Почему диод проводит ток в одном направлении?
Только не надо говорить: 1) что это полупроводник который проводит ток в одном направлении 2) так как такая структура полупроводника 🙂 Постарайтесь объяснить на примере, что бы можно было представить. Если не сложно. Заранее спасибо. 0_0
Дополнен 15 лет назад
А чё спасибо, дошло, странно, и что раньше не доходило. Примерно тогда выглядит вот как: полупроводник по которому могут проходить только электроны.
Дополнен 15 лет назад
Спасибо толик ты настоящий друг 🙂 -_^
Дополнен 15 лет назад
Ща посмотрим реферат, свиду нормальный.
Дополнен 15 лет назад
Всё я разобрался, да уж Никита и Леонид это вы доходчиво написали (очень ясно), вопрос исчерпан.
Дополнен 15 лет назад
Спасибо всем! ^_^
Лучший ответ
С вакуумным диодом всё и так понятно. Из катода могут выдетать только электроны, у которых заряд отрицательный. Значит, лететь к аноду они могут только в том случае, если на анод подать плюс. Если подать минус — электроны будут отталкиваться от анода, и никакого тока не будет.
С полупроводниковым диодом сложнее. Там два вида носителей. Можно, конечно, попытаться интерпретировать это как «плюс притягивается к минусу», так что при одном направлении носители обоих щзнаков дудут притягиваться к «правильным» электродам, а при другом — отталкиваться, и тока опять же не будет. Но там физика другая.
От равновесной концентрации зависит положение уровня Ферми в полупроводнике. В электронном он ближе к потолку запрещённой зоны, в дырочном — к дну. При контакте в равновесном состоянии уровень Ферми должен быть один и тот же — значит, искривляется структура самих запрещённых зон, и в области контакта возникает потенциальный барьер, разделяющий электроны и дырки. Если приложить прямое напряжение — то оно «подтолкнёт» носители обоих типов в область этого барьера, где они начинают радостно друг с другом рекомбинировать. Естественно, на образующееся сободное место тот же час толпами приходят новые носители — и через переход течёт ток. Ну а если приложить обратное напряжение — то ничё не будет. Носители как были разделены — так и останутся разделёнными, сама область перехода будет обеджнена носителями и тока, соотвественно, проводить не будет.
Остальные ответы
Кровь по венам течет только в одном направлении, потому что в них есть клапаны, которын пропускают кровь в одном направлении, а как только она начинает течь в обратную сторону клапаны захлопываются, точнее сама кровь их захлопывает.
Вот допустим дверь. Открывать на себя. А когда пытаемся открыть от себя она не пускает)) . Но зато можно выломать дверь, если сильно тянуть на себя. Так же в диоде сильное напряжение пробивает энергетический барьер.
вообще то очень сложно так объяснить чтоб представить себе. ну можно отдаленную аналогию провести, например, когда в руки берете колосок, зажимаете в ладонях и начинаете тереть ладони друг о друга, колосок будет двигаться только в одном направлении — стебельком вперед будет вылазить из ладоней. в обратную сторону колосок просто не может двигаться. он так устроен. ну вот. как могла объяснила. может кто то лучший пример приведет.
Физику надо было учить. С одной стороны этого полупроводника находится большая область электронов, которые легко перходят и летят дальше по проводу, а с другой маленькая часть противоположной области их ещё дырками обозвали. Когда появляется поле электорны начинают переход с большей части в меньшую получается ток. Структура дырочной части такова, что в основе её элемента взят материал, в которм как бы не хватает одного электрона. Структура большей (электронной) части наоборот такова, что один электрон, как бы лишний. Появилось магнитное поле, электороны начинают перетекать из элетронной области в дырочную. Электрический ток и есть это движение электронов. Обратно ток не может идти, т. к. идти то в принципе нечему. Область маленькая да и электронов и так то не хватает.
Ток состоит из электронов. В диоде две половинки: в одна забита напрочь электронами, в другой их нет. Соответственно, элетроны могут протекать только из половинки где их много в половинку где их мало. Т. е. в одном направлении.
У вас два ведра: одно налито водой до краев, второе только наполовину. Подумайте сами из какого ведра в какое вы начнете переливать воду))))
Я разбирал советский германиевый транзистор и убедился, что отдельно P область проводит эл ток и отдельно N область проводит ток, значит P область не нуждается в электронах, а N в дырках для проведения тока. И значит важно именно взаимодействие P области с N областью.
