделе полупроводниковых диодов — 42 человека, технологическом отделе — 32.

Завод 498 в 1954 г. выпустил 700000 точечных ДГ-Ц, а СКБ-498 выполнило “»Проект производственных работ № 17”(ППР-17). Результатом стала смонтированная механизированная технологическая линия, состоящая из 15 типов полуавтоматов и устройств различного назначения, предназначенных для производства диодов типа ДГЦ-С, в полностью стеклянном оформлении. Нам эти приборы стали известны как диоды Д1 (фото 6).

Фото 6

Завершив совместную  работу по совершенствованию технических параметров диодов две дружественные организации пошли каждая своим путём. В принципе, это нормальная практика тех лет — параллельная работа по одной тематике, поскольку немного разные решения в технологии производства приводили к конкуренции и неизбежному улучшению конечного продукта.

В это же самое время в НИИ-35, неутомимый А.Н. Пужай по теме “Стекло”создаёт свой вариант диодов, позволяющих выдерживать длительное воздействие влаги без изменения электрических параметров и пригодных для использования военными в своих разработках. По сути, конструкция диода, технологически повторяет, с некоторыми доработками, первую разработку Александра Никифоровича — диод ДГ-В, в котором керамический корпус заменён на стеклянным с похожими, полностью металлическими вводами и держателями электродов и кристалла германия и, в последствии, названного диодом Д2 (фото 7).

Фото 7

Параллельно коллектив под его руководством, успешно сдаёт государственной комиссии разработку германиевого выпрямительного элемента (работа называлась ППР-11) на обратное напряжение более 150 В и ток 300 мА, с превышением технического задания, включая опытную линию по производству диодов, известных как ДГ-Ц21 — ДГ-Ц24 (фото 8). В 1954 г. на опытном заводе НИИ-35 было изготовлено 7000 шт. таких диодов. 

Фото 8

Таким образом, первые германиевые плоскостные выпрямительные диоды ДГ-Ц21 — ДГ-Ц24 созданы А.Н. Пужай, сотрудником НИИ-35 в отделе № 2, начальником которого до конца 1955 г. он и был. По теме “Даль”осенью 1954 г. была полностью закончена и предъявлена на государственные испытания разработка высоковольтных модификаций этих диодов — ДГ-Ц25 и ДГ-Ц26.

1955 г.

Наша история, уважаемые читатели, о диоде Д1. После ознакомления с массой документов по существу и около этой темы, возникает полная уверенность в какой-то интриге вокруг создания и производства диодов Д1 и Д2 (фото 9). Дело в том, что периодически в разного рода документах новые названия германиевых выпрямителей ДГ-В имеют место быть и в материалах относящихся к деятельности ОКБ 498, и в документах НИИ-35. То есть не сразу становиться понятно, что работы по ДГЦ-С, это — ОКБ 498, а ДГЦ в стеклянном корпусе — это разработка НИИ-35. Возможно, это связано с отсутствием ГОСТа в то время на обозначение полупроводниковых приборов. Он появился только в 1956 г., а возможно, с желанием того или иного предприятия назвать свой диод первым. Загадка.

Фото 9

Чётко идентифицировать, кто что разработал и выпускал, мне помогли документы о себестоимости и расчёте оптовых цен. В середине 1955 г. обе организации (причём, НИИ-35 уже договорилась о поставках 58000 шт. новых диодов) подали расчёты в министерство для утверждения отпускных оптовых цен. В этой связи интересным фактом является полная разбивка по типам (17 типономиналов) производимых диодов ДГ-Ц1- ДГ-Ц17 (фото 10) у НИИ-35 и полное отсутствие таковой в СКБ-498 (фото 11). Как будто Д1 всего один тип. Приведённые копии с оригинальных документов хорошо иллюстрируют это.

Фото 10

Фото 11

Хорошо видно, что затраты на производство диодов Д2 превышают в несколько раз себестоимость Д1. Объективности ради отмечу, что характеристики и стабильность параметров последних отличались не в лучшую сторону. Не привожу их параметры на этих страницах, поскольку в журналах “Радио”в конце 1950-х годов масса справочных статей по этой тематике. Также понятно, что в апреле 1955 г. диоды ДГ-Ц1 — ДГ-Ц17 ещё не стали Д2. Такое название для них, произведённых на опытном заводе п/я 281, появиться только с сентября 1955 года.

Простой анализ документов о закупаемых материалах для производства Д1 и Д2, (фото 12— фото 14) под которыми стоят подписи действующих директоров, позволяет сделать совершенно объективный вывод о принадлежности диодов к тому ли иному предприятию. Понятно, для производства какого варианта нужны стеклянные трубки малого диаметра, да и вообще, небольшое количество материалов, а где-то нужен ковар, свинец, никель и кадмий со стеклом.

Фото 12

Фото 13

Фото 14

Дальнейшая судьба диода Д1 связана с заводом 362 (“Плутон”), где до конца 1958 года он производился, и в силу объективных причин был вытеснен вновь разработанным в недавно созданном НИИ-311 диодом Д9. Это совсем не случайно, поскольку  его разработкой там занимался Александр Никифорович Пужай — Главный конструктор первых отечественных германиевых точечных выпрямительных диодов ДГ-Ц.И не только германиевых. Но это уже совсем другая история.

Список использованной литературы

  1. А.Н. Пужай.Германиевые диоды.- «Автоматика и телемеханика», 1956, Том XVII, выпуск 2.
  2. А. М. Бройде. Справочник по электровакуумным и полупроводниковым приборам. 1957. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 269).
  3. Полупроводниковые приборы. — Всесоюзная промышленная выставка. 1957.
  4. Журнал «Радио».  1953 год номер 1 стр. 57
  5. Терещук Р.М., Домбругов Р.М., Босый Н.Д. Справочник радиолюбителя. Под общ. ред. В.В. Огиевского. — Киев, 1957.
  6. Журнал «Радио» 1955 год номера 1, 5, 10.
  7. Материалы постоянного хранения Российского государственного архива.

Об авторе: пос. Володарского
журнале в «Радио» номера 2/2020, с. 10.
Помещена в музей с разрешения автора 27 сентября 2020

Д2 — Германиевый точечный диод — параметры, использование, цоколёвка. — Отечественные диоды — Диоды — Справочник Радиокомпонентов — РадиоДом


Основные технические параметры германиевого диода Д2
Диод U прям., 
Вольт
U обр.,
Вольт
I прям. , 
мA
I обр., 
мкA
Д2Б 1 10 5 100
Д2В 1 30 9 250
Д2Г 1 50 2 250
Д2Д 1 50 4,5 250
Д2Е 1 100 4,5 250
Д2Ж 1 150 2 250
Д2И 1 100 2 250

Таблица маркировки диода Д2 цветными метками
Диод Цвет кольцевой полосы со стороны анода Цвет кольцевой полосы со стороны катода
Д2Б жёлтый белый
Д2В жёлтый оранжевый
Д2Г жёлтый красный
Д2Д жёлтый голубой
Д2Е жёлтый зелёный
Д2Ж жёлтый чёрный
Д2И жёлтый  

Обозначение на схеме диода Д2

Цоколёвка и размеры диода Д2 в металлостеклянном корпусе

Цоколёвка и размеры диода Д2 в стеклянном корпусе

Внешний вид диода Д2

Этикетка диода Д2

Таблица параметров диода Д2

Германиевые транзисторы справочник | nashaspravka.

bitballoon.com

В мире мне знаком только NTE160

Гражданской техники в которой использовались германиевые транзисторы и диоды тоже хватало .

Надо-же было и ту и другую как-то ремонтировать !

Вот и выпускали старые германиевые транзисторы и диоды , причем и с военной приёмкой .

В 90-х годах большая часть этого технического старья пошло на свалку , но кое-что сохранилось .

Тогда и заграницей ещё выпускали германиевые транзисторы и диоды и они были недорогими .

Механика этих обрабатывавших центров ещё в хорошем состоянии и они могут работать ещё долго , а вот вся их электроника уже давно никуда не годится .

Раньше выписывали электронные компоненты для ремонта этих обрабатывающих центров из заграницы .

Вот только теперь купить такие старые электронные компоненты уже негде , а наших их аналогов нет и никогда не было .

Пришлось самим проектировать новые платы , блоки и узлы , на новых деталях , а старьё выбросить .

Хороший вопрос, я бы добавил сюда и германиевые диоды с малым прямым падением напряжения, типа Д2,Д9 по крайней мере на КВ. У меня еще парочку ДГЦ27 осталось (никому не отдам, в музей сдам).

Насчет производятся ли, это наврядли, но в старом оборудовании и на руках думаю их залежи (у меня Д2,Д9,Д310,,Д18,Д20, П416,П422,МП37..39,М П25..26, ГТ308, ГТ311,ГТ313,МП13..16 ,ГТ328,ГТ346,МП20,ГТ 101..102,П605,П609,П 4,П213..215 и возможно многие другие, надо пошукать).

Созданы новые германиевые транзисторы, превосходящие кремниевые в четыре раза по скорости работы

спользую д7а, д303, д305 и п210

— мало кто знает, что выпускались германиевые диоды особой надёжности. На космических станциях «Венера» применяли диоды марки 1601Б, изготовленные по особой технологии. Лучший из серии Д9К по сравнению с 1601 «и рядом не лежало» (при всём уважении к разработчикам Д9-х)

— у радиолюбителей заслуженным уважением до сих пор пользуется точечный германиевый диод Д18 (собств. ёмк. 0,5 пФ). В то-же время незаслуженно забыт мезадиффузионный импульсный диод Д311 (собств. ёмк. 1,5 пФ) ИМХО, самый лучший вариант для замены детекторных диодов в АМ приемниках;

— германиевые транзисторы 1Т311, 1Т313, ГТ346 достойны отдельного разговора. Друзья, гляньте в свои тумбочки, наверняка там есть эти замечательные транзисторы. Спаяйте хотя-бы самую простую конструкцию с их применением — и вы «вклЮчите машину времени» 🙂

— наверное, не зря говорят аудиофилы о замечательном звучании приёмников и УНЧ на германиевых транзисторах — сравните звучание транзисторного ВЭФ и любого современного «кремниевого» приемника (даже на одну и ту-же акустику!) — разница очевидна.

Ещё одно очевидное преймущество германия в том, что при грамотном расчёте устройства оно отлично может работать от одной 1,5 вольтовой батарейки до её глубокого разряда, с биполярными транзисторами из кремния это проблематично.

Миф (или не миф даже не знаю как сказать) о низких искажениях германиевых транзисторов сложился из-за того, что двухтактные комплиментарные выходные каскады на германиевых транзисторах могут довольно сносно работать без базового или с минимальным базовым смещением. А кремниевые не могут, им необходимо смещение обеспечивающее значительный ток покоя, иначе искажения очень велики.

Оппаньке, так вот что у меня за залежи остались, на которые документации не найти! xD

В низковольтных выпрямителях я и

спользую д7а, д303, д305 и п210

Да насчет д7 и п210 подзабыл (но я ж повинился шо подшукаю).

По моему опыту то же, низкая температурная стабильность ( и стойкость на более менее мощных каскадах). Ну на безрыбье и П416 применял, пока не появились знаменитые универсальные (но кремниевые) КТ315.

