Come dimensionare un diodo

Riepilogo:

Durante la progettazione o la riparazione di circuiti elettronici, è importante comprendere le caratteristiche dei diodi. In particolare, la tensione inversa di picco (PIV) e le valutazioni massime della corrente in avanti sono fondamentali da considerare. Il dimensionamento di un diodo implica trovarne uno in grado di gestire queste valutazioni pur essendo convenienti. Questo articolo fornisce istruzioni passo-passo su come dimensionare un diodo per un circuito.

Punti chiave:

1. PIV e la massima corrente in avanti sono importanti caratteristiche del diodo.
2. Le valutazioni PIV e attuali più grandi significano diodi più grandi e più costosi.
3. Per dimensioni di un diodo, determinare i requisiti di corrente e tensione del circuito.
4. Se il circuito utilizza DC, aggiungere un margine di sicurezza del 20-50% ai valori di tensione e corrente.
5. Se il circuito utilizza la corrente pulsata, considerare la valutazione del picco della corrente in avanti oltre ai requisiti di tensione e corrente.
6. Presta attenzione alla confezione e allo stile del caso del diodo, poiché i diodi più grandi possono richiedere dissipatori di calore.

Domande:

1. Posso usare in sicurezza un diodo da 6 A, 600 V al posto di un diodo da 6 A, 400 V?
• Sì, un punteggio di tensione più elevato è generalmente sicuro e fornisce più margine di sicurezza contro i transitori di rete.

Risposte:

1. Sì, una valutazione di tensione più alta va bene. Significa solo più margine di sicurezza contro i transitori di rete (che è buono). L’unica differenza tra -4 e -6 è la valutazione della tensione (vedi foglio dati).

Risposta il 2 aprile 2020 alle 22:26

Spehro Pefhany Spehro Pefhany

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Commenti aggiuntivi:

È importante notare che la modifica di un diodo in un circuito può presentarsi con alcuni rischi, specialmente quando si lavora con gli elettrodomestici alimentati. Mentre il diodo di sostituzione con un punteggio di tensione più elevato è generalmente sicuro, potrebbero esserci altri fattori da considerare. Ad esempio, i diodi più grandi possono avere correnti di perdita più elevate, ma di solito non è una preoccupazione nelle applicazioni basate sulla rete. In caso di dubbi o preoccupazioni specifiche, è meglio consultare un esperto o fare riferimento alle raccomandazioni del produttore.

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Come dimensionare un diodo

Quando si progettano o si riparano un circuito elettronico, dovresti essere consapevole delle caratteristiche del diodo, in particolare quelle che, se le superi, distruggeranno la parte. Due di un diodo’S caratteristiche più critiche sono la tensione inversa di picco (PIV) e la massima corrente in avanti. PIV è la tensione più alta che un diodo può tollerare in una direzione inversa. La corrente massima in avanti è la più attuale che il diodo può condurre in direzione avanti. Generalmente, PIV e correnti più grandi significano diodi fisicamente più grandi e più costosi. Dimensionare un diodo significa trovarne uno che si adatta meglio al circuito a un prezzo ragionevole.

Esaminare lo schema e determinare il più attuale che il diodo dovrà condurre nella sua direzione in avanti. Determinare anche la tensione massima che il diodo avrà attraverso di essa nella direzione inversa: tensione positiva al catodo, tensione negativa all’anodo. Se il circuito utilizza solo DC, è possibile dimensionare il diodo prendendo questi valori di tensione e corrente e aggiungendo il 20-50 percento per la sicurezza.

Guarda attraverso il catalogo del diodo per una parte in grado di gestire la tensione e la corrente determinata nel passaggio 1. Se il circuito utilizza corrente pulsata anziché DC, consultare anche la specifica di valutazione della corrente in avanti della corrente di picco nel catalogo. Come con le altre valutazioni, tu’vorrà consentire almeno un margine di sicurezza del 20 %.

Nota il diodo’imballaggio S o stile di custodia. I diodi più grandi dissiperanno più calore, quindi loro’essere confezionato con una linguetta in metallo. I diodi ancora più grandi sembreranno bulloni metallici, intesi ad attaccarsi saldamente a conduttori di grandi dimensioni e dissipatori di calore. Se tu’Riparare un circuito, assicurarsi che il nuovo diodo’S Style Case corrisponde al vecchio diodo’S. Se questo è un nuovo circuito, prendi il diodo’S Requisiti di montaggio fisico in esame mentre pianifichi il circuito e il caso.

Cose di cui hai bisogno:

• Diagramma schematico
• Catalogo dei diodi o fogli di specifica

Posso usare in sicurezza un diodo da 6 A, 600 V al posto di un diodo da 6 A, 400 V?

Persona elettrica inesperta qui, ma cercando di risparmiare costi significativi per riparare un forno. Il forno che ho ha un diodo MR754 dall’elemento di riscaldamento della convezione principale, che è fallito. Sfortunatamente, poiché fa parte del cablaggio, il produttore offre solo l’intero cablaggio come parte di sostituzione a $ 500+. In attesa di tutte le altre cose che controllano con un multimetro, vorrei semplicemente girare in un diodo sostitutivo (~ $ 2 parte). Tuttavia non posso individuare un MR754 nella mia zona ed è più giorni lavorativi per ottenere uno tramite ordine online. I venditori locali hanno un MR756 disponibile. Entrambi sono correnti da 6 amp, ma la sostituzione disponibile sarebbe 600 V vs 400 V. È sicuro da utilizzare in questa applicazione? Qual è il rischio, dovrei provare questo? Metto gli altri componenti nel forno (i.e. elemento o tavola di controllo) a rischio?

