Диоды и стабилитрон

Если посмотреть на BAX(вольт-амперную характеристику) диода то мы видим, что она имеет уже отрицательное плечо, где ток движется в обратном направлении. Для выпрямительных диодов существуют следующие характеристики.
Vr - максимальное обратное напряжение диода
If - средний ток диода
Ifsm - максимальный импульсный ток
Ir - средний обратный ток
Vf - среднее прямое напряжение диода
Дифференциальное сопротивление диода
Pd - средняя рассеиваемая мощность

Диоды бывают в разных корпуса но наиболее частые это DO-41 (DO204) для выпрямительных диодов это классические два контакта под пайку, которые заводятся в плату. Так же могут быть силовые диоды, которые анодом крепятся на резьбе, что дает хороший контакт и возможность использования при больших токах.

Диод с греческого означает Ди(два) и од (электрод) - двухэлектродный электронный компонент. Диод как мы видим обладает несимметричной и нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Первые диоды появились еще в 19 веке и были на основе вакуумной лампы, внутри которой был размещен электрод(анод) и на него подавалось напряжение, часть электронов отделялась в вакуум и попадала на катод, расположенный на противоположной стороне, далее эти элементы усовершенствовали добавив сетку между катодом и анодом, способную регулировать число прошедших электронов за счет приложенного напряжения. Позднее появилось первые кристаллические диоды, на их базе были сделаны радиоприемники которые назывались транзисторы

Полупроводники (например диоды), находятся между проводниками и диэлектриками. p - позитив(положительный), n-негатив(отритцательный) К полупроводникам относится германий, кремний и тд. В зависимости от добавленной примеси мы получаем или N или P элемент. Так если добавить мышьяк, у которого на внешней орбите 5 электронов, а у кремния 4, мы получаем лишний электрон, и N-тип, в тоже время если добавить вещество с 3 электронами (индий) мы получаем ДЫРКУ - пустое место из под электрона. Если соединить P и N то мы получим диод с PN переходом.
В зависимости от материала (гремний или германий), будет менять прямое падение напряжения, так для кремниевых диодов оно 0.7 v а для германиевых 0.3 v

Стабилитроны могут быть в стеклянном корпусе как с маркировкой с помощью букв-цифр, так и с цветовыми кольцами, как у резисторов. Один из наиболее популярных SMD корпусов стабилитронов SOD-80

Принцип работы стабилитрона впервые описал американский ученый Зенер, за что эти полупроводниковые диоды и получили название диод Зенера или Зенеровские диоды. Основной характеристикой данного диода является вольтамперная характеристика представленная ниже. Стабилитроны применятся для получения постоянного напряжения на отдельных участках схемы, например для стабилизации выходного напряжения

Как видно из графиков, резистор имеет линейные характеристики и зависимость напряжение и тока, в отличие от стабилитрона который имеет сложную кривую показывающие что при определенном напряжение, изменение сила тока не влияет на его график, но при достижение определенного значение напряжение диод открывается.

На схеме стабилитрон обозначается в виде треугольника упертого в перпендикулярную линию, точно так же как и у диода, но в отличие от диода у стабилитрона на обозначение есть хвостик показывающий это отличие, на схеме очень хорошо видно расположение анода и катода

Один из диодов который видели все это светодиод, пожалуй невозможно себе представить ни одного дома, где бы не горел красный диодик. Излучение происходит определенной длины волны, что характеризует цвет диода, самый популярный конечно же красны цвет, но встречают и синий и зеленый и множество других.

У светодиода есть так же два контакта Анод - Длинный вывод, а Катод - короткий контакт и скос на корпусе, для подключения светодиода с цепи постоянного тока нужен токоограничивающий резистор, что мы будем делать чуть позже.

После того как мы поговорили о резисторе, диоде и кнопках самое время сделать нашу первую схемы, в контрой мы объединим все эти элементы для того чтобы светодиод светился, но в начале давайте посмотрим на вольт-амперную характеристику диода. Как мы видим у диодов разного цвета BAX разная, но нам важно тут не это, а что на напряжениях до 1.6 вольт для красного светодиода (RED LED) у нас не происходит потребление тока, а значит диод не горит, если мы поднимем напряжение до 1.8 вольт, то диод уже горит, но не ярко, чем выше будет напряжение, тем ярче будет гореть диод и выше становиться ток.

К большинству радиокомпонентов есть даташиты, это техническая документация, которую производитель подготавливает относительно испытания и собственных исследований, применительно к нашему диоду, чтобы найти даташит мы гуглим «Led Red DataSheet PDF» открываем его и видим максимальный ток 20 миллиАмпер (мА) или 0.02 Ампера.
Если питание нашего диода планируется с помощью 5 вольт, то нужно посмотреть еще и рабочее напряжение

5V- 3.2V (рабочее напряжение) = 1.8 вольт
R=1.8 вольт / 0.02 Ампера = 90 Ом
Ближайшее в большую сторону значение 120 Ом (лучше взять больше резистор, чтобы уменьшить ток и продлить срок службы диода)

Еще один пример использования динамического, т.е. изменяемого сопротивления в полупроводниках являются туннельные диоды, его вольт-амперная характеристика показана на рисунке. В точках между А и В туннельный диод имеет отрицательное динамическое сопротивление, из чего вытекает что, в этот период делитель напряжения состоящий из туннельного диода и резистора работает как усилитель.

В 50-е года на туннельные диоды возлагали большие надежды, так как их высокое быстродействие давало надежду на прорыв в области вычислительной техники, но как мы знаем история не терпит слагательных наклонений и появление транзисторов отодвинуло эти надежды в дальний угол. Но явление отрицательного сопротивления важно для дальнейшего понимания таких тем как активные фильтры и преобразователь отрицательного импеданса