Чем отличается диод от тиристора

Полупроводниковые диоды.

П олупроводниками являются вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и изоляторами, по своим электропроводящим свойствам.
В полупроводниках, как и в металлах ток представляет из себя упорядоченное движение заряженных частиц.
Однако, вместе с перемещением отрицательных зарядов(электронов) в полупроводниках имеет место упорядоченное перемещение положительных зарядов, т. н. – дырок.

Дырки получаются при участии ионов вещества полупроводника – атомов с сбежавшими электронами. В реальности, ионизированные атомы не покидают своего места, в кристаллической решетке. На самом деле, имеет место поэтапное изменение состояния атомов вещества, когда электроны перескакивают с одного атома, на другой. Возникает процесс, внешне выглядящий, как упорядоченное движение неких условных положительно заряженных частиц – дырок.

В обычном, чистом полупроводнике соотношение дырок и свободных электродов 50%:50%.
Но стоит добавить в полупроводник небольшое количество вещества – примеси, как это соотношение претерпевает значительные изменения. В зависимости от особенностей добавленного вещества полупроводник приобретает либо ярко выраженную электронную проводимость(n-тип), либо его основными носителями становятся дырки(p-тип).

Полупроводниковый переход(p-n) формируется на стыке двух фрагментов полупроводникового материала, имеющих разную проводимость. Он представляет из себя крайне тонкую область, обедненную носителями обоих типов. p-n переход имеет незначительное сопротивление, когда направление тока – прямое, и очень большое, когда направление тока – обратное.

Обычный полупроводниковый диод состоит из одного полупроводникового перехода, снабженного двумя выводами – анодом(положительным электродом) и катодом – отрицательным электродом. Соответственно, диод обладает свойством односторонней проводимости – он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Что это означает на практике?
Представим себе электрическую цепь, состоящую из батарейки и лампочки накаливания, подключенной последовательно через полупроводниковый диод. Лампочка будет гореть только в том случае, если анод (положительный электрод) подключен к плюсу источника питания (батарейки) а катод (отрицательный электрод) к минусу – через накальную нить лампочки.

Это и является прямым включением полупроводникового диода. Если поменять полярность источника питания, включение диода окажется обратным – лампочка гореть не будет. Обратите внимание как выглядит обозначение полупроводникового диода на схеме – треугольная стрелочка, указывающая прямое включение, совпадает с общепринятым в электротехнике направлением тока – от плюса источника питания, к минусу. Вертикальная черточка примыкающая к ней символизирует преграду для движения тока в обратном направлении.

Существует одно обязательное условие для нормальной работы любого полупроводникового диода. Напряжение источника питания должно превышать некоторый порог (величину потенциала внутреннего смещения p-n перехода). Для выпрямительных диодов он как правило – меньше 1 вольта, для германиевых высокочастотных диодов порядка 0,1 вольта, для светодиодов может превышать 3 вольта. Это свойство полупроводниковых диодов можно использовать при создании низковольтных стабилизированных источников питания.

Если диод подключить обратно и постепенно повышать напряжение источника питания, в некоторый момент обязательно наступит обратный электрический пробой p-n перехода. Диод начнет пропускать ток и в обратном направлении, а переход окажется испорченным. Величина максимального допустимого обратного напряжения (Uобр.и.) широко разнится у различных типов полупроводниковых диодов и является очень важным параметром.

Вторым, не менее важным параметром можно назвать предельное значение прямого тока-Uпр. Этот параметр напрямую зависит от величины падения напряжения на переходе полупроводникового диода, материала полупроводника и теплообменных характеристик корпуса.

Выпрямление переменного тока.

Заменим источник питания постоянного тока, на источник переменного тока, близкого напряжения. Лампочка будет гореть, но более тускло, с небольшим мерцанием. Как известно, переменный ток частотой 50 гц. плавно меняет свое направление 50 раз в секунду. Диод пропустит полуволны направленные в его прямом направлении, и обрежет направленные в обратном.
На рисунке ниже, отрицательные полуволны для наглядности, изображены синим цветом, а положительные – красным.

