Падение напряжения на диоде

Падение напряжения на диоде

СТРАНИЦЫ

  • О Блоге
  • О Викторе Егеле
  • Карта Сайта
  • Контакты

Рубрики

  • Импульсные источники питания (6)
  • Немного теории (21)
  • Практические примеры (17)
  • Светодиоды и светильники (4)
  • Справочные материалы (7)
  • Электромонтажные работы (4)

напряжение на диоде

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

Как уже говорилось, прямое падение напряжения Forward voltage drop у диодов с барьером Шоттки очень мало. Так обеспечивается минимальная собственная емкость диода Шоттки, что делает возможным с большей эффективностью использовать его в устройствах с высокими и сверхчастотами. Возможно, дело связано именно с диодами, и каждый может разобрать процессор и посмотреть, что внутри случилось.

Между металлом и полупроводником возникнет электрическое поле, тормозящее и возвращающее обратно основные носители заряда полупроводника. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех.

Использование диодов Шоттки в мостах обусловлено низким падением напряжения на диоде, что влечет за собой меньшие потери на мосту и снижает его нагрев.

Осмотреть на предмет механических повреждений, присутствия следов разрушительных химических реакций.

Если в полупроводнике или диодном мосту возникнет обрыв, тогда он вообще перестанет пропускать ток.

Технология изготовления этих электронных элементов очень проста, поэтому он и является самым дешевым. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

Вследствие технологии изготовления и на основе описанного принципа действия, — диоды Шоттки имеют малое падение напряжения в прямом направлении, значительно меньшее чем у традиционных p-n-диодов. При идентичных параметрах собранных таким образом элементов обеспечивается надежность работы всего устройства, в первую очередь, за счет единой температуры.
Последовательное соединение диодов

Как узнать падение напряжения?

Для того чтобы определить, на сколько вольт светодиод, можно воспользоваться теоретическим и практическим методами. Они оба хороши и применяются в зависимости от ситуации и сложности испытуемого прибора.

Теоретический метод

Для анализа характеристик светодиода таким способом большую подсказку дают габариты прибора, цвет и форма его корпуса. Примеси различных химических элементов вызывают свечение кристаллов от красного до желтого цвета. Конечно, если видна расцветка корпуса, тогда можно определить некоторые параметры светодиода по внешнему виду. Но при его прозрачности придется воспользоваться мультиметром. Выставляем тестер на «обрыв» и щупами прикасаемся к выводам светодиода. Ток, проходящий через светодиод, вызывает слабое свечение кристалла.

Типы и виды светодиодов

В состав этих изделий входят различные полупроводниковые металлы. Этот фактор и влияет на падение напряжения на p-n-переходе. Чтобы обозначить такие характеристики, независимо от марок и производителей светодиода, их окрашивают в различные цвета. Но стоит знать, что конкретно утверждать, на сколько вольт светодиод, опираясь только на его окраску, будет неверно. Цвета этих приборов дают приблизительные значения для проведения измерений. Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

Цвет прибора Напряжение, В
Красный 1,63–2,03
Желтый 2,1–2,18
Зеленый 1,9–4,0
Синий 2,48–3,7
Оранжевый 2,03–2,1
Инфракрасный до 1,9
Фиолетовый 2,76–4
Белый 3,5
Ультрафиолетовый 3,1–4,4

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

На прямое напряжение светодиода не воздействуют габариты или вариации корпуса, однако может проглядываться количество кристаллов, которые излучают свет и соединяются последовательно. Бывают виды элементов SMD, где люминофор прячет цепочку кристаллов.

В корпусе SMD-светодиода последовательно соединяются три кристалла белого цвета. Наиболее часто они применяются в лампах на 220 В китайского производства. Из-за того, что такие светодиоды начинают реагировать только от 9,6 вольт, протестировать их мультиметром не удастся, так как его батарейка питания рассчитана на 9,5 В.

Теоретически можно воспользоваться интернетом, скачав специальную программу datasheet, в поисковике которой вписать известные параметры светодиода, его цвет. Это позволит найти приблизительные характеристики, где падение напряжения и значения тока могут быть неточными.

Практический метод

Проведение тестирования практическим способом позволяет получить наиболее точные значения силы тока и падения напряжения. Рассчитанная таким образом характеристика прибора позволяет безопасно и долговременно использовать его по назначению. Для получения неизвестных параметров потребуется вольтметр, мультиметр, блок питания, рассчитанный на 12 В, резистор от 510 Ом.

