Что такое полупроводниковый диод, эксперименты начинающим

Проводник, резистор, - они пропускают ток в обоих направлениях, то есть, резистору или лампочке совершенно безразлично к «плюсу» или к «минусу» источника питания они подключены. Другое дело - диоды, они пропускают ток только в одном направлении, и это их главное свойство, которое используется в различных схемах выпрямителей и другой электронике.

Полупроводниковый диод представляет собой корпус, внутри которого находится полупроводниковый кристалл, ну и два вывода для его подключения. Корпуса бывают самые разные, - стеклянные, пластмассовые, металлические, керамические. А выводы, - проволочные гибкие, негибкие и даже с винтами для крепления, а так же, выводы под поверхностный монтаж.

На рисунке 1 показано обозначение диода на схеме. Треугольником обозначен анод (+), а черточкой катод (-). Ниже показано как выглядят диоды типа КД226 и КД209.

Диод КД226 имеет цилиндрическую форму, диод КД209 - овальную. Хочу заметить, что обозначения выводов (анод, катод) у разных типов диодов различаются. Например, у КД226 со стороны катодного вывода есть метка - полоска, а у КД209 метка (точка) у анодного вывода.

Еще бывает что на корпусе диода нарисовано изображение символа диода, но это обычно на диодах в металлических корпусах.

Рис. 1. Полупроводниковый диод - обозначение, вид КД226 и КД209.

На рисунках 2 и 3 показана суть действия диода. Он включен между лампочкой и источником питания. Когда анод диода идет к плюсу источника питания (а катод, соответственно, к минусу), то ток в цепи течет и лампа горит (рис.

2). На рисунке 3 диод включен наоборот, то есть, катодом к плюсу, а анодом к минусу. В таком положении он ток не пропускает, поэтому лампа не горит.

Рис. 2. Подключение диода в прямом направлении.

Рис. 3. Подключение диода в обратном направлении.

Если сравнивать диод с чем-то неэлектрическим, то это будет похоже на действие ниппеля, то есть, в одну сторону он воздух (или воду) пропускает, а в обратную, - нет. Вот так работает и диод, только относительно к электрическому току.

Теперь немного о практическом применении. Допустим, нужно переключать две лампочки, но для связи с лампочками есть только два провода. Обычная схеме переключения лампочек показана на рисунке 4. Здесь лампочки переключаются с помощью

Рис. 4. Подключение переключателя для управления лампочками.

Рис. 5. Подключение переключателя с диодами для управления лампочками.

Рис. 6. Подключение лампочки через диод.

переключателя S1, и нужно три провода. Если использовать диоды и переключатель, изменяющий полярность подключения источника, то можно обойтись двумя проводами (рис.5). Здесь двойной переключатель S1.

Когда он находится в показанном на схеме положении, то ток от батарейки проходит через диод VD1, а через диод VD2 не проходит. поэтому горит лампа Н1, а лампа Н2 не горит.

Если переключатель S1 переключить в противоположное показанному на схеме положение, то ток будет проходить через диод VD2, а через VD1 проходить не будет. Поэтому будет гореть только Н2.

Рис. 7. Подключение диодного моста к батареи.

Рис. 8. Подключение диодного моста к батареи с обратной полюсовкой.

Как уже сказано выше, цоколевка разных диодов существенно различается, - у одних отмечен катод, у других анод, поэтому для определения выводов диода нужно пользоваться справочником. Или сделать простой пробник, схема которого показана на рис. 6.

Испытуемый диод здесь VD. Когда он подключен так, как показано на рисунке лампа горит, а по надписям «Анод», «Катод» можно определить его назначение выводов. Если VD подключить наоборот, лампа гореть не будет.

Проверить диод можно и мультиметром или обычным омметром. - прямое сопротивление диода многократно ниже обратного.

На рисунках 7 и 8 показана схема диодного моста. Эта схема очень интересна тем, что полярность выходного напряжения в ней не зависит от полярности входного. Вот на рисунке 7, - ток проходит через диоды VD1 и VD4 и на выходе вверху схемы «плюс», а внизу «минус».

Если мы перевернем батарейку (рис. 8), то ток теперь пойдет через диоды VD3 и VD2. В результате полярность выходного напряжения не изменится.

Таким образом, полярность напряжения на выходе диодного моста не зависит от полярности напряжения на его входе. Это интересное свойство используется во многих выпрямителях и сетевых источниках питания. На вход моста подают переменное напряжение, то есть, напряжение полярность которого периодически меняется.

А на выходе моста получается напряжение неизменной полярности, то есть, выпрямленное.

Работа выпрямителя показана на рисунке 9.

Рис. 9. Работа выпрямителя.

На вход поступает синусоидальное переменное напряжение, а на выходе получается постоянное пульсирующее. Положительные полуволны входного переменного напряжения проходят через диоды VD1 и VD4, а отрицательные - через диоды VD2 и VD3.

Выпрямительный мост как будто выворачивает отрицательную полуволну переменного напряжения наверх, в зону положительного. В результате обе полуволны получаются положительными.

Рис. 10. Как работает однополупериодный выпрямитель.

Впрочем, выпрямитель можно сделать и на одном диоде (рис. 10), но он будет не таким эффективным, так одна полуволна остается неиспользуемой. Такой выпрямитель (рис.10) называет однополупериодным, так как он пропускает только один полупериод входного переменного напряжения, а второй полупериод «обрезает».

Андреев С. РК-10-2018.

0 587 Для начинающих

диод начинающим полупроводник