Как работает светодиод: устройство, принцип работы, обзор конструкций

Назначение и конструкция

Светодиод (СД, СИД, LED) – полупроводниковый прибор, преобразующий электроэнергию в инфракрасное, видимое или ультрафиолетовое световое излучение. Применяется: в качестве индикаторов в электроприборах, источников света для внутреннего и наружного освещения, в подсветке ЖК-экранов, в пультах дистанционного управления. И это только основные области применения светодиодов. Изобретенный в 1961г. американским ученым изобретателем Ником Холоньяком, диод, излучающий свет, так его еще называют, плотно вошел в нашу жизнь. И куда бы не обратили наш взгляд, он обязательно наткнется на сияние этого удивительного прибора.

Также читайте – «Подключение лампы ДНаТ»

Конструктивно классический светодиод состоит из арматуры или подложки, включающей в себя две части (катод и анод) к одной, из которых (катоду), прикреплен полупроводниковый кристалл поверхностью n-типа. Противоположная поверхность р-типа соединена проводником с анодом. Вся конструкция заключена в эпоксидный корпус, образующий линзу.

Стечением времени разновидность СИД расширяется, существуют такие как: DIP, SMD, филаментные, СОВ. Все они имеют разное назначение, но схожи по механизму работы. Все большее распространение набирают LED, с принципом действия схожим с работой лампой дневного света. А именно, кристалл СД производит излучение синего или ультрафиолетового спектра, которое попадая на специальное покрытие – люминофор, вызывают его свечение.

Основные технические характеристики

Существует несколько параметров, характеризующих светодиоды.

Яркость выражается в единицах силы света. Она пропорциональна величине проходящего через полупроводниковый элемент электрического тока. С увеличением напряжения повышается уровень яркости.
Сила тока может быть пульсирующей или постоянной. Она может колебаться в широком диапазоне. Индикаторные приборы могут иметь силу тока всего 20 мА, а одноваттные аналоги – 300-400 мА.
Длина волны оказывает влияние на цветовую гамму. Ее измерения производятся в нанометрах. Границы волны сопоставляются с базовыми компонентами палитры необходимым образом.

Цветовая гамма испускаемого излучения меняется при введении в полупроводниковый материал химически активных веществ.

Низкокачественные китайские лампочки

При разборе фирменной лампы можно обнаружить все необходимые для надежности и долговечности конструктивные элементы. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского изделия, то первое, чего вы не обнаружите — радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, неспособным стабилизировать ток на выходе. Устанавливают такой блок в центр платы с диодами. Если взглянуть на нее сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет существенно уменьшить стоимость и качество изделия.

Для охлаждения прибора в корпусе проделывают небольшие отверстия. Эффективность низкая, кристаллы очень быстро перегорают. Плата установлена на пластиковом корпусе и закреплена защелками. Для соединения с цоколем используют два спаянных провода.

Подключение светодиода – способы и схемы

Подключение светодиода к блоку питания или в цепь индикации сводится к правильной определении полярности СИД и, как говорилось выше, подбору ограничивающего резистора. Про второе написано выше, а как правильно определить полярность читайте далее. Итак, обычно индикаторные светодиоды имеют два вывода, плюс и минус или анод и катод соответственно. У DIP LED минусовой вывод всегда короче плюсового. У SMD в районе катода выполнен срез (ключ). Но самый надежный способ определить, где плюс и минус — «прозвонить» мультиметром. В режиме проверки диода при подключении черного щупа COM к плюсу, а красного к минусу показания на дисплее тестера изменится, а светодиод загорится. Все просто!

Наконец, настало время выполнить подключение светодиода к блоку питания. Смотрим на схему и смело подключаем.

Мощные LED, как правило, подключаются через драйверы. Здесь не требуется ограничивать ток, и СД подсоединяется напрямую без дополнительных радиоэлементов. Единственным условием такого подключения является то, что ток драйвера должен быть равен или ниже номинального тока диода.

Теперь давайте рассмотрим варианты подключения нескольких излучающих диодов одновременно. Существует три вида соединений: последовательное, параллельное и смешанное.

При последовательном соединении через каждый элемент протекает одинаковый по величине ток, при условии, что все элементы одного типа. Падения напряжения в этом случае складываются.

При параллельном – происходит в точности до наоборот, токи складываются, а падения остаются. При этом методе на каждый светодиод необходимо свое ограничивающее сопротивление.