Заметил, что практически у всех полупроводников, в частности у транзисторов и диодов, выпущенных ранее 1970 года, корпуса окрашены в чёрный цвет. При чём без разницы, военная приёмка или нет.

А вы попробуйте современный кремниевый транзистор «в пластмассе» внести в переменное магнитное поле 🙂

Справочник описания объектов

Радио для всех — Диоды

 

 

 

Приставка «ди» в слове «диод» означает «два», она указывает, что в приборе имеются две основные «детали», два тесно примыкающих один к другому полупроводниковых кристалла: один с р-проводимостью (это зона р), другой — с n-проводимостью (это зона n). Фактически же полупроводниковый диод — это один кристалл, в одну часть которого введена донорная примесь (зона n), в другую — акцепторная (зона р). К зонам (областям) тем или иным способом присоединены проводники (выводы диода), с помощью которых он соединяется с внешним миром, включается в электрическую цепь. Вывод диода связанный с областью p называют анодом, а вывод связанный с областью n катодом. Разновидностей полупроводниковых диодов тьма. Делятся они по классам, признакам, по назначению и пр. Бывают диоды из различных полупроводниковых материалов, предназначенные для низких или высоких частот, для выполнения различных функций и отличающиеся друг от друга по конструкции. В зависимости от структуры различают точечные и плоскостные диоды.

 

 

У точечных диодов линейные размеры, определяющие площадь p-n-перехода, такие же, как толщина перехода, или меньше ее. У плоскостных диодов эти размеры значительно больше толщины перехода.

 

Устройство точечного диода

 

Плоскостные диоды в зависимости от площади перехода обладают емкостью в десятки пикофарад и, соответственно, их применяют на частотах не выше десятков килогерц, а допустимый ток бывает до сотен ампер.

 

Плоскостные германиевые диоды, изготовленные

 сплавным (а) и диффузионным методом(б).

 

 

Точечные диоды имеют малую емкость перехода (обычно менее 1 пФ) и поэтому применяются на любых частотах, вплоть до СВЧ. Но они могут пропускать токи не более единиц или десятков миллиампер.

Принцип работы диода.

 

Осуществим обратное включение — «плюс» батареи подключим к зоне n, «минус» — к зоне р. Свободные заряды мгновенно оттянутся от границы, электроны отойдут к «плюсу», дырки — к «минусу» и в итоге pn-переход превратится в зону без свободных зарядов, в чистый изолятор. А значит, произойдет разрыв цепи, ток в ней прекратится. Правда, небольшой обратный ток через диод все же будет идти. Зарядов этих сравнительно мало, и обратный ток во много раз меньше прямого. Неприятно то, что ток этот зависит от температуры — при нагревании полупроводника число неосновных носителей увеличивается и обратный ток растет.

 

Принципиальная схема опыта.

 

 

 

Обратная проводимость диода.

Прямая проводимость диода.

 

 

Лампочка как видим не горит. Теперь сменим полярность напряжения на диоде,  «плюсом» к зоне р и «минусом» к зоне n, то свободные заряды — электроны и дырки — хлынут к границе, устремятся к р-переходу. Здесь они будут нейтрализовать друг друга, к границе будут подходить новые заряды, и в цепи диода установится постоянный ток. Это так называемое прямое включение диода — заряды интенсивно движутся через него, в цепи протекает сравнительно большой прямой ток. Лампочка загорелась.

 

Прямая и обратная проводимость диода.

 

Существует  одно  обязательное  условие  для  нормальной  работы  любого полупроводникового диода. Напряжение  источника  питания  должно  превышать  некоторый  порог (величину потенциала  внутреннего  смещения p-n  перехода). Для  выпрямительных  диодов  он как  правило — меньше  1 вольта, для германиевых  высокочастотных  диодов порядка 0,1 вольта.  Если     диод подключить    обратно и  постепенно  повышать  напряжение  источника  питания, в  некоторый   момент  обязательно  наступит   обратный   электрический  пробой p-n  перехода. Диод  начнет  пропускать  ток  и  в  обратном  направлении,  а  переход  окажется  испорченным. Если подключить диод к регулируемому источнику напряжения, то он будет вести себя как показано на рисунке, где представлена вольтамперная характеристика диода. Из нее, в частности, следует, что в прямом включении (т. е. анодом к плюсу источника), после превышения некоторого напряжения, прямой ток через диод (Iпр) растет неограниченно и будет лимитироваться только мощностью источника.

 

 

В обратном же включении (катодом к плюсу), ток через диод (Iоб) пренебрежимо мал и составляет несколько микро или даже наноампер для обычных мало­мощных диодов, или до единиц миллиампер для мощных выпрямительных. Причем для германиевых диодов обратный ток намного выше, чем для кремниевых, отчего их сейчас практически и не применяют. Этот ток сильно зависит от температуры и может возрасти на несколько порядков (от нано до микроампер) при повышении температуры от -50 до +50 °С, поэтому на графике его величина показана очень приблизительно. Далее мы увидим, что существуют и диоды, для которых пробой в обратном включении является рабочим режимом — они называются стабилитронами.

 

Параметры и характеристики диодов.

Диоды различают по назначению, используемым материалам, типам р-n переходов, конструктивному исполнению, мощности и другим признакам. Широко распространены выпрямительные, импульсные диоды, стабилитроны, туннельные диоды, варикапы, диоды Шотки, тринисторы, фото и светодиоды, симисторы.

Выпрямительные диоды

Применяются в основном, для преобразования переменного тока в постоянный.

Параметры выпрямительных диодов характеризуют электрические и эксплуатационные свойства и подразделяются на статические и динамические. Статические параметры свойственны диодам, работающим при постоянном напряжении; к ним относятся прямой (выпрямленный) ток Iпр, наибольшее допустимое обратное напряжение Uобр, падение напряжения на диоде при номинальном значении прямого тока Unр, обратное сопротивление Rобр, максимально допустимая мощность, рассеиваемая диодом Рmax, рабочий диапазон температур и др. Динамические параметры отражают реакцию диодов на малые приращения тока (напряжения), а также частотные свойства прибора.  Ими являются дифференциальное сопротивление где

емкость диода Сд и граничная частота fгр, на которой выпрямленный ток уменьшается в

 

Выпрямительные диоды малой мощности (до 1 Вт) подразделяют на плоскостные и точечные.

 

В практике часто требуется получать выпрямленное напряжение, величина которого превышает допустимое обратное напряжение конкретного типа диодов. В этом случае диоды соединяют последовательно. Но поскольку обратные сопротивления диодов имеют значительный разброс, то для равномерного распределения обратных напряжений параллельно каждому диоду необходимо включать резистор, сопротивление которого меньше наименьшего нз обратных сопротивлений диодов. В случаях, когда требуется используется  следующий тип.

 

Диоды средней мощности на токи до 10 А и напряжения до 600 В.

Относятся к плоскостным, так как имеют относительно большую площадь р-п перехода. Кремниевые и германиевые диоды допускают плотность тока в 10 и 2х10 А на 1 м поверхности р-п перехода. Внешне они часто похожи на диоды малой мощности. Отличие заключается в том, что на корпусе имеется не проволочный электрод, а стержень с резьбой, предназначенный для установки диода на металлический радиатор.

 

Выпрямительные диоды большой мощности на токи до 2000 А.

Применяются в качестве вентилей в мощных выпрямительных установках. Для мощных диодов применяются легированные германий с удельным сопротивлением порядка 0,15—0,2 Ом*м или кремний с сопротивлением 0,5 Ом*м. Площадь пластин выбирают с учетом допустимой плотности тока через р-п переход.

Работа выпрямительного моста

Заменим   источник питания  постоянного  тока,  на  источник  переменного  тока,  близкого  напряжения. Лампочка  будет  гореть,  но  более  тускло, с  небольшим  мерцанием. Как  мы говорили ранее,  переменный  ток  частотой  50 гц.  плавно    меняет  свое  направление 50  раз  в  секунду. Диод  пропустит  полуволны  направленные  в  его  прямом  направлении,  и  обрежет  направленные в  обратном.

Таким  образом  на  лампочке  окажется  выпрямленное  напряжение, (пульсирующее) с  меньшей частотой (в два раза). Конечное  напряжение  будет ниже  номинального. Описанный процесс выпрямления переменного тока называется однополупериодным.

Для   более  качественного      выпрямления  переменного  тока  применяется  так  называемая,  мостовая схема,  из   четырех  диодов  в  однофазной  цепи.  Если на вход диодного моста «~»подать переменный ток, полярность которого меняется с определённой частотой (например, с частотой 50 герц, как в электросети), то на выходе (выводы «+» и «-»мы получим ток строго одной полярности. Правда, этот ток будет иметь пульсации.

 

 

Частота их будет вдвое больше, чем частота переменного тока, который подаётся на вход диодного моста. Чтобы «убрать» пульсации необходимо применить фильтр — электролитический конденсатор (большой ёмкости).

Если взглянуть на принципиальные схемы блоков питания, как трансформаторных, так и импульсных, то после моста всегда стоит полярный конденсатор, который сглаживает пульсации тока.

Импульсные диоды

Большая группа диодов, предназначенная для применения в импульсных режимах работы, используется в электронных схемах модуляции и демодуляции входных сигналов систем автоматического регулирования, в информационно-преобразовательных блоках вычислительных устройств, в радиотехнических устройствах. Одно из важнейших требований к ним — надежная работа в цепях с высокой частотой, например до 500 МГц. Импульсные диоды обладают высоким быстродействием, т. е. малым временем восстановления высокого обратного сопротивления при изменении полярности приложенного напряжения с прямой на обратную.

Стабилитрон

Разновидность диодов, предназначенных для стабилизации напряжения.

Стабилитрон — от латинского stabilis (устойчивый, неизменный), это кремниевый полупроводниковый диод, областью стабилизации которого является обратная ветвь вольтамперной характеристики (ВАХ) стабилитрона. Принцип стабилизации заключается в том, что в полупроводниковом кристалле (как правило, кремниевом), сильно легированном примесями в обеих областях, с тонким и резко выраженным р-n переходом, быстро развивается и устанавливается электрический пробой, при котором значительное увеличение обратного тока (тока пробоя) происходит при сравнительно низком и примерно постоянном обратном напряжении (для каждого типа прибора). В р-n переходе небольшой толщины при воздействии обратного напряжения возникает сильное электрическое поле с высокой напряженностью (порядка 1,5*10 В/м), которое становится причиной электрического пробоя р-п перехода.

 

 

 

Стабилитрон работает только в цепях постоянного тока. Напряжение на стабилитрон подают в обратной полярности, то есть на анод стабилитрона будет подан минус «-«. При таком включении стабилитрона через него протекает обратный ток I обр от выпрямителя. Напряжение с выхода выпрямителя может изменяться, будет изменяться и обратный ток, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется неизменным, то есть стабильным. Напомним, стабилитрон работает на обратной ветви ВАХ (Вольт-амперной характеристики). Промышленность выпускает стабилитроны малой, средней и большой мощности: малой н средней на напряжение от 3 до 180 В в цепях мощностью менее 10 Вт, большой мощности (10—50 Вт) на напряжение до 400 В.

