Zabawne eksperymenty: poznanie diody. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy

 Komentarze do artykułu

Dioda to najprostsze urządzenie półprzewodnikowe, które przepuszcza prąd elektryczny w jednym kierunku - od anody do katody. Niemniej jednak jest to bardzo interesujące i szeroko stosowane w elektronice radiowej. Proponowane eksperymenty to potwierdzą.

Zarezerwujmy od razu, że do eksperymentów weźmiemy dwa rodzaje diod – germanową i krzemową, najczęściej spotykane serie: D9 i KD105 (ryc. 1). Ich charakterystyka - zależność prądu przewodzenia (Ipr), czyli prądu płynącego przez diodę w kierunku przewodzenia (od anody do katody), od napięcia przewodzenia (Upr) przyłożonego do diody (mierzonego między zaciskami anoda i katoda) są nieco inne. Dioda krzemowa zaczyna się otwierać przy wyższym napięciu w porównaniu do diody germanowej (patrz ryc. 1), więc charakterystyka diody germanowej jest znacznie płynniejsza - ta cecha jest czasami wykorzystywana przy projektowaniu niektórych urządzeń.

Bezpieczeństwo elektroniczne. Zacznij od prostego eksperymentu (rys. 2a): weź baterię 1 V GB4,5 (typ 3336) i podłącz do niej woltomierz PV1 (w tym trybie awometr Ts20 powinien pracować) przez diodę krzemową VD1. Co pokazała igła woltomierza? Napięcie zbliżone do napięcia akumulatora, ale nie równe (o przyczynie tego porozmawiamy nieco później). Po włączeniu diody germanowej zamiast krzemowej woltomierz pokaże napięcie prawie równe napięciu akumulatora.

W obu opcjach dioda jest podłączona w kierunku do przodu, przepływa przez nią prąd o natężeniu około dwóch dziesiątek mikroamperów, napięcie przewodzenia spadające na diodę jest niewielkie w porównaniu z napięciem akumulatora.

Zmień teraz polaryzację podłączenia zacisków akumulatora. Anoda diody zostanie podłączona do ujemnego bieguna akumulatora, czyli dioda zostanie załączona w przeciwnym kierunku. Jeśli jest wykonany z krzemu, igła woltomierza nie będzie się poruszać, ponieważ jej opór przy takim włączeniu jest prawie nieskończony. Inaczej jest z germanem. Na przykład dioda serii D9 ma rezystancję wsteczną około 2 MOhm, a rezystancja wejściowa Ts20 w zakresie 10 V wynosi 200 kOhm. Dlatego wskazówka woltomierza zarejestruje napięcie około 10 razy niższe niż napięcie źródła zasilania. Ale gdy tylko przełączysz się na mniejszy zakres pomiarowy, napięcie mierzone przez woltomierz również spadnie - wszak rezystancja wejściowa urządzenia zmniejszy się, co oznacza, że ​​współczynnik przenoszenia dzielnika utworzony przez rezystancję odwrotną zmieni się dioda i rezystancja wejściowa woltomierza.

Jaki wniosek wypływa z tego eksperymentu? Dioda jest w stanie chronić obciążenie przed przypadkowym przyłożeniem do niego napięcia o odwrotnej polaryzacji. Wiele lat temu radioamatorzy wbudowali diodę w obwód mocy w niektórych konstrukcjach, szczególnie w małych radiach tranzystorowych. Dzięki temu można było uniknąć problemów (awarii tranzystorów) w przypadku nieprawidłowego podłączenia źródła zasilania. Możesz skorzystać z takiej ochrony w różnych rozwiązaniach.

Powstaje jednak pytanie: dlaczego we współczesnych konstrukcjach nie ma takiej ochrony? Odpowiedź na to pytanie pomoże eksperyment, do którego potrzebna będzie bateria 4,5 V, dioda (germanowa i krzemowa) oraz dwa woltomierze (ryc. 2b). Woltomierz PV1 monitoruje napięcie źródła zasilania, a PV2 monitoruje napięcie na obciążeniu, które jest chronione przez diodę. Dopóki rezystancja obciążenia (w tym przypadku rezystancja wejściowa woltomierza) jest wysoka, przez diodę germanową przepływa niewielki prąd i praktycznie nie ma na niej spadku napięcia. Woltomierze pokażą te same odczyty.