Принцип измерений аналогичен описанному выше для тестирования светодиода на номинальный ток. Необходимо собрать схему с резистором и вольтметром, после чего увеличивать постепенно напряжение до начала свечения кристалла. При достижении яркости высшей точки показания замедляют рост. Можно снимать с экрана номинальное напряжение светодиода.

При 1,9 вольт может отсутствовать свечение. В этом случае часто проверяется инфракрасный диод. Чтобы это уточнить, необходимо перевести излучатель в телефонную камеру. Если будет видно на экране белое пятно, то это и есть инфракрасный диод.

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

Если нет возможности применить блок питания на постоянные 12 В, можно использовать батарейку «Крона», рассчитанную на 9 вольт. При отсутствии вышеперечисленных источников питания отлично подойдет стабилизатор сетевого напряжения, который может выдавать необходимое выпрямленное напряжение, только потребуется заново рассчитать номинал сопротивления резистора, задействованного в схеме. В этом случае также нужно повышать напряжение до засвечивания светодиода. Напряжение, при котором произойдет свечение, и будет номинальным, на которое он рассчитан.

При неизвестных характеристиках светодиода обязательно необходимо рассчитывать его значения номинального тока и падения напряжения, чтобы предотвратить быстрый выход из строя.

Условно графическое обозначение на схемах

Все приборы имеют графическое обозначение. Это необходимо, чтобы не загромождать электрическую схему. Стабилитрон имеет свое условно-графическое обозначение, которое утверждено межгосударственным стандартом единого стандарта конструкторской документации (ЕСКД).

На рисунке снизу представлено как обозначается на схеме по ГОСТ 2.730-73, стабилитрон обозначается практически как диод, так как, в сущности, является одной из его разновидностей.

Для правильного включения следует различать, где плюс, где минус. Если смотреть на приведенный выше рисунок, то на нем плюс (анод) расположен слева, а минус (катод) справа. Согласно ЕСКД размеры УГО диодов должны составлять 5/5 мм. Это иллюстрирует рисунок снизу.

Схема подключения

Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.

Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.

Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.

Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.

Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:

Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.

Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.

Читайте также  Кофеварка redmond rcm 1502 как пользоваться

Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.

На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.

Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.

Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.

Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.

Падение напряжения на диоде

Рис. 1.82. Компенсация прямого напряжения на диоде в схеме диодного ограничителя сигналов.

Диодные вентили.

Рис. 1.83. Диодный вентиль ИЛИ с резервной батареей питания.

В отсутствие сбоев питания батарея не работает, при возникновении сбоя питание на схему начинает поступать от батареи, при этом перерыва в подаче питания не происходит.

Упражнение 1.29. Измените схему так, чтобы батарея заряжалась от источника постоянного тока (в том случае, разумеется, когда питание есть) током (такая схема нужна для того, чтобы поддерживать заряд батареи).

Диодные ограничители.

Рис. 1.84. Диодный ограничитель напряжения.

Упражнение 1.30. Разработайте схему симметричного ограничителя, задающего диапазон изменения сигнала от —5,6 до В.

Эталонное опорное напряжение можно подавать на ограничитель от делителя напряжения (рис. 1.85). Если делитель напряжения заменить его эквивалентной схемой, то исходная схема преобразуется к виду, представленному на рис. 1.86. Анализируя преобразованную схему, можно заключить, что импеданс со стороны выхода делителя напряжения (Кдел) должен быть мал по сравнению с сопротивлением R. Когда диод открыт (входное напряжение превышает напряжения ограничения), выходное напряжение совпадает с напряжением, снимаемым с делителя, при этом нижнее плечо делителя представлено эквивалентным сопротивлением (рис. 1.87). Следовательно, для указанных параметров схемы выходное напряжение для треугольного входного сигнала будет иметь вид, показанный на рис. 1.88. Затруднение здесь возникает в связи с тем, что делитель напряжения не обеспечивает жесткофиксированного значения эталонного напряжения.

Хорошо зафиксированный опорный эталонный сигнал не «плывет», а это значит, что источник такого напряжения обладает небольшим импедансом (имеется в виду эквивалентный импеданс).

На рис. 1.85 показан простой способ, с помощью которого можно «зафиксировать» схему ограничителя по крайней мере для высокочастотных сигналов — для этого к резистору 1 кОм нужно подключить шунтирующий конденсатор. Например, конденсатор емкостью с одним заземленным выводом на частотах выше уменьшает импеданс со стороны входа делителя до значения ниже 10 Ом. (Аналогично можно подключить конденсатор к как показано на рис. 1.82). Само собой разумеется, эффективность этого приема тем ниже, чем ниже частота, а для постоянного тока этот прием просто бесполезен.

