Диод на схеме где плюс. Основные способы определения полярности у светодиода. Другие способы определения полярности
Все диоды обязательно имеют положительный и отрицательный выводы. Эти выводы получили специальные названия: положительный называется анодом , а отрицательный – катодом . Катод диода легко опознать по полоске красного или черного цвета, расположенной у этого вывода на корпусе.
На рис. 4.8 как раз показан диод с подобной маркировкой полярности . Полоска, таким образом, соответствует вертикальной линии схемотехнического символа данного элемента. Важно, чтобы, “читая” принципиальную схему какого-либо устройства, вы правильно трактовали расположение в ней диода и направление протекающего тока
Рис. 4.8. Используя диоды, всегда помните об их полярности. Полоска на одном из концов корпуса диода указывает его
Внимание
Как уже говорилось в самом начале этого раздела, диоды позволяют проходить через них току в прямом направлении и блокируют ток, протекающий в обратном.
Диоды относятся к категории электронных приборов, работающих по принципу полупроводника, который особым образом реагирует на приложенное к нему напряжение. С внешним видом и схемным обозначением этого полупроводникового изделия можно ознакомиться на рисунке, размещённом ниже.
Особенностью включения этого элемента в электронную схему является необходимость соблюдения полярности диода.
Дополнительное пояснение. Под полярностью подразумевается строго установленный порядок включения, при котором учитывается, где плюс, а где минус у данного изделия.
Эти два условных обозначения привязываются к его выводам, называемым анодом и катодом, соответственно.
Особенности функционирования
Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении.
В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.
Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.
На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.
Способы определения полярности
Для определения полярности диодного изделия можно воспользоваться различными приёмами, каждый из которых подходит для определённых ситуаций и будет рассмотрен отдельно.
- Метод визуального осмотра, позволяющий определиться с полярностью по имеющейся маркировке или характерным признакам;
- Проверка посредством мультиметра, включённого в режим прозвонки;
- Выяснение, где плюс, а где минус путём сборки несложной схемы с миниатюрной лампочкой.
Рассмотрим каждый из перечисленных подходов отдельно.
Визуальный осмотр
Этот способ позволяет расшифровать полярность по имеющимся на полупроводниковом изделии специальным меткам. У некоторых диодов это может быть точка или кольцевая полоска, смещённая в сторону анода. Некоторые образцы старой марки (КД226, например) имеют характерную заострённую с одной стороны форму, которая соответствует плюсу. С другого, совершенно плоского конца, соответственно, располагается минус.
Обратите внимание! При визуальном обследовании светодиодов, например, обнаруживается, что на одной из их ножек имеется характерный выступ.
По этому признаку обычно определяют, где у такого диода плюс, а где противоположный ему контакт.
Применение измерительного прибора
Самый простой и надёжный способ определения полярности – использование измерительного устройства типа «мультиметр», включённого в режим «Прозвонка». При измерении всегда нужно помнить, что на шнур в изоляции красного цвета от встроенной батарейки подаётся плюс, а на шнур в чёрной изоляции – минус.
После произвольного подсоединения этих «концов» к выводам диода с неизвестной полярностью нужно следить за показаниями на дисплее прибора. Если индикатор покажет напряжение порядка 0,5-0.7 Вольт – это значит, что он включён в прямом направлении, и та ножка, к которой подсоединён щуп в красной изоляции, является плюсовой.
В случае если индикатор показывает «единицу» (бесконечность), можно сказать, что диод включён в обратном направлении, и на основании этого можно будет судить о его полярности.
Дополнительная информация. Некоторые радиолюбители для проверки светодиодов используют панельку, предназначенную для измерения параметров транзисторов.
Диод в этом случае включается как один из переходов транзисторного прибора, а его полярность определяется по тому, светится он или нет.
Включение в схему
В крайнем случае, когда визуально определить расположение выводов не удаётся, а измерительного прибора под рукой не имеется, можно воспользоваться методом включения диода в несложную схему, изображённую на рисунке ниже.
При его включении в такую цепь лампочка либо загорится (это значит, что полупроводник пропускает через себя ток), либо нет. В первом случае плюс батарейки будет подключён к положительному выводу изделия (аноду), а во втором – наоборот, к его катоду.
В заключение отметим, что способов, как определить полярность диода, существует довольно много. При этом выбор конкретного приёма ее выявления зависит от условий проведения эксперимента и возможностей пользователя.
Видео
Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится.
Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?
Определяем зрительно
Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод.
Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.
Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.
Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.
Применяем источник питания
Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания.
Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.
Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.
Применение мультиметра
Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус.
На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным.
При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.
Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.
Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.
Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру.
Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.
Определяем полярность светодиода. Где плюс и минус у LED
Любой любитель самоделок и электроники используют диоды в качестве индикаторов, или в качестве световых эффектов и освещения. Чтобы Led прибор светился, нужно его правильно подключить. Вам уже известно, что диод проводит ток только в одну сторону. Поэтому прежде чем паять, нужно определить где анод и катод у светодиода.
Вы можете встретить два обозначения LED на принципиальной электрической схеме.
Треугольная половина обозначения – анод, а вертикальная линия – катод. Две стрелки обозначают то, что диод излучает свет. Итак, на схеме указывается анод и катод диода, как найти его на реальном элементе?
Цоколевка 5мм диодов
Чтобы подключить диоды как на схеме нужно определиться где у светодиода плюс и минус. Для начала рассмотрим на примере распространённых маломощных 5 мм диодов.
На рисунке выше изображен: А — анод, К — катод и схематическое обозначение.
Обратите внимание на колбу. В ней видно две детали – это небольшой металлический анод, и широкая деталь похожая на чашу – это катод. Плюс подключается к аноду, а минус к катоду.
Если вы используете новые LED элементы, вам еще проще определить их цоколевку. Определить полярность светодиода поможет длина ножек. Производители делают короткую и длинную ножку. Плюс всегда длиннее минуса!
Если вы паяете не новый диод, тогда плюс и минус у него одинаковой длины. В таком случае определить плюс и минус поможет тестер или простой мультиметр.
Использование технической документации. Обозначение светодиода на схеме.
При покупке крупной партии LED устройств стоит запросить у продавца техническую документацию. Это поможет точно узнать многие характеристики изделия, не исключая полярность. На небольшое количество светодиодов паспорт обычно не дают. Но по точному названию марки элемента найти в интернете технические характеристики не составит труда.
На электрической схеме светодиоды изображают двумя способами.
Треугольником обозначают анод, вертикальной чертой – катод. Две стрелочки символизируют свечение.
Как определить анод и катод у диодов 1Вт и более
В фонариках и прожекторах 5мм образцы используются всё реже, на их смену пришли мощные элементы мощностью от 1 ватта или SMD. Чтобы понять где плюс и минус на мощном светодиоде, нужно внимательно посмотреть на элемент со всех сторон.
Самые распространённые модели в таком корпусе имеют мощность от 0,5 ватт. На рисунке красным обведена пометка о полярности. В данном случае значком «плюс» помечен анод у светодиода 1Вт.
Итоги.
Описанные методы имеют свои сильные и слабые стороны. По технической документации и визуально невозможно проверить работоспособность светодиода. Проверка с помощью подачи напряжения требует особенной осторожности. А мощный светодиод не всегда удастся прозвонить мультиметром. Для успешной работы электротехнику стоит освоить все методы и применять их по необходимости.
- Похожие записи
- Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)
- Лампа натриевая (ДНаТ) особенности и характеристики
- Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп
Как узнать полярность SMD?
SMD активно применяются практических в любой технике:
- Лампочки;
- светодиодные ленты;
- фонарики;
- индикация чего-либо.
Их внутренностей разглядеть не получится, поэтому нужно либо использовать приборы для проверки, либо полагаться на корпус светодиода.
Например, на корпусе SMD 5050 есть метка на углу в виде среза. Все выводы, расположенные со стороны метки – это катоды. В его корпусе расположено три кристалла, это нужно для достижения высокой яркости свечения.
Подобное обозначение у SMD 3528 тоже указывает на катод, взгляните на эту фотографию светодиодной ленты.
Маркировка выводов SMD 5630 аналогична – срез указывает на катод. Его можно распознать еще и по тому, что теплоотвод на нижней части корпуса смещён к аноду.
Подключаем светодиодные светильники своими руками
Еще один немаловажный фактор – использование таких светильников сохраняет окружающую среду из-за уменьшения выделяемых электростанциями в воздух продуктов горения. Пользователи светильников на светодиодах сходятся во мнении, что такие лампы характеризуются компактными размерами, экономичным использованием электричества, отсутствием сложностей при самостоятельной установке, да и ни человек, ни природа не получают от них вредных излучений. Вполне вероятно, что вскоре они заменят не только обычные лампы накаливания, но и энергосберегающие.
