Hướng dẫn sử dụng, Tin tức
Diode tín hiệu
Điốt tín hiệu ( diode tín hiệu ) là hai cực nhỏ dòng khi phân cực thuận và chặn dòng điện khi phân cực ngược
Diode tín hiệu là một thiết bị bán dẫn phi tuyến tính nhỏ thường được sử dụng trong các mạch điện tử, trong đó các dòng điện nhỏ hoặc tần số cao có liên quan như trong logic mạch, radio và kỹ thuật số truyền hình.
Điốt tín hiệu, đôi khi còn được biết đến với tên cũ hơn là Diode tiếp xúc điểm hoặc Diode thụ động thủy tinh , có kích thước vật lý rất nhỏ so với anh em họ Power Diode (điốt nguồn) lớn hơn của chúng.
Nói chung, đường kết nối PN của một diode tín hiệu nhỏ được gói gọn trong kính để bảo vệ đường kết nối PN và thường có một dải màu đỏ hoặc đen ở đầu cơ sở để xác định đầu nào là cực âm. Được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các tín hiệu được đóng gói bằng kính kính là 1N4148 rất phổ biến và 1N914 tương thích của tín hiệu diode .
Các tín hiệu và chuyển mạch nhỏ có hiệu suất và xếp hạng dòng điện thấp hơn nhiều, khoảng 150mA, tối đa 500mW để điều chỉnh lưu, nhưng chúng có thể hoạt động tốt hơn trong các ứng dụng tần số cao hoặc trong các ứng dụng cắt và chuyển đổi xử lý các dạng sóng xung quanh thời gian ngắn.
Xem thêm: Chỉnh lưu toàn sóng
Mạch cầu H là gì? Cấu hình và cách thiết kế mạch H
Đặc tính của một diode tiếp điểm tín hiệu khác nhau đối với cả hai loại Germanium và silicon và được đưa ra là:
- 1. Điốt tín hiệu Germanium – Chúng tôi có giá trị điện trở ngược thấp làm giảm volt phía trước thấp hơn qua đường giao nhau, thường chỉ khoảng 0,2 đến 0,3v, nhưng có giá trị điện trở nên thuận lợi cao hơn vì tích hợp đường giao nhau nhỏ.
- 2. Điốt tín hiệu silicon – Chúng có giá trị điện trở ngược rất cao và giảm volt về phía trước khoảng 0,6 đến 0,7v trên đường giao nhau. Chúng tôi có giá trị khá thấp của điện trở nên thuận lợi cho chúng giá trị cực đại cao của dòng điện thuận và điện áp ngược.
Ký hiệu điện tử được cung cấp cho bất kỳ loại diode nào là mũi tên có vạch hoặc vạch ở cuối và điều này được minh họa bên dưới cùng với Đường công đặc tính trạng thái VI ổn định.
Đồ thị đặc trưng của Diode silicon VI
Mũi tên luôn chỉ theo hướng dẫn của dòng điện thông thường qua diode có nghĩa là diode sẽ chỉ dẫn nếu nguồn cung cấp dương được kết nối với cực Anode , ( a ) và nguồn cung cấp âm thanh được kết nối với cực Cathode ( k ) cho phép dòng điện chạy qua nó theo một hướng dẫn duy nhất, hoạt động giống như một van điện một chiều, (Điều kiện chuyển tiếp).
Tuy nhiên, từ hướng dẫn trước, chúng tôi biết rằng nếu chúng tôi kết nối nguồn năng lượng bên ngoài theo hướng dẫn khác thì diode sẽ chặn bất kỳ dòng điện nào chạy qua nó và thay vào đó sẽ hoạt động như một quy tắc mở, (Điều kiện thiên vị ngược) như dưới đây.
Diode chuyển tiếp và đảo ngược
Sau đó, chúng ta có thể nói rằng một diode tín hiệu nhỏ lý tưởng dẫn dòng điện theo một hướng (dẫn về phía trước) và chặn dòng điện theo hướng khác (chặn ngược). Điốt tín hiệu được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng như công tắc trong bộ lưu trữ, giới hạn chế độ dòng điện, ống nghe điện áp hoặc trong định dạng sóng của mạch.
