Как найти диод в схеме

Что такое диод

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

Диод — это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые  диоды выглядят почти также как и резисторы:

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

Есть также и SMD исполнение диодов:

Выводы диода называются — анод и катод. Некоторые по ошибке называют их «плюс» и «минус». Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток — фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа — катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

Вот это и есть тот самый PN-переход

Как определить анод и катод диода

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод.  Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

Диод в цепи постоянного тока

Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

Диод в цепи переменного тока

Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

Мой генератор частоты выглядит вот так.

Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск «даташит КД411АМ»

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

1) Обратное максимальное напряжение U_обр — это  такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток I_обр — сила тока  при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести  к полному тепловому разрушению диода.  В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток I_пр — это  максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении.  В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота F_d , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны  представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение.  Но  чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно  условие.  Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся.  В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь — прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ — обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры — Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона — это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон — это минимальный и максимальный ток (I_min, I_max). Измеряется в Амперах.

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды — особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет — это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.  Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Предельное обратное напряжение (U_обр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (I_max) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА.  Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять  номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

Ну и осветительные светодиоды — это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Светодиод — это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

Как проверить светодиод  можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода — управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров — это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры  примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр — I_ос,ср. — среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор  в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор —  (U_у), которое подается на управляющий электрод  и при котором тиристор полностью открывается.

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с  большой силой тока:

На схемах  триодные тиристоры  выглядят вот таким образом:

Существуют также  разновидности тиристоров — динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы — это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также  несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки.  Диодные мосты  — одна из разновидностей диодных сборок.

 На схемах диодный мост обозначается вот так:

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки  и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

Приобрести диоды можно тут.

Очень интересное видео про диод

Похожие статьи по теме «диод»

Как работает стабилитрон

Диод Шоттки

Диодный мост

Как проверить диод и светодиод мультиметром

Как проверить тиристор

Схема для проверки тиристоров

Как работает диод

Основа работы диода заключается в разной проводимости двух полупроводников (в этой статье речь только о них), соединенных вместе.

Полупроводник типа n пропускает электроны, а p-типа – дырки. Если полярность диода соблюдена, то есть на n-тип подается минус, а на p-тип – плюс, то на каждый тип подается прямое напряжение и диод открыт. Если знаки питания поменять местами, то есть подать обратное напряжение, то диод будет закрыт. Почему такое происходит?

В месте соединения двух полупроводников разной проводимостью образуется небольшая область смещения. Это когда электроны с n-типа частично переходят в область p-типа. В этом месте нет свободных электронов и дырок. Во время подключения прямого напряжения недостаток электронов и дырок восполняется источником питания, то есть закрытая для перехода носителей заряда зона почти исчезает.

Электроны, под действием электродвижущей силы, действующей в источнике питания, перепрыгивая из дырки в дырку, проходят участок p-типа и попадают на проводник.

Что будет, если поменять полярность питания: к участку n-типа подключить плюс, а к p-типа – минус? В этом случае электроны на участке n-типа отодвинутся к источнику питания, расширяя закрытую зону, тем самым увеличив внутреннее сопротивление диода. В этом случае диод будет закрыт.

Конечно, если повысить напряжение на диоде, то электроны смогут проскочить насыщенную область и через диод пойдет ток. Некоторые диоды работают именно в таком режиме, их называют стабилитронами.

Но выпрямительные диоды не «любят» такие условия и могут выйти из строя. Да и для стабилитронов оговаривается не только обратное напряжение, но и ток, при котором они могут работать. Если превысить указанные значения, то может произойти необратимый процесс – тепловой пробой и прибор выйдет из строя.

Катод и анод: где плюс и минус

Хотя у прибора всего два вывода необходимо знать, как определить полярность диода, чтобы не поставить его в обратном направлении? У диода имеется:

• анод;
• катод.

Слово, переведенное с греческого как анод, может означать вверх или от него. Вакуумные диоды на схемах изображаются в виде вытянутого круга, вверху которого располагается анод в виде перевернутой буквы «Т». Катод располагается внизу и обозначается горизонтальной круглой скобкой с отводом.