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Chiesto il 2 aprile 2020 alle 22:23

189 1 1 badge d’argento 3 3 badge in bronzo

\ $ \ begingroup \ $ non vedo alcun motivo per cui no. 600 V è solo la valutazione del blocco inverso. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 6:18

\ $ \ begingroup \ $ penso che sarebbe anche più sicuro. Più tolleranza se qualcosa va storto. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 10:55

\ $ \ begingroup \ $ i c’è un repair VTC contro questa domanda, ma non credo sia applicabile. Questa è una domanda molto specifica su un tipo di componente, a cui si può facilmente rispondere. Una “domanda di riparazione” è per “il mio widget si è rotto, ecco una foto sfocata di metà del circuito, dove dovrei mettere il mio multimetro da $ 4?”\ $ \ endgroup \ $

4 aprile 2020 alle 10:34

4 risposte 4

\ $ \ begingroup \ $

Sì, una valutazione di tensione più alta va bene. Significa solo più margine di sicurezza contro i transitori di rete (che è buono). L’unica differenza tra -4 e -6 è la valutazione della tensione (vedi foglio dati).

Risposta il 2 aprile 2020 alle 22:26

Spehro Pefhany Spehro Pefhany

365k 17 17 badge d’oro 313 313 badge d’argento 817 817 badge di bronzo

\ $ \ begingroup \ $ il diodo in sé va sicuramente bene, come dici in modo molto adeguato – ma la domanda chiede anche se ci sono altri fattori di rischio nel cambiarlo. Sembra che tu abbia una buona presa (a giudicare da mandato e rappresentante) – non c’è nessuno che vale la pena menzionarla? \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 11:01

\ $ \ begingroup \ $ un diodo più grande potrebbe avere grandi correnti di perdita, ma di solito non è una preoccupazione per le cose di rete. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 12:48

\ $ \ begingroup \ $ @stianyttervik potrebbero esserci rischi per l’OP che esisterebbero a lavorare su qualsiasi apparecchio alimentato. Potresti scrivere una risposta che evidenzia quelli e lo vorrò se è utile. Don’VEDERE QUI RISCHI SPECIALI QUI PER SOSTITUIRE UNA PARTE CON UN ALTRO equivalente OEM. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 12:51

\ $ \ begingroup \ $ @ACD Tensione di classificazione più alta è di solito lo stesso dado. I diodi più grandi sono quelli classificati per più corrente, non per la tensione. Semmai un diodo a punteggio più alto dello stesso tipo avrebbe probabilmente meno perdite. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 12:52

\ $ \ begingroup \ $

Generalmente, poiché i commenti e le risposte affermano già, è OK utilizzare un diodo di valutazione di tensione più elevata quando la valutazione dell’amplificatore è sufficiente. Sarebbe anche ok avere una valutazione di amplificatore leggermente più alta normalmente.

Nel tuo caso, tuttavia non vedo alcun fusibile nel diagramma del cablaggio e sembra che il diodo avrebbe potuto soffiare a causa di un elemento di riscaldamento difettoso.

Un corto circuito all’interno della bobina di riscaldamento farà salire la corrente e questo di conseguenza distruggerà il diodo quando sta andando oltre 4 amplificatori. Dal momento che è più probabile che una bobina del riscaldatore si logo. Potresti vedere il tuo diodo di sostituzione fallire molto presto altrimenti.

In sintesi: un diodo di tensione più elevato di quanto specificato non è critico ma una valutazione AMP più elevata può comportare un rischio se il diodo funziona come fusibile in caso di corto circuito della bobina.

Risposta il 3 aprile 2020 alle 10:35

341 1 1 badge d’argento 3 3 badge in bronzo

\ $ \ begingroup \ $ Sì, grazie. Ho controllato la resistenza attraverso l’elemento stesso e tiene stabile a metà degli anni ’40. Sembra che controlli? \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 15:30

\ $ \ begingroup \ $ @ltb non vedo in questo momento a quale tensione funziona il forno, ma 40ohm è probabilmente troppo piccolo – d’altra parte stai misurando il freddo e presumo che la resistenza dell’elemento di riscaldamento cresca con la temperatura (ma potresti comunque avere correnti di picco superiore a 6a, a seconda della tensione). \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 17:04

\ $ \ begingroup \ $ @ltb: 40 ohm sembra ragionevole per un paese a 120 V; Ho misurato gli elementi del piano cottura nella mia stufa (Canada: 120 V) per curiosità quando ne sostituivo uno danneggiato (rivestimento in ceramica scheggiata) e IIRC quelli più piccoli erano come 50 ohm. 120^2/40 è 360 W per 120 VRMS attraverso di esso, il che sembra totalmente ragionevole per un elemento. E 120 V / 40 ohm sono 3 amps RMS, quindi il picco è ancora comodamente inferiore alla valutazione 6A. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 18:22

\ $ \ begingroup \ $ @nobody: l’OP è probabilmente in un paese a 120 V; 3A RMS spiegherebbe bene una valutazione di diodi 6A. Guarda il mio commento precedente. Immagino che il Nord America a giudicare dalle 3 lingue nel manuale: inglese, spagnolo (credo), francese. \ $ \ endgroup \ $

3 aprile 2020 alle 18:26

\ $ \ begingroup \ $

Rispondere invece di rispondere a causa della mancanza di reputazione

La domanda è stata data risposta, ma Stian Yttervik ha chiesto se ci sono dei rischi. In quasi tutti i casi, no. La maggior parte dei diodi sarà a circa 0.7 a 1 volt di tensione in avanti, (quasi) indipendentemente dalla tensione di corrente e di rottura.