 

На рисунке приведена электрическая схема включения стабилитрона VD1 в цепь постоянного тока, где Rб — резистор (балластный) токоограничивающий. Стабилитрон VD1 включен в обратном направлении его анод (А) подключен к отрицательному потенциалу, катод (К) — к положительному потенциалу.

 

 

Разновидность стабилитрона — стабистор. Это кремниевый полупроводниковый стабилитрон, у которого областью стабилизации является ветвь ВАХ в диапазоне изменения прямого тока от минимального до максимального значений, напряжение Uст на стабисторе остается с определенной степенью точности неизменным. При этом, стабистор обозначается как обычный кремниевый стабилитрон.

Для упрощения сборки конструкций, современные производители придумали регуляторы со стабилизацией заданного значения напряжения для разных типов источников питания. Немного можно почитать здесь.

Данные по маркировке и параметрам элементов можно найти в разделе «Справочник»

 

Читаем далее по теме

 

Условные обозначения диодов

Ток в полупроводниках

 

 

 

Россия напала на Украину!

Россия напала на Украину!

Мы, украинцы, надеемся, что вы уже знаете об этом. Ради ваших детей и какой-либо надежды на свет в конце этого ада –  пожалуйста, дочитайте наше письмо .

Всем нам, украинцам, россиянам и всему миру правительство России врало последние два месяца. Нам говорили, что войска на границе “проходят учения”, что “Россия никого не собирается захватывать”, “их уже отводят”, а мирное население Украины “просто смотрит пропаганду”. Мы очень хотели верить вам.

Но в ночь на 24-ое февраля Россия напала на Украину, и все самые худшие предсказания  стали нашей реальностью .

Киев, ул. Кошица 7а. 25.02.2022

 Это не 1941, это сегодня. Это сейчас. 
Больше 10 000 русских солдат убито в не своей и никому не нужной войне
Более 350 мирных украинских жителей погибли
Более 2 000 мирных людей ранено

Под Киевом горит нефтебаза – утро 27 февраля, 2022.

Нам искренне больно от ваших постов в соцсетях о том, что это “все сняли заранее” и “нарисовали”, но мы, к сожалению, вас понимаем.

Неделю назад никто из нас не поверил бы, что такое может произойти в 2022.

Метро Киева, Украина — с 25 февраля по сей день

Мы вряд ли найдем хоть одного человека на Земле, которому станет от нее лучше. Три тысячи ваших солдат, чьих-то детей, уже погибли за эти три дня. Мы не хотим этих смертей, но не можем не оборонять свою страну.

И мы все еще хотим верить, что вам так же жутко от этого безумия, которое остановило всю нашу жизнь.

Нам очень нужен ваш голос и смелость, потому что сейчас эту войну можете остановить только вы. Это страшно, но единственное, что будет иметь значение после – кто остался человеком.

ул. Лобановского 6а, Киев, Украина. 26.02.2022

Это дом в центре Киева, а не фото 11-го сентября. Еще неделю назад здесь была кофейня, отделение почты и курсы английского, и люди в этом доме жили свою обычную жизнь, как живете ее вы.

P.S. К сожалению, это не “фотошоп от Пентагона”, как вам говорят. И да, в этих квартирах находились люди.

«Это не война, а только спец. операция.»

Это война.

Война – это вооруженный конфликт, цель которого – навязать свою волю: свергнуть правительство, заставить никогда не вступить в НАТО, отобрать часть территории, и другие. Обо всем этом открыто заявляет Владимир Путин в каждом своем обращении.

«Россия хочет только защитить ЛНР и ДНР.»

Это не так.

Все это время идет обстрел городов во всех областях Украины, вторые сутки украинские военные борются за Киев.

На карте Украины вы легко увидите, что Львов, Ивано-Франковск или Луцк – это больше 1,000 км от ЛНР и ДНР. Это другой конец страны. 25 февраля, 2022 – места попадания ракет

25 февраля, 2022 – места попадания ракет «Мирных жителей это не коснется.»

Уже коснулось.

Касается каждого из нас, каждую секунду. С ночи четверга никто из украинцев не может спать, потому что вокруг сирены и взрывы. Тысячи семей должны были бросить свои родные города.
Снаряды попадают в наши жилые дома.

Больше 1,200 мирных людей ранены или погибли. Среди них много детей.
Под обстрелы уже попадали в детские садики и больницы.
Мы вынуждены ночевать на станциях метро, боясь обвалов наших домов.
Наши жены рожают здесь детей. Наши питомцы пугаются взрывов.

«У российских войск нет потерь.»

Ваши соотечественники гибнут тысячами.

Нет более мотивированной армии чем та, что сражается за свою землю.
Мы на своей земле, и мы даем жесткий отпор каждому, кто приходит к нам с оружием.

«В Украине – геноцид русскоязычного народа, а Россия его спасает.»

Большинство из тех, кто сейчас пишет вам это письмо, всю жизнь говорят на русском, живя в Украине.

Говорят в семье, с друзьями и на работе. Нас никогда и никак не притесняли.

Единственное, из-за чего мы хотим перестать говорить на русском сейчас – это то, что на русском лжецы в вашем правительстве приказали разрушить и захватить нашу любимую страну.

«Украина во власти нацистов и их нужно уничтожить.»

Сейчас у власти президент, за которого проголосовало три четверти населения Украины на свободных выборах в 2019 году. Как у любой власти, у нас есть оппозиция. Но мы не избавляемся от неугодных, убивая их или пришивая им уголовные дела.

У нас нет места диктатуре, и мы показали это всему миру в 2013 году. Мы не боимся говорить вслух, и нам точно не нужна ваша помощь в этом вопросе.

Украинские семьи потеряли больше 1,377,000 родных, борясь с нацизмом во время Второй мировой. Мы никогда не выберем нацизм, фашизм или национализм, как наш путь. И нам не верится, что вы сами можете всерьез так думать.

«Украинцы это заслужили.»

Мы у себя дома, на своей земле.

Украина никогда за всю историю не нападала на Россию и не хотела вам зла. Ваши войска напали на наши мирные города. Если вы действительно считаете, что для этого есть оправдание – нам жаль.

Мы не хотим ни минуты этой войны и ни одной бессмысленной смерти. Но мы не отдадим вам наш дом и не простим молчания, с которым вы смотрите на этот ночной кошмар.

Искренне ваш, Народ Украины

принцип действия и основные параметры

Выпрямительный диод – это устройство, проводящее ток только в одном направлении. В основе его конструкции один p-n переход и два вывода. Выпрямительный диод изменяет переменный ток на постоянный ток. Кроме того, выпрямительные диоды широко применяются в схемах умножения напряжения, где нет жестких требований к параметрам сигнала по времени и частоте.

  • Принцип работы
  • Основные параметры устройств
  • Цепи выпрямителей
  • Импульсные устройства
  • Импортные устройства

Принцип работы

Принцип работы данного устройства основан на переходных функциях pn.Вблизи переходов двух полупроводников находится слой, в котором нет носителей заряда. Это барьерный слой. Его сопротивление велико.

При приложении к слою определенного внешнего переменного напряжения его толщина уменьшается, а затем и вовсе исчезает. Нарастающий ток называется постоянным. Он проходит от анода к катоду. Если внешнее переменное напряжение имеет другую полярность, то барьерный слой будет больше, сопротивление возрастет.

Разновидности устройств, их обозначение

По конструкции различают два типа устройств: точечные и плоскостные.В промышленности наиболее распространены кремний (обозначение — Si) и германий (обозначение — Ge). Первая рабочая температура выше. Преимущество второго — малое падение напряжения на постоянном токе.

Принцип обозначения диода — буквенно-цифровой код:

  • Первый элемент — обозначение материала, из которого он изготовлен;
  • Второй определяет подкласс;
  • Третий обозначает возможности работы;
  • Четвертый — порядковый номер дизайна;
  • Пятое — обозначение экранирования по параметрам.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) выпрямительного диода может быть представлена ​​графически. Из графика видно, что устройство ВАХ нелинейное.

В начальном квадранте вольт-амперной характеристики ее прямая ветвь отражает наибольшую проводимость прибора при приложении к нему прямой разности потенциалов. Обратная ветвь (третий квадрант) НПВ отражает ситуацию пониженной проводимости. Это происходит при обратной разности потенциалов.

Реальные вольтамперные характеристики зависят от температуры. При повышении температуры прямая разность потенциалов уменьшается.

Из графика вольт-амперной характеристики следует, что при малой проводимости ток через прибор не проходит. Однако при определенном значении обратного напряжения происходит лавинный пробой.


ВАХ кремниевых приборов отличается от германиевых. ВАХ даны в зависимости от различных температур.окружение. Обратный ток кремниевых приборов значительно меньше аналогичного параметра германиевых. Из графиков ВАХ следует, что она увеличивается с ростом температуры.

Наиболее важным свойством является резкая асимметрия НПВ. При прямом смещении — высокая проводимость, при обратном — низкая. Это свойство используется в выпрямительных устройствах.

Анализируя характеристики прибора, следует отметить: учитываются такие величины, как коэффициент выпрямления, сопротивление, емкость прибора.Это дифференциальные параметры.

Коэффициент выпрямления отражает качество выпрямителя.

Чтобы сэкономить на оплате электроэнергии, наши читатели рекомендуют коробку для экономии электроэнергии. Ежемесячные платежи будут на 30-50% меньше, чем были до использования экономики. Убирает из сети реактивную составляющую, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, потребляемый ток. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижая затраты на ее оплату.


Коэффициент выпрямления можно рассчитать. Он будет равен отношению прямого тока прибора к обратному. Такой расчет приемлем для идеального устройства. Значение коэффициента ректификации может достигать нескольких сотен тысяч. Чем он больше, тем лучше выпрямитель выполняет свою работу.

Основные параметры устройства

Какие параметры характеризуют устройства? Основные параметры диодов выпрямителя:

  • Наибольший средний прямой ток;
  • Наибольшее допустимое значение обратного напряжения;
  • Максимально допустимая частота разности потенциалов для данного прямого тока.

По максимальному значению постоянного тока выпрямительные диоды делятся на:

  • Устройства малой мощности. Имеют значение постоянного тока до 300 мА;
  • Выпрямительные диоды средней мощности. Диапазон изменения постоянного тока от 300 мА до 10 А;
  • Мощность (высокая мощность). Значение более 10 А.

Различают силовые приборы в зависимости от формы, материала, типа установки. Самые распространенные из них:

  • Силовые устройства средней мощности. Их технические параметры позволяют работать с напряжением до 1,3 кВ;
  • Силовые, большой мощности, способные пропускать ток до 400 А. Это высоковольтные устройства. Существуют различные корпусные исполнения силовых диодов. Наиболее распространенная форма штифтов и таблеток.

Цепи выпрямителей

Цепи силовых устройств разные. По выпрямлению сетевого напряжения они делятся на однофазные и многофазные, однополупериодные и двухполупериодные. Большинство из них однофазные. Ниже приведена конструкция такого однополупериодного выпрямителя и два графика напряжения на временной диаграмме.


На вход подается переменное напряжение U1 (рис. А). Справа на графике она представлена ​​синусоидой. Состояние диода открытое. Через нагрузку Rh протекает ток. При отрицательном полупериоде диод закрыт. Поэтому к нагрузке прикладывается только положительная разность потенциалов. На рис. это отражает его временную зависимость. Эта разность потенциалов действительна в течение одного полупериода. Отсюда и название схемы.