При всех многочисленных плюсах у светодиодных ламп есть ощутимый минус – достаточно высокая стоимость – порядка 20 — 50 у.е. Можно, конечно, взять и китайский вариант, но работать он будет гораздо меньше, да и светить он будет примерно также, как и лампы дневного света.
Что внутри?
Если рассмотреть светильник поближе, так сказать, изнутри, то мы увидим, что в корпусе есть отражатель и комплект маленьких светодиодов. В силу большого нагревания светодиода, у каждого есть особый охлаждающий радиатор. А там, где они соприкасаются, для лучшего контакта и отведения тепла наносится термопаста.
Если допустить перегрев светодиодов, то они быстро выходят из строя.
В зависимости от того, сколько в лампе светодиодов и какая их мощность, можно определить суммарную мощность всей лампы. Светодиодов может быть разное количество – как один, так и несколько десятков. Все они являются составляющими одной электрической сети и управляются посредством блока питания по специальной схеме подключения.
Определяем полярность мультиметром
При замене диодов на новые, вы можете определить плюс и минус питания вашего прибора по плате.
Светодиоды в прожекторах и лампах обычно распаяны на алюминиевой пластине, поверх которой нанесён диэлектрик и токоведущие дорожки. Сверху она обычно имеет белое покрытие, на нём часто указана информация о характеристиках источника питания, иногда и распиновка.
Но как узнать полярность светодиода в лампочке или матрице если на плате нет сведений?
Например, на этой плате указаны полюса каждого из светодиодов и их наименование – 5630.
Чтобы проверить на исправность и определить плюс и минус светодиода воспользуемся мультиметром. Черный щуп подключаем в минус, com или гнездо со знаком заземления. Обозначение может отличаться в зависимости от модели мультиметра.
Далее выбираем режим Омметра или режим проверки диодов. Затем подключаем поочередно щупы мультиметра к выводам диода сначала в одном порядке, а потом наоборот. Когда на экране появятся хоть какие-то значения, или диод загорится – значит полярность правильная. На режиме проверки диодов значения равны 500-1200мВ.
В режиме измерения значения будут подобными тем, что на рисунке. Единица в крайнем левом разряде обозначает превышение предела, либо бесконечность.
Электрохимия и гальваника
В электрохимии есть два основных раздела:
Гальванические элементы – производство электричества за счет химической реакции. К таким элементам относятся батарейки и аккумуляторы. Их часто называют химическими источниками тока.Электролиз – воздействие на химическую реакцию электроэнергией, простыми словами – с помощью источника питания запускается какая-то реакция.
Рассмотрим окислительно-восстановительную реакцию в гальваническом элементе, тогда какие процессы протекают на его электродах?
- Анод – электрод на котором наблюдается окислительная реакция, то есть он отдаёт электроны. Электрод, на котором происходит окислительная реакция – называется восстановителем.
- Катод – электрод на котором протекает восстановительная реакция, то есть он принимает электроны. Электрод, на котором происходит восстановительная реакция – называется окислителем.
Отсюда возникает вопрос – где плюс, а где минус у батарейки? Исходя из определения, у гальванического элемента анод отдаёт электроны.
Важно! В ГОСТ 15596-82 дано официальное определение названий выводов химических источников тока, если кратко, то плюс на катоде, а минус на аноде. В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя (катода) к восстановителю (аноду)
Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод – это плюс, а анод – это минус
В данном случае рассматривается протекание электрического тока по проводнику внешней цепи от окислителя (катода) к восстановителю (аноду). Так как электроны в цепи текут от минуса к плюсу, а электрический ток наоборот, тогда катод – это плюс, а анод – это минус.
Внимание: ток всегда втекает в анод!
Или то же самое на схеме:
Другие способы определения полярности
Самый простой вариант для определения где плюс у светодиода – это батарейки с материнской платы, типоразмера CR2032.
Её напряжение порядка 3-х вольт, чего вполне хватит чтобы зажечь диод. Подключите светодиод, в зависимости от его свечения вы определите расположение его выводов. Таким образом можно проверить любой диод. Однако это не очень удобно.
Можно собрать простейший пробник для светодиодов, и не только определять их полярность, но и рабочее напряжение.
Схема самодельного пробника
При правильном подключении светодиода через него будет протекать ток порядка 5-6 миллиампер, что безопасно для любого светодиода. Вольтметр покажет падение напряжения на светодиоде при таком токе. Если полярность светодиода и пробника совпадёт – он засветится, и вы определите цоколевку.
Знать рабочее напряжение нужно, так как оно отличается в зависимости от типа светодиода и его цвета (красный берет на себя менее 2-х вольт).
И последний способ изображен на фото ниже.
Включите на тестере режим Hfe, вставьте светодиод в разъём для проверки транзисторов, в область помеченной как PNP, в отверстия E и C, длинной ножкой в E. Так можно проверить работоспособность светодиода и его распиновку.
Если светодиод выполнен в другом виде, например, smd 5050, вы можете воспользоваться этим способом просто – вставьте в E и C обычные швейные иглы, и прикоснитесь к ним контактами светодиода.
Любому любителю электроники, да и самоделок вообще нужно знать, как определить полярность светодиода и способы их проверки.
Будьте внимательны при выборе элементов вашей схемы. В лучшем случае они просто быстрее выйдут из строя, а в худшем – мгновенно вспыхнут синем пламенем.
Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:)
Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)
С помощью техдокументации
Другие способы определения выводов можно поискать в техдокументации на элементы – в справочниках или онлайн-источниках. Для этого как минимум необходимо знать тип светодиода или его производителя. В документации может содержаться информация о габаритах и цоколевке прибора.
Но даже если данных сведений в спецификации не найдется, напрасно усилия не пропадут. Техдокументация может стать источником информации о предельных параметрах электронного прибора. Эти знания помогут правильно выбрать режим работы, а также не допустить выхода светодиода из строя при проверке расположения выводов.
Особенности функционирования
Известно, что любой полупроводниковый диод при подаче на него постоянного или переменного напряжения пропускает ток только в одном направлении. В случае обратного его включения постоянный ток не протекает, так как n-p переход будет смещён в непроводящем направлении. Из рисунка видно, что минус полупроводника располагается со стороны его катода, а плюс – с противоположного конца.
Расположение и обозначение выводов
Особенно наглядно эффект односторонней проводимости может быть подтверждён на примере полупроводниковых изделий, называемых светодиодами и работающих лишь при условии правильного включения.
На практике нередки ситуации, когда на корпусе изделия нет явных признаков, позволяющих сразу же сказать, где у него какой полюс. Именно поэтому важно знать особые приметы, по которым можно научиться различать их.
Куда течет ток или где же этот чертов катод? / Хабр
Есть вещи, которые хочется, что называется «развидеть» — термин вполне устоявшийся и понятный.
— Евгений Гришковец, рассказывает про железнодорожников. (с) Спектакль
«Одновременно»А есть вещи которые, ну никак не получается запомнить. Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов.
Все знают, что у диода есть катод и анод. Все знают, как диод обозначается на электрической схеме. Но далеко не все могут правильно сказать, где же на схеме что.
Под спойлером картинка, посмотрев на которую, вы навсегда запомните, где у диода анод, а где катод. Должен предупредить, развидеть это не получится, так что тот, кто не уверен в себе, пусть не открывает.
Да, вот так все просто. Буква К — это катод, буква А — это анод. Извините, теперь и вы это никогда не забудете.
Продолжим, и разберемся куда течет ток. Если приглядеться, обозначение диода представляет собой стрелку. Вот, не поверите — ток течет именно туда, куда показывает стрелка! Что логично, не правда ли? Дальше больше — ток течет “Аткуда” (от Анода) и “Куда” (к Катоду). В обозначениях транзисторов тоже есть стрелки, и они так же обозначают направление тока.
Ток — направленное движение заряженных частиц — это мы все знаем из школьной физики. Каких частиц? Да, любых заряженных! Это могут быть и электроны несущие отрицательный заряд и обделенные электронами частицы — атомы или молекулы, в растворах и плазме — ионы, в полупроводниках — «свободные электроны» или вообще «дырки», что бы это не значило. Так вот, во всем этом зоопарке проще всего разобраться так: ток течет от плюса к минусу, и все. Запомнить это очень просто: «плюс» — интуитивно — это там где чего-то «больше», больше в данном случае зарядов (еще раз — не важно каких!) и текут они в сторону «минуса», где их мало и ждут. Все остальные подробности, непринципиальны.
