Діод - напівпровідниковий прилад володіє різною провідністю залежно від напряму струму. Іншими словами, діод пропускає струм в один бік і не пропускає в іншу. Тобто струм йде від анода (+) до катода (-), але не навпаки (насправді і навпаки іноді йде, все складно. Подробиці в статті 🙂). Зрозуміло, діод розрахований на певну напругу і струм, яке він може пропустити в прямому напрямку і певна напруга, з яким він здатний чинити опір в зворотному. Корисно знати, що на корпусі діода катод позначається кольоровим кільцем.
У пристроях з мікроконтролерами в основному застосовуються 3 типи діодів:
- стабілітрон (діод Зеннера)
- випрямний діод
- діод Шотткі
Нижче розглянемо відмінності і призначення кожного типу діодів.
Зображення стабилитрона на схемі. Ось з такою закарлюкою, так.
А так виглядає діод Зеннера в життя
Перш ніж розповісти про стабілітронах, потрібно згадати про ВАХ. ВАХ - це не тільки вигук, але і абревіатура. Розшифровується вона як вольт-амперна характеристика. Щоб не лякати вас і робити вигляд, що все дуже складно, не будемо наводити тут графіки цієї самої ВАХ. Досить просто пояснити, що існує ВАХ для прямого і для зворотного включення діода. ВАХ - це графік, за яким можна визначити характеристики діода: граничні струми, падіння напруги та інше.
Стабілітрони конструктивно нічим не відрізняються від інших діодів. Але їх параметри спеціально розраховані для того, щоб підключати діод навпаки. анод на мінус, а катод на плюс. Це дозволяє стабілітрону стабілізувати напругу. Це відбувається у зв'язку з особливістю ВАХ стабілітрона в зворотному напрямку: при певному зворотній напрузі на діоді, через нього тече будь-який струм. Зрозуміло, струм через діод не може бути нескінченним, інакше стабілітрон банально перегріється і згорить. Для стабілізації напруги на великих токах використовуйте стабілізатори напруги. Головний параметр стабілітрона - це напруга стабілізації (Uст). Вимірюється в Вольтах. Як не складно здогадатися, це і є напруга, яке стабілітрон пропускає через себе.
Підключається стабілітрон ось так:
Типова схема підключення стабілітрона
Можна помітити деяку схожість з подільником напруги. Власне, це він і є. Тільки напруга на виході регулюється стабілітроном динамічно, а резистор в верхньому плечі дільника називають баластовим. Для правильного підключення стабілітрона необхідно провести розрахунок баластного резистора. Для цього необхідно знати наступні значення:
- Вхідна напруга (Uin)
- Необхідна напруга на навантаженні (URн)
- Струм, споживаний навантаженням (Iн)
Вибирається стабілітрон, з струмом стабілізації в 2 або більше разів більшим, ніж струм, споживаний навантаженням. Через баластовий резистор потече струм, який дорівнює сумі струму стабілізації і струму, споживаного навантаженням.
Згідно із законом Ома виходить, що струм, споживаний навантаженням, ми можемо розрахувати за формулою: (Вхідна напруга-Напруга стабілізації) / Опір баластного резистора.
Тоді опір баласту виражається такою формулою: R1 = (Вхідна напруга-Напруга стабілізації) / Струм споживання навантаженням.
Так позначається випрямний діод на схемі. Ага. Без усяких закорючек.
Діод. Катод справа.
Власне, далі не так цікаво. Випрямні діоди ... випрямляють струм. Тобто дозволяють отримати з змінного струму постійний. Крім випрямлення струму, випрямні діоди використовуються в ланцюгах управління, комутації, в обмежувальних і розв'язують ланцюгах, в схемах множення напруги і перетворювачах постійної напруги, де не пред'являються високі вимоги до частотним і тимчасовим параметрам сигналів. Ці діоди витримують великі струми і напруги, але погано працюють на високих частотах. Це означає, що захистити потужний блок живлення від переплюсовкі таким діодом можна, а ось ШІМ з таким діодом буде працювати не так, як очікується (працювати буде, але шпаруватість зміниться, так як діод не встигатиме відкриватися-закриватися до кінця).
ВАХ зворотного включення випрямного діода характеризується малим напругою при великому струмі. Це як раз і означає те, що написано вище. Діод добре пропускає струм в «правильному» напрямку і готовий чинити опір до останнього току, який раптом потече назад. Випрямні діоди можуть використовуватися для захисту керуючої схеми від індуктивних навантажень. Це, в основному, різні пристрої з котушкою - мотори і реле. Після відключення струму, котушка може спрацювати як індуктивність і повернути заряд назад, пошкодивши висновок контролера. Для захисту від індуктивності, в ланцюг з індуктивним навантаженням включається діод:
Випрямний діод в ланцюзі з мотором
На схемі діод Шотткі зображується так:
Діод Шотткі на схемі. Так. Тепер 2 закарлючки.
Діод Шоткті. Також його називають сигнальним діодом. Відрізняється відносно малим граничним напруженням і струмом, але високою швидкістю роботи. Застосовується в схемах передачі високочастотних сигналів. Детальний розгляд особливостей діода Шотткі виходить за рамки статті.