Tuttavia, le valutazioni di tensione più elevate spesso presentano una caduta di tensione in avanti più elevata e (a uguale corrente nel carico) perdite di potenza più elevate. Se il circuito utilizzava un diodo Schottky molto basso con una goccia di tensione di forse 0.5 volt e si sostituiscono con un diodo ad alta tensione con una caduta di tensione di 1.5 volt, quindi il diodo sostitutivo diventerà molto più caldo del diodo originale poiché deve dissipare (tre volte la tensione) * (stessa corrente). Questo potrebbe diventare un problema all’interno di un recinto stretto.

Inoltre, alcuni circuiti di piccoli segnali potrebbero fare affidamento sul fatto che un diodo abbia una certa goccia di tensione. In tal caso dovresti anche provare ad abbinare la tensione in avanti, o almeno la famiglia dei diodi (sostituire Schottky con Schottky, silicio con silicio, alta tensione con alta tensione).

E infine, non sostituire un diodo Zener con un altro diodo Zener con una maggiore tensione di rottura, poiché per i diodi Zener la tensione di rottura È il parametro più importante!

Comprensione delle specifiche, delle valutazioni e dei parametri dei diodi

I diodi possono apparire semplici ma hanno molte specifiche, parametri e valutazioni che devono essere compresi quando si selezionano uno come sostituzione o per un nuovo design del circuito elettronico.

Comprensione delle specifiche dei diodi, dei parametri e delle valutazioni può essere la chiave per selezionare il componente elettronico giusto per un particolare design del circuito elettronico, sia che si tratti di una progettazione di circuiti standard, progettazione dell’alimentazione, design RF o altro.

Con un’enorme varietà di diodi disponibili sul mercato, selezionare quello richiesto potrebbe non apparire sempre facile e comprendere le specifiche e le schede dei dati in modo che il diodo giusto possa essere selezionato è fondamentalmente importante.

La maggior parte delle specifiche, delle valutazioni e dei parametri sono relativamente semplici da capire, specialmente con una piccola spiegazione, ma alcuni potrebbero richiedere un po ‘più di spiegazioni o possono essere applicabili a un numero limitato di diodi.

Oltre alle specifiche che affrontano le prestazioni elettriche, anche i pacchetti fisici sono importanti. I diodi sono disponibili in una varietà di pacchetti tra cui pacchetti terminati con filo e diodi ad alta potenza che si bloccano sui dissipatori di calore e con una grande quantità di produzione e un gruppo PCB altamente automatizzato, i componenti della tecnologia di superficie – i diodi SMD vengono utilizzati in vaste quantità.

Di conseguenza alcune specifiche di diodi saranno applicabili a tutti questi componenti elettronici e ai progetti di circuiti elettronici generali; Altri saranno applicabili ai progetti di alimentazione, ad altri a progetti RF, e tuttavia altre specifiche ad altre aree specifiche di progettazione del circuito.

Valutazioni e parametri delle specifiche dei diodi

Le specifiche per i diodi compaiono nei schede dei dati e forniscono una descrizione delle prestazioni del dispositivo particolare. L’ispezione dei parametri delle prestazioni consentirà di valutare il diodo per se fornirà le prestazioni richieste per la sua funzione prevista all’interno di un circuito elettronico.

Diversi parametri di specifica sono più applicabili per i diodi utilizzati in diverse applicazioni, diversi progetti di circuiti elettronici, ecc. Per applicazioni di alimentazione, aspetti come la capacità di corrente, la caduta di tensione in avanti, la temperatura di giunzione e simili saranno importanti, ma per i progetti RF, la capacità e l’accensione saranno spesso di grande interesse.

Gli aspetti di seguito descrivono in dettaglio alcuni dei parametri o delle specifiche più utilizzati utilizzati nei schede dei dati per la maggior parte dei tipi di diodo.

L’elenco seguente fornisce i dettagli delle varie caratteristiche del diodo e dei parametri del diodo presenti nei fogli di dati e nelle specifiche per i diodi.

Materiale a semiconduttore

Il materiale a semiconduttore utilizzato nel diodo della giunzione PN è di fondamentale importanza perché il materiale utilizzato influisce su molte delle principali caratteristiche e proprietà del diodo. Il silicio e il germanio sono due materiali ampiamente usati:

• Silicio: Il silicio è il materiale più utilizzato come se offra alti livelli di prestazioni per la maggior parte delle applicazioni e offre bassi costi di produzione. La tecnologia per il silicio è ben consolidata e i diodi di silicio possono essere resi a buon mercato. La tensione di accensione in avanti è di circa 0.6v, che è alto per alcune applicazioni, sebbene per i diodi di Schottky sia inferiore.
• Germanio: Il germanio è meno utilizzato e offre una bassa svolta di circa 0.2 a 0.3 v.

Altri materiali sono generalmente riservati per diodi più specialistici. Ad esempio, i LED utilizzano materiali composti per fornire i diversi colori.

Tipo di diodo

Sebbene la maggior parte dei diodi abbia una giunzione PN come base della loro costruzione, sono formulati diversi tipi di diodo per fornire caratteristiche diverse e talvolta possono operare in modi diversi.

Selezionare il giusto tipo di diodo per ogni dato progettazione di circuiti elettronici è la chiave.

I diodi Zener vengono utilizzati per fornire tensioni di riferimento, mentre i diodi varactor vengono utilizzati per fornire un livello variabile di capacità in un design RF secondo la distorsione inversa fornita. I diodi del ratto possono utilizzare un diodo di giunzione PN semplice o in alcuni casi possono utilizzare un diodo Schottky per una tensione a bassa tensione.