Простейшая двухполупериодная схема состоит из двух полуволн.Для данной конструкции выпрямления достаточно двух диодов и одного резистора.


Диоды пропускают только переменный ток положительной волны. Недостатком конструкции является то, что за полупериод переменная разность потенциалов снимается только с половины вторичной обмотки трансформатора.

Если в конструкции вместо двух диодов применить четыре КПД повысится.

Выпрямители широко используются в различных отраслях промышленности. Трехфазное устройство задействовано в автомобильных генераторах.А использование изобретенного генератора переменного тока способствовало уменьшению габаритов этого устройства. Кроме того, повысилась его надежность.

В высоковольтных устройствах широко используются высоковольтные столбы, которые состоят из диодов. Они соединены последовательно.

Импульсные устройства

Импульсное устройство — это устройство, время перехода которого из одного состояния в другое мало. Они используются для работы в импульсных схемах. Такие устройства отличаются от своих выпрямительных аналогов небольшими p-n-контейнерами-переходами.

Для устройств этого класса, кроме указанных выше параметров, должны быть включены:

  • Максимальные импульсные прямые (обратные) напряжения, токи;
  • Период установки постоянного напряжения;
  • Период восстановления обратного сопротивления прибора.

В быстродействующих импульсных цепях широко используются диоды Шоттки.

Приборы импортного производства

Отечественная промышленность выпускает достаточное количество приборов.Однако на сегодняшний день наиболее востребованы импортные. Они считаются более качественными.

Импортные устройства широко применяются в схемах телевизоров и радиоприемников. Они также используются для защиты различных устройств при неправильном подключении (неправильной полярности). Количество видов импортируемых диодов варьировалось. Полноценной альтернативы их замене отечественными пока не существует.

Диод выпрямительный – диод на основе полупроводникового материала, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный.Однако эта функция не исчерпывает области применения этих радиодеталей: они используются для коммутации, в сильноточных цепях, где нет жесткой регламентации временных и частотных параметров электрического сигнала.

Классификация

В соответствии со значением постоянного тока, которое является максимально допустимым, выпрямительный диод может иметь малую, среднюю и большую мощность:

  • малый — выпрямляющий постоянный ток до 300 мА;
  • Диоды выпрямительные средней мощности от 300 мА до 10 А;
  • большой — более 10 А.

Германий или кремний


По используемым материалам это кремний и германий, но кремниевые выпрямительные диоды нашли более широкое применение благодаря своим физическим свойствам.

У них обратные токи в несколько раз меньше, чем у германиевых, а напряжение такое же. Это позволяет добиться в полупроводниках очень высокого значения допустимых обратных напряжений, которые могут достигать 1000-1500 В. В германиевых диодах этот параметр находится в пределах 100-400 В.


Кремниевые диоды способны сохранять работоспособность в диапазоне температур от -60 ºС до +150 ºС, а германиевые — только от -60 ºС до +85 ºС. Происходит это потому, что при повышении температуры выше 85 ºС количество образующихся электронно-дырочных пар достигает таких значений, что обратный ток резко возрастает, и выпрямитель перестает эффективно работать.

Технология изготовления


Конструкция выпрямительного диода представляет собой пластину полупроводникового кристалла, в теле которой имеются две области с различной проводимостью.По этой причине они называются планарными.

Полупроводниковые выпрямительные диоды изготавливаются так: в области кристалла полупроводника с n-типом проводимости плавится алюминий, индий или бор, а в области кристалла с p-типом проводимости — фосфор.

При воздействии высоких температур Эти два вещества прочно сплавляются с полупроводниковой основой. Кроме того, атомы этих материалов диффундируют в кристалл с образованием в нем области с преимущественно электронной или дырочной проводимостью.В результате получается полупроводниковый прибор, имеющий две области с разным типом электропроводности, а между ними образуется p-n-переход. Таков принцип работы подавляющего большинства планарных диодов из кремния и германия.

Конструкция


Для организации защиты от внешних воздействий, а также для достижения надежного отвода тепла в корпус вмонтирован кристалл, имеющий p-n-переход.
Диоды малой мощности выпускаются в пластиковом корпусе, обеспечивающем гибкие внешние выводы.Выпрямительные диоды средней мощности имеют металлостеклянный корпус уже с жесткими внешними выводами. Детали большой мощности размещены в корпусе из металлостекла или металлокерамики.

Кремниевые или германиевые кристаллы с pn-переходом припаяны к кристаллодержателю, который также служит основанием корпуса. К нему приварен корпус, имеющий стеклянный изолятор, через который проходит один из электродов.

Диоды маломощные, имеющие относительно небольшие габариты и массу, имеют гибкие выводы, с помощью которых их монтируют в схемы.

Так как токи, с которыми работают полупроводники средней мощности и мощные выпрямительные диоды, достигают значительных величин, их выводы гораздо мощнее. Их нижняя часть выполнена в виде массивного основания, отводящего тепло, снабженного винтом и внешней поверхностью плоской формы, которая предназначена для обеспечения надежного теплового контакта с внешним радиатором.

Технические условия

Каждый тип полупроводников имеет свои рабочие и предельные параметры, которые подбираются для обеспечения работы в любой схеме.

Параметры выпрямительных диодов:

  • I прямой max   — постоянный ток, максимально допустимый, А.
  • Uобратный max   — обратное напряжение, максимально допустимое, В.
  •  реверс   — обратный ток, мкА.
  • U прямой  — напряжение постоянное постоянное, В.
  • Рабочая частота кГц
  • Рабочая температура , С.
  • P max   — максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде.

Характеристики выпрямительных диодов этим списком далеко не исчерпываются. Однако для подбора запчастей их обычно достаточно.

Простейшая схема выпрямителя переменного тока


Рассмотрим, как работает схема (основную роль в ней играет выпрямительный диод) примитивного выпрямителя.

На его вход подается сетевое переменное напряжение с положительным и отрицательным полупериодами. К выходу выпрямителя подключена нагрузка (R load), а диод (VD) выполняет функцию токовыпрямляющего элемента.

Положительные полупериоды напряжения, подаваемого на анод, вызывают открытие диода. В это время через него, а значит, и через нагрузку (Rнагрузка), которая питается от выпрямителя, протекает постоянный ток (Iпрям).

Отрицательные полупериоды напряжения, подаваемого на анод диода, вызывают его замыкание. По цепи протекает небольшой обратный диодный ток (I образец). Здесь диод производит отсечку отрицательной полуволны переменного тока.

В итоге получается, что нагрузка, подключенная к сети (Rнагрузка), через диод (VD) теперь пропускает не переменный, а пульсирующий ток в одном направлении.Ведь оно может иметь место только в положительные полупериоды. В этом смысл выпрямления переменного тока.

Однако такое напряжение может питать только маломощную нагрузку, которая питается от сети переменного тока и не предъявляет серьезных требований к мощности, например, лампы накаливания.

Лампа будет пропускать напряжение только при прохождении положительных импульсов, в результате прибор испытывает мерцание, имеющее частоту 50 Гц. Однако из-за того, что нить подвержена тепловой инерции, она не сможет до конца остыть в промежутках между импульсами, а значит, мерцание будет практически незаметным.

Если такое напряжение подать на усилитель или энергоприемник, то в громкоговорителе будет слышен низкочастотный звук (частота 50 Гц), который называется фоном переменного тока. Этот эффект возникает из-за того, что пульсирующий ток при прохождении через нагрузку индуцирует в ней пульсирующее напряжение, которое создает фон.

Этот недостаток в некоторой степени устраняется, если параллельно нагрузке включить фильтрующий конденсатор (фильтр С), емкость которого достаточно велика.

Конденсатор будет заряжаться импульсами тока с положительными полупериодами и разряжаться через нагрузку (R load) с отрицательными полупериодами. При достаточной емкости конденсатора за время, проходящее между двумя импульсами тока, он не успеет полностью разрядиться, и поэтому ток всегда будет на нагрузке (Rнагрузка).

Но даже при таком, относительно ровном, токе тоже не следует питать нагрузку, так как она будет продолжать затухать, т.к. величина пульсаций (Uимп.) Все-таки вполне серьезно.

недостатки

В выпрямителе, работу которого мы только что разобрали, с пользой используется только половина волн переменного тока, в результате чего теряется более половины входного напряжения. Этот тип выпрямления переменного тока называется однополупериодным, а выпрямители, использующие этот тип выпрямления, называются однополупериодными. Недостатки однополупериодных выпрямителей успешно устранены в выпрямителях с использованием диодного моста.

Диодный мост


Диодный мост представляет собой компактную схему, состоящую из четырех диодов и предназначенную для преобразования переменного тока в постоянный.Мостовая схема позволяет пропускать ток в каждом полупериоде, что отличает ее от полупериода. Диодные мосты изготавливаются в виде малогабаритных сборок, заключенных в пластиковый корпус.

На выходе корпуса такой сборки имеется четыре вывода с обозначениями «+», « «или» ~ » С указанием назначения контактов. Однако диодные мосты встречаются и не в сборке, их часто собирают прямо на печатной плате включением четырех диодов. Выпрямитель, работающий по диодному мосту, называется двухполупериодным.

Существует множество устройств и устройств, преобразующих электрический ток. Предлагаем рассмотреть, что такое выпрямительные диоды большой и средней мощности, их принцип работы, а также характеристики и применение.

Описание выпрямительных диодов

Выпрямительный диод большой и средней мощности (UHF) — это устройство, позволяющее электрическому току двигаться только в одном направлении, в основном оно используется для работы определенного источника питания.Выпрямительные диоды могут обрабатывать более высокий ток, чем обычные проводники. Как правило, они используются для преобразования переменного тока в постоянный, частота которого не превышает 20 кГц. Схема их работы следующая:

Фото — Принцип работы выпрямительного диода

Многие электрические устройства нуждаются в этих дискретных компонентах, потому что они могут действовать как интегральные схемы. Чаще всего мощные выпрямительные диоды изготавливают из кремния, из-за чего поверхность их PN-перехода достаточно велика. Такой подход обеспечивает превосходную передачу тока, гарантируя отсутствие замыканий или падений.


Фото — Выпрямительные диоды Выпрямительные диоды

Кремниевые полупроводниковые выпрямители, ламповые термоэлектронные диоды изготавливаются с использованием таких соединений, как окись меди или селена. С внедрением полупроводниковой электроники такие выпрямители, как электронные лампы с металлическим основанием, устарели, но их аналоги по-прежнему используются в аудио- и телеаппаратуре. Сейчас для питания устройств от очень малых до очень больших токов в основном используются полупроводниковые диоды различных типов (быстродействующие, зарубежные германиевые, отечественные планшетные, диоды Шоттки и др.).

В других устройствах, оснащенных управляющими электродами, где требуется более простой метод выпрямления или переменного выходного напряжения (например, для сварочных аппаратов), используются более мощные выпрямители. Это могут быть кремниевые или германиевые устройства. Это тиристоры, стабилитроны или другие управляемые переключающие твердотельные ключи, которые работают как диоды, пропуская ток только в одном направлении. Их использует промышленная электроника, также они широко применяются для электротехники, сварки или управления работой линий электропередач.