На практике малое значение импеданса эталонного источника обеспечивается за счет использования транзистора или операционного усилителя. Такой способ, конечно, лучше, чем использование резисторов с очень малым сопротивлением, так как он не приводит к потреблению больших токов и обеспечивает значения импеданса порядка нескольких ом и ниже. Следует отметить, что известны и другие схемы ограничения, в которых используются операционные усилители. Об этих схемах мы поговорим в гл. 4.

Интересным примером является использование ограничителя для восстановления сигнала по постоянному току в случае емкостной связи по переменному току. Смысл сказанного поясняет рис. 1.89. Подобные приемы необходимо использовать в схемах, входы которых работают аналогично диодам (например, это могут быть транзисторы с заземленным эмиттером), в противном случае при наличии емкостной связи сигнал просто пропадает.

Рис. 1.89. Восстановление сигнала по постоянному току.

Двусторонний ограничитель.

Рис. 1.90. Диодный ограничитель.

Диоды как нелинейные элементы.

Рис. 1.91. Логарифмический преобразователь: идея схемы основана на нелинейной вольт-амперной характеристике диода.

Поскольку напряжение U лишь незначительно отклоняется от значения 0,6 В (под воздействием колебаний входного тока), входной ток можно задавать с помощью резистора при условии, что входное напряжение значительно превышает падение напряжения на диоде (рис. 1.92).

На практике иногда желательно, чтобы в выходном напряжении присутствовало смещение 0,6 В, обусловленное падением напряжения на диоде. Кроме того, желательно, чтобы схема не реагировала на изменения температуры. Эти требования позволяет удовлетворить метод диодной компенсации (рис. 1.93). Резистор открывает диод и создает в точке А напряжение, равное —0,6 В. Потенциал точки В близок к потенциалу земли (при этом ток строго пропорционален напряжению ). Если два одинаковых диода находятся в одинаковых температурных условиях, то напряжения на них полностью компенсируют друг друга, за исключением, конечно, той разницы, которая обусловлена входным током, протекающим через диод и которая определяет выходное напряжение. Для этой схемы резистор следует выбирать таким, чтобы ток через диод был значительно больше максимального входного тока. При этом условии диод будет открыт.

Рис. 1.93. Компенсация падения напряжения на диоде в логарифмическом преобразователе.

В главе, посвященной операционным усилителям, мы рассмотрим более совершенные схемы логарифмических преобразователей и более точные методы температурной компенсации. Они позволяют обеспечивать высокую точность преобразования — ошибка достигает всего нескольких процентов для шести и более декад изменения входного тока. Но для того, чтобы заняться такими схемами, необходимо сначала изучить характеристики диодов, транзисторов и операционных усилителей. Настоящий раздел служит лишь предисловием к такому изучению.

Кремниевый диод и его ВАХ

Кроме шоттки, большой популярностью на данный момент пользуются кремниевые полупроводники. Для кремниевого типа диода вольт-амперная характеристика выгляди следующим образом.

ВАХ кремниевого и германиевого диода

Для таких полупроводников данная характеристика начинается примерно со значения 0,5-0,7 Вольт. Очень часто кремниевые полупроводники сравнивают с германиевыми. Если температуры окружающей среды равны, то оба устройства будут демонстрировать ширину запрещённой зоны. При этом кремниевый элемент будут иметь меньший прямой ток, чем из германия. Это же правило касается и обратного тока. Поэтому у германиевых полупроводников обычно сразу наступает тепловой пробой, если имеются обратное большое напряжение.
В итоге, при наличии одинаковой температуры и прямого напряжения, потенциальный барьер у кремниевых полупроводников будет выше, а ток инжекции ниже.

  • Автор
  • Сообщение

Диоды, стабилитроны, супрессоры

RGP308-RGP310 (используется в Pentax AF-540FGZ)
SM3-06FR (в ранних всп. Canon)
SM3-08FR (Nikon SB-800)
RPG30J
HER306-HER308
FR305-FR307
SF308-SF309
S3L40-S3L60
UF3J-UF3K (smd)
D4F60 (smd), маркировка «4FV»

Re: Диоды, стабилитроны, интегрированные стабилизаторы

https://impulsite.ru/ctlg/parts/stab/d6f.jpg — пятиногая микросхема с маркировкой «D6F» — это сборка защитных стабилитронов EMZ6.8ET2R (на 6,8 В). Спецификация .

