В нашем мире очень сложно найти схему, в которой нет «трёх китов» радиоэлектроники: резистора, конденсатора и диода.
Многие знают, что основная фишка резистора – в сопротивлении, при помощи которого можно снижать и стабилизировать электрический ток до нужных значений. Конденсатор имеет свойства для накопления заряда и энергии электрического поля. Конечно, свойства конденсатора и резистора раскрыты упрощённо, утрированно и каждому радиоэлементу впору посвящать отдельную статью. Но подобный художественный приём оправдан, так как в рамках данного материала мы поговорим именно о диодах.
Диод, по сути – это простейшая форма полупроводникового прибора. Диод имеет два вывода, первый из которых обладает большим сопротивлением для электрического тока, который течёт в одном направлении. Тем временем, второй вывод обладает совсем слабым сопротивлением для электротока, который течёт в обратную сторону.
Диоды можно разделить по типу:
— Стабилитрон или «зенеровский диод» — это радиоэлемент, который способен ограничивать напряжение до нужного уровня. Обычно данный диод используется как регулятор напряжения в некоторых схемах;
— Светодиод; СИД или светоизлучающий диод – это полупроводник, который излучает кванты света, если через него пропускают электрический ток. На сегодняшний день в производстве задействованы светодиоды всех цветов радуги, что позволяет довольно удачно и красочно визуализировать внутренние процессы, внутри радиоэлемента;
— Кремниевый (управляемый) диод или тиристор – это своеобразный ключ контроля переменного или постоянного тока. Такие диоды вы можете встретить в реостатах регулировки освещения;
— Выпрямительный диод – основной тип «семейства» диодов, который способен преобразовать (или выпрямить) переменный ток в постоянный ток (переменный ток – это ток, который постоянно пульсирует между «+» и «-», в свою очередь постоянный электроток стабилен и может быть либо отрицательным, либо положительным). Выпрямление тока – основная функция диода. Именно поэтому данный радиоэлемент часто называют просто «выпрямителем»;
— Выпрямитель мостовой – этот радиоэлемент состоит из четырёх диодов, которые соединены друг с другом в виде прямоугольника. Данная схема соединения диодов является самой эффективной схемой преобразования переменного электротока в электроток постоянный.
Если исключить из внимания зенеровский тип диодов, то диоды не имеют номиналов, в отличие от конденсаторов (измеряется в фарадах) и резисторах (измеряется в омах).
Как уже сказано выше, диод – это простейшая форма полупроводникового прибора. Прибор не имеет номинала, но просто выполняет свою функцию, перенаправляя и контролируя поток электронов.
Тем не менее, диод можно «измерить» сразу по двум параметрам: максимальному электротоку и предельному обратному напряжению. Именно по этим параметрам определяется класс того или иного диода, используемого в схемах.
Давайте разберёмся с каждым параметром:
— Предельное обратное напряжение – это максимальное напряжение на выводах диода в закрытом состоянии радиоэлемента. Так, если диод рассчитан максимум на 100В, то совсем не нужно применять его в схеме, где к выводам будет приложена большая разность потенциалов;
— Максимальный рабочий ток – это ток, который способен выдержать радиоэлемент, не выходя из строя. Вполне естественно, если диод имеет параметр в 3А, то совсем не следует играть с судьбой и превышать данное значение.
Диоды маркируются цифровым кодом.
Так, выпрямитель с кодом 1N4001 будет иметь предельное напряжение в 50В и максимальный рабочий ток в 1А. Выпрямитель с кодом 1N4002 будет иметь предельное напряжение уже в 100В, а с кодом 1N4003 – 200В.
Расшифровка кодов очень условна и я считаю, что не стоит занимать значительную часть статьи подробным «копанием» в каждой букве и цифре. Вполне естественно, что в XXI веке любую маркировку можно легко посмотреть в интернете и максимально точно определить, что за диод оказался у вас в руках.
Но в виде бонуса, я могу дать интересную подсказку: чаще всего, корпус выпрямительного диода с диапазоном значений от 3 до 5А покрыт серой либо чёрной эпоксидной смолой и имеет два вытянутых вывода. Диоды, предназначенные для больших токов в 20-40А, чаще всего имеют металлический корпус со специальным штифтом для теплоотвода или сам теплоотвод.
Завершив краткий ликбез, вернёмся к нашим «баранам» (то есть диодам).
Все диоды, независимо от типа, имеют отрицательные и положительные выводы. При этом отрицательный вывод называется «катодом», а положительный «анодом».
Катод маркируется полоской красного или чёрного цвета, которая располагается на корпусе, рядом с соответствующим выводом (на схемах, диод изображается треугольником, а полярность – перпендикулярной линией, прилегающей к острому концу). Соблюдение правильного расположения диода на электросхеме – крайне важная задача, так как, повторюсь, диоды позволяют току проходить через них в одном направлении и блокировать ток, проходящий в обратном направлении. Если «махнуть» выводы местами, то электросхема либо не заработает, либо ряд компонентов электросхемы попросту выйдет из строя.
Пару слов о СИД или светодиодах.
Большинство диодов излучает свет в инфракрасной (невидимой) части спектра. Но именно светодиоды разрабатывались конструкторами так, чтобы они стали ярчайшими источниками видимого света.
В современном мире светодиоды есть везде – в клавиатуре, в мониторе, в контрольных платах и т.д. Чаще всего, такие «вспомогательные» СИДы имеют зелёный, жёлтый или красный цвет. Однако сейчас много где встречаются голубые и полностью белые светодиоды, которые становятся основой полноценных светильников, которые по яркости способны «заткнуть за пояс» любую лампочку Ильича.
В отличие от других выпрямителей, светодиоды имеют заниженный параметр максимального тока, по сравнению со своими «обычными» собратьями. Чаще всего, максимальный ток светодиода ограничен параметром в 50мА. Превышение данного параметра может вывести полупроводник из строя.
Вполне понятно, что из-за своих свойств, большинство СИДов используется в паре с резисторами, чтобы ограничить мощность тока в схеме и не навредить хрупкому компоненту, стоящему в схеме после. По общему правилу, в схемах питания 3,3 – 5В используются резисторы со значением сопротивления в 330Ом; в схемах питания 6-9В – 560Ом; в схемах 12-15В – 1000Ом. Соблюдение данного правила позволяет сохранять СИДы в исправном состоянии. В том числе, в случаях форс-мажоров.
Превышение указанных параметров резистора приведёт к более безобидному результату – СИД станет светить менее ярко.
Вот такие они – диоды. Простые, важные и полезные элементы любой электросхемы. Понимание принципов работы диодов, конденсаторов и резисторов уже позволит вам сконструировать простейший диодный светильник, работающий от батареек. Но этот светильник – только поверхность айсберга, ибо диоды присутствуют во всех электросхемах сегодняшнего дня