При смешанном – оба способа объединяются.

Подключение к сети 220в

Иногда возникает необходимость подключения светодиода к сети 220в. Реализовать такую схему тоже достаточно просто. Кроме ограничивающего резистора, требуется включение в схему диода, защищающего светодиод от обратного напряжения. Параметры ограничителя вычисляются по формулам:

Принцип действия светодиодных ламп

В работе светодиодных ламп используются физические процессы, которые значительно сложнее тех, что применяются в обычных лампах накаливания с металлической нитью. Суть явления заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух веществ из разнородных материалов, после того как через них пропущен электрический ток.

Основной парадокс заключается в том, что каждый из используемых материалов, не является проводником электрического тока. Они относятся к категории полупроводников и способны пропускать ток лишь в одну сторону при условии их соединения между собой. В одном из них должны обязательно преобладать отрицательные заряды – электроны, а в другом – ионы с положительным зарядом. Кроме движения электрического тока, в полупроводниках происходят и другие процессы. При переходе из одного состояния в другое происходит выделение тепловой энергии. Путем экспериментов удалось найти такие сочетания веществ, у которых наряду с выделением энергии появлялось световое излучение. В электронике все устройства, пропускающие ток лишь в одном направлении стали называться диодами, а те из них, которые обладают способностью испускать свет, стали называться светодиодами.

В самом начале испускание фотонов полупроводниковыми соединениями охватывало только узкую часть спектра. Они могли испускать только красный, желтый или зеленый свет, с очень низкой силой свечения. Поэтому в течение длительного времени светодиоды использовались только в качестве индикаторных ламп. К настоящему времени были получены такие материалы, соединения которых позволили значительно расширить диапазон светового излучения и охватить практически весь спектр. Тем не менее, длина каких-то волн всегда преобладает в свечении. Поэтому светодиодные лампы разделяются на источники холодного света – синего и теплого свечения – преимущественно красного или желтого.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Светодиод

Уже из названия понятно, что главным рабочим элементом устройства светодиодных ламп на 220 В является светодиод. Именно его классификация в большей мере является решающей в определении видов лампочек.

Светодиод является полупроводниковым кристаллическим элементом, который интенсивно выделяет свет при прохождении через него электрического тока. Разные цвета получаются путем изменения состава кристалла. Он наращивается на специальную площадку, которая имеет контакты для подключения проводов. Изначально кристалл имеет синий цвет, без покрытия испускает соответствующее свечение. Для защиты от внешних факторов на него в светодиодной лампе наносится желтое твердое покрытие, при прохождении синего света сквозь него получается обычный белый свет.

Один из этапов выращивания светодиодов

Существует четыре основных технологии сборки чипа, которые и определяют классификацию используемых в лампочках светодиодов.

SMD-технология – самая распространенная в быту. Кристалл размещается на поверхности светового прибора. Это позволяет сильно уменьшить его размеры, увеличить плотность расположения для большей яркости, при этом он имеет улучшенный теплоотвод. Используется практически во всех лампочках, которые вы видите в магазинах.
DIP – световой элемент состоит из одного мощного кристалла, сверху на который прикреплена линза. Это второй по распространенности тип светодиода, благодаря концентрированию светового луча в одном направлении используется для подсветки на витринах и раскладках, а также в вывесках и прочих декоративных элементах.
Пиранья – любимчики автомобильной промышленности. В отличие от DIP, где присутствует только два контакта, здесь их четыре, поэтому гораздо легче подключаться к разным вольтовым элементам. Это значительно повышает уровень теплоотвода, расширяет сферу применения, монтаж получается более надежным и долговечным.
COB-технология – продвинутая схема подключения светодиодных кристаллов, самый защищенный от перегрева и окисления вариант. Здесь чип впаивается прямо в несущую плату. Благодаря самому продуманному теплоотводу достигается наибольшая яркость свечения, каким бы ни было напряжение. Но и минус присутствует значительный – если такой светодиод все-таки сгорит, его придется менять вместе со всей платой – в домашних условиях даже с неплохим опытом и оборудованием перепаять его будет очень сложно.

Несколько интересных заметок по теме статьи.

Возможно вы знаете, что в основу матрицы входит не только печатная плата, модуль задней подсветки, но и жидкие кристаллы. В зависимости от своего расположения в ячейке, кристаллы могут пропускать свет или не пропускать. Это основополагающий принцип работы жидкокристаллической TV панели на простом языке.