Podłącz równolegle do woltomierza PV2 stały rezystor o rezystancji 1 kOhm - wskazówka woltomierza zarejestruje spadek napięcia na obciążeniu. A po podłączeniu rezystora o rezystancji 430 omów napięcie stanie się jeszcze niższe ze względu na wyższe napięcie przewodzenia na diodzie.

Po zainstalowaniu diody krzemowej zamiast VD1 napięcie na woltomierzu PV2 będzie mniejsze niż na PV1, nawet bez podłączonego rezystora. Nie jest to trudne do wyjaśnienia, jeśli porówna się charakterystykę diod (patrz ryc. 1). Przy tym samym, nawet słabym prądzie przewodzenia, napięcie przewodzenia na diodzie germanowej jest mniejsze niż na diodzie krzemowej. Podłączenie rezystancji powoduje wzrost napięcia przewodzenia diody, co oznacza spadek napięcia na obciążeniu.

To prawda, że ​​​​napięcie przewodzenia nie przekracza 1 V, gdy prąd przewodzenia przez diodę krzemową serii KD105 wzrasta do 300 mA (dla D9 - od 10 do 90 mA, w zależności od konkretnego typu diody). A jednak jego utrata przy zasilaniu konstrukcji napięciem 9; Zauważalne jest 4,5, a szczególnie 3 V. Dlatego ta metoda ochrony nie znalazła powszechnego zastosowania.

W amatorskiej praktyce radiowej może zaistnieć konieczność zabezpieczenia obwodów wejściowych urządzeń pracujących z małymi sygnałami przed przypadkowym narażeniem na wysokie napięcie. W takich przypadkach trzeba pomyśleć o diodzie krzemowej, która zaczyna przepuszczać prąd dopiero od określonego napięcia. Przecież w swojej charakterystyce początkowy odcinek przebiega wzdłuż osi poziomej. Jest to właściwość diody i służy do jej działania jako elektronicznego elementu zabezpieczającego.

Sprawdzisz to za pomocą eksperymentu (ryc. 2, c), do którego oprócz diody krzemowej potrzebne będą rezystory stałe i zmienne, bateria 3336, przełącznik i woltomierz prądu stałego o zakresie pomiarowym: na przykład 3 V (avometr Ts20).

Po uprzednim ustawieniu suwaka rezystora zmiennego R1 w dolne położenie zgodnie ze schematem, przełącznik SA1 podaje napięcie zasilania. Płynnie przesuwając suwak rezystora w górę, obserwujemy płynny wzrost napięcia na diodzie zgodnie z wychyleniem wskazówki woltomierza. Przy napięciu około 0,6 V wzrost napięcia na woltomierzu zacznie spadać, a wkrótce igła urządzenia praktycznie się zatrzyma (przy napięciu około 0,7...0,8 V) i pozostanie w tym stanie nawet wtedy, gdy suwak rezystora zmiennego znajduje się w górnej części zgodnie ze schematem, czyli do urządzenia zabezpieczającego będzie podawane napięcie 4,5 V.

Co się stało? Do pewnego napięcia dioda była zwarta i woltomierz mierzył napięcie pobierane z silnika z rezystorem zmiennym. A potem dioda zaczęła się otwierać i bocznikować woltomierz, co w tym przypadku symuluje chroniony obwód. Wraz ze wzrostem napięcia wzrastał prąd płynący przez diodę, co oznacza, że ​​wzrósł również jej efekt bocznikowy. Wkrótce dioda otworzyła się tak bardzo, że zaczęła całkowicie omijać woltomierz. Napięcie na diodzie pozostaje stabilne pomimo zmian napięcia zewnętrznego (usuniętego z silnika z rezystorem zmiennym) w wyniku spadku nadmiernego napięcia na rezystorze R2.

W tym przypadku dioda chroni przed przypadkowym wzrostem napięcia o określonej polaryzacji. Jeśli chcesz zabezpieczyć obwód przed przepięciami o różnej polaryzacji, zainstaluj dwie diody połączone równolegle - jedną w kierunku do przodu, drugą w kierunku odwrotnym.

Możliwa jest sytuacja, gdy wymagane jest zabezpieczenie „wyzwalające” przy wyższym napięciu niż zapewnia jedna dioda. Następnie instaluje się dwie lub więcej diod połączonych szeregowo (ryc. 2, d). Przetestuj tę opcję i przekonaj się sam.