Электроны отрываются от катода и летят вверх, в сторону анода. Попадая на анод, они выходят во внешнюю цепь «от него». В этом случае анод должен быть подключен к положительному полюсу источника питания, а катод – к отрицательному. Про диод говорят, что он открыт и пропускает ток через себя. Когда полярность меняется, то есть на анод подается отрицательное напряжение, а на катод положительное – диод закрывается.

В полупроводниковых диодах анодом называется вывод от полупроводника p-типа, а катодом – вывод от полупроводника n-типа. В остальном принцип работы остается тем же самым.

Способы определения полярности диодов

Чтобы определить полярность диода, существует несколько способов:

• с помощью маркировки на корпусе;
• практическим путем;
• используя прибор;
• по таблицам и справочникам.

Кстати, производители оставляют за собой право использовать тот или иной метод, поэтому самым надежным будет ознакомление с технической документацией. Однако этот способ пока оставим и разберем самый простой.

Как узнать полярность диода по маркировке

Обычно производители дают подсказку, делая маркировку полярности диода. На крупных приборах могут быть проставлены значки диода – треугольник, упирающийся вершиной в короткий отрезок.

Вывод со стороны основания треугольника является анодом, он должен быть подключен к плюсу питания. Другой вывод, расположенный со стороны вершины треугольника с отрезком, будет катодом. К нему, соответственно, нужно будет подключить минус питания.

Если это выпрямительный диод, то он ставится в схему с переменным током. В этом случае на его аноде будет отрицательное напряжение, а на катоде — положительное. Помним, что электроны движутся относительно цепи питания от анода к катоду, а знак диода показывает направление движение дырок.

Это вызывает у новичков путаницу. Дело в том, что когда только начинали познавать электрический ток, считали, что заряд имеет положительный знак, значит, ток идет от положительно заряженного электрода к отрицательному.

Позднее разобрались, что основными носителями заряда являются электроны, а они имеют знак «—», но чтобы не переделывать схемы, которых к тому времени набралось немалое количество, оставили все как есть.

В большинстве случаев не имеет значения, каким способом переносится заряд.

Что касается мелких деталей, то на их корпусе со стороны вывода катода рисуется круговая полоска или ставится точка. На прямоугольных диодах обозначение полярности диода осуществляется полоской, которая может быть нарисована только на одной стороне прибора.

Как определить полярность диода мультиметром или тестером

Иногда бывает из-за старения или долгого хранения маркировка стирается и невозможно на вид определить, где анод, а где катод.

Совет. Не будет лишним даже новые диоды проверять на полярность. Это поможет сохранить полярность диода, даже если на заводе произошла ошибка с маркировкой.

Проверить полярность можно с помощью мультиметра. В новых конструкциях часто встречается режим проверки диода. Отыскать его можно с помощью значка диода, нарисованного на панели прибора.

Прежде чем приступать к измерениям, проверяют правильность подключения щупов: черный должен быть подключен к земле или общему проводу – это будет минус. Красный подключают к другому зажиму, возле него должно быть нарисовано несколько символов. По красному проводу будет идти «плюс» питания.

Включают прибор, устанавливают галетный переключатель на знак проверки диода. Щупами касаются двух выводов диода. Если слышен звуковой сигнал или прибор показывает небольшое сопротивление, значит, диод находится в открытом состоянии.

Это означает, что красный провод с положительным питанием подключен к аноду, а черный к катоду. Если звукового сигнала нет, а прибор показывает большое сопротивление, значит, диод закрыт. В этом случае на анод подается отрицательное напряжение (черный провод), а на катод положительное (красный провод).

Внимание! Некоторые диоды имеют малое обратное сопротивление, как правило, это мощные диоды. Поэтому чтобы определить полярность диода, нужно опираться на показания прибора. В том случае, когда сопротивление минимальное, это указывает на открытое состояние диода, в противном случае он закрыт. Если прямое и обратное сопротивления равны или бесконечно большие, это говорит о неисправности прибора.

