How-To: Diodes

6 Schritt:Schritt 1: Unterschiedliche Anwendungen für verschiedene Dioden. Schritt 2: Light Emitting Diode Schritt 3: Zenerdioden Schritt 4: Schottky Dioden Schritt 5: Gleichrichterschaltung Schritt 6: Stellen Sie eine LED-Gitter!

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Wenn Sie auf der Elektronik-Projekte in der Vergangenheit begonnen haben, gibt es eine gute Chance, dass Sie bereits diese gemeinsame Komponente gestoßen und ohne zweiten Gedanken in Ihrer Schaltung gelötet haben. Dioden sind wertvoll in der Elektronik und servieren eine Vielzahl von Zwecken, die in den kommenden Schritte hervorgehoben wird.

Erstens, was ist eine Diode?

Eine Diode ist ein Halbleiterbauteil, der Strom in einer Richtung fließen kann, aber nicht die anderen.

Ein Halbleiter ist eine Art von Material, in diesem Fall Silicium oder Germanium, dessen elektrische Eigenschaften liegen zwischen denen der Leiter (Metalle) und Isolatoren (Glas, Gummi). Betrachten Leitungs: sein ist ein Maß für die relative Leichtigkeit, von denen Elektronen durch ein Material bewegen. Zum Beispiel Elektronen leicht zu bewegen durch ein Stück Metalldraht. Sie können das Verhalten eines reinen Materials wie Silizium zu ändern, und schalten Sie ihn in einem Halbleiter durch Dotierung. In Doping, eine geringe Menge einer Verunreinigung in das reine kristalline Struktur mischen Sie.

Die Arten von Verunreinigungen in reinem Silizium zugesetzt werden können, wie N-Typ oder P-Typ klassifiziert werden. N-Typ: mit n-Typ-Dotierung, Phosphor oder Arsen wird in kleinen Mengen zugegeben, in Teilen pro Milliarde, um das Silizium. Phosphor und Arsen sowohl fünf äußeren Elektronen, so dass sie versetzt sind, wenn sie in das Siliziumgitter zu erhalten. Die fünfte Elektron hat nichts zu binden, so dass es frei bewegen. Es dauert nur eine sehr kleine Menge der Verunreinigung, genügend freie Elektronen zu schaffen, dass ein elektrischer Strom durch das Silizium zu fließen. Elektronen sind negativ geladen, daher der Name N-Typ. P-Typ - in P-Typ-Dotierung, Bor oder Gallium ist mit dem reinen Silizium zugesetzt. Diese Elemente haben jeweils drei äußeren Elektronen. Wenn sie in die Siliziumstruktur gemischt, bilden sie "Löcher" in dem Gitter in dem ein Silizium Elektron hat nichts zu binden. Das Fehlen eines Elektrons erzeugt den Effekt einer positiven Ladung, daher der Name vom P-Typ. Löcher können Strom leiten. Ein Loch gerne ein Elektron von einem Nachbarn, Bewegen des Lochs über einen Raum.
Dioden werden von zwei unterschiedlich dotierten Schichten aus Halbleitermaterial, das einen PN-Übergang bilden. Die P-Typ-Material einen Überschuss von positiver Ladungsträger (Löcher) und die N-Typ, einen Elektronenüberschuss. Zwischen diesen Schichten, wobei die P-Typ und N-Typ-Materialien gerecht zu werden, Löcher und Elektronen kombinieren, mit excees Elektronen mit überschüssigen Löcher kombinieren, um sich gegenseitig aus, so dass eine dünne Schicht erzeugt, die weder positive noch negative Ladungsträger vorhanden ist. Dies wird als die Verarmungsschicht.

Es sind keine Ladungsträger in dieser Sperrschicht und kein Strom durch sie fließt. Aber wenn eine Spannung über dem Übergang angelegt jedoch so, dass die P-Typ-Anoden positiv ist und die N-Typ-Kathoden negativ gemacht wird, werden die positiven Löcher über die Verarmungsschicht in Richtung der negativen Kathode angezogen werden, auch die negativen Elektronen werden in Richtung hingezogen die positive Anode und Strom fließt.

Denken Sie an eine Diode als Einbahnstraße für Strom. Wenn die Diode in Durchlassspannung, ermöglicht die Diode Verkehr oder Strom von der Anode zu strömen, in Richtung der Kathode Bein. In einer umgekehrten Bias-Strom blockiert, so gibt es keinen Stromfluss durch den Schaltkreis. Wenn Strom durch eine Diode fließt, ist die Spannung auf der positiven Bein höher als auf der negativen Bein, wird dies als Vorwärtsspannungsabfall der Diode. Der Schweregrad der Spannungsabfall ist eine Funktion des Halbleitermaterials, daß die Diode aus gemacht wird. Wenn die Spannung über der Diode positiv ist, kann eine Menge von Strom fließen, wenn die Spannung ausreichend groß wird. Wenn die Spannung über der Diode negativ ist, praktisch kein Strom flows.Step 1: Verschiedene Verwendungen für verschiedene Dioden.