Фото — Выпрямительный диод и катод с анодом

Типы стандартных выпрямителей

Существуют различные силовые выпрямительные полупроводниковые диоды в зависимости от типа монтажа, материала, формы, количества диодов, уровня пропускаемого тока. Самые распространенные:

  1. Устройства средней мощности, способные передавать силу тока от 1 до 6 Ампер. При этом технические параметры большинства устройств говорят о том, что такие диоды могут изменять ток от напряжения до 1.3 кВ;
  2. Диоды выпрямительные максимальной серии могут пропускать ток от 10 Ампер до 400, в основном используются в качестве сверхбыстрых преобразователей для управления промышленной сферой деятельности. Эти устройства еще называют высоковольтными;
  3. Диоды низкочастотные или маломощные.

Прежде чем покупать какие-либо устройства этого типа, очень важно выбрать основные параметры выпрямительных диодов. К ним относятся: характеристики ВАХ (максимальный обратный ток, максимальный пиковый ток), максимальное обратное напряжение, прямое напряжение, материал корпуса, средняя мощность выпрямленного тока

Мы предоставляем таблицу, где вы можете в зависимости от ваших потребностей сделать выбор типа диода.Указанные характеристики могут меняться по требованию производителя, поэтому перед покупкой уточняйте информацию у продавца.


Фото — Таблица низкочастотных диодов

Импортные (зарубежные) диоды выпрямительные (типа КВРС, СМД):


Фото — Таблица импортных диодов

Данные о силовых или высокочастотных диодах:


Фото — Силовые диоды

Схемы включения выпрямителя

тоже разные. Они могут быть однофазными (например, автомобильные и лавинные диоды) или многофазными (наиболее популярными считаются трехфазные). Большинство маломощных выпрямителей для бытовой техники однофазные, но для промышленного оборудования очень важны трехфазные. Для генератора, трансформатора, станков.

Но при этом для неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя используется шесть диодов. Поэтому его часто называют шестидиодным выпрямительным устройством. Мосты считаются импульсными и способны нормализовать и выпрямить даже нестабильный ток.

Для маломощных устройств (зарядников) двойные диоды, соединенные последовательно с анодом первого диода, также соединены с катодом второго и выполнены в едином корпусе. Некоторые имеющиеся в продаже двойные диоды имеют доступ ко всем четырем клеммам, которые можно настроить в соответствии с вашими потребностями.

Фото — Выпрямительный диод средней мощности

Для большей мощности один из шести диодов моста обычно используется с одним дискретным устройством. Может использоваться как для наземного оборудования, так и для управления более сложными устройствами.Часто в шестидиодных мостах используются ограничительные схемы.

Видео: Принцип работы диодов

Маркировка выпрямительных диодов

В зависимости от конструкции и назначения выпрямительные диоды маркируются следующим образом:

На основании таких данных имеем следующую расшифровку:

CD — импульсный или выпрямительный диод кремниевого исполнения;

КЦ — кремниевые блоки выпрямительного типа.

Перед тем, как купить диоды выпрямительные в Харькове, Москве и любых других городах, обязательно уточняйте у продавцов-консультантов эталонные характеристики.

Германиевые и кремниевые диоды | Купить онлайн

Марка


  • [Неважно] (4)
  • ИТТ Полупроводники (3)
  • Моторола (1)
  • Филипс (6)
  • САНИО (1)
  • Сименс (3)
  • Телефункен (2)

Условия


  • Н (новый) (20)

Обратное напряжение (В R )


  • 20 В (1)
  • 25 В (2)
  • 30 В (4)
  • 35 В (1)
  • 50 В (2)
  • 60 В (1)
  • 70 В (2)
  • 75 В (2)
  • 90 В (3)
  • 200 В (1)

Прямое напряжение (В F )


  • 0. 24 В (1)
  • 0,25 В (1)
  • 0,26 В (1)
  • 0,3 В (1)
  • 0,33 В (2)
  • 0,4 В (3)
  • 0,43 В (1)
  • 0.5 В (1)
  • 0,56 В (1)
  • 0,58 В (1)
  • 0,8 В (2)
  • 0,9 В (1)
  • 1 В (1)

Прямой ток макс. Ф )


  • 30 мА (4)
  • 35 мА (1)
  • 45 мА (1)
  • 50 мА (3)
  • 60 мА (1)
  • 110 мА (1)
  • 130 мА (1)
  • 140 мА (1)
  • 200 мА (2)
  • 215 мА (1)
  • 250 мА (2)

Емкость перехода (C j )


  • 1 пФ (2)
  • 1. 2 пФ (2)
  • 1,5 пФ (3)
  • 2 пФ (2)
  • 2,5 пФ (2)
  • 5 пФ (1)
  • 2,5 Ф (1)

Конфигурация


  • общая пара анодов (1)
  • пара с общим катодом (1)
  • серия пара (1)
  • Один (16)

Рабочая температура (°C)


  • +100 (1)
  • -55 / +70 (1)
  • -55 / +75 (4)
  • -55 / +85 (2)
  • -55 / +100 (1)
  • -65 / +75 (1)
  • -65 / +150 (3)
  • -65 / +175 (1)
  • -65 / +200 (1)

Пакет


  • ДО-7 (13)
  • ДО-35 (2)
  • СОТ-23 (4)

Крепление


  • поверхностный слой (4)
  • сквозное отверстие (15)

Прямое напряжение различных диодов – Trevor’s Repair Café

Я, Дилан и Дэвид из сообщества производителей гитарных педалей/эффектов DIY решили своими глазами увидеть, что такое пушистика относительно диодов и их «мягкости». Почему людям больше нравится германий, чем кремний? На что влияет последовательное подключение нескольких диодов? Как именно выглядит PN-переход MOSFET? На все эти и другие вопросы будут даны ответы.

Тестовая установка

Тестовая установка

Инструменты и оборудование:
– Два мультиметра (напряжение и ток (мА))
– Стопорный резистор (100 – 1 кОм)
– Переменный резистор (100 кОм)
– Блок питания (батарея 9 В или лабораторный блок питания 0–20 В ( РЕКОМЕНДУЕТСЯ ))
– Макетная плата + перемычки и зажимы типа «крокодил» ( РЕКОМЕНДУЕТСЯ )

Путем изменения источника питания или RV1 можно изменить ток через DUT (испытываемый диод).Мы измерили и записали напряжение на диоде в 4 точках: 0,1 мА, 1 мА, 5 мА и 10 мА.

Для большей точности измерьте 3 или более диода одного типа и усредните результаты.

Обзор

На следующем изображении видны все протестированные нами диоды. Это различные кремниевые, германиевые, стабилитронные и другие полупроводники общего назначения (Щелкните, чтобы увеличить изображение!).

VI характеристики различных PN-переходов в полупроводниках

В оставшейся части этого поста кривые будут сгруппированы, а интересные соотношения будут дополнительно разработаны.

(Подделка) Германий и Шоттки

Мы знаем, что германиевые диоды и диоды Шоттки характеризуются очень низким Vf, составляющим около 100-200 мВ. Что делает германиевые гитары более интересными, чем силиконовые, так это то, что они очень мягкие при клиппировании, что для некоторых гитаристов создает слышимые различия в их звуке. Это видно на графике по крутизне кривых.

VI характеристики германиев и диодов Шоттки

Если вы не уверены, действительно ли ваш диод германиевый или просто диод Шоттки, вы можете провести тест, как описано выше, и выяснить это! Таким образом, мы обнаружили, что некоторые немаркированные диоды (Ge 1–4) были германиевыми, и, что более важно, диоды 1N34A, рекламируемые на Ebay как «германиевые», были просто диодами Шоттки 1N60 со стертой маркировкой! Вот почему нельзя судить о германии только по их Vf!

Еще одно интересное соотношение заключается в том, что кремниевые диоды Шоттки BAT41 имеют такую ​​же крутизну, как и германиевые диоды, и могут использоваться в качестве замены германия.

При комбинировании диодов можно получить очень интересные результаты. Два последовательных германиевых 1N34A дают в два раза больше Vf , но также имеют меньшую крутизну, что делает эквивалентный диод еще более мягким. Если вы хотите получить лучшее из обоих миров (высокий Vf, а значит, высокий выходной сигнал и мягкость), вы можете поставить кремний последовательно с германием.

Кремний

На этом очень красивом и красочном графике показаны все измеренные нами кремниевые диоды.

Характеристики VI различных кремниевых диодов

Обратите внимание, что кремниевые кривые имеют довольно крутую кривую, а диоды Шоттки (1N5817, 1N5819, 1N60 и BAT41) имеют очень низкое прямое напряжение.BAT41 еще раз показывает, что его мягкость вполне можно рассматривать как германиевый диод. Я также хотел бы воспользоваться моментом, чтобы отметить, что кремниевые диоды 1N4148 такие же, как кремниевые диоды 1N914.

Зенер

Стабилитроны

можно использовать двумя способами: с обратным и прямым смещением. Прямое смещение приведет к регулярному прямому напряжению кремниевого диода, но обратное смещение приведет к кривой, которая медленно достигает напряжения стабилитрона. Чем выше номинальное напряжение стабилитрона, тем меньший ток необходим для его достижения.

Характеристика VI Стабилитроны

На приведенном выше графике в качестве эталона используется обычный кремниевый диод 1N4148. Видно, что стабилитроны в прямом смещении довольно мягкие, но нам также потребовался довольно большой ток, прежде чем они в конечном итоге достигли своего стабилитронного напряжения (вне графика). Было протестировано два типа 1N4728. Это 3,3-вольтовые стабилитроны (на 70 мА…), из которых один нормальный тип в конечном итоге достиг 3,3 В, а неисправные китайские — 4,3 В при 100 мА! Так я узнал, что несколько лет назад купил неисправные стабилитроны!

Обратите внимание, что одно напряжение стабилитрона теоретически может использоваться для ограничения обеих сторон сигнала, одно при напряжении прямого смещения и одно при напряжении обратного смещения (напряжение стабилитрона).

Светодиоды (LED)

Также в сообществе любителей гитарных педалей популярны светодиоды, так как они обеспечивают достаточный запас по перегрузке и жесткость клиппинга. Иногда они даже загораются, когда их достаточно сильно гонят!

Характеристики VI различных светодиодов

Поскольку цвет светодиода определяется шириной запрещенной зоны PN-перехода, логично, что прямое напряжение аналогично спектру видимого света. Забавный факт: вполне вероятно, что все диоды являются светодиодами, многие просто не излучают фотоны с видимой нами длиной волны!

Использование светодиодов в качестве ограничителя на самом деле является делом вкуса и того, какой объем выходного сигнала/запаса вы хотите.

MOSFET и JFET

Некоторые производители педалей сочли интересной идею использовать PN-переходы внутри полевых транзисторов в качестве клипперов. Это потому, что они, как правило, немного мягче, чем обычные кремниевые диоды.

Варианты характеристик VI FETS

При использовании внутренних диодов полевых транзисторов видно, что они в значительной степени ведут себя как обычные кремниевые диоды, такие как 1N4148. Использование смещенного в прямом направлении PN-перехода этих полевых транзисторов приводит к менее крутым кривым. Используйте германиевый диод 1N34A и кремниевый диод 1N4148 в качестве эталона для кривых FET.