Kontrola jasności. Jak wiadomo, płaska latarka kieszonkowa wykorzystuje akumulator 3336 o napięciu 4,5 V i lampę 3,5 V. Na świeżym akumulatorze lampa świeci bardzo jasno. W razie potrzeby jasność można nieco zmniejszyć, podłączając do jej obwodu diodę krzemową VD1 i dodatkowy przełącznik SA1 (ryc. 3a). Zamontuj to urządzenie na płycie prototypowej i upewnij się, że działa.

Gdy styki wyłącznika są zwarte, jasność lampy EL1 jest największa. Po ustawieniu przełącznika w pozycję rozwartych styków dioda zaczyna działać. Napięcie przewodzenia na nim zmniejsza napięcie na lampie, a jej jasność maleje.

Dioda w obwodzie prądu przemiennego (ryc. 3b), która może zasilić np. lampkę nocną, działa wydajniej. Tutaj po rozwarciu styków przełącznika SA1 następuje większy spadek napięcia (napięcia średniego) na lampie ze względu na manifestację właściwości diody - przepuszczanie prądu w jednym kierunku, w tym przypadku tylko z dodatnimi półcyklami napięcie przemienne na anodzie diody.

Transformator należy dobrać tak, aby napięcie na uzwojeniu II nie przekraczało napięcia, dla którego przeznaczona jest żarówka.

Sterowanie lampami za pomocą dwóch przewodów. A co jeśli zajdzie potrzeba osobnego włączenia dwóch lamp, znajdujących się w pewnej odległości od włącznika i połączonych z nim jedynie linią dwuprzewodową? Pamiętaj w tym przypadku o diodzie.

Podczas zasilania linii prądem stałym (ryc. 4, a) potrzebne będą dwie diody - każda z nich jest objęta obwodem „własnej” lampy, ale w różnych kierunkach: jedna w kierunku do przodu, druga w Rewers. Gdy przełącznik SA1 znajduje się w pozycji pokazanej na schemacie, przez diodę VD1 i lampkę EL1 płynie prąd - świeci. Gdy przełącznik zostanie ustawiony w innym położeniu, prąd będzie płynął tylko przez diodę VD2 i lampę EL2. Lampka EL1 zgaśnie i zaświeci się EL2.

Jeśli okablowanie jest zasilane prądem przemiennym, dwie diody nie wystarczą, ponieważ chociaż każda z nich będzie działać w swoim „własnym” półcyklu, lampy będą migać jednocześnie. Dlatego będziesz musiał dodać jeszcze dwie diody (ryc. 4, b) i umieścić osobny przełącznik w obwodzie każdej z nich.

Aby zapalić lampę EL1 należy zewrzeć styki wyłącznika SA2, a aby zaświecić tylko lampę EL2 - wyłącznik SA2. Gdy styki obu przełączników zostaną zwarte, wszystkie lampki zaświecą się. Proste i wygodne.

To prawda, że ​​​​lampy będą świecić z pełną intensywnością, ponieważ prąd przepływa przez każdą z nich tylko podczas jednego półcyklu napięcia przemiennego na uzwojeniu wtórnym transformatora T1. Aby zachować tę samą jasność oświetlenia (taką samą, jaką miałaby, gdyby lampa była podłączona bezpośrednio do transformatora), zalecamy stosowanie lamp o większej mocy.

podwajacz napięcia. Urządzenie, którego schemat pokazano na ryc. 5,a jest prostownikiem półfalowym. Napięcie stałe U1 na kondensatorze C1 będzie około 1,4 razy większe od napięcia przemiennego zmierzonego woltomierzem prądu przemiennego na uzwojeniu wtórnym transformatora, tj. będzie odpowiadać wartości amplitudy półfali przemiennego napięcia sinusoidalnego.

Łatwo jest niemal podwoić stałe napięcie na wyjściu prostownika (rys. 5b), jeśli dodamy kolejną diodę (\/02) i kondensator (C2). Teraz otrzymujesz prostownik, który działa na obu półfalach napięcia przemiennego. Podczas dodatnich półfali ładowany będzie kondensator C1 na górnym zacisku II uzwojenia transformatora zgodnie ze schematem, a podczas ujemnych półfali ładowany będzie C2. Ponieważ kondensatory są połączone szeregowo, napięcia na nich (U1 i U2) będą się sumować, a napięcie końcowe (U3) będzie dwukrotnie wyższe niż na każdym z kondensatorów. Dlatego taki prostownik nazywany jest prostownikiem podwajającym napięcie. Jest realizowany w przypadkach, gdy transformator obniżający ma tylko jedno uzwojenie wtórne.