Не буду долго расписывать:
+ частицы тока попав в P область заставляют её вырабатывать положительное поле.
— частицы тока попав в N область заст выр её отриц поле
Поэтому поле P области тянет на себя «-» частицы, а поле N области тянет «+» частицы. Ток проходит через диод.
Наоборот:
— частицы попав в P область создают в ней положит поле
+ частицы попав в N область создают в ней отрицательное поле
Поле P области отталкивает + частицы, а поле N отталкивает минус частицы. Ток не проходит через диод.
Когда диод проводит ток он превращается в единую С область — то есть в простой проводник с определённым сопротивлением и свободно проводит ток. Этим обьясняется работа биполярного транзистора — при открытии эмитерного перехода, обязательно открывается коллекторный переход — просто коллектор и база превращаются в единую С область, подключённую к P или N колекторной области, способной проводить ток. На взаимодействии поля с частицами тока основан и полевой транзистор, который тоже отмагничивает частицы.
ток только в одном направлении: что такое диод? Эксплуатация и приложения.
В мире электроники ток одного направления необходим для правильной работы многих устройств. Именно здесь в игру вступает диод — фундаментальный компонент в мире электроники. В этой статье мы объясним, что такое диод, как он работает и каковы его наиболее распространенные применения. Так что, если вы хотите узнать больше об этой ключевой детали в мире электроники, продолжайте читать.
- Что такое диод и его применение
- Какова сила тока в диоде?
- Что такое диод и какие типы бывают?
Что такое диод и его применение
Диод — это электронный компонент, который позволяет пропускать электрический ток только в одном направлении. Он состоит из двух полупроводниковых материалов: одного P-типа, другого N-типа, которые соединяются в точке, называемой «PN-переходом». Когда электрический ток подается в правильном (прямом) направлении, ток без проблем проходит через диод. Однако если электрический ток подается в противоположном (обратном) направлении, диод блокирует прохождение тока.
Работа диода основана на разности потенциалов, возникающей на PN переходе. При подаче постоянного тока электроны из материала N движутся к PN-переходу и объединяются с пустыми дырками в материале P. Это создает зону низкого сопротивления в PN-переходе и обеспечивает прохождение электрического тока. С другой стороны, при подаче обратного тока электроны и дырки удаляются от PN-перехода, что увеличивает сопротивление перехода и препятствует прохождению электрического тока.
Диоды имеют множество применений в электронике и электричестве. Некоторые из наиболее распространенных:
- Текущее исправление: Диоды используются для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) с помощью схемы выпрямителя.
- Защита цепи: Диоды используются для защиты цепей от обратного тока, который может их повредить.
- Модуляция сигнала: Диоды используются для модуляции радиочастотных сигналов путем изменения сопротивления на PN-переходе.
- освещение: Светодиоды (LED) используются для освещения электронных устройств, дисплеев и вывесок.
Короче говоря, диоды — это важные электронные компоненты, которые позволяют пропускать электрический ток только в одном направлении. Его работа основана на PN-переходе, и его применение очень широко в электронике, электричестве и телекоммуникациях.
Какова сила тока в диоде?
Диод — это электронный компонент, который позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Это связано с его внутренней структурой, которая состоит из двух слоев полупроводникового материала разных типов, называемых анодом и катодом.
Ток в диоде течет от анода к катоду, а не в обратном направлении. Это связано с тем, что анодный слой полупроводникового материала имеет большее количество дырок, чем электронов, а катодный слой имеет большее количество электронов, чем дырок. Это создает потенциальный барьер, который не позволяет току проходить в противоположном направлении.
При подаче напряжения в правильном направлении, то есть при положительном аноде и отрицательном катоде, потенциальный барьер уменьшается, и через диод может течь ток. Этот ток известен как постоянный или постоянный ток (ID) и обозначается в схемах буквой «I».
Вы заинтересованы в: Как измерить отражательную способность материалов: полное руководство и советы
С другой стороны, если напряжение подается в противоположном направлении, с отрицательным анодом и положительным катодом, потенциальный барьер увеличивается и ток не может течь через диод. Однако, если приложенное напряжение достаточно велико, возникает явление, известное как пробой диода, при котором потенциальный барьер разрушается и ток может течь в противоположном направлении. Этот ток известен как обратный или обратный ток (IR) и обозначается в схемах буквой «I» и стрелкой, указывающей в направлении, противоположном постоянному току.