Давайте поставим их последовательно!

Как уже кратко обсуждалось в германиевых диодах, общепринятой практикой является последовательное подключение нескольких диодов для изменения прямого напряжения и мягкости эквивалентного диода.

Характеристики VI диодов серии

Используя 1N34A (Ge) и 1N4148 (Si) в качестве эталона, можно увидеть, каков эффект от последовательного включения диодов. Конечно, возможны и другие комбинации: стабилитроны с германием, светодиоды с транзисторами Шоттки, кремниевые с полевыми транзисторами, но мы взяли лишь несколько, чтобы доказать целесообразность последовательного включения диодов.

Последовательное соединение германиев удваивает Vf и делает кривизну менее крутой. Включение кремния последовательно с германием приводит к добавлению Vf, и крутизна будет лучшей из обоих миров. Последовательное соединение многих кремниевых элементов будет все больше и больше ослаблять кривизну, но, в свою очередь, также обеспечит высокое значение Vf.

Теоретически, вы можете соединить около 8 германиевых диодов последовательно, чтобы создать запас мощности красного светодиода, но с предельной мягкостью, почти сравнимой с ламповыми искажениями.

Отличия германиев

1N34A, используемые в этом эксперименте, являются законными германиевыми диодами NOS. Но в чем разница между разными диодами 1N34A из одного пакета? Я измерил четыре, и это довольно страшно!

Характеристики ВИ различных диодов 1N34A

Видно, как первые три (A, B и C) вполне в порядке. Их Vf находится в нужном месте (100–200 мВ), и их крутизна в порядке, просто крутизна сильно различается. Четвертый (D) кажется прямо неисправным.Поэтому всегда проверяйте свои германиевые NOS, прежде чем вставлять их в устройство, и действуйте так, как будто вы действительно слышите разницу, потому что это не та разница, которую вы ожидаете!

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Диод — Энциклопедия Нового Света


В электронике диод — это компонент, который позволяет электрическому току течь в одном направлении, но блокирует его в противоположном направлении. Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана.Цепи, которые требуют протекания тока только в одном направлении, обычно включают в конструкцию схемы один или несколько диодов.

Ранние диоды включали кристаллы «кошачий ус» и устройства на электронных лампах (называемые «термионными клапанами» на диалекте британского английского). Сегодня наиболее распространены диоды из полупроводниковых материалов, таких как кремний или германий.

Диоды

являются чрезвычайно полезными устройствами для различных приложений. Например, они использовались для демодуляции AM-радиопередач; для выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный; отводить вредные высокие напряжения от чувствительных электронных устройств; создавать логические элементы в электронных устройствах; для детекторов излучения и частиц; и для приборов измерения температуры.

крупный план, показывающий кристалл германия

История

Термоэлектронные и твердотельные диоды разрабатывались параллельно. Принцип работы термоэлектронных диодов был открыт Фредериком Гатри в 1873 году. [1] Принцип работы кристаллических диодов был открыт в 1874 году немецким ученым Карлом Фердинандом Брауном.

Принципы термоэлектронных диодов были заново открыты Томасом Эдисоном 13 февраля 1880 г., и он получил патент в 1883 г. (патент США 307031 (PDF)), но не развил эту идею дальше.Браун запатентовал кристаллический выпрямитель в 1899 году. Первый радиоприемник, использующий кристаллический диод, был построен около 1900 года Гринлифом Уиттиером Пикардом. Первый термоэлектронный диод был запатентован в Великобритании Джоном Амброузом Флемингом (научный консультант компании Marconi и бывший сотрудник Эдисона) 16 ноября 1904 г. (патент США 803684 (PDF) в ноябре 1905 г.). Пикард получил патент на кремниевый кристаллический детектор 20 ноября 1906 г. (патент США 836531 (PDF)).

Во время изобретения такие устройства были известны как выпрямители.В 1919 году Уильям Генри Экклс ввел термин диод от греческих корней; di означает «два», а ode (от odos ) означает «путь».

Термоэмиссионные или газообразные диоды

Символ лампового диода. Компонентами сверху вниз являются анод, катод и нагреватель.

Термоэмиссионные диоды представляют собой термоэмиссионные клапанные устройства (также известные как вакуумные трубки), которые представляют собой устройства электродов, окруженных вакуумом внутри стеклянной оболочки, внешне похожие на лампы накаливания.

В термоэмиссионных вентильных диодах ток проходит через нить накала нагревателя. Это косвенно нагревает катод, другую нить накала, обработанную смесью оксидов бария и стронция, которые являются оксидами щелочноземельных металлов; эти вещества выбраны потому, что они имеют небольшую работу выхода. (В некоторых лампах используется прямой нагрев, при котором ток нагрева проходит через сам катод.) Тепло вызывает термоэлектронную эмиссию электронов в вакуумную оболочку. В прямом направлении окружающий металлический электрод, называемый анодом, заряжен положительно, так что он электростатически притягивает испускаемые электроны.Однако электроны не так легко высвобождаются с ненагретой поверхности анода при изменении полярности напряжения, и, следовательно, любой обратный поток представляет собой очень маленький ток.

На протяжении большей части двадцатого века термоэлектронные вентильные диоды использовались в приложениях для аналоговых сигналов и в качестве выпрямителей в источниках питания. Сегодня ламповые диоды используются только в нишевых приложениях, таких как выпрямители в гитарах и ламповых усилителях Hi-Fi, а также в специализированном высоковольтном оборудовании.

Полупроводниковые диоды

Схематическое обозначение диода.Обычный ток может течь от анода к катоду, но не наоборот.

Большинство современных диодов основаны на полупроводниковых p-n переходах. В pn-диоде обычный ток течет со стороны p-типа (анод) на сторону n-типа (катод), но не в противоположном направлении. Другой тип полупроводниковых диодов, диод Шоттки, формируется за счет контакта между металлом и полупроводником, а не p-n-переходом.

Кривая вольт-амперной характеристики полупроводникового диода, или ВАХ, характеристика приписывается поведению так называемого слоя обеднения или зоны обеднения , которая существует на p-n переходе между различными полупроводниками.Когда р-n-переход впервые создается, электроны зоны проводимости (подвижные) из области, легированной азотом, диффундируют в область, легированную фосфором, где имеется большое количество дырок (места для электронов, в которых нет ни одного электрона), с которыми электроны «рекомбинировать». Когда подвижный электрон рекомбинирует с дыркой, дырка исчезает, и электрон перестает быть подвижным. Таким образом, исчезли два носителя заряда. Область вокруг p-n перехода обедняется носителями заряда и, таким образом, ведет себя как изолятор.

Однако ширина истощения не может расти без ограничений. Для каждой пары электрон-дырка, которая рекомбинирует, положительно заряженный ион примеси остается в области, легированной азотом, а отрицательно заряженный ион примеси остается в области, легированной фосфором. По мере того, как рекомбинация продолжается и создается больше ионов, в зоне истощения возникает возрастающее электрическое поле, которое замедляет, а затем, наконец, останавливает рекомбинацию. В этот момент в зоне истощения имеется «встроенный» потенциал.

Если на диод подается внешнее напряжение с той же полярностью, что и встроенный потенциал, зона обеднения продолжает действовать как изолятор, предотвращая значительный электрический ток. Это явление обратного смещения . Однако, если полярность внешнего напряжения противоположна встроенному потенциалу, рекомбинация может снова начаться, что приведет к значительному электрическому току через p-n-переход. Для кремниевых диодов встроенный потенциал примерно равен 0.6 вольт (В). Таким образом, если через диод пропустить внешний ток, на диоде будет выработано около 0,6 В, так что область, легированная P, будет положительной по отношению к области, легированной N, и говорят, что диод «включен». так как он имеет прямое смещение .

ВАХ диода с P-N переходом (не в масштабе).

ВАХ диода можно аппроксимировать двумя рабочими областями. Ниже определенной разности потенциалов между двумя выводами обедненный слой имеет значительную ширину, и диод можно рассматривать как разомкнутую (непроводящую) цепь.По мере увеличения разности потенциалов на каком-то этапе диод становится проводящим и пропускает заряды, и в этот момент его можно рассматривать как соединение с нулевым (или, по крайней мере, очень низким) сопротивлением. Точнее, передаточная функция логарифмическая, но настолько острая, что выглядит как угол на уменьшенном графике.

В обычном кремниевом диоде при номинальном токе падение напряжения на проводящем диоде составляет приблизительно от 0,6 до 0,7 вольт. Это значение отличается для других типов диодов — диоды Шоттки могут иметь значение до 0.2 В, а светодиоды могут быть 1,4 В и более (синие светодиоды могут быть до 4,0 В).

Ссылаясь на изображение ВАХ, в области обратного смещения для нормального выпрямительного диода PN ток через устройство очень мал (в диапазоне мкА) для всех обратных напряжений до точки, называемой пиковым обратным напряжением. (ПИВ). За пределами этой точки происходит процесс, называемый обратным пробоем, который приводит к повреждению устройства и значительному увеличению тока. Для диодов специального назначения, таких как лавинные диоды или стабилитроны, концепция PIV неприменима, поскольку они имеют преднамеренный пробой за пределами известного обратного тока, так что обратное напряжение «зажимается» до известного значения (называемого напряжением стабилитрона ). или напряжение пробоя).Однако эти устройства имеют максимальное ограничение по току и мощности в стабилитронной или лавинной области.

Уравнение диода Шокли

Уравнение идеального диода Шокли или закон диода (названный в честь соавтора транзистора Уильяма Брэдфорда Шокли) представляет собой ВАХ идеального диода при прямом или обратном смещении (или при отсутствии смещения). {V _ {\ mathrm {D}} / (nV _ {\ mathrm {T } })}-1\справа),\,}

где

I ток диода,
I S — масштабный коэффициент, называемый током насыщения
В D напряжение на диоде
В T тепловое напряжение
n — коэффициент эмиссии

Коэффициент эмиссии n варьируется примерно от 1 до 2 в зависимости от производственного процесса и полупроводникового материала, и во многих случаях предполагается, что он приблизительно равен 1 (и поэтому опускается). ).Тепловое напряжение В T составляет приблизительно 25,2 мВ при комнатной температуре (приблизительно 25 °C или 298 K) и является известной константой. Это определяется:

VT = kTe, {\ displaystyle V _ {\ mathrm {T}} = {\ frac {kT} {e}},}

, где

e — величина заряда электрона (элементарный заряд)
k — постоянная Больцмана
.
T абсолютная температура p-n перехода

Типы полупроводниковых диодов

Существует несколько типов полупроводниковых диодов:

Обычные (p-n) диоды

Эти диоды работают, как описано выше.Обычно изготавливаются из легированного кремния или, реже, из германия. До разработки современных кремниевых силовых выпрямительных диодов использовался оксид меди, а затем селен; его низкая эффективность давала ему гораздо более высокое прямое падение напряжения (обычно 1,4–1,7 В на «ячейку», с несколькими ячейками, расположенными друг над другом для увеличения номинального пикового обратного напряжения в выпрямителях высокого напряжения), и требовал большого радиатора (часто расширение металлическая подложка диода), намного больше, чем потребовался бы кремниевый диод с такими же номиналами тока.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки состоят из контакта металл-полупроводник. Они имеют более низкое прямое падение напряжения, чем стандартный диод с PN-переходом. Падение их прямого напряжения при прямом токе около 1 мА находится в диапазоне от 0,15 В до 0,45 В, что делает их полезными в приложениях ограничения напряжения и предотвращения насыщения транзисторов. Их также можно использовать в качестве выпрямителей с малыми потерями, хотя их обратный ток утечки обычно намного выше, чем у выпрямителей без Шоттки.Диоды Шоттки являются устройствами с основными носителями и поэтому не страдают от проблем с хранением неосновных носителей, которые замедляют работу большинства обычных диодов. Они также, как правило, имеют намного меньшую емкость перехода, чем PN-диоды, что способствует их высокой скорости переключения и их пригодности в высокоскоростных цепях и ВЧ-устройствах, таких как смесители и детекторы.