Ну, и последнее — батарейка. Обозначение тоже всем известно, две палочки подлинней потоньше и покороче потолще. Так вот покороче и потолще символизирует собой минус — эдакий «жирный минус» — как в школе, помните: «ставлю тебе четыре с жирным минусом». Я только так и запомнил, возможно, кто-то предложит вариант лучше.
Теперь, вы без труда ответите на вопрос, загорится ли лампочка в этой схеме:
Всех с 1 апреля! Улыбайтесь, господа. Улыбайтесь!
Как определить анод и катод в концентрационной ячейке? – WhoMadeWhat
Хотя вы можете переключить эти два устройства на противоположные стороны, это общий способ установки. Сторона окисления называется анодом, а сторона восстановления – катодом . Именно поток электронов вызывает окисление одной стороны и восстановление другой.
Аналогичным образом, как вы идентифицируете анод и катод в диоде?
Полярность диодов и символы
На физическом диоде вы заметите две клеммы, выступающие из консервной банки посередине.Одна сторона – это положительный вывод, называемый анодом. Другой вывод – это отрицательный конец, называемый катодом .
Кроме того, анод или катод более концентрированный? Два отсека клетки должны быть разделены, но они должны быть связаны, чтобы обеспечить перенос ионов. Если нет солевого мостика, ячейка на катодной стороне (более концентрированная) будет накапливать отрицательный заряд, а на анодной стороне (менее концентрированной) в этом случае будут накапливаться положительные ионы (Zn2 +).
Катод или анод имеют более высокую концентрацию?
Пояснение: Концентрационная ячейка – это тип гальванической ячейки, в которой один и тот же тип раствора используется для двух отсеков (катода и анода), с той лишь разницей, что – это концентрация .
Как маркируется катод диода?
Диод имеет два вывода: положительный (анод) и отрицательный (катод). Катод , вероятно, отмечен серой полосой , что упрощает различение двух выводов.
Катод более концентрированный?Катод – это тот, у которого на больше концентрированного электролита , так как они восстанавливаются до завершения реакции.
Что такое концентрация в клетках?Концентрационные ячейки – это гальванические (или гальванические) ячейки, состоящие из двух полуэлементов , каждая из которых содержит одинаковые электроды, но разные концентрации. Концентрационные ячейки работают для установления равновесия путем переноса электронов из ячейки с более низкой концентрацией в ячейку с более высокой концентрацией.
Какая маркировка на диоде?Полярность обоих диодов обозначена полосой на одном конце корпуса . Полоса соответствует линии на схематическом обозначении катода. Другой конец (без полосы) – это анод, обозначенный треугольником на схематическом обозначении.
Как определить анод и катод светодиода?Если у светодиода два вывода с выводами одинаковой длины, вы можете посмотреть на металлическую пластину внутри светодиода. На меньшей пластине указан положительный (анодный) вывод ; большая пластина относится к отрицательному (катодному) выводу.
Как концентрация влияет на напряжение электрохимической ячейки?В электрохимической ячейке увеличение концентрации реагентов увеличит разность напряжений , как вы указали. Более высокая концентрация реагента позволяет проводить больше реакций в прямом направлении, поэтому он реагирует быстрее, и в результате наблюдается более высокое напряжение.
Чем концентрационная ячейка отличается от обычной гальванической ячейки?Ключевое различие между гальваническим элементом и ячейкой концентрации состоит в том, что гальванический элемент может иметь или не иметь две полуэлементы с одинаковым составом , тогда как ячейка концентрации имеет две полуэлементы с одинаковым составом. И гальваническая ячейка, и ячейка концентрации являются электрохимическими ячейками.
Что такое коррозия концентрационной ячейки?Коррозия концентрационной ячейки – это износ частей металлической поверхности с разной скоростью из-за того, что части поверхности вступают в контакт с разными концентрациями одного и того же электролита.Эти разные концентрации приводят к тому, что некоторые части металла приобретают разные электрические потенциалы.
Какое простое определение концентрации?1a: акт или процесс концентрации : особое состояние концентрации: направление внимания на один объект Весь этот шум мешает моей концентрации. b: академическая специальность или область специализации в рамках основной специальности. Студент выбрал юриспруденцию в качестве своей специализации.
Что такое ячейка для концентрации?Например, два водородных электрода при разных давлениях газа в одном и том же растворе ионов водорода составляют ячейку этого типа.… Источником электрической энергии в ячейке является тенденция электролита диффундировать из раствора с более высокой концентрацией в раствор с более низкой концентрацией.
Как определить концентрацию клетки?Для расчета концентрации клеток возьмите среднее количество жизнеспособных клеток в четырех наборах по 16 квадратов и умножьте на 10 000, чтобы получить количество клеток на миллилитр .
Что означают цифры на диоде?Расшифруйте обозначение типа и материала диода.Это обозначено буквой «1N» в номере детали. «1 » идентифицирует компонент как диод . Буква N означает, что материал устройства является полупроводником. … Цифра после кода диода и обозначения материала – это номер модели или детали.
Какие цифры на диоде?Наиболее распространенные выпрямительные диоды обозначаются номерами моделей от 1N4001 до 1N4007 . Эти диоды могут пропускать токи до 1 А, и их пиковое обратное напряжение (PIV) находится в диапазоне от 50 до 1000 В.Вот список пикового обратного напряжения для каждого из этих общих диодов.
Как узнать цветовой код диода?Первая и вторая полосы – однозначные; третье – это количество нулей, следующих за первыми двумя числами. Сопоставьте числа с цветов: черный – 0, коричневый – 1, красный – 2, оранжевый – 3, желтый – 4, зеленый – 5, синий – 6, фиолетовый – 7, серый – 8, а белый – 9.
Какая сторона светодиода является катодом?Полярность светодиода
Для работы светодиода его необходимо подключить к источнику напряжения правильной стороной.Сторона подачи напряжения диода является положительной (+) стороной, она называется анодом. Отрицательная сторона называется катодом.
Как концентрация влияет на потенциал клетки?Изменение концентрации одного раствора в ячейке увеличит потенциал напряжения ячейки, потому что вы еще больше выводите систему из равновесия. Поскольку концентрация только на одной стороне ячейки изменилась, градиент концентрации по обеим сторонам ячейки становится более крутым.
Влияет ли концентрация электролита на напряжение?Концентрация электролита влияет на критическое напряжение и критический ток путем изменения электропроводности, что приводит к изменению межэлектродного сопротивления R и изменению смачиваемости, что влияет на среднюю высоту пузырька ξd n .
Что влияет на напряжение элемента?Напряжение ячейки зависит от ряда факторов, в том числе от того, из чего сделаны электроды и от вещества, используемого в качестве электролита .… Несколько ячеек можно соединить последовательно, чтобы получить батарею, которая будет иметь более высокое напряжение, чем одна ячейка.
В чем разница между гальванической ячейкой и электролитической ячейкой?Различия между электролитической ячейкой и гальванической ячейкой
| Гальваническая ячейка | Электролитическая ячейка |
|---|---|
| Полуэлементы помещены в разные емкости и соединены соляными мостиками. | Электроды помещаются в аналогичную емкость в расплавленном или растворе электролита. |
– это тип гальванических ячеек, состоящий из двух эквивалентных полуэлементов с одинаковой концентрацией . … Помимо двух основных типов ячеек, это ячейки для концентрации ионов металлов, ячейки для концентрации кислорода и активные пассивные ячейки. Коррозия может возникать в ячейках с концентрацией.
Как увеличивается клеточный потенциал с концентрацией?Изменение концентрации одного раствора в ячейке увеличит потенциал напряжения ячейки, потому что вы еще больше выводите систему из равновесия.Поскольку концентрация только на одной стороне ячейки изменилась, градиент концентрации по обеим сторонам ячейки становится более крутым.
(PDF) Влияние анодной плазмы на работу диода с взрывоэмиссионным катодом
слой формируется поверхностью катодной плазмы. Подобно этому
максимальная плотность ионов анодной плазмы приходится на анод.
При компенсации объемного заряда электронов
ионами анодной плазмы увеличение начального зазора анод-катод
должно приводить к задержке роста электронного тока
(за счет анодной плазмы) на время Δt = Δd / v
a
, где
Δd – увеличение зазора, v
а
– скорость распространения анодной плазмы.