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Es gibt viele verschiedene Arten von Dioden, und jeder einen anderen Zweck als elektronisches Bauteil dient.

Eine Light Emitting Diode oder LED ist wahrscheinlich die bekannteste und am leichtesten identifiziert. Die LED sichtbares Licht emittiert, wenn Elektronen springen über den PN junction.The resultierende Licht wird als Elektrolumineszenz bezeichnet.

Photodioden nur leiten, wenn sie Licht ausgesetzt werden. Diese können die bei der Herstellung Projekte mit einer lichtaktivierter Schalter sein, so dass eine Schaltung, in nur aktiv in Gegenwart von Licht.

Zener-Dioden sind entworfen, um in der umgekehrten Richtung zu führen, nur dann, wenn so etwas wie die Durchbruchspannung wird die Schaltung Verhalten erreicht ist. Diese werden mit genauen Toleranzen gewählt, siehe Abschnitt über Zener-Dioden in Schritt 3.

Gleichrichter-Dioden sind so ausgelegt, Strom aus in die falsche Richtung fließt, zu stoppen. Dioden werden manchmal als Gleichrichter für ihre Verwendung Wechselstrom Strom in Gleichstrom, indem das negative Teil des Stroms zu korrigieren bekannt.

Schottky-Dioden sind auf ein und aus sehr schnell zu drehen, wenn die Durchbruchspannung erreicht wird, schnell in digitalen Schaltungen reagiert. Wenn sie durch eine Diode fließt Strom gibt es einen sehr geringen Spannungsabfall über den Anschlüssen. Siliziumdioden haben einen Spannungsabfall oder Verlust; eine Schottky-Diodenspannungsabfall ist wesentlich geringer. Dieser niedrigere Spannungsabfall ermöglicht höhere Schaltgeschwindigkeit und eine bessere Systemeffizienz.

Dioden können in einer Anzahl von Weisen verwendet werden, mag eine stromempfindliche Schaltung schützen. Ein Gerät, das Batterien verwendet wird wahrscheinlich eine Diode, die es schützt, wenn die Batterie nicht ordnungsgemäß eingelegte enthalten. Die Diode wird die umgekehrte Strom von der Reise von der Batterie, um den Rest der circuit-- damit aufhören, die Diode schützt die empfindliche Elektronik im Inneren der Ihrer Schaltung.

In den nächsten Schritten werden Sie Informationen über einige der am häufigsten verwendeten Arten von Dioden.
Schritt 2: Light Emitting Diode

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Eine Leuchtdiode oder LED leuchtet, wenn in Vorwärtsrichtung elektrisch vorgespannt. Dieser Effekt ist eine Form von Elektrolumineszenz.

Eine LED ist eine spezielle Art von Halbleiterdiode. Ladungsträger werden von einem elektrischen Strom, der durch den pn-Übergang erzeugt und Energiefreisetzung in Form von Lichtquanten, wenn sie rekombinieren. Die Wellenlänge des Lichts und somit die Farbe, durch die Materialien, die den pn-Übergang, die Elementen dotiert reinen Materials diktiert wird. Eine normale Diode emittiert unsichtbares Fern-Infrarot-Licht, aber die für eine LED verwendeten Materialien Bandlückenenergien entspricht, im nahen Infrarot, sichtbaren oder nahen UV-Licht.



Im Gegensatz zu Glühlampen, die entweder mit Wechselstrom oder Gleichstrom betrieben werden kann, benötigen LEDs eine Gleichstromversorgung von der richtigen Polarität. Wenn die Spannung über den pn-Übergang ist in die richtige Richtung, ist ein signifikanter Strom fließt und das Gerät soll nach vorne vorgespannt werden. Die Spannung über der LED ist in diesem Fall für eine bestimmte LED befestigt und ist proportional zu der Energie der emittierten Photonen. Wenn die Spannung der falschen Polarität, befindet sich das Gerät um eine Rückwärtsrichtung betrieben wird, nur sehr wenig Strom fließt, ist, und wird kein Licht emittiert.

Das Halbleiterdiode in einem festen Kunststofflinse ummantelt. Manchmal ist der Kunststoff gefärbt ist, und Sie LEDs in fast jedem Farbton zu finden. Abgesehen von der aktuellen Bewertung auf LED, wird die Größe und die Form des Kunststoffgehäuse diktieren, wie und wie viel, leuchtet die LED in der Lage, zu werfen.