Re: Диоды, стабилитроны, интегрированные стабилизаторы

Диоды проверяют мультиметрами на диапазоне 2k или на прозвонке диодов:

Читайте также  Растворители силикона

SerpSB писал(а): У меня среди радиодеталей скопилось стабилитроны с различной цветовой маркировкой на корпусе:

Чтобы идентифицировать их необходимо обращаться к справочнику. В журнале «Радиолюбитель» №3 2001 г. я прочитал статью С. Гордиенко «Прибор для проверки полупроводниковых стабилитронов» с простой схемой: https://impulsite.ru/ctlg/instrum/stab- . eb759f.png

По этой схеме изготовил приставку. В своем варианте приставки я применил импульсный трансформатор на ферритовом кольце и напряжение питания приставки снизил до 1,5 вольта. Изменения коснулись также номиналов некоторых компонентов:

При напряжении питания 1,5 вольт и потребляемом токе около 36 мА напряжение холостого хода на выходе приставки получилось около 150 вольт. При питании от аккумулятора с напряжением 1,2 вольта выходное напряжение снижается до 130 вольт.
Приставка сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 0,4 вольта (при этом, соответственно, снижается выходное напряжение), что позволяет во многих случаях использовать для ее питания даже подсевшие элементы.

Детали приставки разместил на печатной плате размерами 60х23 мм. Корпус приставки склеил из листового пластика толщиной 2 мм. Плату в корпусе закрепил термоклеем:

Для подсоединения к мультиметру использовал штекеры от его щупов, которые впаял прямо в плату. Для подключения стабилитронов в плату впаял гнезда от разъема 2РМ.
_________________
Владимир SerpSB

Re: Диоды, стабилитроны, интегрированные стабилизаторы

Стабилитроны.
Стабилитроны мультиметром проверяются так же как диоды. Следует учитывать, что стабилитроны с маленьким напряжением стабилизации, меньше 3-5 вольт, при такой проверке могут открываться в обе стороны. При подключении к цифровому мультиметру стабилитрон звонится в обоих направлениях. Весь фокус в том, что на щупах цифрового мультиметра присутствует около 5 вольт, и поэтому в обратном направление низковольтный стабилитрон тоже открывается. Поэтому не стоит проверять стабилитроны с низким напряжением стабилизации цифровыми мультиметрами, лучше используйте старый аналоговый тестер.
И мультиметром невозможно определить исправность симметричных стабилитронов.

Часто стабилитроны внешне очень похожи на диоды.
Узнать стабилитрон ли это, можно, кратковременно подключая его к источнику постоянного напряжения около 30-40 В последовательно с токоограничивающим резистором, так, чтобы ток через проверяемую деталь был около 1-5 мА. Ну, примерно, резистор 10-20 кОм.
В прямом направлении на диоде и на стабилитроне будет падение напряжения около 0,5-1.0 В.
В обратном направлении на диоде падение напряжения почти как у источника напряжения, не меняется. Диод должен держать такое обратное напряжение. А стабилитрон откроется и на выводах будет напряжение стабилизации.
С высоковольтными стабилитронами немного иначе. Но можно проверять и высоковольтные стабилитроны, если в качестве тестового источника напряжения применить схему от вспышки одноразового фотоаппарата, генерирующую высокое напряжение, как это делают коллеги adash: Высоковольтный генератор для проверки пробивного напряжения и SerpSB: Приставка для проверки полупроводниковых стабилитронов.

Денис Яковлев писал(а): Немного о применении диодов в качестве высоковольтных стабилитронов:

Диоды в качестве стабилитронов. Температурная зависимость Д220 и КД106

Стабилизаторы — неотъемлемая часть радиоэлектронной аппаратуры. Их обычно выполняют на базе источников образцового напряжения, основой которых служит нелинейный элемент. Чаще всего для этой цели используют стабилитроны с напряжением стабилизации от единиц Вольт до 180 В.
Однако при создании слаботочных экономичных источников образцового напряжения на 200…300 В радиолюбителям приходится использовать стабилитроны КС620А, КС650А и им подобные, у которых номинальный ток стабилизации достигает нескольких десятков миллиампер, а это ведет к бесполезным потерям энергии.

Поэтому поиск путей стабилизации напряжения 200. 300 В при малых затратах мощности представляет немалый интерес. Для решения этой задачи были исследованы диоды при обратном их включении в параметрический стабилизатор. Как известно (см., например, И. П. Жеребцов. Основы электротехники.— М: Энергоатомиздат, 1985), на Вольт-амперной характеристике некоторых полупроводниковых диодов при их обратном включении есть участок, который может быть использован для стабилизации напряжения.