Qualunque sia il design del circuito per utilizzare il giusto tipo di componente elettronico per ottenere la funzionalità e le prestazioni richieste.

Specifica a goccia di tensione in avanti, VF

Qualsiasi dispositivo elettronico che passa la corrente svilupperà una tensione risultante su di essa e questa caratteristica del diodo è di grande importanza, in particolare per la rettifica di potenza in cui le perdite di potenza saranno più elevate per una caduta di tensione ad alta tensione. Anche i diodi per i disegni RF richiedono spesso una piccola caduta di tensione in avanti poiché i segnali possono essere piccoli ma devono comunque superarlo.

La tensione attraverso un diodo di giunzione PN sorge per due motivi. La prima della natura della giunzione PN a semiconduttore e risulta dalla tensione di accensione sopra menzionata. Questa tensione consente di superare lo strato di esaurimento e per la corrente di fluire.

Il secondo deriva dalle normali perdite resistive nel dispositivo. Di conseguenza, verrà fornita una figura per la caduta di tensione in avanti. Questa cifra è particolarmente importante per i diodi del raddrizzatore in cui possono essere passati livelli significativi di corrente.

Soprattutto per i diodi di rettifica di potenza, un grafico della caduta di tensione in avanti per vari livelli di corrente è normalmente fornito all’interno della scheda tecnica. Ciò avrà una banda di cifre tipiche e usando questo può essere determinato l’intervallo di caduta di tensione per il trasporto dei livelli di corrente previsti. È possibile quindi determinare la potenza che verrà dissipata nell’area di giunzione del diodo.

Specifiche di tensione inversa di picco, PIV:

Questa caratteristica del diodo è la massima tensione che un diodo può resistere nella direzione inversa. Questa tensione non deve essere superata altrimenti il ​​dispositivo potrebbe fallire.

La specifica PIV è particolarmente applicabile ai progetti dei circuiti di alimentazione in cui sono comunemente presenti tensioni più elevate.

La tensione inversa di picco non è semplicemente la tensione RMS della forma d’onda in arrivo. Ogni design del circuito elettronico deve essere considerato per i suoi meriti, ma per un semplice rettificatore a metà onda a diodo singolo con una qualche forma di condensatore di levigatura in seguito, si dovrebbe ricordare che il condensatore terrà una tensione uguale al picco della forma d’onda di tensione di tensione in arrivo.

Il diodo vedrà quindi anche il picco della forma d’onda in arrivo nella direzione inversa e quindi in queste circostanze vedrà una tensione inversa di picco pari al valore di picco a picco della forma d’onda.

Specifiche di tensione di rottura inversa, v_{(Br) r}

Questa specifica è un po ‘diversa dalla tensione inversa di picco in quanto questa tensione è il punto in cui il diodo si romperà.

Il diodo può resistere a una tensione inversa fino a un certo punto, quindi si romperà. In alcuni diodi e in alcuni circuiti causerà danni irreparabili, sebbene per i diodi di riferimento di Zener / Tensione lo scenario di rottura inverso è ciò che viene utilizzato per il riferimento di tensione, sebbene il circuito debba essere ideato per limitare la corrente di corrente, altrimenti il ​​diodo può essere distrutto.

Corrente in avanti massima

Per una progettazione di circuiti elettronici che trasporta livelli significativi di corrente è necessario per garantire che i livelli di corrente massimi per il diodo non vengano superati.

Man mano che gli attuali livelli aumentano, quindi il calore aggiuntivo viene dissipato e questo deve essere rimosso. Anche la densità di corrente all’interno della giunzione non deve essere superata altrimenti il ​​burnout potrebbe verificarsi.

La selezione di un diodo per la progettazione del circuito che può gestire in sicurezza la corrente, consentendo anche un buon margine (in genere in esecuzione al 60% o meno) assicurerà che l’affidabilità del circuito complessivo sia sufficientemente elevato.

Temperatura operativa di giunzione

Come tutti i componenti elettronici, i diodi hanno una temperatura operativa massima. Nella scheda tecnica ci sarà una sezione che delinea la temperatura massima di giunzione. Man mano che la temperatura di giunzione aumenta, così l’affidabilità diminuirà a lungo termine. Se viene superata la temperatura massima di giunzione, è probabile che il diodo fallisca e potrebbe persino prendere fuoco.

Va ricordato che la temperatura di giunzione si riferisce alla giunzione del diodo stesso all’interno del pacchetto e non alla temperatura del pacchetto. Un margine molto buono dovrebbe essere consentito tra la temperatura del pacchetto e la temperatura di giunzione in qualsiasi design del circuito elettronico.

Spesso verranno fornite curve nella scheda tecnica per consentire la determinazione della temperatura di giunzione. È anche possibile calcolare la temperatura di giunzione da una conoscenza della corrente, caduta di tensione in avanti e resistenza termica,: specifiche che sono menzionate nelle schede dei dati e menzionate anche qui.

Alla luce degli aspetti dell’affidabilità a lungo termine, è sempre meglio eseguire il diodo bene all’interno delle sue valutazioni. Ciò fornisce un buon margine per garantire un funzionamento a lungo termine affidabile e per il diodo per ospitare eventuali picchi a breve termine. Questo è lo stesso per qualsiasi componente elettronico.

Giunzione alla resistenza termica ambientale, θ_Ja

Questo parametro di specifica della scheda dei dati del diodo viene misurato in ° C per watt e significa che per ogni watt dissipata nella giunzione ci sarà un determinato aumento della temperatura al di sopra dell’ambiente. Ciò significa che per un diodo con una giunzione alla resistenza termica ambientale di 50 ° C/W, la temperatura della giunzione aumenterà di 50 ° C per ogni watt di potenza dissipata.