Качество самой матрицы определяют такие характеристики изображения как:

контрастность;
насыщенность черного цвета;
угол обзора;
частота обновления и прочие параметры.

Подсветка определяет такие характеристики как:

яркость;
цветовой диапазон;
динамическая контрастность.

Чтобы определить качество изображения, важно рассматривать характеристики жидкокристаллического экрана в комплексе с характеристиками его подсветки. Производители уже давно говорят о том, что применение диодной подсветки помогло в целом увеличить яркость, контрастность и получить более четкое изображение и цветовую гамму

Желание увеличить цветовой охват и усовершенствовать цветопередачу приводят к тому, что производители телевизоров находят все новые варианты LED подсветки, увеличивая цветовой спектральный диапазон. Постоянно появляются усовершенствованные технологии, которые дают возможность получать изображение более высокого качества.

Стоит понимать разницу между такими понятиями как «количество цветов» и «цветовой охват цвета», отображаемые экраном. Количество цветов указывает на сколько градаций делится цветовой диапазон, определяемый цветовым охватом. Соответственно, большее количество цветов подразумевает большее количество оттенков и тонов, отображаемых экраном.

В заключении хотелось бы отметить, что:

Принцип работы LED телевизора основан на светодиодах.
LED телевизоры, в отличие от ламповых собратьев, имеют лучшую яркость, контрастность и цветопередачу.
Светодиоды работаю дольше ламп, не содержат ртути, а также потребляют меньше энергии (до 40%).
LED модели — это тонкие ЖК телевизоры, особенно при использовании торцевой подсветки, но это увеличивает вероятность засветов.
Динамическая подсветка характеризуется более правильной, насыщенной цветопередачей.

В заключении статьи для общего представления предлагаю вам посмотреть короткое тематическое видео о том, как собирают LED телевизоры в России.

https://www.youtube.com/watch?v=IiOFC6fNEdw

Прежде чем потребитель приобретет телевизор, набор деталей пройдет по ленточному конвейеру до 200 станций…

Если вы желаете дополнить статью, выразить свое мнение или оставить конструктивные замечания, то добро пожаловать в комментарий.

Что такое OLED?

OLED – это органические полупроводниковые светодиоды, которые производятся из органических компонентов, которые светятся при прохождении электрического тока. Для их производства применяются многослойные тонкоплёночные структуры из различных полимеров. Принцип действия таких светодиодов также базируется на p-n-переходе. Преимущества OLED проявляются в сфере дисплеев – по сравнению с жидкокристаллическими и плазменными аналогами они выигрывают по яркости, контрастности, энергопотреблению и углам обзора. Технология OLED не используется для производства осветительных и индикаторных светодиодов.

В качестве заключения

В рамках статьи удалось подробно рассмотреть принцип работы светодиода. Для «чайников» (людей, не разбирающихся в современных технологиях LED) она станет, пожалуй, ценным пособием. В ней собрана наиболее полная информация, касающаяся устройства и функционирования современных осветительных систем, пользующихся высокой популярностью.

Как работает светодиод: принцип работы, устройство и особенности на News4Auto.ru.

Наша жизнь состоит из будничных мелочей, которые так или иначе влияют на наше самочувствие, настроение и продуктивность. Не выспался — болит голова; выпил кофе, чтобы поправить ситуацию и взбодриться — стал раздражительным. Предусмотреть всё очень хочется, но никак не получается. Да ещё и вокруг все, как заведённые, дают советы: глютен в хлебе — не подходи, убьёт; шоколадка в кармане — прямой путь к выпадению зубов. Мы собираем самые популярные вопросов о здоровье, питании, заболеваниях и даем на них ответы, которые позволят чуть лучше понимать, что полезно для здоровья.

Принцип работы драйвера для светодиодов

Для получения стабилизированного тока применяется специальное устройство, которое выбирается с учетом следующих параметров:

определенной мощности;
напряжения непосредственно на выходе;
номинального тока.

Устанавливаемые драйверы могут быть линейными или импульсными. Первые из них призваны обеспечивать плавную стабилизацию электрического тока при изменчивом напряжении на входе. Импульсные приборы формируют в выходном канале высокочастотные толчки. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия.

Существуют еще диммируемые драйверы, предоставляющие возможность настраивать яркость свечения светодиодов. Днем интенсивность излучения можно несколько уменьшить, благодаря чему удастся экономить ресурс полупроводниковых изделий и электрическую энергию.