Таким образом на лампочке окажется выпрямленное напряжение, пульсирующее с два раза, меньшей частотой. Результируещее напряжение при этом, окажется несколько ниже номинального. Для более качественного выпрямления переменного тока применяется так называемая, мостовая схема, из четырех диодов в однофазной цепи.

В трехфазной цепи переменного тока, положительная ветвь диодного мост выглядит вот – так:

Для надежной работы при проектировании источников питания выбираются полупроводниковые диоды с 50 % запасом по параметрам Uобр.и. и Jпр. Это связано с тем, что при работе на предельных токах надежность выпрямителя снижается, из-за нагрева p-n переходов.

Стабилизация напряжения и Стабилитроны.

Выходное напряжение обычного, нестабилизированного источника постоянного электрического тока подвержено колебаниям, из- за изменений напряжения на его входе. Рисунок. При подключении различных потребителей потребляющих разный ток напряжение так же меняется – возрастает при меньшей нагрузке, падает при большей. Для нормальной работы электронных устройств необходимо это напряжение стабилизировать, сделав его величину независимой от вышеупомянутых факторов. Стабилитроны это полупроводниковые диоды, использующиеся для стабилизации напряжения в различных источниках питания. В отличии от обычных диодов работают при обратном включении, в режиме пробоя. Это не наносит им вреда, если не превышается предел рассеивающей мощности, величина которого является производной, от падения напряжения на переходе и тока через него протекающего.

Итак, важнейшие параметры стабилитрона – это напряжение стабилизации и максимальный рабочий ток. Рабочий ток стабилитрона, ограничивается с помощью последовательно включенного резистора.

Тиристоры.

Трехэлектродные тиристоры(тринисторы) – полупроводниковые приборы, применяемые для регулирования мощности в сетях переменного и постоянного токов. Тиристор легко переходит из закрытого (непроводящего) состояния в открытое, при подаче на управляющий электрод открывающего импульса. После того, как тиристор открыт, он остается в таком состоянии, пока протекающий через него ток не снизится до определенного порогового значения.

При работе в цепях переменного тока, подобное снижение происходит с каждой сменой полярности, при изменении фазы. В цепях постоянного тока, для отключения используются специальные схемы.

Разновидности диодов.

Помимо способности пропускать ток только в одном направлении, p-n переход обладает рядом других интересных особенностей. Например, способностью излучать(в т. ч. и в видимом диапазоне) при протекании тока в прямом направлении и генерировать эл. ток под воздействием излучения. Эта особенность используется при реализации таких электронных элементов как светодиоды, фотодиоды и фотоэлементы.
Кроме того, любой p-n переход обладает еще и электрической емкостью, а кроме того, возможностью ее изменять с помощью напряжения приложенного в обратном направлении. Используя ее удалось создать такие полезные элементы как ВАРИКАПЫ.

Варикапы.

Итак, p-n переход обладает электрической емкостью, величина которой зависит от его площади и ширины. Если подавать напряжение в обратном направлении – переход смещается, площадь остается неизменной, но ширина увеличивается. Емкость, при этом соответственно – уменьшается. Появляется возможность, изменяя величину приложенного напряжения, эту емкость регулировать. Электронные элементы(диоды, по сути) созданные на этом принципе называют – варикапами.

Варикапы используются в радиоаппаратуре вместо обычных конденсаторов переменной емкости для перестройки частоты колебательных контуров. Приемущество Применение варикапов позволило значительно снизить габариты и повысить эффективность блоков селекции радиоприемных устойств, относительно просто и недорого реализовать автоматизацию процессов настройки(проводимых ранее вручную).

Диоды Шоттки.