Диоды, легированные золотом

В качестве легирующей примеси золото (или платина) действует как рекомбинационный центр, который способствует быстрой рекомбинации неосновных носителей заряда.Это позволяет диоду работать на сигнальных частотах за счет более высокого падения напряжения в прямом направлении. [2] Типичным примером является 1N914.

Диоды с отсечкой или ступенчатым восстановлением

Термин «ступенчатое восстановление» относится к форме характеристики обратного восстановления этих устройств. После прохождения прямого тока через SRD и прерывания или реверсирования тока обратная проводимость очень резко прекращается (как в ступенчатой ​​форме волны). Таким образом, SRD могут обеспечивать очень быстрые переходы напряжения за счет очень внезапного исчезновения носителей заряда.

Диоды с точечным контактом

Они работают так же, как и полупроводниковые диоды, описанные выше, но имеют более простую конструкцию. Строится блок из полупроводника n-типа, и проводящий острый контакт, сделанный из некоторого металла группы 3, помещается в контакт с полупроводником. Некоторое количество металла мигрирует в полупроводник, образуя небольшую область полупроводника p-типа вблизи контакта. Давно популярная германиевая версия 1N34 до сих пор используется в радиоприемниках в качестве детектора, а иногда и в специализированной аналоговой электронике.

Диоды с кошачьими усами или кристаллические диоды

Это диоды с точечным контактом. Диод с кошачьими усами состоит из тонкой или заостренной металлической проволоки, прижатой к полупроводниковому кристаллу, обычно галениту или куску угля. Проволока образует анод, а кристалл — катод. Усиные диоды Cat также назывались кристаллическими диодами и нашли применение в кристаллических радиоприемниках. Кошачьи усики устарели.

PIN-диоды

PIN-диод имеет центральный нелегированный или собственный слой , образующий структуру p-типа/собственного/n-типа.Ширина внутреннего слоя больше, чем у P и N. Они используются как радиочастотные переключатели, аналогичные варакторным диодам, но с более резким изменением емкости. Они также используются в качестве детекторов ионизирующего излучения большого объема и в качестве фотодетекторов. PIN-диоды также используются в силовой электронике, так как их центральный слой может выдерживать высокие напряжения. Кроме того, структуру PIN можно найти во многих силовых полупроводниковых устройствах, таких как IGBT, силовые МОП-транзисторы и тиристоры.

Варикапы или варакторы

Они используются в качестве конденсаторов, управляемых напряжением.Они важны в схемах PLL (петля фазовой автоподстройки частоты) и FLL (петля частотной автоподстройки частоты), позволяя схемам настройки, например, в телевизионных приемниках, быстро синхронизироваться, заменяя старые конструкции, которым требовалось много времени для прогрева и синхронизации. PLL быстрее, чем FLL, но склонен к целочисленной гармонической синхронизации (если кто-то пытается синхронизироваться с широкополосным сигналом). Они также позволили использовать настраиваемые генераторы для ранней дискретной настройки радиоприемников, где дешевый и стабильный кварцевый генератор с фиксированной частотой обеспечивал опорную частоту для генератора, управляемого напряжением.

Стабилитроны

Диоды, которые можно настроить для обратной проводимости. Этот эффект, называемый пробоем Зенера, возникает при точно определенном напряжении, что позволяет использовать диод в качестве прецизионного источника опорного напряжения. В практических схемах опорного напряжения стабилитрон и переключающие диоды подключаются последовательно и в противоположных направлениях, чтобы сбалансировать температурный коэффициент почти до нуля. Некоторые устройства, обозначенные как высоковольтные стабилитроны, на самом деле являются лавинными диодами. Два (эквивалентных) стабилитрона последовательно и в обратном порядке в одном корпусе составляют поглотитель переходных процессов (или Transorb, зарегистрированная торговая марка).Они названы в честь изобретателя устройства доктора Кларенса Мелвина Зенера из Университета Южного Иллинойса.

Лавинные диоды

Диоды, проводящие в обратном направлении, когда обратное напряжение смещения превышает напряжение пробоя. Они электрически очень похожи на диоды Зенера, и их часто ошибочно называют диодами Зенера, но они выходят из строя по другому механизму, лавинному эффекту . Это происходит, когда обратное электрическое поле поперек p-n перехода вызывает волну ионизации, напоминающую лавину, приводящую к большому току.Лавинные диоды рассчитаны на пробой при строго определенном обратном напряжении без разрушения. Отличие лавинного диода (имеющего обратный пробой выше примерно 6,2 В) от стабилитрона в том, что длина канала первого превышает «длину свободного пробега» электронов, поэтому на выходе между ними происходят столкновения. Единственное практическое различие состоит в том, что эти два типа имеют температурные коэффициенты противоположной полярности.

Диоды для подавления переходных напряжений (TVS)

Это лавинные диоды, разработанные специально для защиты других полупроводниковых устройств от высоковольтных переходных процессов.Их p-n переходы имеют гораздо большую площадь поперечного сечения, чем у обычных диодов, что позволяет им проводить большие токи на землю без повреждений.

Фотодиоды

Полупроводники подвержены генерации оптических носителей заряда, поэтому большинство из них упаковывается в светонепроницаемый материал. Если они упакованы в материалы, пропускающие свет, их светочувствительность можно использовать. Фотодиоды могут использоваться как солнечные элементы и в фотометрии.

Светоизлучающие диоды (СИД)

В диоде, изготовленном из полупроводника с прямой запрещенной зоной, такого как арсенид галлия, носители, пересекающие переход, испускают фотоны, рекомбинируя с основным носителем на другой стороне. В зависимости от материала могут быть получены длины волн (или цвета) от инфракрасного до ближнего ультрафиолетового. Прямой потенциал этих диодов зависит от длины волны испускаемых фотонов: 1,2 В соответствует красному цвету, 2,4 В — фиолетовому.Первые светодиоды были красного и желтого цвета, и со временем были разработаны более высокочастотные диоды. Все светодиоды монохроматические; «белые» светодиоды на самом деле представляют собой комбинацию трех светодиодов разного цвета или синего светодиода с желтым сцинтилляционным покрытием. Светодиоды также можно использовать в качестве малоэффективных фотодиодов в сигнальных приложениях. Светодиод может быть соединен с фотодиодом или фототранзистором в одном корпусе для формирования оптоизолятора.

Лазерные диоды

Когда светодиодоподобная структура содержится в резонаторе, образованном полировкой параллельных торцов, можно сформировать лазер.Лазерные диоды обычно используются в оптических запоминающих устройствах и для высокоскоростной оптической связи.

Esaki или туннельные диоды

Они имеют рабочую область с отрицательным сопротивлением, вызванным квантовым туннелированием, что позволяет усиливать сигналы и создавать очень простые бистабильные схемы. Эти диоды также наиболее устойчивы к ядерному излучению.

Диоды Ганна

Они аналогичны туннельным диодам тем, что сделаны из таких материалов, как GaAs или InP, которые имеют область отрицательного дифференциального сопротивления.При соответствующем смещении дипольные домены формируются и проходят через диод, что позволяет создавать высокочастотные микроволновые генераторы.

Диоды Пельтье

Используются в качестве датчиков, тепловых двигателей для термоэлектрического охлаждения. Носители заряда поглощают и излучают энергию запрещенной зоны в виде тепла.

Полевые диоды с ограничением тока

На самом деле это JFET с затвором, закороченным на исток, и функционируют как двухвыводной токоограничивающий аналог диода Зенера; они позволяют протекающему через них току повышаться до определенного значения, а затем выравниваться до определенного значения.Также называются CLD, диоды постоянного тока, транзисторы с диодным включением, или токорегулирующие диоды.

Другие области применения полупроводниковых диодов включают измерение температуры и вычисление аналоговых логарифмов (см. Приложения для операционных усилителей # Логарифмические).

приложений

Радиодемодуляция

Первым применением диода была демодуляция радиопередач с амплитудной модуляцией (AM). Таким образом, AM-сигнал состоит из чередующихся положительных и отрицательных пиков напряжения, амплитуда или «огибающая» которых пропорциональна исходному звуковому сигналу, но среднее значение которого равно нулю.Диод (первоначально кристаллический диод) выпрямляет AM-сигнал, оставляя сигнал, средняя амплитуда которого является желаемым звуковым сигналом. Среднее значение извлекается с помощью простого фильтра и подается на аудиопреобразователь, который генерирует звук.

Преобразователь мощности

Выпрямители состоят из диодов, которые используются для преобразования электроэнергии переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Точно так же диоды также используются в умножителях напряжения Кокрофта-Уолтона для преобразования переменного тока в очень высокое постоянное напряжение.

Защита от перенапряжения

Диоды

часто используются для отведения опасного высокого напряжения от чувствительных электронных устройств. Обычно они смещены в обратном направлении (непроводящие) при нормальных обстоятельствах и становятся смещенными в прямом направлении (проводящими), когда напряжение превышает нормальное значение. Например, диоды используются в схемах шаговых двигателей и реле для быстрого обесточивания катушек без разрушительных скачков напряжения, которые в противном случае произошли бы. Многие интегральные схемы также включают диоды на соединительных контактах, чтобы предотвратить повреждение их чувствительных транзисторов внешним напряжением.Для защиты от перенапряжений при большей мощности используются специализированные диоды.

Логические элементы

Диоды

можно комбинировать с другими компонентами для создания логических элементов И и ИЛИ. Это называется диодной логикой.

Детекторы ионизирующего излучения

Помимо света, упомянутого выше, полупроводниковые диоды чувствительны к более энергичному излучению. В электронике космические лучи и другие источники ионизирующего излучения вызывают шумовые импульсы, а также одиночные и множественные битовые ошибки.Этот эффект иногда используется детекторами частиц для обнаружения излучения. Одна частица излучения с энергией в тысячи или миллионы электрон-вольт генерирует множество пар носителей заряда, поскольку ее энергия откладывается в полупроводниковом материале. Если обедненный слой достаточно велик, чтобы уловить весь ливень или остановить тяжелую частицу, можно провести довольно точное измерение энергии частицы, просто измерив проводимый заряд и не используя сложности магнитного спектрометра.