Что же такое светодиод?

По своему строению это многослойный полупроводниковый кристалл, который преобразует электроэнергию в обычный свет. А как это происходит, нужно разобрать более детально.

При различных вариациях компоновки чипов можно создать четыре варианта светодиодов:

DIP – кристалл с двумя проводниками, над которым находится увеличитель. Это более распространенный вариант (гирлянды, уличные вывески и т. п.).
«Пиранья» – по своей сути то же, что и DIP, только с 4 выводами, за счет чего является более надежной. Основная сфера применения – автомобили (подсветка, ходовые огни).
SMD – с улучшенным теплоотведением и уменьшенными размерами за счет размещения сверху. По этой же причине имеет и много вариаций сборки. Применяется в различных световых приборах.
СОВ – впайка кристалла производится непосредственно в плату. Плюс в более высокой защите от перегревания, к тому же свечение более интенсивно. Из минусов – при перегорании одного чипа меняется все полностью, т. к. отдельный чип заменить нет возможности.

Светодиоды типа COB

Подобные элементы начали использоваться для лампочек и фонарей с мощным светодиодом. Принцип работы изделий остается тем же, но к алюминиевой основе в данном случае крепятся десятки кристаллов при помощи диэлектрического клеевого состава. Полученная матрица обрабатывается одним слоем люминофора, в результате чего образуется световой источник с равномерным распределением основного потока.

Одной из разновидностей технологии является вариант с распределением большого количества кристаллов по стеклянной поверхности. По этой схеме изготавливаются филаментные лампы, у которых в качестве базового источника выступает центральный стержень из стекла, покрытый мелкими светодиодами и обработанный люминофором.

Возможные неисправности

Во время работы устройств с диодами могут возникать различные поломки. Это происходит из-за старения элементов или их амортизации.

Среди них такие:

Электрический пробой. Это одна из наиболее распространённых поломок, которые встречаются у диодов. Она является обратимой, так как не приводит к разрушению диодного кристалла. Исправить её можно путём постепенного снижения подаваемого напряжения.
Тепловой пробой. Такая неисправность более губительна для диода. Она возникает из-за плохого теплоотвода или перегрева в области p-n перехода. Последний образуется только в том случае, если устройство питается от тока с чрезмерно высокими показателями. Без проведения ремонтных мероприятий проблема только усугубится. При этом произойдёт рост колебания атомов диодного кристалла, что приведёт к его деформации и разрушению.
Обрыв. При возникновении этой неисправности устройство прекращает пропуск электрического тока в обоих направлениях. Таким образом, он становится изолятором, блокирующим всю систему. Для устранения поломки нужно точно определить её местонахождение. Для этого следует применять специальные высокочувствительные тестеры, которые повысят шанс обнаружить обрыв.
Утечка. Под этой поломкой понимают нарушение целостности корпуса, вызванного физическим или иным воздействием на прибор.

Получение светодиода определенного цвета

Ранее мы разобрали принцип работы светодиода и выяснили, что световой поток образуется при возникновении «P-N» перехода в полупроводнике с выделением фотонов видимых человеческому глазу. Однако каким же образом можно получить различное свечение светодиода? Для этого существует несколько вариантов. Рассмотрим каждый из них.

Покрытие люминофором

Данная технология позволяет получить практически любой цвет, однако зачастую используется для получения белых светодиодов. Для нее применяют специальный реагент – люминофор, которым покрывают красный или синий светодиод. После обработки синий светоизлучающий диод начинает светить белым.

RGB — технология

Подобный тип устройств способен излучать любой оттенок светового спектра за счет применения в одном кристалле 3-х светодиодов: красного, зеленого и синего. В зависимости от интенсивности свечения каждого из них, меняется излучаемый свет.

Применение различных примесей и различных полупроводников

Благодаря данной технологии, изменяется длина волны излучаемого светового потока в зоне «P-N» перехода. А как известно, в зависимости от длинны волны, ее цвет меняется. Более наглядно это можно увидеть на следующем фото:

Теперь давайте разберем следующий вопрос: какими электрическими характеристиками обладают данные устройства и что нужно для их надежной работы.

Как работает элемент?

Принцип действия светодиода основывается на функциях и свойствах p-n-перехода. Под ним понимается специальная область, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n-области к дырочной p-области). p-полупроводник является носителем положительного, а n-полупроводник – отрицательного заряда (электронов).