Do przeprowadzenia eksperymentu odpowiedni jest dowolny transformator sieciowy obniżający napięcie o napięciu na uzwojeniu wtórnym 6...10 V. Diody, oprócz tych wskazanych na schemacie, mogą być dowolnym prostownikiem, krzemem lub germanem ( wystarczy nawet dowolna seria D9). Kondensatory - dowolne tlenki, o pojemności co najmniej 10 μF dla napięcia znamionowego co najmniej dwukrotności napięcia przemiennego na uzwojeniu wtórnym transformatora.

sonda diodowa. Jak określić końce dwuprzewodowej linii komunikacyjnej ułożonej, powiedzmy, między dwoma pokojami w mieszkaniu?

Oczywiście nie można tutaj użyć omomierza, ponieważ jego sondy nie są wystarczająco długie. Z pomocą ponownie przychodzi dioda (ryc. 6). Podłącza się go do końcówek przewodów linii (można to symulować za pomocą dwużyłowego przewodu sieciowego zebranego w bryłę) w jednym pomieszczeniu i zaznacza się przewód, do którego podłączona jest anoda diody. W innym pomieszczeniu sondy XP1 i XP2 sygnalizatora złożonego z baterii 3336 i żarówki o napięciu 3,5 V podłącza się do końcówek przewodów, najpierw w jednej, a następnie w drugiej polaryzacji.

W jednej z opcji podłączenia lampka będzie migać, sygnalizując przepływ prądu przez linię komunikacyjną i diodę. A to z kolei pozwoli nam zaświadczyć, że końcówki, do których podłączona jest anoda diody i obwód dodatniego bieguna akumulatora, należą do tego samego przewodu.

Diodą do eksperymentu może być dowolny krzem lub german, przeznaczony do przepuszczania przez niego prądu przekraczającego prąd żarówki.

Autor: V.Polyakov, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Specyfikacja P2PE V2 sprawi, że kradzież danych karty będzie bezcelowa 14.07.2015 Payment Card Industry Security Standards Council (PCI SSC) opublikowała ważną aktualizację jednego z ośmiu standardów bezpieczeństwa związanych z korzystaniem z kart płatniczych. Według PCI SSC aktualizacja uprości rozwój i wykorzystanie rozwiązań zapewniających szyfrowanie danych w oparciu o zasadę szyfrowania punkt-punkt (P2PE). W przypadku P2PE szyfrowanie realizowane jest przez moduł odporny na manipulacje bezpośrednio w punkcie odczytu, co sprawia, że ​​dane z karty są niedostępne dla konwencjonalnych metod odczytu i zmniejsza wartość skradzionych danych dla atakującego. Specyfikacja PCI Point-to-Point Encryption Solution and Testing Procedures Version 2.0 jest przeznaczona dla dostawców komponentów i usług P2PE, które spełniają żądania P2PE i mogą być wbudowane w rozwiązania P2PE. Wraz z certyfikowanymi rozwiązaniami i aplikacjami P2PE, PCI Council będzie prowadzić listę certyfikowanych komponentów P2PE, co ułatwi integratorom ich wybór. Dodatkowo nowa wersja standardu daje handlowcom możliwość wdrażania i zarządzania własnymi rozwiązaniami P2PE w miejscu sprzedaży.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Urok pizzy?

▪ Kule z naprowadzaniem laserowym

▪ Dysk magneto-optyczny przechowuje do 1 GB informacji

▪ Uniwersalny czytnik kart

▪ Wodoodporny telewizor zewnętrzny Samsung Class Terrace Full Sun Neo QLED 4K

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Domofony. Wybór artykułów

▪ artykuł Spłonęły trumny. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego sprzedawany w Europie Zhiguli został przemianowany na Łada? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł o wyzwalaczach. Radio - dla początkujących

▪ artykuł Elektroniczny dzwonek rowerowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Znaki towarowe producentów chipów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024