Диод Шоттки(диод с барьером Шоттки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения(0,2—0,4 вольт) при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В диодах Шоттки в отличие от обычных диодов,вместо p-n перехода используется переход металл-полупроводник. Это дает ряд особых преимуществ – пониженное падение напряжения при прямом включении, очень маленький заряд обратного восстановления.

Последнее объясняется тем, что в отличии от обычных диодов диоды Шоттки работают только на основных носителях, а их быстродействие ограничивается лишь барьерной емкостью. Диоды Шоттки наиболее целесообразно использовать в быстродействующих импульсных цепях, для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах.

Светодиоды.

При протекании прямого тока через любой p-n переход(любого диода!) происходит генерация фотонов. Это является следствием циклической рекомбинации – восстановления атомов вещества в процессе перемещения основных носителей тока.
Электронные элементы служащие для генерации света и основанный на этом принципе называется соответственно – светодиодами. Светодиоды используют для индикации, передачи информации, в составе таких электронных приборов как оптопары.

К.П.Д. и яркость современных светодиодов настолько высоки, что на настоящий момент они являются наиболее перспективными источниками искуственного освещения. В зависимости от материала выбранного в качестве полупроводника светодиоды излучают на разных длинах волн.
ИК – диоды излучают в инфракрасной области, индикаторные и осветительные светодиоды в видимой части спектра(зеленые, красные, желтые и т. п.). Наиболее высоким К.П.Д. отличаются светодиоды излучающее в ультрафиолетовой области. Интересно, что как раз этот тип наиболее часто применяется для освещения. Белый свет получается при использовании специального люминофора, преобразующего ультрафиолет.

Интенсивность излучения светодиода возрастает при увеличении тока протекающего через p-n переход, до определенного предела. После его достижения сетодиод выходит из строя. Поэтому, для нормальной работы необходимо ограничивать ток.
Как правило, это реализуется с помощью последовательного подключения резистора.

Стабисторы.

Существующие стабилитроны имеют ограничение по минимальному напряжению стабилизации(около 3 В).
Что делать, если необходим источник стабилизированного напряжения до 3-х вольт? Использовать прямую ветвь Вольт – Амперной Характеристики диода(ВАХ). В области прямого смещения p-n-перехода напряжение на нем может иметь значение 0,7. 2 В(в зависимости от материала полупроводника) и мало зависит от тока.
Диоды специально используемые в этом качестве, называют – СТАБИСТОРАМИ.

Фотодиоды.

Фотодиод — это светочувствительный полупроводниковый элемент с одним p-n переходом, обратный ток которого меняется в зависимости от уровня освещенности. Величина на которую происходит его изменение при этом, называется фототоком.

Фотодиоды используют для преобразования сигналов передаваемых в оптическом режиме в электрическую форму. Малая инерционость фотодиодов способствует приему передачи информации, с большой плотностью, например, в при передаче ее по оптоволоконным линиям. Кроме того фотодиоды могут использоваться в фотоприемниках дистанционного управления и т. д.

Использование каких – либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт “Электрика это просто”.

Силовые полупроводниковые приборы: диоды и тиристоры, их виды и применение

Силовые полупроводниковые приборы – элементы, которые применяются в преобразователях электрической энергии и в схемах силовых установок, являются неотъемлемой составляющей цепей как постоянного, так и переменного тока. Они играют роль выпрямителей или блокираторов, препятствующих коммутационным перенапряжениям. Чаще всего эти детали встречаются в конструкциях мощных турбинных генераторов, гальванических установок, низковольтных сварочных приборов, синхронных компенсаторов, электрогенераторов автомобилей и тракторов.

Разновидности популярных силовых диодов

Классифицируются силовые диоды на низкочастотные и частотные. Первые могут иметь штыревое, таблеточное и лавинное исполнение. Для производства таких элементов используется кремний. Модификации применяются в цепях с частотой до 500 Гц. Они могут выдерживать вибрации и многократные удары непродолжительное время.