Thông số Diode tín hiệu
Điốt tín hiệu được sản xuất trong một phạm vi ứng dụng và phân loại dòng điện và phải cẩn thận khi chọn một diode cho một ứng dụng tốt nhất. Có một loạt các đặc sản tĩnh liên quan đến các diode Tín hiệu Khiêm tốn nhưng những cái quan trọng hơn là.
1. Chuyển tiếp dòng điện tối đa
Tối đa chuyển tiếp dòng ( I F (tối đa) ) là tên của nó có nghĩa là mức tối đa chuyển tiếp được phép của dòng qua thiết bị. Khi diode đang tiến hành trong điều kiện phân cực thuận lợi, nó có điện trở ON rất nhỏ trên đường giao nhau PN và do đó, năng lượng tiêu phân tán trên đường giao nhau này (Định luật Ohm) dưới dạng nhiệt.
Sau đó, vượt quá giá trị ( I F (tối đa) ) của nó sẽ tạo ra nhiều nhiệt độ được tạo ra trên đường giao nhau và diode sẽ bị hỏng do quá tải nhiệt, thường có kết quả cuối cùng bị phá hủy. Khi hoạt động điốt xung quanh xếp hạng dòng điện tối đa của chúng, tốt nhất là luôn cung cấp khả năng làm mát bổ sung cho lò sưởi để tạo ra diode.
Ví dụ, diode tín hiệu 1N4148 nhỏ của chúng tôi có khả năng định mức tối đa khoảng 150mA với công suất tiêu thụ 500mW ở 25 o C. Sau đó, một điện trở về phải được sử dụng kết nối tiếp với diode để hạn chế chế độ chuyển tiếp dòng, ( IF (max) ) thông qua nó để giảm giá trị này.
2. Điện áp nghịch đảo cực đại
Điện áp nghịch đảo đỉnh (PIV) hoặc mức tối đa áp dụng ( V R (max) ), là mức tối đa cho phép Xếp hạng ứng dụng động có thể được áp dụng trên các diode mà không cần phải cố gắng đảo ngược và gây tổn hại cho các thiết bị. Do đó, giá trị này thường thấp hơn khả năng phá vỡ của tuyết lở trên đường đặc trưng của vị trí ngược. Biểu thức giá trị của V R (maximum) nằm trong khoảng từ vài volt đến hàng volt và phải được xem xét khi thay thế một diode.
Điện áp nghịch đảo cực đại là một tham số quan trọng và chủ yếu được sử dụng để chỉnh lưu điốt trong mạch chỉnh lưu AC có tham chiếu đến biên độ của điện áp là dạng sóng hình sin thay đổi từ giá trị dương sang giá trị âm trên mỗi chu kỳ.
3. Tổng công suất tiêu tán
Điốt tín hiệu có tổng hiệu suất tiêu điểm , ( P D (tối đa) ). Đánh giá này là mức tối đa năng lượng thụ động của diode khi nó bị lệch về phía trước (tiến hành). Khi dòng điện chạy qua diode tín hiệu, phân cực tiếp theo giáp PN không hoàn hảo và cung cấp một số khả năng chống lại dòng điện dẫn đến năng lượng tiêu chuẩn phân tán (mất) trong diode dưới dạng nhiệt.
Vì các tín hiệu nhỏ là các thiết bị phi tuyến tính, điện trở của giáp tiếp PN không phải là số thường xuyên, nó là một đặc tính nên chúng ta không thể sử dụng Định luật Ohms để xác định công suất theo dòng điện và điện trở lại hoặc điện áp và điện tử trở thành như ta có thể chống lại điện trở lại. Sau đó, để tìm ra công suất sẽ được phân tán bởi diode, chúng ta phải nhân điện áp rơi trên nó nhân với dòng điện chạy qua nó: P D = V * I
4. Tối đa nhiệt độ hoạt động
Nhiệt độ tối đa hoạt động thực sự liên quan đến Giao tiếp nhiệt độ ( T J ) của diode và có liên quan đến tản quyền tối đa. Đó là mức tối đa nhiệt độ được phép trước khi cấu trúc của diode suy giảm và được biểu thị bằng đơn vị độ C. trên mỗi watt, ( o C / W ).