La giunzione alla resistenza termica ambientale è in realtà la somma di una serie di singole aree del diodo: resistenza termica con giunzione a caso, resistenza termica da caso a superficie e resistenza termica da superficie a ambiente, come mostrato da questa formula: θ_Ja = θ_JC + θ_Cs + θ_Sa.

Questa specifica complessiva è la chiave per essere in grado di determinare la temperatura operativa di giunzione effettiva: un parametro chiave da monitorare quando si progetta un circuito in cui i diodi trasportano una corrente apprezzabile in modo tale che la corrente approvata darà origine alla dissipazione della potenza.

La temperatura di giunzione può essere calcolata usando la formula:

T j = t Amb + i ⋅ v f ⋅ θ ja

Dove:
T_J temperatura di giunzione
T_Amb = temperatura ambiente
Θ_Ja = giunzione alla resistenza termica ambientale.

Specifica della corrente di perdita

Se fosse disponibile un diodo perfetto, allora non fluirebbe alcuna corrente quando era distorta inversa. Si è scoperto che per un vero diodo di giunzione PN, una quantità molto piccola di flusso di corrente nella direzione inversa a seguito dei portatori di minoranza nel semiconduttore. Il livello di corrente di perdita dipende da tre fattori principali. La tensione inversa è ovviamente significativa. Dipende anche dalla temperatura, aumentando in modo apprezzabile con la temperatura. Si è anche scoperto che dipende molto dal tipo di materiale a semiconduttore utilizzato: il silicio è molto meglio del germanio.

La caratteristica della corrente di perdita o le specifiche per un diodo di giunzione PN è specificata a una certa tensione inversa e temperatura particolare. La specifica è normalmente definita in termini di microamps, µA o picoamps, PA poiché i livelli sono normalmente molto bassi prima che si verifichino rottura inversa.

Vale la pena notare che i diodi di silicio standard che formano la stragrande maggioranza dei diodi utilizzati hanno livelli molto bassi di corrente inversa, ma i diodi di germanio e anche i diodi Schottky hanno livelli più alti di corrente inversa. Entrambi questi ultimi tipi di diodi trovano usi nei progetti RF e nei diodi Schottky anche nelle applicazioni di potenza.

Capacità di giunzione:

Tutti i diodi di giunzione PN presentano un certo livello di capacità di giunzione. La regione di esaurimento è la spaziatura dielettrica tra le due piastre che sono effettivamente formate sul bordo della regione di esaurimento e l’area con vettori di maggioranza.

Il valore effettivo della capacità dipende dalla tensione inversa che fa cambiare la regione di esaurimento. L’aumento della tensione inversa aumenta la dimensione della regione di esaurimento e la distanza tra le due regioni conduttori. Quindi questo riduce la capacità.

Questo fatto viene utilizzato nei diodi varactor o varicap con buoni risultati ed è ampiamente utilizzato in oscillatore a frequenza variabile e filtri a frequenza variabile e altri progetti RF.

Tuttavia, per molte altre applicazioni, in particolare alcuni progetti RF in cui la capacità vagante attraverso il diodo potrebbe influire sulle prestazioni, questo deve essere ridotto al minimo. Poiché la capacità è importante, viene specificata.

Il parametro è normalmente dettagliato come una data capacità (normalmente in PF come livelli di capacità sono relativamente bassi) a una data tensione o tensione. Sono disponibili anche speciali diodi a bassa capacità per molte applicazioni RF.

Vale la pena notare che per molte applicazioni di raddrizzatore di potenza la capacità è sufficientemente bassa da non essere un problema. Ad esempio, la capacità di giunzione di 1N4001 e 1N4004 è solo 15 pf per una tensione inversa di 4 volt e meno quando la tensione aumenta. I diodi di tensione più alta possono essere inferiori: un 1N4007 ha una capacità di giunzione di 8 pf per una tensione inversa di 4 volt.

Di conseguenza è solo quando le frequenze aumentano che si notano l’effetto della capacità. Poiché i livelli di capacità sono bassi, le frequenze fino a circa 100 kHz spesso non ne sono influenzate e nella maggior parte dei casi possono essere ignorate fino a frequenze ancora più alte.

Tipo di pacchetto:

I diodi possono essere montati in una varietà di pacchetti in base alle loro applicazioni e in alcune circostanze, in particolare applicazioni di progettazione RF, il pacchetto è un elemento chiave per definire le caratteristiche complessive del diodo RF.

Anche per le applicazioni di alimentazione in cui è importante la dissipazione del calore, il pacchetto può definire molti dei parametri complessivi del diodo poiché i diodi ad alta potenza possono richiedere pacchetti che possono essere imbullonati sui dissipatori di calore, mentre i piccoli diodi del segnale in cui la dissipazione del calore non è un problema può essere disponibile in formati con piombo o come dispositivi di montaggio superficiale.

Anche diodi ad alta potenza possono essere disponibili come raddrizzatori del ponte contenenti quattro diodi in un ponte adatto a divertenti applicazioni di rettifica delle onde.

Diodi a montaggio di superficie, i diodi SMD vengono utilizzati in grandi quantità perché la maggior parte della produzione di elettronica e l’assemblaggio di PCB vengono intrapresi utilizzando tecniche automatizzate e la tecnologia del montaggio superficiale si presta a questo.

Oltre a ciò, i diodi sono disponibili sia in piombo che in quelli che utilizzano i pacchetti tecnologici a montaggio superficiale dipendono dal diodo. La maggior parte dei diodi RF e a bassa potenza sono disponibili nei pacchetti tecnologici a montaggio superficiale rendendoli più appropriati per la produzione su larga scala.