При отсутствии режима проверки диода пользуются режимом проверки сопротивления. В этом случае показания снимаются только визуально.

С помощью источника питания (батарейки)

При отсутствии прибора можно воспользоваться источником постоянного тока с небольшим напряжением. Обычно это батарейка. Собирают следующую схему:

• источник питания;
• диод;
• лампочка, рассчитанная на напряжение немного меньше выбранного питания;
• переменный резистор с небольшим сопротивлением, зависит от напряжения питания и составляет от десятков Ом до 1 кОм.

Вместо лампочки можно выбрать светодиод, но это для тех, кто имеет опыт в таких проверках.

Собирают схему с помощью проводов. Лампочку удобнее использовать в патроне. К диоду и резистору провода припаивают, причем к резистору припаивают один провод к одному крайнему выводу, вторым замыкают средний и другой крайний вывод.

При пайке маломощных диодов, выполненных в небольшом стеклянном или пластиковом корпусе, необходимо пользоваться теплоотводом. В качестве теплоотвода могут подойти небольшие плоскогубцы, круглогубцы и подобные инструменты. Кто может работать паяльником, обходятся без теплоотвода.

Провода к источнику питания прижимают пальцами одной руки, второй рукой вращают ручку резистора.

Первоначально резистор устанавливают в положение, соответствующее максимальному сопротивлению. Постепенно уменьшая сопротивление, добиваются появления накала на нити лампочки. Если этого не происходит, меняют провода на источнике питания.

При появлении накала источник питания отключают, предварительно отмечая, к какому выводу диода поступает положительное питание, это и будет анодом.

Осторожно! Таким способом можно проверять мощные диоды, способные выдерживать большой прямой ток. Маломощные диоды можно проверять с помощью светодиодов или, лучше всего, с помощью прибора.

По технической документации

К сожалению, по внешнему виду некоторые диоды похожи на стабилитроны, работающие в обратном направлении. Чтобы не ошибиться с полярностью диода на схеме, необходимо удостовериться с помощью справочников, таблиц или прилагаемых к партии поясняющих документов.

В любом случае прежде чем устанавливать диод на схему, необходимо точно определить полярность диода.

Что такое диод?

Диод определяется как двухполюсный электронный компонент, который проводит ток только в одном направлении (до тех пор, пока он работает в пределах заданного уровня напряжения).
Его основными преимуществами являются дешевизна, маленький размер, надежность и высокая эффективность.

Положительная сторона диода называется анодом, а отрицательная-катодом. Идеальный диод будет иметь нулевое сопротивление в одном направлении и бесконечное сопротивление в обратном направлении. Хотя в реальном мире, диод не может достичь нулевого или бесконечного сопротивления. Вместо этого диод будет иметь незначительное сопротивление в одном направлении (чтобы позволить течь току), и очень высокое сопротивление в обратном направлении (чтобы предотвратить текущий поток). Ток через диод может протекать только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении.

Схема и графическое обозначение диода

Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию либо для анодного, либо для катодного Штыря. Обычно диод будет иметь линию около Штыря катода , который соответствует вертикальной линии в символе цепи диода.

Рисунок 1.
Обратите внимание на линии на диоде, обозначающие катодную сторону, которые соответствуют линии в символе выше.
Штырь, ближайший к плоскому краю , будет отрицательным, катодным штырем.

На принципиальных схемах диод представлен треугольником с линией поперек. На рисунке выше представляет собой графический символ диода. Направление стрелки представляет собой направление обычного потока тока.

Название диод переводится как «двухэлектродный». Исторически электроника берёт своё начало от электровакуумных приборов. Дело в том, что лампы, которые многие помнят из старых телевизоров и приёмников, носили названия типа диод, триод, пентод и т.д.

Название заключало в себе количество электродов или ножек прибора. Полупроводниковые диоды были изобретены в начале прошлого века. Их использовали для детектирования радиосигнала.

Главное свойство диода – характеристики проводимости, зависящие от полюсовки приложенного к выводам напряжения. Обозначение диода указывает нам на проводящее направление. Движение тока совпадает со стрелкой на УГО диода.