Schritt 3: Zenerdioden

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Zenerdioden mit einer höheren Konzentration von Verunreinigungen sie eine sehr dünne Verarmungsschicht zu geben dotiert. Im Einsatz werden sie umgekehrt vorgespannt. Dies bedeutet, dass Strom nicht über eine Zener-Diode zu bewegen, bis die Durchbruchspannung erreicht ist. In jeder Diode, kommt ein Punkt, an dem, wenn eine ausreichende Sperrspannung angelegt wird, ein Rückstrom wird von der Kathode zur Anode fließt. Die fest gebundene Elektronen in der Verarmungsschicht von ihrer Atome zerrissen und es zu einer abrupten Erhöhung der Strom. Wenn dieser Strom kann zu einem zu hohen Wert aufbauen, können Schäden auftreten. Jedoch, wenn der Sperrstrom auf einen sicheren Wert begrenzt, der Diode nicht geschädigt werden, und sobald die Sperrspannung verringert ist die Diode aufhört wieder leitend.

Wählen Sie eine Zener-Diode, wenn Sie brauchen, um eine spannungsempfindliche Schalter in Ihrer Schaltung haben. Die zur Verfügung stehende Spannungsdurchschlag im Bereich von etwa 2 Volt bis 200 Volt.
Schritt 4: Schottky Dioden

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Im Gegensatz zu einem PN-Übergang-Diode, eine Schottky-Diode hat einen Metall-Halbleiter (M-S) Übergang ist eine Art von Übergang, in dem ein Metall in engen Kontakt mit einem Halbleitermaterial. Sie sind Halbleiterdioden mit einem geringen Spannungsabfall und einem sehr schnellen Schaltvorgang.

Für den Übergang, Molybdän, Platin, Chrom oder Wolfram verwendet werden; und einer halbleitenden N-Typ Silizium. Die Metallseite wirkt als Anode und der n-Typ-Halbleiter wirkt als Kathode. Dies nennt man die Schottky-Barriere. Es gibt Vorteile bei der Geschwindigkeit, da Schottky-Dioden nicht auf Löcher oder Elektronen rekombinieren verlassen, wenn sie die entgegengesetzte Art von Bereichen geben, wie im Falle einer herkömmlichen Diode. Diese Arten von Dioden, durch Design, eine sehr genaue Durchbruchspannung und sind in der Lage zu reagieren, oder wechseln Sie schnell durch eine teilweise Metall-Verbindung.

Wenn sie durch eine Diode fließt Strom gibt es einen sehr geringen Spannungsabfall über den Anschlüssen. Dieser niedrigere Spannungsabfall ist förderlich für schnellere Schaltgeschwindigkeit und eine bessere Systemeffizienz. Es reduziert die Verlustleistung in der Regel in dem Gleichrichter und andere Dioden in der Energieversorgung eingesetzt entstehen. Mit Standard-Silizium-Dioden bietet die wichtigste Alternative, etwa 0,6 bis 0,7 Volt ihrerseits auf Spannung. Mit Schottky-Diodengleichrichter mit einer Einschaltspannung von etwa 0,2 bis 0,3 Volt, gibt es eine signifikante Energieeinsparung zu gained.Step 5: Gleichrichterschaltung

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Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, wird der Wechselstrom (AC), die periodisch die Richtung umkehrt, in Gleichstrom (DC), die nur in eine Richtung fließt.

Die beliebteste Anwendung der Diode ist für Stromgleichrichtung verwendet. Dies beinhaltet eine Vorrichtung, die erlaubt nur einen Einwegstrom von Elektronen. Dies ist genau das, was eine Halbleiterdiode tut.

Es ist ein Entwurf genannt genannten einen Vollwellen-Brückengleichrichter, ist es um eine Vier-Dioden-Brückenschaltung aufgebaut. (Siehe Bild) Wechselstrom ist an der Unterseite und der Oberseite des Brückengleichrichter zugeführt, welcher die Dioden-Filter in einen Gleichstrom, indem der Strom zu den richtigen positiven und negativen Punkten.

Diese Schaltung erzeugt eine Ausgangsgleich von einem AC-Eingang, sowie Verpolungsschutz. Das heißt, es ermöglicht eine normale Funktion der DC-Antriebsanlagen, wenn Batterien nach hinten installiert wurde, oder wenn die Drähte aus einer Gleichstromquelle umgekehrt worden sind, und schützt Ihre Schaltung vor Schäden durch Rückwärts polarity.Step 6 verursacht: Machen Sie eine LED-Raster !

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Eine wirklich einfache Möglichkeit, etwas Erfahrung mit Dioden zu erhalten ist über LED-Schaltungen. Um eine LED-Matrix zu machen, habe ich eine 9V-Batterie, ein Steckbrett, 3V LEDs und einige 1K Widerstände.

I verdrahtet sie mit dem positiven auf der rechten Seite bewegt, um auf der linken Seite zu erden. Ich habe sechs verschiedene Zeilen und zwei Spalten von LEDs. Verdrahtung in Serie geht es von V (+) an den Pluspol der LED, und dann eine andere LED, dann einen 1K Widerstand an Masse. Werfen Sie einen Blick auf die schematische in diesem Schritt.

Strom bewegt sich von der Anode zu der Kathode jeder LED, und, wenn eine der LEDs Anschlüsse vertauscht sind - es wird nicht zu beleuchten.