При скорости анодной плазмы 1 см / мкс увеличение
зазора анод-катод на 1,5 мм должно вызывать задержку
роста электронного тока (за счет компенсации
объемного заряда электронов анодной плазмой). ионов) на 150
нс. Этот эффект был обнаружен авторами [11] при исследовании планарного диода
при увеличении начального катодного зазора анода
с 2,8 до 5,08 мм. Выяснилось, что
увеличение начального зазора анод-катод на 5 мм (см.
рис.7) не повлияло на изменение разброса скорости катодной плазмы
при генерации электронного пучка. Более того,
, даже если объемная плотность заряда сравнима,
компенсация объемного заряда электронов анодными
ионами плазмы приведет к росту электронного тока
в 1,86 раза [12]. Это соответствует увеличению всего на 36%
при расчете скорости катодной плазмы по корреляции (3).
Более вероятным механизмом девиации первеанса планарного диода
является дополнительный ввод электронов анодной плазмы
в суммарный ток, зарегистрированный чашей Фарадея
.При использовании сетки в качестве анода, электрически соединенного с корпусом ускорителя
(см. Рисунок 1), электроны анодной плазмы
, образующиеся на поверхности сетки, не падают на
коллектор чашки Фарадея и не отклоняются от диода
первеанс . Для электронов плазмы, образующихся на поверхности
коллектора чашки Фарадея, в этом случае (прозрачность сетки
70%) электрическое поле направляется от анодной сетки
к коллектору (из-за падения напряжения до сопротивления
). шунта в форме чашки Фарадея).Это вызывает их движение от коллектора чашек Фарадея
. При использовании коллектора «чаша Фарадея
» в качестве анода электроны анодной плазмы, образовавшиеся на его поверхности
, притягиваются электрическим полем к коллектору «чаша Фарадея
» и во время движения вызывают дополнительный ток
отклоняющегося диода первеанса. Увеличение полного тока
навнешней цепи приводит к появлению тока смещения
в вакуумном промежутке между анодом и катодной плазмой
(дополнительно к току проводимости за счет пучка
электронов).Этот вывод подтверждается линейным увеличением величины заряда электрона
, зарегистрированным чашей Фарадея с увеличением общего числа электронов
сформированного (см. Рис. 11) пучка
. Следует указать, что существует
порогового значения полного тока электронного пучка ниже
, из которых анодная плазма не вызывает отклонений в
диодном первеансе. Это связано с известным явлением
задержки образования анодной плазмы [1, 9].
При полном заряде электронного пучка 800 мккулон
(5 · 10
15
электронов) заряд, исходящий от анодной плазмы, составляет
60 мккулон, что соответствует 3,8 · 10
14
электронов. Известно, что воздействие пучка с энергией электронов
100-200 кэВ на поверхность анода приводит к десорбции газа
с эффективностью 10 молекул для электрона [13].
Тогда общее количество молекул, десорбированных с анода
, может составить 5 · 10
16
молекул.При степени ионизации молекулы
0,008 необходимое количество электронов образуется в анодной плазме
. Если средний размер молекул, адсорбированных на поверхности анода
, составляет 0,2 нм (межатомное расстояние в молекуле
О
2
составляет 0,12 нм, а в молекуле N
2
0,11 нм)
, то их количество в одном слое находится 2 · 10
17
молекул на поверхности
чашечного коллектора Фарадея (в нашем случае диаметр диска
равен 92 мм).Это в 4 раза больше, чем
молекул, десорбированных электронным пучком за импульс
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Показано, что существенное влияние плазмы анода
на работу планарного диода с взрывоэмиссионным катодом
проявляется только через 70-80 нс после
приложения импульса напряжения. При этом дополнительный
тока электронов анодной плазмы вносит наибольший
вклад в отклонение тока диода на основе
от расчетных данных.В начальный период формирования электронного пучка
(при t <100 нс) уменьшение катодного зазора анод-
за счет смещения внешней границы анодной
плазмы незначительно.
Работа выполнена при поддержке РФФИ
, грант № 14/2008. 06-08-00147.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
[1]. Г.А. Месяц и Д. И. Проскуровский. Импульсный электрический разряд
в вакууме (Новосибирск: Наука, 1984).
[2]. Э.Абдулин Н., Бугаев С.П., Ефремов А.М. и др. //
Приборы и техника экспериментов («Приборы и
техника эксперимента») 1993. № 5. С. 138.
[3]. Ремнев Г.Е., Фурман Э.Г., Пушкарев А.И.
IEEJ Сделки по основам и материалам. 124,
495 (2004).
[4]. Ремнев, А.И. Пушкарев, Э. Г. Фурман.
Письма по технической физике. 30, 604 (2004).
[5]. А.И. Пушкарев, Ю.Новоселов Н., В. В.
Сазонов. Instr. и Exp. Tech. 50, 694 (2007).
[6]. А. И. Пушкарев. Техническая физика. 53, 367 (2008).
[7]. Г. Ф. Эриксон и П. Н. Мейс. Rev. Sci. Instrum. 54,
590 (1983).
[8]. А. И. Пушкарев, Р. В. Сазонов. Техническая
Physics Letters. 34, 295 (2008).
[9]. Г. А. Месяц. Импульсная энергетика и электроника
(Наука, М., 2004).
[10]. Басенов Г.П., Басенов О.Б. Ладисенский. Техническая
Физика. 22, 2086 (1977).
[11]. Р. К. Паркер, Р. Э. Андерсон и К. В. Дункан. J.
Заяв. Физика. 45, 2463 (1974).
[12]. А. Н. Лебедев. Физические процессы в сильноточных диодах
: учебное пособие. Москва: изд-во Москвы
Инженерно-физический институт, 1984.
[13]. Абдулин Э. Н., Баженов Г. П. // Известия
ВУЗов. Физика. 1984. №11.7 п.
Депозит во Всероссийский институт научной и
технической информации.
Диоды – Практические EE
Диоды – это полупроводниковые приборы. Термин «полупроводник» означает, что устройство работает по-разному в разных условиях.
ДиодВ случае диода, если напряжение на нем от анода до катода слишком низкое или отрицательное, то он не проводит ток или, по крайней мере, не проводит большой ток. Когда напряжение достигает определенного порога, диод «включается», и он проводит почти как короткое замыкание.Во включенном состоянии напряжение на диоде практически не связано с током, протекающим через него. То есть напряжение остается близким к пороговому, независимо от того, сколько тока проходит.
Форма кривой тока напряжения диодаНа рисунке выше показан график зависимости тока от напряжения для диода. В середине, где напряжение равно нулю, ток также равен нулю, и ток остается на нуле по мере увеличения напряжения до тех пор, пока напряжение не приближается к пороговому значению (Vd), в точке, в которой начинает течь ток, и дополнительный ток не сильно изменяет напряжение по сравнению с Vd.Vd также называют прямым напряжением Vf диода.
Для отрицательного напряжения, означающего, что анод находится под более низким напряжением, чем катод, диод входит в обратную область, где небольшая величина тока утекает в обратном направлении (от катода к аноду). Когда напряжение становится более отрицательным, диод достигает порогового значения напряжения обратного пробоя (Vbr). При Vbr ток начинает течь свободно, а напряжение остается на уровне Vbr. Для большинства диодов работа в этой области пробоя вызывает повреждение диода, и этого следует избегать.Исключением является стабилитрон, который предназначен для работы в этой области.
Диодные символы
Символы диодовОсновные характеристики диодов
- Порог прямого напряжения (Vf) – порог напряжения для включения диода в прямом направлении
- Напряжение обратного пробоя (Vbr) – пороговое значение отрицательного (обратного) напряжения, после которого диод входит в область пробоя .
- Максимальный прямой ток – максимальный прямой ток, с которым диод может справиться, не перегреваясь.Нагрев вызван рассеиванием мощности, которая равна напряжению на диоде, умноженному на ток через диод. P = V * I. Обратите внимание, что, поскольку этот рейтинг связан с нагревом, он сильно зависит от того, как и где установлен диод (поток воздуха, близлежащие горячие устройства, радиатор и т. Д.).
- Максимальный обратный ток – для стабилитронов максимальный обратный ток, который он может выдержать до того, как станет слишком горячим.
Типы диодов
Диод общего назначения
- Vf находится в диапазоне.От 6 до 0,7 В.
- Доступен широкий диапазон номинальных значений напряжения обратного пробоя.
- Доступен широкий диапазон значений максимального прямого тока.
- Доступны варианты монтажа на поверхность и в сквозное отверстие.
- Часто используется как барьер для предотвращения протекания тока в одном направлении
Диод Шоттки
- Диоды Шоттки похожи на диоды общего назначения, за исключением того, что имеют более низкое прямое напряжение.
- Vf в диапазоне от 0,15 до 0,45 В.