УГО – условное графическое обозначение. Иначе говоря, это значок, которым обозначается элемент на схеме. Давайте разберем как отличать обозначение светодиода на схеме от других подобных элементов.

Диоды, какие они бывают?

Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.

Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.

Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.

Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.

Специфичные диоды

Выпрямительный диод мы уже рассмотрели, давайте взглянем на диод Зенера, который в отечественной литературе называют – стабилитрон.

Внешне он выглядит как обычный диод – черный цилиндр с меткой на одной из сторон. Часто встречается в маломощном исполнении – небольшой стеклянный цилиндр красного цвета с черной меткой на катоде.

Обладает важным свойством – стабилизация напряжения, поэтому включается параллельно нагрузке в обратном направлении, т.е. к катоду подключается плюс питания, а анод к минусу.

Следующий прибор – варикап, принцип его действия основан на изменении величины барьерной емкости, в зависимости от величины приложенного напряжения. Используется в приемниках и в цепях, где нужно производить операции с частотой сигнала. Обозначается как диод, совмещенный с конденсатором.

Динистор – обозначение которого выглядит как диод, перечеркнутый поперек. По сути так и есть – он из себя представляет 3-х переходный, 4-х слойный полупроводниковый прибор. Благодаря своей структуре обладает свойством пропускать ток, при преодолении определенного барьера напряжения.

Например, динисторы на 30В или около того часто используются в лампах «энергосберегайках», для запуска автогенератора и других блоках питания, построенных по такой схеме.

Светодиоды и оптоэлектроника

Раз диод излучает свет, значит обозначение светодиода должно быть с указанием этой особенности, поэтому к обычному диоду добавили две исходящие стрелки.

В реальности есть много разных способов определить полярность, подробнее об этом есть целая статья. Ниже, для примера, распиновка зеленого светодиода.

Обычно у светодиода маркировка выводов выполняется либо меткой, либо ножками разной длины. Короткая ножка – это минус.

Фотодиод, прибор обратный по своему действию от светодиода. Он изменяет состояние своей проводимости в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Его обозначение:

Такие приборы используются в телевизорах, магнитофонах и прочей аппаратуре, которая управляется пультом дистанционного управления в инфракрасном спектре. Такой прибор можно сделать, спилив корпус обычного транзистора.

Часто применяется в датчиках освещенности, на устройствах автоматического включения и выключения осветительных цепей, например таких:

Оптоэлектроника – область которая получила широкое распространения в передаче данных и устройствах связи и управления. Благодаря своему быстродействию и возможности осуществить гальваническую развязку, она обеспечивает безопасность для питаемых устройств в случае возникновения высоковольтного скачка на первичной стороне. Однако не в таком виде как указано, а в виде оптопары.

В нижней части схемы вы видите оптопару. Включение светодиода здесь происходит замыканием силовой цепи с помощью оптотранзистора в цепи светодиода. Когда вы замыкаете ключ, ток идёт через светодиод в оптопаре, в нижнем квадрате слева. Он засвечивается и транзистор, под действием светового потока, начинает пропускать ток через светодиод LED1, помеченный зеленым цветом.

Такое же применение используется в цепях обратной связи по току или напряжению (для их стабилизации) многих блоков питания. Сфера применения начинается от зарядных устройств мобильных телефонов и блоков питания светодиодных лент, до мощных питающих систем.

Диодов существует великое множество, некоторые из них похожи по своим характеристикам, некоторые имеют совершенно необычные свойства и применения, их объединяет наличие всего лишь двух функциональных выводов.

Вы можете встретить эти элементы в любой электрической схеме, нельзя недооценивать их важность и характеристики. Правильный подбор диода в цепи снаббера, например, может значительно повлиять на КПД и тепловыделение на силовых ключах, соответственно на долговечность блока питания.

Если вам было что-нибудь непонятно – оставляйте комментарии и задавайте вопросы, в следующих статьях мы обязательно раскроем все непонятные вопросы и интересные моменты!