Диоды имеют различные применения в электронике, например, для выпрямления тока, защиты от перенапряжений, генерации радиочастотных сигналов и стабилизации напряжения.
Что такое диод и какие типы бывают?
Диоды — это электронные компоненты, которые позволяют электрическому току течь только в одном направлении. Они состоят из двух полупроводниковых слоев, одного P-типа и другого N-типа, соединенных переходной зоной, называемой PN-переходом.
При приложении напряжения прямого смещения, то есть при подключении анода к положительному полюсу, а катода к отрицательному полюсу, электроны из слоя N движутся к слою P и образуют электрический ток. С другой стороны, когда напряжение прикладывается в обратном смещении, когда анод подключен к отрицательному полюсу, а катод — к положительному полюсу, электроны не могут проходить через переходную зону и ток отсутствует.
Существует несколько типов диодов, каждый из которых имеет свои особенности и применение:
- Выпрямительные диоды: Они являются наиболее распространенными и используются для преобразования переменного тока в постоянный. Они пропускают ток только в одном направлении и блокируют ток в противоположном направлении.
- Стабилитроны: Они используются в качестве регуляторов напряжения и поддерживают постоянное напряжение даже при изменении тока.
- Светоизлучающие диоды (СИД): При прямой поляризации они излучают видимый или инфракрасный свет и используются в дисплеях, вывесках и в качестве индикаторов.
- Диоды Шоттки: Они имеют более низкое падение напряжения, чем выпрямительные диоды, и используются в высокочастотных приложениях.
- Диоды с барьером Шоттки: аналогичен Шоттки, но с более высокой скоростью переключения и меньшими потерями энергии.
Короче говоря, диоды являются важными компонентами электроники и используются в самых разных приложениях: от преобразования переменного тока в постоянный до регулирования напряжения или излучения света. Каждый тип диода имеет свои характеристики, и важно выбрать правильный для каждого применения.
В заключение, диод — это электронный компонент, который пропускает ток только в одном направлении и предотвращает течение в противоположном направлении. Его работа основана на создании зоны обеднения на стыке двух полупроводниковых материалов. Диоды имеют широкое применение: от выпрямления электрических сигналов до защиты цепей от перенапряжений. Кроме того, существуют разные типы диодов, каждый со своими характеристиками и областью применения. Короче говоря, диоды являются фундаментальными элементами в мире электроники, и их правильный выбор и использование могут повлиять на производительность и эффективность наших схем.
Что такое диод
Что такое диод – это “полупроводниковый прибор, который пропускает электрический ток только в одном направлении”. Это очень краткое описание свойства диода и его работы и самое точное. Теперь давай разберемся подробнее, тем более, что с диода ты начинаешь свое знакомство с огромным семейством полупроводников.
Что такое полупроводник
Из самого названия полупроводник, понятно, это проводящий на половину. В конкретном случае, диод пропускает электрический ток только в одну сторону и не пропускает его в обратном направлении. Работает как система “Ниппель” или золотник в камере автомобиля или велосипеда. На рисунке изображен диод так как его обозначают на электрических схемах.
В соответствии с рисунком, треугольник (анод) показывает в какую сторону проходит электрический ток. При прохождении тока от плюса к минусу диод будет «открыт», соответственно со стороны вертикальной полосы (катода) диод будет «заперт». Так работает диод. Это свойство диода используется для преобразования переменного тока в постоянный для этого из диодов собирается диодный мост.
Диодный мост
Как работает диодный мост.
На следующем рисунке изображена принципиальная схема диодного моста. Обрати внимание, что на вход диодного моста подается переменный ток, на выходе уже получаем постоянный ток. Теперь давай разберемся как происходит преобразование переменного тока в постоянный.
Если ты читал мою статью “Что такое переменный ток” ты должен помнить, что переменный ток меняет свое направление с определенной частотой. Проще говоря, на входных клеммах диодного моста, плюс с минусом будут меняться местами с частотой сети (в России эта частота составляет 50 Герц), значит (+) и (–) меняются местами 50 раз всекунду.
