Диод

Электроды диода носят названия анод и катод. Если к диоду приложено прямое напряжение (то есть анод имеет положительный потенциал относительно катода), то диод открыт (через диод течёт прямой ток, диод имеет малое сопротивление). Напротив, если к диоду приложено обратное напряжение (катод имеет положительный потенциал относительно анода), то диод закрыт (сопротивление диода велико, обратный ток мал, и может считаться равным нулю во многих случаях).

Диоды бывают электровакуумные, газоразрядные и самые распространённые – полупроводниковые. Свойства диодов, чаще всего в связках между собой, используются для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток, для нужд полупроводниковых и других приборов.

Конструктивно, полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния/германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно созданный недостаток электронов, «дырочная»), другая обладает электропроводимостью n-типа, то есть отдающей электроны (содержащей избыток электронов, «электронной»).

Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n — первые в латинских словах negative — «отрицательный», и positive — «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода.

После того, как напряжение в прямом направлении превысит небольшой порог V_F диод открывается и начинает практически беспрепятственно пропускать ток, который создаётся оставшимся напряжением.

Если напряжение подаётся в обратном направлении, диод сдерживает ток вплоть до некоторго большого напряжения V_DC после чего пробивается и работает также, как в прямом направлении.

Выпрямительный диод

Также известен как защитный, кремниевый

• V_F = 0,7 В
• V_DC — сотни или тысячи вольт
• Открывается медленно
• Восстанавливается после пробоя обратным током

Диод Шоттки

Шоттки — фамилия его изобретателя. Также известен как сигнальный, германиевый.

• V_F = 0,3 В
• V_DC — десятки вольт
• Открывается быстро
• Сгорает после пробоя обратным током

Диод Зеннера (Стабилитрон)

Зеннер — фамилия его изобретателя. Также известен как стабилитрон

• V_F = 1 В
• V_DC — фиксированное значение на выбор
• Умышленно используется в обратном направлении как источник фиксированного напряжения

Схема очень проста. Стабилитрон подключается к источнику питания в обратном направлении. После него идёт резистор 220 Ом, который ограничивает ток, поступающий на светодиод, а затем сам светодиод.

Принцип работы этой схемы заключается в том, что источник питания подает напряжение на цепь. Когда напряжение превышает порог в 5.1 В, стабилитрон выходит из строя и начинает проводить ток от катода к аноду. Этот ток включает светодиод, и тот загорается. Светодиод служит визуальным индикатором того, что напряжение, подаваемое в цепь, превышает 5.1 В, напряжение пробоя стабилитрона 1N4733.

Имейте в виду, что для включения светодиода требуется прямое напряжение, обычно составляющее около 2–3 В. Светодиод не включится, пока напряжение в цепи не достигнет примерно 7–8 В. Это связано с тем, что стабилитрон “потребляет” 5.1 В, а для включения светодиоду требуется около 2–3 В прямого напряжения. Таким образом, эта схема действительно является индикатором того, что напряжение в цепи превышает 7 В. Если светодиод горит, значит, напряжение определённо больше 5.1 В, при которых происходит пробой стабилитрона.

Можно внести множество изменений в эту схему, например, заменить этот стабилитрон на другой, чтобы получить другой порог напряжения.