Силовые диоды используются при частотах от 2000 Гц и больше. Они предназначены для схем установок, нуждающихся в быстром обратном восстановлении и небольших зарядах. Их особенностью является способность выдерживать высокие нагрузки. Их исполнение может быть штыревым и таблеточным.

Где используются силовые диоды

Различные промышленные установки не обходятся без использования обоих вариантов силовых диодов. Их области применения зависят от предназначения и особенностей техники. Элементы внедряются в схемы:

неуправляемых и полуавтоматических мостов выпрямления;

сварочных аппаратов и инверторов, отличающихся высокой и низкой мощностью;

мощных электроприводов промышленного оборудования и транспортных средств;

выпрямителей электролизных и гальванических приборов;

оборудования, используемого в металлургии;

источников бесперебойного питания.

Силовые диоды представляют собой неуправляемые электронные ключи. Они отличаются односторонней проводимостью. Проводящее состояние элементы приобретают при воздействии прямого напряжения. Полупроводники предназначены для токов свыше 10 ампер. При их выборе необходимо учитывать тип исполнения и технические характеристики.

Правильное решение поможет предупредить перенапряжение в процессе коммутации, повышение токов, вызывающих внешние или внутренние короткие замыкания, перегревание приборов, негативное воздействие помех. На сайте https://www.radioelementy.ru силовые диоды и другие радиодетали можно подобрать для любых цепей в ассортименте отечественных и зарубежных производителей.

Тиристоры: эксплуатация и разновидности

Это полупроводниковые приборы, предназначенные для комплектации выпрямителей, инверторных устройств, импульсных регуляторов, линий возбуждения генераторов. Исходя из вида тиристоры применяются в схемах широтноимпульсного пуска или в бесконтактных аппаратах. Они эффективно справляются с задачами по управлению скоростью электроподвижных составов, защитой сварочного оборудования.

Низкочастотные приборы способы выдерживать влияние синусоидальных вибраций в пределах до 100 Гц. Им не страшны многократные нагрузки продолжительностью в 2-15 мс. Увеличенную нагрузочную стойкость имеют быстродействующие тиристоры.

Они незаменимы в установках, нуждающихся в краткосрочном включении и отключении. Такие элементы отличаются способностью выдерживать критические скорости увеличения напряжения при закрытом состоянии и токовых импульсов – при открытом.

Распространенные модели тиристоров используются:

при образовании цепей постоянного либо переменного тока в разнообразных электротехнических установках и радиоэлектронных приборах;

оснащении высокомощных компенсаторов, регуляторов и преобразовательных механизмов тяговых подстанций, синхронных электрических двигателей, электродуговых печей;

комплектации электросварочного и плавильного оборудования, электротранспортных средств, ИБП, силовых установок;

проектировании других преобразователей.

При выборе полупроводниковых приборов, созданных на базе монокристалла, имеющего от трех p-n-переходов, необходимо обращать внимание на количество выводов. По этому значению они классифицируются на диодные, триодные и тетродные.

Вторым важным моментом является принцип действия силовых приборов. Он может быть симметричным (ток проводится в оба направления) и ассиметричным (движение импульсов осуществляется в одну сторону).

Устройства первого типа способны функционировать при положительных и отрицательных показателях. Индивидуальными параметрами выбора являются максимально допустимые прямые и обратные токи, уровень падения напряжения, степень управляющего сигнала, рассеиваемая мощность, определяющая силу подключаемых нагрузок.

Профессиональное развитие начинается здесь: Телеграмм канал Домашняя электрика

Полупроводниковые элементы и выпрямители

Полупроводниковые элементы используют для преобразования переменного тока в постоянный.
Полупроводниками называются некоторые вещества, обладающие промежуточным свойством электропроводности между проводником электрического тока и диэлектриком. В простейших выпрямительных устройствах применяют два вида полупроводниковых элементов: диоды и тиристоры.