- Переключайтесь из выключенного состояния во включенное быстрее, чем диоды общего назначения.
- Часто используется в качестве фиксатора, чтобы удерживать напряжение одного сигнала в пределах 0,45 В от другого (например, фиксатор ESD).
- Также часто используется в силовых приложениях, чтобы минимизировать рассеивание мощности из-за более низкого прямого напряжения. P = V * I.
Стабилитрон
- Предназначен для использования в режиме обратного пробоя. Но также работает как обычный диод в прямом направлении.
- Доступен широкий выбор значений Vbr. Доступно все от 2,4 В до 1 кВ. Обратите внимание, что Vbr также часто называют напряжением Зенера.
Обычно используется для ограничения напряжения некоторой сигнальной линии до определенного напряжения. - Также часто используются для фиксации ESD, поскольку они могут фиксировать как положительные, так и отрицательные выбросы напряжения.
- Может использоваться для обеспечения постоянного напряжения питания. Например, если у вас есть доступное питание только 5 В, и у вас есть одна микросхема, которой нужно 3.3V, стабилитрон может быть хорошим решением. Но это решение довольно неэффективно, и напряжение не будет таким стабильным, как в других решениях, таких как линейный регулятор, поэтому оно работает только тогда, когда нагрузке не требуется большой ток и она не чувствительна к изменению напряжения питания.
- Доступны в формах для монтажа в сквозные отверстия или на поверхность и в том же разнообразии размеров корпуса, что и диоды общего назначения.
Светоизлучающий диод (LED)
- Как и другие диоды, светодиоды рассеивают энергию в виде тепла, но они также излучают свет.
- Длина волны излучаемого света обычно находится в узком диапазоне, что означает излучаемую узкую цветовую полосу. Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от материала, из которого изготовлен светодиод, и доступны не все цвета. Помимо цветов в видимом спектре, доступны светодиоды инфракрасного и нетрафиолетового цветов. Светодиоды также могут быть заключены в цветной материал, который может изменять цвет излучаемого света.
- Прямое напряжение светодиодов сильно различается и различается для каждого цвета.Vf может быть от 1 до 12 В.
- При реализации светодиода обычно требуется включать его постоянным детерминированным током, поскольку его свечение определяется током, протекающим через него.
- Очень эффективные источники света. Небольшая мощность дает много света.
- Используется для освещения, индикации и связи. Под коммуникацией я не имею в виду быструю передачу больших объемов данных, как это можно сделать с помощью лазерного диода по оптоволоконным кабелям.Например, светодиод можно использовать для создания оптического прерывателя (оптического переключателя), где у вас есть светодиод на одной стороне слота и фототранзистор на другой стороне, а свет от светодиода включает фототранзистор, если он проходит. слот, или фототранзистор отключается, когда слот заблокирован.
- Доступен с несколькими светодиодами в одной упаковке. Это могут быть разные цвета, например зеленый и красный, составляющие трехцветный светодиод (красный, зеленый и желтый, если включены оба).
- Часто имеют линзы, которые фокусируют или расширяют угол обзора света.
Лазерные диоды
- Лазерные диоды излучают лазерный свет, что означает свет, который находится в очень узком диапазоне длин волн и излучается с очень узким направленным разбросом.
- Используется для оптоволоконной связи, считывания штрих-кодов, чтения и записи DVD, лазерной печати, хирургии и многого другого.
- Как правило, вы не будете реализовывать дискретный лазерный диод, но купите модуль для конкретного приложения. Например, для оптоволоконной связи вы купите соответствующий оптоволоконный трансивер и внедрите его.
- Кстати, оптоволоконная связь имеет очень приятные особенности. Каждая сторона оптоволоконного кабеля электрически изолирована друг от друга, и оптический сигнал, проходящий через кабель, не создает никаких электромагнитных помех (EMI) и невосприимчив к EMI от других источников. И оптический сигнал может быть действительно очень высокочастотным и может передаваться на очень-очень большие расстояния. Однако реализация оптоволоконных трансиверов на печатной плате довольно сложна.
- Лазерные диоды имеют соответствующие правила безопасности и делятся на разные классы в зависимости от уровня или вреда, который они могут причинить.Продукты, содержащие лазеры, должны иметь предупреждающие надписи.
Силовой диод
- Силовые диоды предназначены для выдерживания больших токов и рассеивания большого количества тепла.
- Используются в качестве выпрямителей, преобразующих переменный ток (AC) в постоянный (DC), используются как улавливающие диоды в импульсных преобразователях мощности DC: DC и используются для защиты питания от обратной полярности.
- Доступны высокомощные версии диодов общего назначения, Шоттки и Зенера.
- Диоды Шоттки часто используются в силовых приложениях, поскольку более низкий Vf приводит к меньшему рассеянию мощности, что дает более высокий КПД и меньшее количество тепла.
- Из-за больших значений тока номинальные значения Vf выше для мощных версий диодов, и это важно учитывать. P = V * I.
- Некоторые силовые диоды со сквозным отверстием предназначены для подключения радиатора, а некоторые силовые диоды для поверхностного монтажа имеют тепловую заглушку (большую металлическую поверхность), которая может быть подключена с помощью нескольких переходных отверстий к заземляющий слой печатной платы для распространения тепла.
Вот видео о диодах от The Organic Chemistry Tutor на Youtube.
Далее: Транзисторы
ОСНОВЫ ФОТОДИОДОВ – длинноволновая электроника
Что такое фотодиод?
Фотодиод – это полупроводниковый прибор с P-N переходом, который преобразует фотоны (или свет) в электрический ток. В слое P много дырок (положительно), а в слое N – электронов (отрицательно). Фотодиоды могут быть изготовлены из различных материалов, включая, помимо прочего, кремний, германий и арсенид индия, галлия.Каждый материал обладает разными свойствами, обеспечивающими экономическую выгоду, повышенную чувствительность, диапазон длин волн, низкий уровень шума или даже скорость отклика.
На рисунке 1 показано поперечное сечение типичного фотодиода. Область обеднения образуется в результате диффузии электронов из слоя N в слой P и диффузии дырок из слоя P в слой N. Это создает область между двумя слоями, где отсутствуют свободные носители. Это создает встроенное напряжение для создания электрического поля в области истощения.Это позволяет току течь только в одном направлении (от анода к катоду). Фотодиод может быть смещен в прямом направлении, но генерируемый ток будет течь в противоположном направлении. Вот почему большинство фотодиодов имеют обратное смещение или вообще не смещены. Некоторые фотодиоды не могут быть смещены вперед без повреждения
.
Фотон может ударить атом внутри устройства и высвободить электрон, если у фотона достаточно энергии. Это создает пару электрон-дырка (e- и h +), где дырка – это просто «пустое пространство» для электрона.Если фотоны поглощаются слоями P или N, пары дырок электронов будут рекомбинированы в материалах с выделением тепла, если они находятся достаточно далеко (по крайней мере, на одну длину диффузии) от области обеднения. Фотоны, поглощенные в области обеднения (или около нее), будут создавать пары дырок электронов, которые будут перемещаться к противоположным концам из-за электрического поля. Электроны будут двигаться к положительному потенциалу на катоде, а дырки будут двигаться к отрицательному потенциалу на аноде. Эти движущиеся носители заряда образуют ток (фототок) в фотодиоде. На рисунке 1 показаны различные слои фотодиода (P-N переход), а также несколько точек подключения сверху и снизу.
Рисунок 1. Поперечное сечение фотодиода P-N
Область истощения создает емкость в фотодиоде, где границы области действуют как пластины конденсатора с параллельными пластинами. Емкость обратно пропорциональна ширине обедненной области. Напряжение обратного смещения также влияет на емкость области.
Ключевые рабочие характеристики
Существует четыре основных параметра, используемых при выборе правильного фотодиода, а также при выборе обратного смещения фотодиода.
- Отклик (скорость / время) фотодиода определяется емкостью P-N перехода. Это время, необходимое носителям заряда, чтобы пересечь P-N переход. На это напрямую влияет ширина обедненной области.
- Чувствительность – это отношение фототока, генерируемого падающим светом, к мощности падающего света.Обычно это выражается в единицах A / W (превышение силы тока над мощностью). Типичная кривая чувствительности фотодиода показывает зависимость A / W от длины волны. Это называется квантовой эффективностью.