Giá trị này được liên kết chặt chẽ với thiết bị chuyển tiếp tối đa dòng để đạt được giá trị này, nhiệt độ của kết nối không bị vượt quá. Tuy nhiên, dòng chuyển tiếp tối đa cũng sẽ phụ thuộc vào môi trường nhiệt độ mà thiết bị đang hoạt động, vì vậy dòng chuyển tiếp tối đa thường được trích dẫn cho hai hoặc nhiều giá trị nhiệt độ môi trường xung quanh như 25 o C hoặc 70 o C.
Sau đó, ba tham số chính phải được xem xét khi chọn hoặc thay thế một tín hiệu diode và đó là:
- Xếp hạng điện áp ngược
- Xếp hạng dòng điện tiếp theo
- Xếp hạng chuyển đổi điện tiếp theo
tín hiệu
Khi không có giới hạn, hoặc các cặp điốt tín hiệu chuyển mạch phù hợp là bắt buộc, mảng diode có thể rất hữu ích. Chúng tôi thường bao gồm các silicon tốc độ cao như 1N4148 được kết nối với nhau trong nhiều gói diode được gọi là một mảng để sử dụng trong chuyển đổi và kẹp trong số kỹ thuật mạch. Chúng tôi đã nhận được gói trong các gói nội tuyến đơn (SIP) chứa 4 hoặc nhiều kết nối bên trong để tạo ra một mảng riêng biệt, cực âm chung, (CC) hoặc cấu hình anode chung, (CA) như được hiển thị.
tín hiệu
Các tín hiệu diode mảng cũng có thể được sử dụng trong các kỹ thuật số và máy tính mạch để bảo vệ tốc độ cao của đường dữ liệu hoặc các bài hát cổng đầu vào / đầu ra khác với các ứng dụng điện tĩnh, (ESD) và quá độ.
Bằng cách kết nối hai điốt kết nối tiếp theo cung cấp đường ray với đường dữ liệu được kết nối với đường nối của chúng như được hiển thị, mọi chuyển tiếp không mong muốn sẽ nhanh chóng tiêu chuẩn và vì các tín hiệu điốt có sẵn trong các chuỗi 8 lần, chúng có thể bảo vệ tối đa đường dữ liệu trong một gói. Bảo vệ CPU dữ liệu dòng
Các tín hiệu diode mảng cũng có thể được sử dụng để kết nối các điốt với nhau theo chuỗi hoặc kết hợp bài hát để tạo thành phần điều chỉnh ứng dụng mạch hoặc giảm điện áp hoặc tối thiểu để tạo ra một ứng dụng đã biết cố định tham chiếu.
Chúng tôi biết rằng điện áp rơi phía trước một diode silicon là khoảng 0,7v và bằng cách kết nối với nhau một số điốt trong mạch, tổng điện áp rơi sẽ là tổng số các ứng dụng riêng của mỗi diode.
Tuy nhiên, khi các tín hiệu điốt được kết nối với nhau theo chuỗi, các dòng điện sẽ giống nhau cho mỗi diode để không vượt quá mức tối đa chuyển tiếp dòng.
Kết nối tín hiệu trong card
Một ứng dụng khác cho diode tín hiệu nhỏ là tạo ra nguồn cung cấp điện áp định nghĩa. Các thông số này được kết nối với nhau thành chuỗi để cung cấp một điện áp DC không thay đổi trên toàn bộ diode tổng hợp. Ứng dụng đầu tiên trên các điốt vẫn không thay đổi mặc dù có những thay đổi trong dòng tải được rút ra từ tổ hợp loạt hoặc thay đổi trong nguồn cung cấp điện áp DC cho chúng. Hãy xem xét các sơ đồ dưới đây.
Điốt tín hiệu trong card
Khi điện áp chuyển tiếp giảm trên một diode silicon gần như không đổi ở khoảng 0,7v, khi dòng điện qua nó thay đổi theo một lượng tương đối lớn, một diode tín hiệu phân cực thuận lợi có thể tạo ra một mạch điều chỉnh điện đơn giản. Các điện áp rơi trên mỗi diode được trừ khỏi nguồn cung cấp điện để lấy lại một điện thế ổn định nhất trên điện trở về và trong ví dụ đơn giản của chúng tôi ở trên, điều này được đưa ra là 10v – (3 * 0,7V) = 7,9V .
Điều này là do mỗi diode có điện trở tiếp giáp liên kết với dòng tín hiệu nhỏ chạy qua nó và ba điốt tín hiệu kết nối tiếp sẽ có giá trị gấp ba lần điện trở này, cùng với điện trở tải R , tạo thành một bộ ứng dụng chia điện trên nguồn cung cấp.