Schemi di codifica dei diodi e segni

La maggior parte dei diodi utilizzati ha numeri di parte conformi agli schemi di JEDEC o pro-elettroni. Numeri come 1N4001, 1N916, BZY88 e molti altri sono molto familiari a chiunque sia coinvolto nella progettazione e produzione elettronica.

Tuttavia, quando si utilizzano tecniche di assemblaggio di PCB a circuito stampato automatizzato e tecnologia del monte di superficie, si è riscontrato che molti dispositivi sono troppo piccoli per trasportare il numero completo che potrebbe essere utilizzato in un foglio di dati. Di conseguenza, si è sviluppato un sistema di codifica piuttosto arbitrario, per cui il pacchetto dispositivo trasporta un semplice codice di identificazione di due o tre caratteri.

Questo può normalmente essere ospitato sui piccoli pacchetti di diodi a montaggio superficiale. Tuttavia, identificare il numero di tipo da parte dei produttori di un diodo SMD dal codice del pacchetto potrebbe non essere facile a prima vista. Ci sono alcuni utili libri di codice SMD disponibili che forniscono i dati per questi dispositivi. Ad esempio il codice “13S” indica un diodo a montaggio superficiale BAS125 in un pacchetto SOT23 o SOT323.

Esempio di specifiche tipiche del diodo

Sebbene ci siano molti diodi diversi con un gran numero di specifiche diverse, a volte aiuta a vedere quali sono le varie specifiche e parametri e come sono espressi in un formato simile a quelli visti nelle schede dei dati.

Il 1N5711 è un diodo a basso cursore abbastanza standard e la specifica indica il tipo di valori che fornisce. Abbinare le sue prestazioni a quella del design del circuito è la chiave. Altri diodi a semiconduttore avranno parametri di prestazione diversi e potrebbero essere applicabili per diverse applicazioni e progetti di circuiti. Questa è solo una specifica di esempio e altri diodi possono offrire livelli di prestazioni abbastanza diversi.

Il vasto numero di diodi ha un vasto numero di caratteristiche diverse. Alcuni diodi possono essere progettati esclusivamente per la rettifica, mentre altri possono essere progettati per emettere luce, rilevare la luce, agire come riferimento di tensione, fornire capacità variabile e simili. I diodi sono disponibili anche in una varietà di pacchetti, con la stragrande maggioranza in questi giorni venduti come diodi a montaggio superficiale per il gruppo PCB automatizzato.

Qualunque sia il tipo di diodo, molte delle specifiche di base, i parametri e le valutazioni sopra menzionati saranno importanti. Comprendere i parametri chiave e le valutazioni di questi componenti elettronici quando si osserva le specifiche nei fogli dati è la chiave per selezionare il diodo giusto. Comprendere le specifiche consente di prendere decisioni sagge durante il processo di progettazione del circuito elettronico per qualsiasi progetto utilizzando diodi.

How-to: diodi

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Se in passato hai intrapreso progetti elettronici, ci sono buone probabilità che tu abbia già incontrato questo componente comune e saldato nel tuo circuito senza ripensarci. I diodi sono preziosi in elettronica e servono una varietà di scopi, che saranno evidenziati nei prossimi passaggi.

Innanzitutto, cos’è un diodo?

Un diodo è un dispositivo a semiconduttore, che consente alla corrente di fluire in una direzione ma non l’altra.

Un semiconduttore è una sorta di materiale, in questo caso silicio o germanio, le cui proprietà elettriche si trovano tra quelle dei conduttori (metalli) e gli isolanti (vetro, gomma). Considera la conduzione: è una misura della relativa facilità di cui gli elettroni si muovono attraverso un materiale. Ad esempio, gli elettroni si muovono facilmente attraverso un pezzo di metallo. Puoi cambiare il comportamento di un materiale puro, come il silicio, e trasformarlo in un semiconduttore doping. Nel doping, mescoli una piccola quantità di impurità nella struttura cristallina pura.

• N-Type: con il doping di tipo N, il fosforo o l’arsenico viene aggiunto, in parti per miliardo, al silicio in piccole quantità. Il fosforo e l’arsenico hanno entrambi cinque elettroni esterni, quindi vengono spostati quando entrano nel reticolo del silicio. Il quinto elettrone non ha nulla a cui legare, quindi è libero di muoversi. Ci vuole solo una quantità molto piccola di impurità per creare abbastanza elettroni liberi per consentire a una corrente elettrica di fluire attraverso il silicio. Gli elettroni hanno una carica negativa, da cui il nome n-type.

• P-Type-Nel doping di tipo p, boro o gallio viene aggiunto al silicio puro. Quegli elementi hanno ciascuno tre elettroni esterni. Se mescolati nella struttura del silicio, formano “buchi” nel reticolo in cui un elettrone di silicio non ha nulla a cui legare. L’assenza di un elettrone crea l’effetto di una carica positiva, da cui il nome p-type. I buchi possono condurre corrente. Un buco accetta felicemente un elettrone da un vicino, muovendo il buco su uno spazio.

Non ci sono portatori di carica in questo strato di esaurimento e nessuna corrente può fluire su di esso. Ma quando una tensione viene applicata attraverso la giunzione, in modo che l’anodo di tipo p sia reso positivo e il catodo di tipo n negativo, i fori positivi sono attratti attraverso lo strato di esaurimento verso il catodo negativo, anche gli elettroni negativi sono attratti verso l’anodo positivo e i flussi di corrente.