В частности, были проверены 100 диодов Д220Б. Результаты измерений показали, что напряжение стабилизации Uст этих диодов имеет значительный разброс — для 60 % из них при токе стабилизации Істобр=300. 600 мкА оно находится в пределах 220. 245 В (рис. 1).

Для определения надежности работы диодов-стабилитронов были проведены их испытания при различной мощности рассеяния. Для этого диоды были включены на напряжение стабилизации 240 В при различных значениях обратного тока в течение 1500 часов. Ни один диод не вышел из строя.

Затем была снята зависимость напряжения стабилизации от температуры (рис. 2).

Из графика видно, что при повышении температуры напряжение стабилизации увеличивается. ТК напряжения стабилизации диодов не превышает 0,07 % в интервале от 10 до 80 °С.

М. РАХИМОВ
Радио ,№9 1988г.

Обратите особое внимание на повышение напряжения стабилизации в зависимости от температуры — это чревато не только нестабильностью световой энергии вспышки, но и перенапряжением и выкипанием накопительного конденсатора.

А источников тепла во вспышке предостаточно: пилотный свет, конденсаторы удвоителя, зарядный (и, если есть, разрядный) резистор, сама импульсная лампа. Если детали скомпонованы неудачно, то при интенсивной работе все может окончиться трагично.

От себя замечу, что у диода 2Д106А температурный дрейф напряжения стабилизации отсутствует. А положительный дрейф диода Д220 можно нивелировать, использовав с ним в паре диод, у которого этот дрейф отрицательный — например КД509 (ток 500 мкА — сопротивление в параметрическом стабилизаторе 180 кОм).

Veryutin писал(а): Проверка параметров высоковольтных стабилитронов из Д220 и КД106

Проверялись от источника стабилизированного напряжения — 300 Вольт.
При нагрузке в 10 мегаОм и 1 мегаОм
13 мкА и 130 мкА соответственно.

Стабилитрон подключался к стабилизированным 300 Вольтам последовательно с прибором сопротивлением 10 мегаОм METEX31.

— ток 13 мкА.
Потом — параллельно прибору добавлялся резистор 1 мегаОм.
— ток 130 мкА.

Напряжения стабилизации:
напряжения для КД106
168, 171, 163, 172, 170, 167, 175, 186, 142, 172, 155, 176, 185, 180, 192, 152, 162, 183 ,160.
напряжения для Д220
от 100 Вольт до 260 Вольт. Разброс больше.

Зависимость напряжения стабилизации от тока
У КД106 и BZX55 160/120 Вольт — отрицательное динамическое сопротивление.
При увеличении тока от 13 мка до 120 мка — напряжение ПАДАЕТ! на 0.5 Вольт.

У Д220 — положительное.
При увеличении тока от 13 мка до 130 мка — напряжение стабилизации растет на 5 Вольт.

Температурная зависимость
от температуры руки.
У КД106 и BZX 55 160 /120 Вольт — напряжение повышается на 1 Вольт.

У Д220 — напряжение не меняется от температуры руки..

Стабилитроны из КД521-КД522 в качестве высоковольтных стабилитронов

Проверялось при 300 Вольтах и двух положениях тока.

Напряжение стабилизации — в среднем — около 100 Вольт. Разброс — от 70 Вольт до 130 Вольт.

У меня рабочий ток стабилизации был порядка 40 — 60 мкА. Такие же по параметрам, как и Д220. Набирал 300 Вольт из трех разных диодов.

Лазерные диоды

Лазерный диод похож на обычные прозрачные светодиодные, но производит Laserwith высокой интенсивности. В лазерном луче число атомов вибрируют в такой цикле, что всё испускаемое излучение одной длины волны в фазе друг с другом. Лазерный свет является монохроматическим и проходит в виде узкого пучка. Луч типичных лазерных диодов составляет 4 мм х 0,6 мм, которая расширяется только до 120 мм на расстоянии 15 метров.

Читайте также  Опора для винограда из пластиковых труб

Лазерный диод может включаться и выключаться на более высоких частотах даже выше, чем 1 ГГц. Так что это весьма полезно в телекоммуникационных системах.Поскольку лазер генерирует тепло на поражение тканей тела, он используется в хирургии, чтобы исцелить поражения в очень чувствительных частей, как сетчатки, головного мозга и т.д. лазерные диоды являются важными компонентами в проигрывателях компакт-дисков, чтобы получить данные, записанные в компакт-дисках.