Допустим в первом цикле на клемме “А” будет положительный потенциал (+) на клемме “Б” отрицательный (–) . Плюс от клеммы “А” пройдет только в одном направлении по красной стрелке, через диод “Д1” на выходную клемму со знаком (+) и далее через резистор (R1) через диод “Д3” на минус клеммы “Б”. В следующем цикле когда плюс и минус поменяются местами, все произойдет с точностью до наоборот. Плюс с клеммы “Б” через диод “Д2” пройдет на выходную клемму со знаком (+) и далее через резистор (R1) через диод “Д4” на минус клеммы “А”.
Таким образом получаем на входе выпрямителя постоянный электрический ток который движется только в одном направлении от плюса к минусу (как в обычной батарейке). Этот способ преобразования переменного тока в постоянный используется во всех электронных устройствах которые питаются от электрической сети 220Вольт. Кроме диодных мостов собранных из отдельных диодов применяют электронные компоненты в которых для удобства монтажа выпрямительные диоды заключены в один компактный корпус. Такое устройство называют “диодная сборка”.
Что такое Фотодиод
Диоды бывают не только выпрямительные. Есть диоды проводимость которых зависит от освещенности их называют “фотодиоды” обозначаются они так –
Выглядеть может так –
Что такое Светодиод
Светодиоды, тебе хорошо известны, они встречаются и в елочной гирлянде и в мощных прожекторах и фарах автомобилей. Н схеме светодиоды обозначаются так –
Выглядеть светодиоды могут так –
Как проверить диод
Проверить диод можно обычным мультиметром – как пользоваться мультиметром прочитай в этой статье. Для проверки переключаем тестер в режим прозвонки. Подключаем щупы прибора к электродам диода, черный щуп к катоду
(на корпусах современных диодах катод обозначен кольцевой меткой), красный щуп подключаем к аноду (как ты уже знаешь диод пропускают напряжение только в одну сторону) сопротивление диода будет маленьким т.е. цифры на приборе будут иметь значение большое значение. Переключаем щупы прибора наоборот –
сопротивление будет очень большим практически бесконечным. И если у тебя все получится так как я написал, диод исправен. Но когда в обоих случаях сопротивление очень большое значит “диод в обрыве” неисправен и не пропускает напряжение вообще. Когда же, сопротивление очень маленькое это означит, диод пробит и пропускает напряжение в обоих направлениях.
Как проверить диодный мост
Как проверить диодный мост -если диодный мост собран из отдельных диодов, каждый диод проверяют отдельно, как было описано выше. Выпаивать каждый диод из схемы не обязательно, но лучше отключить плюсовой или минусовой вывод выпрямителя от схемы.
Если нужно проверить диодную сборку, где диоды находятся в одном корпусе и добраться до них невозможно, поступаем следующим образом,
Подключаем один щуп мультимерта к плюсу диодной сборки, а вторым поочередно касаемся к выводам сборки куда подается переменный ток. В одном направлении прибор должен показать малое сопротивление при смене щупов в обратном направлении очень большое сопротивление. После чего также проверяем выпрямитель относительно минусового выхода. Если при измерении показания в обоих направления будут малыми или большими диодная сборка неисправна. Этот способ проверки применяют, когда проводится ремонт электроники.
Высокочастотные диоды, импульсные, туннельные, варикапы все эти диоды широко применяются в бытовой и специальной аппаратуре. Для того, чтобы понять и разобраться, как правильно применять и где какие использовать диоды, необходимо совершенствовать свои знания изучать специальную литературу и конечно не стесняться задавать вопросы
Диод
Если упрощённо, диод — это прибор, которой проводит ток только в одном направлении. На рисунке представлено обозначение диода на схеме. У него два вывода: катод и анод. Если на аноде достаточно большой «плюс» относительно катода, через диод течёт ток. Если же диод включён в обратной полярности, ток через него течь не будет.
Принцип действия полупроводникового диода
В настоящее время наиболее распространены полупроводниковые диоды, поэтому, в первую очередь, познакомимся именно с этим типом приборов.
Классический полупроводниковый диод представляет собой кристалл полупроводника (обычно, кремния или германия), в котором с помощью введения специальных примесей созданы две области: с n-проводимостью и с p-проводимостью. Подробнее теория полупроводников изложена в этой статье. Посмотрим, что будет, если к этому прибору подключать внешнее напряжение в разной полярности.