Pensa a un diodo come a una strada a senso unico per l’elettricità. Quando il diodo è in pregiudizio in avanti, il diodo consente al traffico o alla corrente, di fluire dall’anodo, verso la gamba del catodo. In una propensione inversa la corrente è bloccata, quindi non c’è flusso di elettricità attraverso il circuito. Quando la corrente scorre attraverso un diodo, la tensione sulla gamba positiva è superiore rispetto alla gamba negativa, questo è chiamato il diodo caduta di tensione in avanti. La gravità della caduta di tensione è una funzione del materiale semiconduttore da cui è realizzato il diodo. Quando la tensione attraverso il diodo è positiva, molta corrente può fluire una volta che la tensione diventa abbastanza grande. Quando la tensione attraverso il diodo è negativa, praticamente nessun flusso di corrente.

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Passaggio 1: usi diversi per diodi diversi.

Esistono molti tipi diversi di diodi e ognuno ha uno scopo diverso come componente elettronico.

UN Diodo ad emissione luminosa O GUIDATO è probabilmente il più noto e più facilmente identificato. Il LED emette luce visibile quando gli elettroni saltano attraverso la giunzione PN.La luce risultante viene definita elettroluminescenza.

Fotodiodi condurre solo quando sono esposti alla luce. Questi possono essere utili per realizzare progetti con un interruttore attivato dalla luce, in modo che un circuito attivo solo in presenza di luce.

Zenerdiodi sono progettati per condurre nella direzione inversa, solo quando qualcosa chiamato calo di tensione è raggiunto la condotta del circuito. Questi sono composti a tolleranze precise, vedere la sezione sui diodi Zener nel passaggio 3.

Diodi rettificatore sono progettati per impedire all’elettricità di fluire nella direzione sbagliata. I diodi sono talvolta noti come raddrizzatori per il loro uso per correggere l’elettricità di corrente alternata alla corrente continua, rimuovendo la parte negativa della corrente.

Schottkydiodi sono progettati per accendersi e spegnere molto rapidamente quando viene raggiunta la tensione di rottura, rispondendo rapidamente nei circuiti digitali. Quando la corrente scorre attraverso un diodo c’è una caduta di tensione molto piccola attraverso i terminali. I diodi di silicio hanno una caduta di tensione o una perdita; Una caduta di tensione del diodo Schottky è significativamente inferiore. Questa caduta di tensione inferiore consente una maggiore velocità di commutazione e una migliore efficienza del sistema.

I diodi possono essere utilizzati in vari modi, come proteggere un circuito sensibile alla corrente. Un dispositivo che utilizza batterie probabilmente conterrà un diodo che lo protegge quando la batteria viene inserita in modo improprio. Il diodo impedirà alla corrente invertita di viaggiare dalla batteria al resto del circuito, quindi il diodo protegge l’elettronica sensibile all’interno del circuito.

Nei prossimi passaggi, troverai informazioni su alcuni dei tipi di diodi più comunemente usati.

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Passaggio 2: diodo a emissione di luce

Un diodo o un LED a emissione di luce si illumina quando è distorto elettricamente in avanti. Questo effetto è una forma di elettroluminescenza.

Un LED è un tipo speciale di diodo a semiconduttore. I carichi sono creati da una corrente elettrica che passa attraverso la giunzione PN e rilasciano energia sotto forma di fotoni mentre ricombinano. La lunghezza d’onda della luce, e quindi il suo colore, è dettata dai materiali che formano la giunzione PN, che elementi drogavano il materiale puro. Un diodo normale, emette una luce invisibile in-infrarossa, ma i materiali utilizzati per un LED hanno energie di gap di banda corrispondenti alla luce del vicino infrarosso, visibile o vicino.

A differenza delle lampadine a incandescenza, che possono funzionare con AC o DC, i LED richiedono una fornitura DC della polarità corretta. Quando la tensione attraverso la giunzione PN è nella direzione corretta, si dice che una corrente significativa e il dispositivo sia distorto in avanti. La tensione attraverso il LED in questo caso è fissata per un determinato LED ed è proporzionale all’energia dei fotoni emessi. Se la tensione è della polarità sbagliata, si dice che il dispositivo sia distorto inverso, pochissimi flussi di corrente e non viene emessa alcuna luce.

Il diodo semiconduttore è racchiuso in una lente di plastica solida. A volte la plastica è colorata e puoi trovare LED in quasi tutte le tonalità. A parte la valutazione attuale sul LED, le dimensioni e la forma del recinto di plastica determinerà come e quanto, la luce il LED è in grado di lanciare.

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Passaggio 3: diodi Zener

I diodi Zener sono drogati con una maggiore concentrazione di impurità per dare loro uno strato di esaurimento molto sottile. In uso sono distorti inversi. Ciò significa che la corrente non può muoversi attraverso un diodo Zener fino a calo di tensione è raggiunto. In qualsiasi diodo, arriva un punto in cui, se viene applicata una tensione inversa sufficiente, corrente inversa fluerà dal catodo all’anodo. Gli elettroni strettamente legati nello strato di esaurimento sono strappati dai loro atomi e c’è un improvviso aumento della corrente. Se questa corrente è autorizzata a aumentare fino a un valore troppo alto, può verificarsi danni. Tuttavia, se la corrente inversa è limitata a un valore sicuro, il diodo non verrà danneggiato e una volta ridotta la tensione inversa, il diodo smette di condurre di nuovo.

Scegli un diodo Zener se è necessario disporre di un interruttore sensibile alla tensione nel circuito. La rottura della tensione disponibile varia da circa 2 volt a 200 volt.

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Passaggio 4: diodi Schottky

A differenza di un diodo della giunzione PN, un diodo Schottky ha una giunzione metallica-semiconduttore (M-S) è un tipo di giunzione in cui un metallo arriva a stretto contatto con un materiale a semiconduttore. Sono diodi a semiconduttore con una caduta a bassa tensione in avanti e un’azione di commutazione molto rapida.