Bằng cách thêm nhiều luồng trong mạch, việc giảm áp dụng điện sẽ xảy ra nhiều hơn. Ngoài ra, các kết nối tiếp theo có thể đặt bài hát để tải xuống để hoạt động như một ứng dụng điều chỉnh mạch. Ở đây, điện áp đặt vào điện trở sẽ là 3 * 0,7v = 2,1V . Tất nhiên, chúng tôi có thể tạo ra cùng một nguồn ứng dụng không thay đổi bằng cách sử dụng duy nhất Diode Zener. Điện trở lại, R D được sử dụng để ngăn chặn dòng điện quá trình chạy nếu tải bị loại bỏ.
Đi nóng miễn phí
Điốt tín hiệu cũng có thể được sử dụng trong nhiều loại mạch kẹp, bảo vệ và định hình sóng với dạng mạch diode phổ biến nhất là một mạch sử dụng một diode được kết nối bài hát với một cuộn dây hoặc tải cảm ứng để tránh làm hỏng các xung quanh mạch điện áp và / hoặc quá mức được tạo ra khi tải ức chế TẮT TẮT. Loại diode này thường được gọi là Diode Bánh xe miễn phí, Diode Bánh đà Diode hay đơn giản là Diode Freewheel vì nó thường được gọi là.
Diode Freewheel được sử dụng để bảo vệ trạng thái rắn chuyển như bóng bán dẫn điện và MOSFET khỏi tổn hại do bảo vệ pin ngược cũng như bảo vệ khỏi tải cao như cuộn dây rơle hoặc cơ động, và một ví dụ về kết nối của nó được hiển thị bên dưới.
Sử dụng Diode Freewheel
Chuyển mạch nhanh hiện đại, các thiết bị bán dẫn điện yêu cầu các chuyển mạch nhanh như điốt bánh xe miễn phí để bảo vệ chúng thành các tải cảm ứng như cuộn dây động cơ hoặc cuộn dây rơle. Mỗi khi thiết bị chuyển mạch ở trên được BẬT, bộ chuyển động sẽ tự động thay đổi trạng thái sang trạng thái chặn khi thiết bị bị đảo ngược.
Tuy nhiên, khi thiết bị nhanh chóng chuyển sang TẮT, diode sẽ bị lệch về phía trước và sự sụt giảm năng lượng được lưu trữ trong cuộn dây tạo cho dòng điện chạy qua diode tự do. Nếu không có sự bảo vệ của diode tự động, dòng di / dt cao sẽ xảy ra sự tăng cường áp dụng đột biến hoặc thoáng qua xung quanh mạch có thể làm hỏng thiết bị chuyển mạch.
Trước đây, tốc độ hoạt động của thiết bị chuyển mạch bán dẫn, hoặc bóng bán dẫn, MOSFET, IGBT hoặc kỹ thuật số đã bị suy yếu do việc bổ sung một diode tự động tải cảm ứng với điốt Schottky và Zener được sử dụng thay thế trong một số ứng dụng. Tuy nhiên, trong vài năm qua, điốt tự động đã lấy lại được tầm quan trọng chủ yếu nhờ các đặc tính phục hồi ngược lại được cải thiện và sử dụng vật liệu bán dẫn siêu nhanh có khả năng hoạt động ở tần số chuyển mạch cao.
Các loại điốt chuyên dụng khác không có ở đây là Điốt ảnh, Điốt PIN, Điốt đường hầm và Điốt rào cản Schottky. Bằng cách bổ sung nhiều mối nối PN vào cấu trúc diode hai lớp cơ sở, các loại thiết bị bán dẫn khác có thể được tạo ra.
Ví dụ, một thiết bị bán dẫn ba lớp trở thành Transistor , một thiết bị bán dẫn bốn lớp trở thành Bộ điều chỉnh lưu trữ bằng Thyristor hoặc Silicon và năm thiết bị được gọi là Triac cũng có sẵn.
Trong hướng dẫn tiếp theo về điốt, chúng tôi sẽ xem xét diode tín hiệu lớn gấp đôi khi được gọi là Diode điện. Công suất là silicon được thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng lưu trữ nguồn điện cao mạch, dòng điện cao.