- Темновой ток – это ток в фотодиоде при отсутствии падающего света. Это может быть одним из основных источников шума в фотодиодной системе. Фототок от фонового излучения также может быть включен в это измерение. Фотодиоды обычно помещаются в корпус
, который не позволяет свету попадать на фотодиод для измерения темнового тока.Поскольку ток, генерируемый фотодиодом, может быть очень небольшим, уровни темнового тока могут скрывать ток, создаваемый падающим светом при низких уровнях освещенности. Темновой ток увеличивается с температурой. Без смещения темновой ток может быть очень низким. Идеальный фотодиод не имел бы темнового тока. - Напряжение пробоя – это наибольшее обратное напряжение, которое может быть приложено к фотодиоду до экспоненциального увеличения тока утечки или темнового тока. Фотодиоды должны работать ниже этого максимального приложенного обратного смещения, иначе может произойти повреждение фотодиода.Напряжение пробоя уменьшается с повышением температуры.
Другие важные параметры включают материал, размер фотодиода и активной области, а также стоимость. При поиске фотодиодов для исследования или приложения необходимо внимательно относиться к этому вопросу. Фотодиоды, изготовленные из разных материалов (кремний, германий, фосфид арсенида галлия индия или арсенид галлия индия), имеют разные уровни чувствительности, а также разные скорости и темновой ток. Кремний, например, обеспечивает чувствительность для длин волн от ~ 400 до 1000 нм.Однако он имеет самую высокую чувствительность на более высоких длинах волн (~ 900 нм). Германий, с другой стороны, обеспечивает чувствительность для длин волн от ~ 800 до 1600 нм (с пиком ~ 1400 нм). Материал фотодиода имеет решающее значение при выборе подходящего фотодиода для включения в вашу систему лазерных диодов.
Типы фотодиодов
РАЗЪЕМ P-N
Это самый простой фотодиод. Физика работы фотодиода на P-N-переходе была рассмотрена ранее.Фотодиоды PIN и APD являются вариациями от P-N перехода.
Область истощения содержит несколько свободных носителей заряда, и шириной области истощения можно управлять, добавляя смещение напряжения.
Ток, проходящий через фотодиод, может течь только в одном направлении в зависимости от материалов, легированных P и N. При обратном смещении ток не будет проходить через фотодиод без падающего света, создающего фототок.
PIN ФОТОДИОД
PIN-фотодиод похож на P-N переход с одним существенным отличием.Вместо того, чтобы размещать слои P и N вместе для создания обедненной области, внутренний слой помещается между двумя легированными слоями. Этот слой показан на Рисунок 2 . Этот внутренний слой обладает высоким сопротивлением и увеличивает напряженность электрического поля в фотодиоде. У добавленного внутреннего слоя есть много преимуществ, поскольку область истощения значительно увеличивается.
Емкость перехода уменьшилась, и поэтому скорость фотодиода увеличилась. Увеличенный слой также обеспечивает больший объем преобразования фотонов в электронно-дырочные и более высокую квантовую эффективность.
Рисунок 2. Поперечное сечение контактного фотодиода
PIN также имеют высокую частотную характеристику. Основным преимуществом фотодиода с PIN-кодом по сравнению с P-N переходом является высокая скорость отклика от области повышенного обеднения.
ФОТОДИОД ЛАВИНЫ
Лавинные фотодиоды (APD) используют ударную ионизацию (лавинный эффект) для создания внутреннего усиления материала. Для APD требуется высокое обратное смещение (близкое к обратному напряжению пробоя).Каждый фото-сгенерированный носитель создает больше пар и, таким образом, умножается за счет лавинного разрушения. Это создает внутреннее усиление фотодиода, что, в свою очередь, увеличивает эффективную чувствительность (больший ток
, генерируемый на фотон). На рис. 3 показано поперечное сечение ЛФД.
Типичный диапазон спектрального отклика составляет около 300 – 1100 нм. Текущий шум в APD выше, чем в фотодиоде PIN, но усиление сигнала намного больше, что делает отношение сигнал / шум большим в APD.APD обычно имеют более высокую скорость отклика и способность обнаруживать или измерять свет на более низких уровнях.
Рисунок 3. Поперечное сечение APD
Режимы работы
«ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ» РЕЖИМ БЕЗ СЦЕПЛЕНИЯ
Фотодиодымогут работать без смещения напряжения. APD предназначены для обратного смещения, поэтому этот раздел будет иметь отношение к фотодиодам P-N и PIN. Без добавления напряжения на переходе темновой ток может быть чрезвычайно низким (близким к нулю).Это снижает общий шумовой ток системы. Таким образом, несмещенные фотодиоды P-N или PIN лучше подходят для приложений с низким уровнем освещенности по сравнению с работой со смещением обратного напряжения. (ЛФД с обратным смещением по-прежнему будет обеспечивать более высокую чувствительность, чем фотодиоды P-N или PIN для приложений с низким освещением.) Фотодиоды без смещения также могут хорошо работать для низкочастотных приложений (до 350 кГц). Несмещенный режим (где V = 0) можно увидеть на рисунке 4 между режимом прямого смещения (зеленым) и режимом обратного смещения (синим).График показывает очень слабый темновой ток, если он вообще есть, без смещения, что можно увидеть по отсутствию тока на пересечении кривой ВАХ при V = 0.
Когда светится фотодиод, электрическое поле в обедненной области увеличивается. Это создает фототок, который увеличивается с увеличением потока фотонов. Это чаще всего наблюдается в солнечных элементах, где генерируемое напряжение измеряется между двумя клеммами.
По сравнению с режимом смещения, фотоэлектрический режим имеет меньшее изменение чувствительности фототока в зависимости от температуры.
Основным недостатком объективных фотодиодов является низкая скорость отклика. Без смещения к системе емкость фотодиода максимальна, что снижает скорость.
РЕЖИМ «ФОТОПРОВОДЯЩИЙ» ОБРАТНОЕ СМЕЩЕНИЕ
Когда фотодиод смещен в обратном направлении, на переход P-N подается внешнее напряжение. Отрицательный вывод подключается к положительному слою P, а положительный вывод подключается к отрицательному слою N. Это заставляет свободные электроны в слое N тянуться к положительному выводу, а дырки в слое P – к отрицательному выводу.Когда на фотодиод подается внешнее напряжение, свободные электроны начинаются с отрицательного вывода и сразу заполняют дырки в P-слое электронами. Это создает в атомах отрицательные ионы с дополнительными электронами. Затем заряженные атомы противодействуют потоку свободных электронов к P-слою. Точно так же дырки образуют положительные ионы примерно так же, но в противоположном направлении. При обратном смещении ток будет течь только через фотодиод, а падающий свет будет создавать фототок.
Обратное смещение вызывает увеличение потенциала в области истощения и увеличение ширины области истощения. Это идеально подходит для создания большой площади для поглощения максимального количества фотонов.
Время отклика сокращается за счет обратного смещения за счет увеличения размера обедненного слоя. Эта увеличенная ширина уменьшает емкость перехода и увеличивает скорость дрейфа носителей в фотодиоде. Время доставки перевозчиков сокращается, улучшая время отклика.
К сожалению, увеличение тока смещения увеличивает темновой ток. Этот шум может быть проблемой для очень чувствительных систем, использующих фотодиоды P-N или PIN. Это мешает работе в условиях низкой освещенности. При использовании ЛФД отношение сигнал / шум будет большим независимо от коэффициента усиления фотодиода. Поскольку фотон идеально поглощается в обедненной области, слой P может быть очень тонким. Это можно сбалансировать с помощью обратного смещения, чтобы создать оптимальный фотодиод с более быстрым временем отклика при сохранении как можно более низкого уровня шума.
Еще одним преимуществом работы с обратным смещением является линейный выход (прямая линия в синей части , рис. 4 ) фотодиода по отношению к освещению. Это просто означает, что напряжение и ток изменяются линейно (прямо пропорционально) с увеличением оптической мощности. Также можно увидеть нелинейность участка прямого смещения (зеленого цвета).
На рисунке 4 показан участок обратного смещения (синий) с напряжением пробоя рядом с ним (красным).Фотодиоды не должны работать сверх напряжения пробоя. Это повредит фотодиод.
Рисунок 4. ВАХ фотодиодов. I 0 – Темновой ток. I P – фототок. P показывает ток при разных уровнях освещенности (P 0 – отсутствие падающего света).
Интеграция с лазерным диодом
Контрольный фотодиод часто интегрируется в корпус лазерного диода производителем лазерного диода. Он производит ток, частично пропорциональный выходной оптической мощности лазерного диода.Если в качестве обратной связи используется ток фотодиода, система управления будет пытаться поддерживать постоянный ток фотодиода (и, следовательно, оптическую мощность лазерного диода). Выход регулируемого источника тока будет изменяться, чтобы поддерживать уровень оптической мощности одинаковым (это называется режимом постоянной мощности (CP)). Ток фотодиода и выходная мощность лазерного диода связаны передаточной функцией, приведенной в таблице данных лазерного диода.