В конструкции светодиода положительным и отрицательным электродами выступают анод и катод, соответственно. Поверхность электродов, которая находится снаружи колбы, имеет металлические контактные площадки, к которым припаяны выводы. Таким образом, после подачи положительного заряда на анод и отрицательного – на катод – на p-n переходе начинает протекание электрического тока.

При прямом включении питания дырки из области p-полупроводника и электроны из области n-полупроводника буду направлено двигаться на встречу друг другу. В результате этого на границе дырочно-электронного перехода происходит рекомбинация, то есть обмен, и выделяется световая энергия в виде фотонов.

Идея №1 – Модернизируем галогенную лампочку

Проще всего самому сделать светодиодную лампу из перегоревшей галогенной лампочки с типом цоколя – GU4. В этом случае Вам понадобятся следующие материалы и инструменты:

Светодиоды. Их количество выберите сами в зависимости от того, насколько ярким должно быть светодиодное освещение

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что больше 22 диодов выбирать не стоит (это усложнит процесс сборки и к тому же сделает лампочку чересчур яркой). Супер-клей (подойдет и обычный, но он будет дольше застывать, что не позволит сделать LED лампу быстро)

Небольшой кусок медного провода. Резисторы. Их количество и мощность рассчитает онлайн-калькулятор. Небольшой кусок листового алюминия (альтернативный вариант – обычная банка из под пива либо газированного напитка). Доступ к интернету

Вам нужно будет открыть специальный онлайн калькулятор для расчета схемы светодиодной лампы. Молоток, паяльник и дырокол.

Подготовив все материалы можно переходить непосредственно к сборке диодной лампочки. Инструкцию по созданию самодельного источника света мы предоставим пошагово, с фото примерами каждого этапа, чтобы Вы наглядно увидели процесс монтажа.

Итак, чтобы сделать светодиодную лампу на 12 вольт, Вам необходимо выполнить следующие действия:

Удалите из старой галогенной лампочки верхнее стекло, а также белую замазку возле штырькового цоколя (как показано на фото ниже). Для этого лучше всего использовать отвертку.
Переверните лампу цоколем вверх и аккуратно с помощью молотка выбейте штырьки из посадочного места. Старая галогенная лампочка должна выпасть.
Согласно выбранного Вами количества светодиодов придумайте схему их расположения, на основании чего сделайте бумажный трафарет. Можете воспользоваться уже существующей заготовкой и распечатать одну из готовых схем, которые предоставлены на картинке:
Приклейте трафарет к листу алюминия с помощью супер-клея, вырежьте лист по форме трафарета, после чего дыроколом сделайте посадочные места под светодиоды.
Сгенерируйте в интернете чертеж сборки светодиодной лампы для Ваших условий. В нашем случае для создания LED лампочки в домашних условиях из 22 диодов нужно собрать следующую схему:
Положите алюминиевый диск на удобную подставку и вставьте в посадочные места светодиоды, как показано на фото. Чтобы упростить процесс пайки, подгибайте ножку катода одного диода к ножке анода другого.
Аккуратно проклейте все светодиоды, сделав их единой конструкцией. Важный момент – клей не должен попасть на ножки диодов, т.к. при пайке будет выделятся крайне неприятный дым.
Когда клей застынет, приступите к пайке ножек. Кстати, для этого рекомендуем Вам сделать паяльник своими руками, что также не займет много времени. Согласно схеме спаяйте диоды LED лампы, оставив только одну плюсовую ножку и одну минусовую для подключения питания. Ножку «-» рекомендуется вполовину обрезать, чтобы в последующем не перепутать полярность контактов самодельной светодиодной лампочки.
Согласно схеме припаяйте резисторы к минусовым контактам. В результате согласно нашему примеру должно получиться 6 плюсовых выводов и 6 минусовых (с резисторами).
Спаяйте резисторы согласно сгенерированной схеме.
К образовавшимся двум контактам припаяйте по одинаковому кусочку медного провода, что в результате позволит сделать штырьковой цоколь светодиодной лампы в домашних условиях. По аналогии с предыдущим советом одну ножку на время сделайте покороче (минусовую), чтобы потом ничего не перепутать и правильно выполнить подключение.
Чтобы в будущем не произошло короткое замыкание, тщательно проклейте пространство между выведенными ножками.
Выполните финишную сборку LED лампочки: диск поместите на отражатель и тщательно проклейте его.
Маркером подпишите на корпусе собранной светодиодной лампы где «+» и где «-», также обозначьте, что самодельный источник света рассчитан на подключение к питанию 12 Вольт, а не 220.
Выполните проверку собранной самоделки. Для этого подключите светодиодную лампочку к автомобильному аккумулятору либо блоку питания 220/12 Вольт.

