Диод применяют почти во всех блоках питания электронных приборов. В комбинации с конденсаторами используют для низкочастотного изменения параметров несущего модулирующего сигнала. Детекторы на основе диодов ставят в телевизорах, радиоприемниках, других аналогичных устройствах. Элементы защищают приборы от перегрузки на входе, ложной полярности подключения, предохраняет ключи от пробоя электродвижущей силы самоиндукции при выключении. Чтобы выбрать необходимый тип, используется маркировка диодов.
Определение и разновидности диодов
Элемент состоит из деталей:
- коробка в форме вакуумной колбы из металла, керамики, стекла;
- катод для эмиссии свободных электронов;
- анод для приемки носителей;
- нагреватель — раскаляющаяся нить;
- кристалл из кремния или германия с границей (р-n переходом).
- точечные (плоскостные);
- импульсные;
- выпрямители;
- универсальные;
- в отдельной категории: тиристоры, фотодиодные и светодиодные.
Различают газонаполненные, электровакуумные группы, стабилизаторы разряда, полупроводниковые приборы. Последние используют чаще всего.
Материал изготовления
При производстве применяют германий, кремний, арсенид галлия, фосфид индия, селен. Первые три вида используют чаще всего.
Особенности материалов:
- Кристаллы из германия имеют большой коэффициент проводимости при малом вольтаже, материал дорогой и редкий.
- Кремний имеет повышенное напряжение смещения, равное 0,7 В (у германия 0,3 В), он более простой в обработке и распространенный.
- Химическая комбинация мышьяка и галлия отличается высокой напряженностью электрополя пробоя, работает при повышенной мощности, приборы более радиационностойкие.
Германий используют, если кремниевые диоды не справляются с задачей, например, в прецизионных и маломощных цепях.
Площадь перехода
Левый слой (n) пропускает отрицательные электроны, а правый (p) харакеризуется дырочной проводимостью. Ток возникает при изменении положения дырок. При касании пластов с разной проводимостью из-за диффузии электроны перемещаются в p-область, а дырки — в n-зону. В итоге граничный слой n-зоны получает положительный заряд, а аналогичный слой p-области — отрицательный.
Типы диодов по размеру перехода:
- плоскостные в форме одной пластины с двумя зонами примесной проводимости;
- точечные с малой площадью перехода для слабых токов;
- микросплавные с соединенными монокристаллами n и p типа.
Между границами появляется электрополе — барьер для токовых носителей, а в p-n переходе возникает участок малой концентрацией зарядов. При изменении направления наружного электрополя преображаются потенциальные барьеры и величина сопротивления, поэтому p-n переход характеризуется вентильными качествами.
Технические параметры
Рабочий температурный интервал показывает зависимость сопротивления диода от изменения температуры. Для германиевых кристаллов диапазон составляет -60° — +70°С, а кремниевых — -60° — +125°С. При снижении температуры увеличивается опасность механического повреждения, и повышается обратное и прямое сопротивление диода.
Допустимое обратное напряжение означает величину, когда p-n переход получает пробой. Показатель зависит от удельного сопротивления, ширины перехода и температуры проводника. Повышают допустимое обратное напряжение последовательным подключением диодов.
Буквенно-цифровое обозначение диодов
В СССР система маркировки претерпевала множественные изменния, на сегодняшний день она основывается на классификационных свойствах:
- первая литера означает материал, например, К означает кремний, Г — германий, 3 или А — галлий, И — индий;
- вторая буква — подкласс элементов: Д — термодиоды разных типов, Ц — выпрямители, В — варикапы, Н — диодные тиристоры;
- третий элемент обозначают цифрой, которая определяет признак прибора;
- четвертым идет число, показывающее номер разработки;
- на пятом месте индекс классификации по показателям одной разновидности.
Предусмотрены дополнительные знаки для выделения конструктивных особенностей.
Новая система
По современным нормам диоды делят на группы по частоте усиления передачи электричества.
Различают диоды по работе в среде частотности тока:
- среднего;
- высокого;
- сверхвысокого.
По мощности также разделяют категории: средней, низкой, высокой. Катодные и анодные выводы сопровождаются стрелкой и знаком плюс или минус.
Старая система
Крупные организации или производственные концерны создали свои схемы обозначения диодов:
- JEDEC 1N4148 — например, HP диод 1901-0044;
- военный диод CV448 Mullard типа OA81 (Великобритания) — тип GEX230151 GEC.
OA-серия также означает аналогичные диоды, например, OA48 — такие кодировки были в разработках британского концерна Mallard. Схема кодирования JIS предназначена для полупроводников, обозначение начинается с IS.
Цветовая маркировка
Для диодов применяют стандартный тип коробки под обозначением SOD123. На одном конце есть тиснение или цветная калибровочная полоса. Колер говорит о коде, при котором есть отрицательная полярность для расширения р-п-перехода.
Цветовая маркировка диодов учитывает:
- показатели обратного и рабочего вольтажа;
- значение предельного тока сквозь р-п-переход;
- мощность передачи и другие показатели.
Тип коробки не оказывает решающего значения при эксплуатации диода. При этом важная характеристика — степень рассеивания объема тепла с плоскости элемента.
Отечественные диоды
Российские производители применяют кодировочную цветовую надпись, включающую точки и полосы. Расшифровать комбинацию можно, обратившись к специализированным справочникам. В таком случае находят материал производства, назначение диода, эксплуатационные показатели.
Современные производители диодов на схеме обозначают продукцию с учетом требований ГОСТ 20.859.1 – 1989. Для отечественной цветовой маркировки есть нормированная таблица.
В ней есть обозначение материала, причем по нормам букву К (кремний) можно менять цифрой 1. Вторая литера говорит о том, что изделие — выпрямитель (Д) на базе варикапа (В), стабилитрона (С), туннельного диода (И).
Импортные диоды
Изготовленные за рубежом диоды также имеют цветовую шкалу в качестве разметки. Для считывания употребляют цифровые и буквенные обозначения, которые расшифровывают по специальной таблице.
Используют при выпуске условное обозначение диода:
- JEDEC — американская база;
- PRO-ELECTRON 1 европейские изготовители.
В Европе первая литера свидетельствует о типе производственного сырья, далее идут сведения о предназначении и виде элемента.
Номер серии говорит о способе применения:
- для общего использования;
- в специальных системах.
Расшифровка символов европейской системы:
SMD диоды
Элементы чаще имеют иностранное производство. Их строение выполнено в форме платы, на поверхностной плоскости которой есть зафиксированный чип. Изделия настолько маленькие, что не позволяют обозначить цифрами и буквами маркировку (нанести обозначение на поверхность). Если модели более крупные, все параметры указаны буквами, цифрами и цветом.
SMD модели представлены электронными деталями микроскопических габаритов. Их при сборке припаивают к медному боку платы, при этом диоды снабжены только короткими выводными контактами. Сравнительные храктеристики буквенного и цифрового обозначения находят в таблицах.
Условное обозначение на схеме
Полярность диода иногда трудно определить маркировкой, при этом нелегко вывить правильные полюсы элемента.
Для этого на схемах предусмотрены варианты маркировки полярности:
- показывают треугольник, вершина которого направлена к катоду;
- упрощают символ, показывая его горизонтальной чертой, направленной к катоду;
- одна полоска говорит об отрицательном полюсе, двойная — наоборот.