Фотодиоды могут не только контролировать выходную мощность постоянного или непрерывного излучения лазера, подавая ток обратно в лазерную систему, они также могут проверять форму лазерного импульса и регистрировать пиковую мощность лазерного импульса.
Информация в таблицах данных для фотодиодов включает четыре основных компонента, обсуждавшихся ранее, тип фотодиода, длины волн пиковой чувствительности и, самое главное, размер и стоимость.
Фотодиоды, которые уже встроены в систему лазерных диодов, могут иметь ограниченные возможности и информацию. В технических паспортах лазеров обычно указывается максимальное обратное напряжение, а иногда и чувствительность фотодиода.
Если характеристики фотодиода чрезвычайно важны для конструкции вашего лазера, для удовлетворения ваших потребностей могут потребоваться специальные сборки или сборки.
Резюме
При принятии решения об обратном смещении фотодиода все сводится к уравновешиванию скорости и шума и принятию решения о том, что является наиболее важным. Если ваше приложение зависит от чрезвычайно низкого уровня шума и низкого темнового тока, вам следует отказаться от смещения фотодиода. Если скорость является вашей главной заботой, вам следует выбрать обратное смещение вашего фотодиода, поскольку время отклика улучшается. Другими словами, если ваше приложение
основано на точности, фотоэлектрический режим лучше подойдет вам.Если ваше приложение основано на скорости (высокой), режим фотопроводимости или режим с обратным смещением лучше подходят для этой области.
Обратное смещение фотодиода будет намного более отзывчивым, чем режим без смещения. При работе в фотоэлектрическом режиме может потребоваться усиление отклика.
Тип фотодиода также может повлиять на ваше решение о смещении. Некоторые типы фотодиодов могут иметь только обратное смещение, а другие могут иметь усиление отклика внутри системы. ЛФД будут эффективны в условиях низкой освещенности, когда чувствительность критична, но они дороги, фотодиоды P-N представляют собой наиболее простую конструкцию и не используются широко, а фотодиоды с PIN-кодом являются наиболее распространенными и самыми дешевыми фотодиодами с очень низким уровнем шума.Как обсуждалось ранее, материалы, размер и стоимость также влияют на тип фотодиода, необходимого для данного приложения. Таблица 1 показывает упрощенную диаграмму, сравнивающую три разных фотодиода.
Таблица 1. Сравнительная таблица
| P-N | ПИН | APD | |
|---|---|---|---|
| ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ | Лучшее | Хорошо | Плохо |
| ОБРАТНОЕ СМЕЩЕНИЕ | Хорошо | Лучшее | Хорошо |
| НИЗКИЙ СВЕТ | Плохо | Хорошо | Лучшее |
| СТОИМОСТЬ | Лучшее | Хорошо | Плохо |
| НИЗКИЙ ШУМ | Хорошо | Лучшее | Плохо |
Анод и катод – что это и как правильно определить?
Анод и катод блока питания должны быть известны тем, кто занимается практической электроникой.Как они это называют? Почему так? Будет проведено углубленное рассмотрение темы не только с точки зрения радиолюбителей, но и с точки зрения химии. Наиболее популярное объяснение таково: анод – это положительный электрод, а катод – отрицательный. Увы, это не всегда верно и неполно. Чтобы определить анод и катод, необходимо иметь теоретическую основу и знать, как это сделать. Давайте рассмотрим это в рамках статьи.
Анод
Обратимся к ГОСТ 15596-82, который касается химических источников тока.Нас интересует информация на третьей странице. По ГОСТу отрицательным электродом химического источника тока является именно анод. Вот так да! А почему именно? Дело в том, что именно через него электрический ток поступает из внешней цепи в сам источник. Как видите, не все так просто, как кажется на первый взгляд. Можно посоветовать внимательно рассмотреть представленные в статье картинки, если содержание кажется слишком сложным – они помогут понять, что автор хочет вам донести.
Катод
Обращаемся все к тому же ГОСТ 15596-82. Положительный электрод химического источника тока – это тот электрод при разряде, от которого он поступает во внешнюю цепь. Как видите, данные, содержащиеся в ГОСТ 15596-82, рассматривают ситуацию с другой точки зрения. Поэтому, консультируясь с другими людьми по поводу определенных структур, вы должны быть очень осторожны.
Появление терминов
Они были введены Фарадеем в январе 1834 года, чтобы избежать путаницы и добиться большей точности.Он также предложил свой вариант запоминания на примере Солнца. Итак, его анод – восход солнца. Солнце движется вверх (входит ток). Катод – это закат. Солнце садится (ток гаснет).
Пример радиолампы и диода
Продолжаем разбираться, что обозначать, что используется. Предположим, что один из этих потребителей энергии находится в открытом состоянии (в прямом подключении). Таким образом, электрический ток течет из внешней цепи диода в элемент по аноду.Но пусть это объяснение не сбивает вас с толку с направлением электронов. Через катод электрический ток течет из использованного элемента во внешнюю цепь. Ситуация, которая сложилась сейчас, напоминает случаи, когда люди смотрят на перевернутую картинку. Если эти обозначения сложны, помните, что химикам абсолютно необходимо их понимать. А теперь сделаем обратное включение. Можно заметить, что полупроводниковые диоды практически не проводят ток.Единственное возможное исключение – обратная разбивка элементов. А электровакуумные диоды (кенотроны, радиолампы) обратного тока проводить вообще не будут. Поэтому считается (условно), что он их не проходит. Следовательно, анод и катод формально не выполняют своих функций в диоде.
Почему возникла путаница?
Конкретно для облегчения обучения и практического применения было решено, что названия выводов диодных элементов не будут меняться в зависимости от их схемотехники, и они будут «привязаны» к физическим выводам.Но это не касается аккумуляторов. Таким образом, для полупроводниковых диодов все зависит от типа проводимости кристалла. В электронных лампах этот вопрос связан с электродом, который испускает электроны в месте расположения нити. Конечно, здесь есть определенные нюансы: так, через такие полупроводниковые устройства, как супрессор и стабилитрон, обратный ток может немного протекать, но есть специфика, которая явно выходит за рамки статьи.
Речь идет об электрическом аккумуляторе
Это действительно классический пример химического источника электрического тока, который является возобновляемым.Аккумулятор работает в одном из двух режимов: заряд / разряд. В обоих случаях будет разное направление электрического тока. Но учтите, что полярность электродов при этом не изменится. И они могут выступать в разных ролях:
- Во время зарядки положительный электрод принимает электрический ток и является анодом, а отрицательный электрод высвобождает его и называется катодом.
- В отсутствие движения о них говорить нет смысла.
- Во время разряда положительный электрод высвобождает электрический ток и является катодом, а отрицательный электрод принимает и называется анодом.
В электрохимии произнесите слово
Здесь используется еще несколько определений. Таким образом, анод рассматривается как электрод, в котором происходят окислительные процессы. А вспомнив школьный курс химии, можете ли вы ответить, что происходит в другой части? Электрод, на котором протекают процессы восстановления, называется катодом.Но привязки к электронным устройствам нет. Давайте посмотрим на ценность окислительно-восстановительных реакций для нас:
- Окисление. Происходит процесс отдачи частицы электрона. Нейтральный превращается в положительный ион, а отрицательный нейтрализует.
- Восстановление. Есть процесс получения частицы электроном. Положительный превращается в нейтральный ион, а затем в отрицательный ион при повторении.
- Оба процесса взаимосвязаны (например, количество отданных электронов равно их связанному количеству).
Также для обозначения Фарадея были введены названия элементов, участвующих в химических реакциях:
- Катионы. Так называемые положительно заряженные ионы, которые движутся в растворе электролита к отрицательному полюсу (катоду).
- Анионы. Так называемые отрицательно заряженные ионы, которые движутся в растворе электролита к положительному полюсу (аноду).
Как протекают химические реакции?
Полураакции окисления и восстановления разделены в пространстве.Переход электронов между катодом и анодом осуществляется не напрямую, а за счет проводника внешней цепи, по которому создается электрический ток. Здесь можно наблюдать взаимное преобразование электрической и химической форм энергии. Следовательно, для формирования внешней цепи система состоит из проводников разного типа (которые являются электродами в электролите), и необходимо использовать металл. Понимаете, напряжение между анодом и катодом есть, и есть один нюанс.И если бы не было элемента, который мешал бы им напрямую производить необходимый процесс, то ценность источников химического тока была бы очень низкой. Итак, в связи с тем, что заряд должен идти по этой схеме, оборудование было смонтировано и эксплуатировалось.