Вот таким вот простым способом можно сделать светодиодную лампу своими руками из подручных средств. Как Вы видите, ничего сложно нет и особо много времени на сборку потратить не потребуется! Рекомендуем обязательно просмотреть несколько лучших идей по созданию лампочки в домашних условиях, которые мы предоставили в видео галерее:

https://youtube.com/watch?v=ISalGPhtjtQ

Режимы работы фотодиодов

В результате накопления дырок и электронов соответственно в р-слое и в n-слое, образуется разность потенциалов – электродвижущая сила, которая создает обратный ток, от катода к аноду. Во внешней цепи ток будет от анода к катоду. То есть имеем солнечную электрическую батарею. В зависимости от того, как используется эффект превращения света в электрический ток, фотодиоды делятся на:

Фотогенераторы – всем известные солнечные панели, которые применяют для питания калькуляторов, различных приборов в космических аппаратах и многих других;
Фотопреобразователи – служат для управления различными устройствами. Например, фонари уличного освещения выключаются автоматически после восхода солнца. Ночью, при отсутствии света, фотодиод ведет себя, как обычный диод, пропускает ток. Днем запирает.

Как устроен вакуумный диод

Назначение

Нагретый катод испускает электроны, достигающие анода. Анод лампы представляет собой круглый или овальный цилиндр, имеющий общую ось с катодом. Схематическое изображение диода показано на рисунке 2 изображен диод с катодом прямого накала. Для получения вольт-амперной характеристики анода можно воспользоваться электрической цепью, приведенной на рисунке 3, где применяется диод с катодом косвенного накала. Вольт-амперная характеристика диода с металлическим катодом рис. При напряжении между катодом и анодом, равном нулю, вылетевшие из катода электроны образуют вокруг него электронное облако пространственный отрицательный заряд , отталкивающее вылетающие из катода электроны.

Понятие вакуума

Большинство электронов возвращается на катод, и лишь незначительное их число достигает анода. С увеличением U a число электронов, достигающих анода, увеличивается и электронное облако постепенно уменьшается.

Когда же все термоэлектроны, вылетающие из катода, попадают на анод, сила анодного тока достигает насыщения I нас на графике рисунка 4 — горизонтальный участок. Это выражение называют формулой Богуславского—Ленгмюра или законом «трех вторых».

Такой ток называют током насыщения.

При постоянной температуре катода сила тока в межэлектродном промежутке зависит от анодного напряжения. Диод пропускает ток только в одном направлении. Это его свойство используется для выпрямления переменного тока.

Диод вакуумный — двухэлектродная электронная лампа условное изображение приведено на. Внутри баллона размещены два электрода: катод к и анод а. При нагревании катода с его поверхности испускаются электроны термоэлектронная эмиссия. При подключении анода к положительному полюсу источника тока, а катода к отрицательному электроны под действием электрического поля движутся от катода к аноду и в диоде возникает электрический ток. По мере увеличения напряжения сила тока в цепи растет, так как все большее количество вылетающих электронов достигает анода.

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:. Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством — возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Здесь вы найдете подходящего репетитора быстро, удобно и бесплатно. Мы всегда рады проконсультировать Вас по вопросам образования.

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:. На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников.

Устройство

Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе. Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:. Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:.

Электрический ток в вакууме

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Войти через ВКонтакте Юлия Поделиться. Лариса Поделиться. Запаянная длинная колба с вакуумом, две железяки электроды в концах колбы.

Регистрация Вход. Ответы Mail.

Одна железяка катод подогревается от электроцепи и электроны в ней, не выдерживая нагрева, вылетают из нее и на некотором расстоянии от нее формируют облачко. Если к другой железяке аноду приложить положительное относительно катода напряжение, то электроны из облака рассосутся и побегут к аноду — есть проводимость.

Если сделать напряжение анода отрицательным, то это затолкнет электроны обратно в катод, и никакого тока не потечет.

Устройство светодиода: принцип работы и конструкция