Эти полупроводниковые детекторы излучения требуют эффективного и равномерного сбора заряда и низкого тока утечки. Их часто охлаждают жидким азотом. Для более дальнобойных (около сантиметра) частиц им нужна очень большая глубина истощения и большая площадь. Для частиц ближнего действия необходимо, чтобы любой контакт или неистощенный полупроводник хотя бы на одной поверхности был очень тонким. Напряжения обратного смещения близки к пробойным (около тысячи вольт на сантиметр). Германий и кремний являются распространенными материалами.Некоторые из этих детекторов чувствуют положение, а также энергию.

Срок службы ограничен, особенно при обнаружении тяжелых частиц из-за радиационного повреждения. Кремний и германий сильно различаются по своей способности преобразовывать гамма-лучи в электронные потоки.

Полупроводниковые детекторы для частиц высокой энергии используются в большом количестве. Из-за флуктуаций потерь энергии точное измерение выделенной энергии менее полезно.

Измерение температуры

В качестве устройства для измерения температуры можно использовать диод, так как прямое падение напряжения на диоде зависит от температуры.Эта температурная зависимость следует из приведенного выше уравнения идеального диода Шокли и обычно составляет около -2,2 мВ на градус Цельсия.

Устройства с зарядовой связью

В цифровых камерах и аналогичных устройствах используются матрицы фотодиодов, объединенные со схемой считывания.

Дополнительный

Диоды

также могут обозначаться как управляемые выпрямители , сокращенно CR на печатных платах.

Примечания

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Нойдек, Джордж У. Диод PN-перехода . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1988. ISBN 0201122960
  • Пьер, Роберт Ф. Основы полупроводников . Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1988. ISBN 0201122952
  • Сзе, С.М. Современная физика полупроводниковых устройств . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience, 1997. ISBN 0471152374

Кредиты

New World Encyclopedia авторов и редакторов переписали и дополнили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Что такое диод? <Основы и история диодов> | Основы электроники

История одного диода

Ниже мы собрали некоторые сведения об истории и принципах работы диодов. Если вы считаете это необходимым, взгляните на него, чтобы освежить память. «Ну, я уже знал это!» так думают некоторые из вас, и если это так, не стесняйтесь пропустить этот раздел. Прежде чем мы перейдем к некоторым свойствам и основам диодов, давайте поговорим об эффекте Эдисона.

Эффект Эдисона возникает, когда электроны перетекают от нагретого элемента к более холодной металлической пластине в вакууме.Когда Эдисон обнаружил это, он на самом деле не видел в этом применения, но все равно пошел дальше и запатентовал это. Эдисон запатентовал все, что попадется на глаза. Сегодня для описания этого эффекта используется более описательный термин «термоэлектронная эмиссия».

Теперь у эффекта Эдисона есть интересная особенность. Электроны могут течь только в одном направлении. Только от горячего элемента к холодной плите, никогда наоборот. Хорошим сравнением будет вода, протекающая через обратный клапан. Мы называем устройства, которые позволяют электричеству течь только в одном направлении, диодами.

До появления вакуумной лампы

Выпрямляющие свойства и эффект Эдисона были открыты в двухполюсной электронной лампе в 1884 году. За восемь лет до этого в 1876 году было открыто выпрямляющее действие селена. История использования свойств полупроводников для создания диоды, обладающие выпрямляющим эффектом, очень стары. В это трудно поверить, но история полупроводников восходит к истории электронных ламп!

От германия к кремнию

Первые примитивные диоды, такие как селеновый выпрямитель или кристаллические детекторы, использовали пирит железа и галенит, а также другие природные оксиды меди (поликристаллические полупроводники).По мере развития технологий рафинирования мы вступили в эпоху, когда можно было надежно производить высокочувствительные монокристаллические полупроводники. Эпоха германия и кремния. За это время мы узнали, что германий имеет низкое тепловое сопротивление, поэтому в современном мире большинство полупроводников изготавливается из кремния.

Выпрямление от PN-перехода

Диодный элемент состоит из структуры, называемой p-n-переходом. Клемма, присоединенная к полупроводнику p-типа, называется анодом, а клемма, присоединенная к полупроводнику n-типа, называется катодом.Току разрешается течь от анода к катоду, но почти полностью предотвращается его протекание в обратном направлении. Это явление называется выпрямлением, и, проще говоря, оно преобразует переменный ток в однонаправленный.

Модель диода


Схематическое электрическое обозначение диода

Другими словами, диод — это вентиль!

Как упоминалось ранее, если бы вы подумали об изображении, иллюстрирующем эффекты диода, вы могли бы подумать о нем как о «клапане» для электрического тока.Если вы думаете об электрическом токе как о текущей воде, то анод можно рассматривать как сторону вверх по течению, а катод — вниз по течению. Вода течет сверху вниз по течению (или, я бы сказал, электрический ток), но «клапан» не дает ей течь снизу вверх по течению. Это принцип работы диода.


●Клапан открыт, и ток течет
(прямое направление)


●Клапан закрыт, и электричество не течет
(обратное направление)

Множество типов соединений

Современные диоды можно разделить на две части. основные классификации через соединение: pn-переход и барьерный переход Шоттки.Первый представляет собой переход полупроводник-полупроводник, и этот тип соединения можно далее разделить на соединения диффузионного типа и соединения меза-типа. Последний использует эффекты, возникающие между полупроводником и металлом, и на самом деле не является переходом с точки зрения диодов.

Однако, чтобы упростить понимание, здесь он будет считаться перекрестком. В настоящее время диоды с барьером Шоттки известны своим низким энергопотреблением и высокими скоростями, и компания ROHM добилась больших успехов в своей серии диодов с барьером Шоттки.

Характеристики прямого смещения и характеристики обратного смещения

Диод имеет два электрода: анод и катод. Анод – это клемма (+), а катод – клемма (-). Характеристики диода, когда ток течет от анода к катоду, называются характеристиками прямого смещения, а VF и IF являются примерами этих характеристик. И наоборот, если к аноду приложено (-) напряжение, а к катоду приложено (+) напряжение, то через диод не будет протекать ток.Характеристики в настоящее время называются характеристиками обратного смещения, а VR и IR являются примерами этих характеристик.

DiodesProduct Page

Какое значение прямого напряжения для кремниевых и германиевых диодов? – Restaurantnorman.com

Какое значение прямого напряжения для кремниевого и германиевого диода?

примерно 0,3 вольта

Какое напряжение отсечки германиевых и кремниевых диодов?

Кремниевый диод имеет падение напряжения приблизительно 0.7В, тогда как германиевый диод имеет падение напряжения примерно 0,3В. Хотя германиевые диоды лучше в области прямого падения напряжения, кремниевые диоды дешевле в производстве и имеют более высокое напряжение пробоя и ток.

Что можно использовать вместо стабилитрона?

Альтернативой, используемой для опорных напряжений, которые должны быть очень стабильными в течение длительных периодов времени, является использование стабилитрона с температурным коэффициентом (TC) +2 мВ/°C (напряжение пробоя 6.2–6,3 В), соединенных последовательно с прямосмещенным кремниевым диодом (или транзисторным переходом B-E) производства …

Можно ли заменить стабилитрон на обычный диод?

«Можно ли использовать обычный диод в качестве стабилитрона?» Строго говоря, нет. Стабилитроны имеют напряжение пробоя примерно ниже 6В. Эталонные диоды с более высоким напряжением пробоя используют лавинный пробой и не имеют ничего общего с настоящими стабилитронами.

Почему стабилитрон сильно легирован?

Диод Зенера

сильно легирован, чем обычный диод с p-n переходом.Следовательно, у него очень тонкая область истощения. Но при обратном смещении потенциал их перехода увеличивается. Это означает, что когда напряжение пересекает 6 В, диод находится в состоянии обратного пробоя, и, следовательно, ток через диод быстро увеличивается.

Стабилитрон подчиняется закону Ома?

Диоды не подчиняются закону Ома. Как вы можете видеть в процитированном вами отрывке, закон Ома конкретно гласит, что R остается постоянным. Если вы попытаетесь рассчитать R из V/I, глядя на кривую IV диодов, вы увидите, что по мере увеличения напряжения «R» будет меняться.

Почему диод не является омическим?

Диод обеспечивает почти постоянное падение напряжения, даже если вы меняете ток, поэтому он не подчиняется закону Ома. Противоположное происходит в нити накаливания лампочки; даже если вы значительно увеличиваете напряжение, оно пропускает только определенное количество тока.

Какой ток через стабилитрон?

Поскольку мы видим, что сопротивление R2 и стабилитроны соединены параллельно, поэтому напряжения на них равны, значит, разность потенциалов на R2 также составляет 10 Вольт.Разность потенциалов по R2=10. Пусть, Разность потенциалов между R1beV1. Следовательно, ток через диоды Зенера будет 3,3 мА.

Как определить стабилитрон?

Стабилитроны

могут быть неотличимы от обычных диодов. Стабилитроны могут иметь темный пластиковый корпус с темной полосой, такой же окраски, как и у других диодов. Многие другие стабилитроны имеют медный цвет и заключены в стеклянный корпус с белой, черной или синей полосой.

Как рассчитать сопротивление Зенера?

  1. Сопротивление Зенера можно рассчитать…
  2. С помощью следующего процесса:
  3. Зенеровский диод ZD используется для создания регулируемого выходного постоянного тока.
  4. Р = Вин – Вз/Из.
  5. Где Vin — входное напряжение, Vz — выходное напряжение и Iz — ток через стабилитрон. В большинстве схем Iz поддерживается на уровне 5 мА.
  6. Таким образом, значение R3 отображается как.

Можно ли поставить 2 стабилитрона последовательно?

Да, можно соединить несколько стабилитронов последовательно, чтобы получить желаемое напряжение стабилитрона, но в этом случае следует соблюдать осторожность в отношении тока стабилитрона, Iz. Для последовательно соединенных стабилитронов максимально допустимый ток стабилитрона становится равным наименьшему из их технических характеристик.

Имеет ли стабилитрон сопротивление?

Zz = импеданс / сопротивление переменному току. У стабилитрона есть внутреннее сопротивление, представьте себе, что это последовательный резистор внутри диода. Это динамическое сопротивление – изменяется в зависимости от силы тока, температуры и т. д.

Какая формула тока Зенера?

Максимальный ток рассчитывается путем деления номинальной мощности на напряжение Зенера: I=P/V = 3 Вт/12 В = 0,25 А.

Что такое импеданс Зенера?

Полное сопротивление Зенера — это эквивалентное последовательное сопротивление стабилитрона, когда он проводит ток.Он рассчитывается как изменение напряжения Зенера, ΔVZ, которое происходит в результате незначительного изменения тока Зенера, ΔIZ.

Для чего используется диод Шоттки?

Диоды Шоттки

используются из-за их низкого напряжения включения, быстрого времени восстановления и малых потерь энергии на более высоких частотах. Эти характеристики делают диоды Шоттки способными выпрямлять ток, способствуя быстрому переходу из проводящего состояния в запирающее.

Что происходит при последовательном включении стабилитрона?

Стабилитроны

могут быть размещены последовательно или параллельно с другими элементами схемы, в которую входят другие стабилитроны.При последовательном соединении стабилитронов распределение тока и напряжения будет подчиняться законам Кирхгофа, и вы можете получить конкретное соотношение для распределения напряжения и тока в ваших диодах.

AA132 германиевый диод

AA132 германиевый диод