What is what: step 1
Теперь давайте определимся, что к чему. Возьмем гальванический элемент Якоби-Даниэля. С одной стороны, он состоит из цинкового электрода, который опускается в раствор сульфата цинка.Затем идет пористая перегородка. А с другой стороны, есть медный электрод, который находится в растворе медного купороса. Они соприкасаются друг с другом, но химические характеристики и перегородка не позволяют смешиваться.
Шаг 2: Процесс
Происходит окисление цинка, и электроны по внешней цепи движутся к меди. Получается, что у гальванического элемента анод заряжен отрицательно, а катод – положительно. Более того, этот процесс может иметь место только тогда, когда электронам есть что «пустить».«Дело в том, что попасть прямо от электрода к другому мешает наличие« изоляции ».
Шаг 3: Электролиз
Давайте посмотрим на процесс электролиза. Установка для его прохождения представляет собой сосуд, в котором находится раствор или расплав электролита. Два электрода отсутствуют. Они подключены к источнику постоянного тока. Анод в данном случае представляет собой электрод, подключенный к положительному полюсу. Здесь есть окисление. Отрицательно заряженный электрод – это катод.Здесь протекает реакция восстановления.
Шаг 4: Наконец
Следовательно, при использовании этих концепций всегда необходимо учитывать, что анод не используется в 100% случаев для обозначения отрицательного электрода. Также катод может периодически терять положительный заряд. Все зависит от того, какой процесс идет на электроде: восстановительный или окислительный.
Заключение
Вот и все – не очень сложно, но не скажешь, что это просто.Мы рассмотрели гальванический элемент, анод и катод со схематической точки зрения, и теперь у вас не должно возникнуть проблем с подключением блоков питания с наработкой. И, наконец, вам нужно оставить для себя более ценную информацию. Всегда необходимо учитывать разницу между потенциалом катода и анода. Дело в том, что первая всегда будет крупновата. Это связано с тем, что КПД не работает с показателем 100% и часть зарядов рассеивается.Именно из-за этого вы можете видеть, что у батарей есть ограничение на количество раз зарядки и разрядки.
Электрохимический потенциал | PVEducation
Напряжение или разность потенциалов между реакцией окисления и восстановления возникает из-за различных электрохимических потенциалов реакций восстановления и окисления в батарее. Электрохимический потенциал – это мера разницы между средней энергией самых внешних электронов молекулы или элемента в двух ее валентных состояниях.(Для тех, кто знаком с теорией полупроводников, разность электрохимических потенциалов между реакциями окисления и восстановления аналогична разнице уровней Ферми между двумя боковыми диодами). Поскольку электрохимический потенциал является мерой энергии самых внешних электронов, изучение электронной конфигурации внешней оболочки материала даст указание на величину и знак электрохимического потенциала между реагентами и продуктами восстановления или реакция окисления.
Рис.: Внешняя электронная конфигурация, показывающая элемент с одним электроном во внешней оболочке. Когда он теряет свои электроны, внешняя оболочка имеет восемь электронов и, следовательно, представляет собой стабильную низкоэнергетическую конфигурацию. Остовные электроны не показаны.
Самая низкая энергетическая конфигурация материалов – их внешняя оболочка полностью занята электронами. Следовательно, элемент (скажем, литий, Li) с одним электроном на внешней оболочке будет иметь более высокую энергию, чем элемент с удаленным электроном.Таким образом, в реакции
металлический литий имеет более высокую энергию, чем Li +, а реакция окисления имеет большой положительный электрохимический потенциал со значением 3,04 В. Положительный знак определяется так, что реакция протекает самопроизвольно, если электрон используется другой реакцией.
По соглашению, половинные реакции (половина реакции – это реакция окисления или восстановления реакции окисления / восстановления, т. Е. Половина общей окислительно-восстановительной реакции) записываются как реакции восстановления, и, следовательно, указанная выше реакция обычно представлена в виде таблицы:
с отрицательным стандартным потенциалом.Для всех полуреакций изменение направления реакции меняет знак стандартного потенциала, так что реакция восстановления лития, указанная выше, имеет стандартный потенциал E0 = -3,04 В.
Точно так же элемент с 7 электронами на внешней оболочке (скажем, Cl) будет иметь более высокий электрохимический потенциал, чем Cl, который получил электрон и, следовательно, имеет полную внешнюю оболочку.
Рис.: Внешняя электронная конфигурация, показывающая элемент с одним электроном во внешней оболочке.Когда он теряет свои электроны, внешняя оболочка имеет восемь электронов и, следовательно, представляет собой стабильную низкоэнергетическую конфигурацию. Остовные электроны не показаны.
Таким образом, в реакции
ион хлора Cl- имеет более низкую энергию, чем нейтральный Cl, а реакция восстановления имеет большой положительный электрохимический потенциал 1,36 В.
Мнемонические устройства: запоминание, какая реакция, где происходит и что делает
Есть несколько мнемонических устройств, помогающих запоминать термины в батарее.Чтобы запомнить разницу между реакцией восстановления и окисления, вы можете использовать любой из следующих методов. Первый метод это как раз и основан на словах, описывающих сокращение. В реакции восстановления состояние валанса снижается, что означает, что он получает отрицательный заряд, то есть электрон, и, следовательно, электрон должен быть реагентом в реакции восстановления. Таким образом, само слово – сокращение – определяет процесс, который там происходит. Образная мнемоника для запоминания реакции окисления и восстановления – это «LEO (Лев идет) GER (grrr)», где LEO является сокращением от « L oss of E lectron – O xidation» и GER является сокращением от “ G ain of E lectrons – R eduction”.Другой способ – вспомнить разницу между реакциями окисления и восстановления (что не совсем соответствует духу возобновляемых источников энергии) – это «НЕФТЯНАЯ БУРОВКА»: O xidation I nvolves L oss of электронов, R eduction I nvolves G nvolves G ain of Electron. “
Есть также несколько мнемоник, помогающих запомнить, какая реакция происходит на аноде (окисление), а какая на катоде (восстановление). «RED CAT и AN OX» группирует сокращения для позиций RED и CAT вместе, а также сокращения для AN ode и OX idation.Другой способ запомнить, какие реакции происходят на аноде и катоде, – это отметить, что буква «О» (для окисления) стоит перед буквой «R» (для восстановления), и точно так же, что буква «A» (для анода) встречается перед буква «С» (катод). Таким образом, окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде. Наконец, вы можете также помнить, что и «анод», и «окисление» начинаются с гласных, а «катод» и «восстановление» начинаются с согласных.
Последняя информация, которую следует запомнить, это то, что анод отрицательный, а катод положительный.Мнемоника для этого аналогична мнемонике анода и катода. Анод отрицательный, катод положительный, «A» стоит перед «C», а «N» – перед «P». В аккумуляторе ситуация несколько более сложная, поскольку физическое местоположение реакции окисления и восстановления меняется между тем, когда аккумулятор заряжается и разряжается. Условно, термины анод и катод определены в соответствии с общепринятыми правилами, когда батарея разряжается, и сохраняют те же названия, когда батарея заряжается.
Как вы идентифицируете анодные и катодные выводы диода? – AnswersToAll
Как определить анодные и катодные выводы диода?
Полярность диодаи символы На физическом диоде вы заметите две клеммы, выступающие из консервной банки посередине. Одна сторона – это положительный вывод, называемый анодом. Другой вывод – это отрицательный конец, называемый катодом.
Почему анод отрицательный, а катод положительный?
В гальваническом элементе электроны будут двигаться к аноду.Поскольку электроны несут отрицательный заряд, анод заряжается отрицательно. То же самое и с катодом. Это потому, что протоны притягиваются к катоду, поэтому он в основном положительный и, следовательно, положительно заряжен.
В каком направлении текут диоды?
прямое направление
Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, заблокирован. Они похожи на односторонний клапан электроники.Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь *, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь.
Может ли анод быть отрицательным?
Анод отрицательный в электрохимической ячейке, потому что он имеет отрицательный потенциал по отношению к раствору, в то время как анод положительный в электролитической ячейке, потому что он подключен к положительной клемме батареи.
Есть ли у диодов направление?
Диоды пропускают ток только в одном направлении, и они всегда поляризованы.У диода два вывода. Положительная сторона называется анодом, а отрицательная – катодом.
Протекает ли ток от анода к катоду?
Электроны всегда текут от анода к катоду, несмотря ни на что.