Принцип действия полупроводникового диода
Если плюс подключен к аноду, к p-зоне, он отталкивает положительно заряженные дырки к области p-n перехода, где они встречаются с отрицательно заряженными электронами, отталкиваемыми минусом с анода. В p-n переходе происходит рекомбинация электронов и дырок (электрон, встретившись с вакантным местом, дыркой, просто занимает его; формально при этом и дырка и свободный электрон исчезают). Через диод течет ток. А внешний источник питания продолжает поставлять и дырки и электроны в полупроводник, на замену рекомбинировавшим парам, так что ток не прекращается.
Посмотрим, что будет при обратной полярности. Минус на аноде оттянет дырки от области p-n перехода. То же самое произойдёт с электронами в n-области. Таким образом, в зоне p-n перехода практически не останется свободных зарядов, которые могли бы поддерживать ток, и диод будет «закрыт».
Вольт-амперная характеристика диода
В Википедии даётся такое определение диода: это электронный элемент, обладающий нелинейной вольт-амперной характеристикой. Что же это такая за характеристика, да ещё нелинейная?
Как следует из названия, вольт-амперная характеристика показывает зависимость тока от напряжения. По сути, это график на плоскости с осями U (напряжение, измеряется в вольтах) и I (сила тока, измеряется в амперах).
Теперь, с нелинейностью. Хм, а вообще, бывает ли линейная вольт-амперная характеристика? Да, бывает. У резистора. Его ещё называют пассивным сопротивлением. Ток напрямую связан с напряжением: повысили напряжение и ток увеличился, понизили — уменьшился. И связь эта линейная, описывается всем известным законом Ома. Если построить график зависимости тока от напряжения, это будет прямая линия, а угол её наклона будет зависеть от величины сопротивления резистора.
А вот у диода вольт-амперная характеристика далеко не прямая, поэтому и говорят: нелинейная. Выглядит она примерно так:
Вольт-амперная характеристика диода
Другими словами, сопротивление диода зависит от величины и полярности приложенного к нему напряжения. При прямом включении (плюс на аноде) сопротивление мало, при обратном — велико.
Применение диодов
Такие свойства позволяют диоду работать в электронных схемах на тех участках, где есть переменное напряжение, меняющее полярность:
- в детекторах, выделять низкочастотную составляющую из высокочастотного сигнала
- в выпрямителях блоков питания — здесь диод помогает превратить переменное напряжение в постоянное (точнее, пульсирующее)
- для защиты устройств и отдельных узлов от «неправильной» полярности действующего напряжения.
Основные параметры диодов
В справочнике по диодам можно найти с десяток параметров. Здесь не буду перечислять все, отмечу лишь, что в зависимости от функций диода в данном конкретном устройстве обычно важны только некоторые из этих параметров.
Например, в выпрямителях смотрят на максимально допустимое обратное напряжение (в момент обратного полупериода, когда диод заперт, к нему приложено достаточно высокое напряжение) и на максимально допустимый прямой ток. Превышение одного из этих параметров может привести к выходу диода из строя.
Для высокочастотных устройств важна максимальная частота переключения диода. В некоторых схемах используется факт падения напряжения на диоде при прямом включении, и тогда нужно смотреть на такой параметр, как прямое напряжение при заданной силе тока.
«Родственники» диода
Стоит также кратко упомянуть особые типы диодов. Например, стабилитрон — это диод, работающий в области обратной ветви вольт-амперной характеристики. Он используется как «поставщик» заранее известного напряжения, поскольку оно практически не зависит от величины протекающего через стабилитрон тока.
Полупроводниковые приборы, обозначение на схемах
Также, наверное, всем известны светодиоды — они способны превращать энергию рекомбинации электронов и дырок в p-n переходе в световое излучение. Причём, с гораздо большим КПД, чем, например, превращает электрическую энергию в свет лампа накаливания, благодаря чему светодиодные лампы оказываются весьма экономичны.
Обратный пример — фотодиод, его характеристики зависят от интенсивности света, который попадает на полупроводниковый кристалл.
Объединив свето- и фото-диод в одном корпусе, получим оптопару. Она помогает «развязать» участки схемы: между ними уже не будет электрического контакта, а сигнал будет передаваться светом. Обычно это делается в целях безопасности, например, чтобы высокое напряжение с силового блока ни при каких обстоятельствах не попало на низковольтные управляющие схемы.
Ещё один интересный тип диодов — варикап. Тут используется тот факт, что p-n переход имеет ёмкость, свободные заряды в области n и в области p являются как бы обкладками конденсатора. При этом, ёмкость такого конденсатора меняется в зависимости от величины приложенного к варикапу напряжения.