Per la giunzione, vengono utilizzati molibdeno, platino, cromo o tungsteno; e un silicio semiconduttivo di tipo n. Il lato metallico funge da anodo e semiconduttore di tipo N funge da catodo. Questo è chiamato Barrier Schottky. Ci sono vantaggi di velocità perché i diodi Schottky non si basano su fori o elettroni che si ricombinano quando entrano nel tipo opposto di regione come nel caso di un diodo convenzionale. Questi tipi di diodi, in base alla progettazione, hanno una tensione di rottura molto precisa e sono in grado di rispondere o cambiare, rapidamente a causa di una giunzione parzialmente metallica.

Quando la corrente scorre attraverso un diodo c’è una caduta di tensione molto piccola attraverso i terminali. Questa caduta di tensione inferiore favorisce una velocità di commutazione più rapida e una migliore efficienza del sistema. Riduce le perdite di potenza normalmente subite nel raddrizzatore e in altri diodi utilizzati all’interno dell’alimentazione. Con i diodi di silicio standard che offrono l’alternativa principale, la loro tensione è di circa 0.6 a 0.7 volt. Con raddrizzatori a diodi Schottky che hanno una tensione di circa 0.2 a 0.3 volt, c’è un risparmio energetico significativo da guadagnare.

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Passaggio 5: circuito del raddrizzatore

Un raddrizzatore è un dispositivo elettrico che converte la corrente alternata (AC), che inverte periodicamente la direzione, alla corrente continua (DC), che scorre in una sola direzione.

L’applicazione più popolare del diodo viene utilizzata per l’attuale rettifica. Ciò coinvolge un dispositivo che consente solo un flusso a senso unico di elettroni. Questo è esattamente ciò che fa un diodo a semiconduttore.

C’è un design chiamato a chiamato a raddrizzatore del ponte a onda piena, È costruito attorno a una configurazione del ponte a quattro diodi. (Vedi immagine) La corrente alternata viene alimentata in basso e in alto del raddrizzatore del ponte, che i diodi filtrano nella corrente continua indirizzando la corrente ai punti positivi e negativi corretti.

Questo circuito produce un’uscita CC da un ingresso CA, nonché protezione della polarità inversa. Cioè, consente il normale funzionamento delle apparecchiature alimentate a CC quando le batterie sono state installate all’indietro o quando i fili di una fonte di alimentazione a CC sono stati invertiti e proteggono il circuito dai danni causati dalla polarità inversa.

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Passaggio 6: crea una griglia a LED!

Un modo davvero semplice per avere un po ‘di esperienza con i diodi è tramite circuiti a LED. Per fare una matrice a LED, ho usato una batteria da 9 V, una breadboard, LED da 3 V e alcuni resistori 1K.

Li ho cablati con il positivo a destra, muovendomi a terra a sinistra. Ho creato sei righe distinte e due colonne di LED. Cablaggio in serie, va da V (+) al piombo positivo del LED, e poi un altro LED, quindi un resistore 1K a terra. Dai un’occhiata allo schema in questo passaggio.

La corrente si sposta dall’anodo al catodo di ciascun LED e se uno qualsiasi dei terminali LED è invertito, non si illuminerà.

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64 commenti

Domanda 10 mesi fa

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Ho un trattore per prato (motore) in cui un diodo proveniente dall’alternatore di ricarica del motore si è sciolto? (Penso che sia stato un cattivo interruttore di accensione). Posso acquistare un nuovo diodo Assy. La mia domanda è qual è la direzione/posizione corretta per installare il nuovo diodo? Grazie! Greg

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Ho un dispositivo sospeso nella mia cucina che ho sostituito
Le lampadine con lampadine a LED che brillano quando l’interruttore è spento. Qualcuno può dirmi di cosa ho bisogno diodo Zener e come collegarlo a un singolo switch pole usando la corrente della casa? Grazie

Domanda 1 anno fa al passaggio 6

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Vorrei impostare un “gioco” in cui ci sono 5 elementi in due colonne. Qualcuno premi un pulsante in ogni colonna per abbinare la colonna A con b. Quindi, ad esempio, la colonna A sarebbe immagini di frutta e colonna B il nome del frutto. Se l’immagine e il nome sono una corrispondenza, un LED verde si illuminerebbe se non uno rosso. Come può essere cablato??

Domanda 2 anni fa

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Ho una semplice applicazione che, da quello che sto leggendo, sembra che un raddrizzatore sia il metodo corretto. Ho 3 zone sul mio HVAC. Zona 3 non ha un condotta adeguato e ci vorrà (se mai) che sarò in grado di correggerlo. Quindi, per evitare troppa back pressione, voglio aprire la zona 2 quando viene chiamata la zona 3. Tuttavia, non voglio che la Zona 3 arrivi quando viene chiamata solo Zona 2. Gli ammortizzatori sono normalmente aperti a 3 fili a 24 V come questo:

Penso che una configurazione del diodo rettificante tra i controlli dei due smorzatori che consente a 1 vie dalla zona/serranda 3 a z/d2 lo farebbe. Raccomandazioni/suggerimenti?

Modifica: nel ripensare questo, penso che ciò di cui ho bisogno sia qualcosa per interrompere la tensione (rompere il circuito) sulla potenza z/d2 quando è presente la potenza sulle linee z/d3. Ciò impedirebbe al controller di chiudere la serranda z/d2. Penso che sia un’operazione di relè. Lascerò la domanda qui per vedere se ci sono altre idee però.