Диоды

В плотном стыке двух полупроводниковых веществ с вкрапленными в них некоторыми разнородными примесями образуется тонкий слой с односторонней электрической проводимостью. Если к такому элементу приложить переменное напряжение, ток будет проходить лишь в одном направлении.

Такой элемент называется диодом или полупроводниковым вентилем. Как видно из рисунка, для одного из направлений приложенного напряжения (верхняя полуволна) диод является проводником, а для обратного направления (нижняя полуволна) —диэлектриком. Если приложенное напряжение превышает диэлектрическую прочность диода, последний может разрушиться вследствие электрического пробоя.

Поэтому важным параметром, характеризующим диод, является допустимое значение обратного напряжения. Другим, не менее важным показателем служит предельная нагрузочная способность диода, т. е. наибольший ток, который он может пропускать. Промышленность выпускает диоды, рассчитанные на ток до 800 А и напряжение до 1300 В. При необходимости увеличения диапазона пропускаемого тока и прилагаемого напряжения в первом случае диоды соединяют группами параллельно, а во втором — последовательно.

Тиристор

Представляет собой вентиль с управляющим электродом. Действие тиристора отличается от диода тем, что у тиристора эффект односторонней проводимости проявляется лишь после того, как через управляющий электрод в тиристор вводится дополнительный ток, открывающий его. При отсутствии управляющего тока тиристор заперт как для прямого, так и для обратного направления приложенного напряжения.

Выпрямители

Выпрямители — устройства, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный,— по характеру выпрямленного тока подразделяют на одно- и двухполупериодные (одно- или двухтактные). Нагрузка R и вентиль (диод) В подключены последовательно к источнику переменного тока. Напряжение и, приложенное к вентилю проходит через вентиль и нагрузку с перерывами, равными половине периода переменного тока, поскольку вентиль пропускает только положительную полу-волну переменного тока.

Двухтактный (двухполупериодный) выпрямитель в отличие от однотактного пропускает поочередно через разные диоды (или группы диодов) ток, обусловленный обеими полуволнами приложенного переменного напряжения. В связи с этим действующее выпрямленное напряжение в схеме двухтактного выпрямления выше, чем у однотактного. В течение первого полупериода ток проходит через вентиль В1, а в течение второго — через вентиль В2. Выпрямленный ток в течение полупериода замыкается на сопротивление нагрузки R через вентили В2 и В4, а в течение второго — через вентили В1 и ВЗ. Кривая выпрямленного тока показана на рис. 129, в.

Регулируемые выпрямители на тиристорах помимо выпрямления приложенного переменного напряжения обеспечивают возможность регулирования выпрямленного напряжения, изменяя момент открытия тиристора с помощью управляющего воздействия. Особенностью тиристоров является то, что посредством управляющего импульса они могут быть только открыты, а заперты быть не могут. Запертое состояние тиристора наступает, когда проходящий через него ток снижается до нуля.

Выводы использования

Поскольку значение среднего напряжения пропорционально площади, охватываемой кривой зависимости напряжения от времени, в этом случае среднее значение выпрямленного напряжения окажется меньшим по сравнению с условиями непрерывного прохождения тока. Если момент открывания вентиля сдвинуть еще больше, то срезанная часть выпрямленного напряжения еще увеличится, а среднее значение выпрямленного напряжения снизится в большей степени, чем в предыдущем случае.

Используя тиристоры при выпрямлении переменного тока, можно регулировать среднюю величину выпрямленного напряжения путем изменения фазы импульса, открывающего тиристор.
В качестве примера рассмотрим регулируемый выпрямитель с тиристорами, управляемыми мостовым фазосмещателем.

Управляемый выпрямитель построен по схеме вентильного моста, содержащего два диода В1 и В2 и два тиристора ВУ1 и ВУ2. Диоды и тиристоры обеспечивают неизменную полярность « + » и «—» па зажимах выхода схемы, т. е. осуществляют обычную функцию вентилей в мостовой схеме. Кроме того, тиристоры служат для регулирования среднего значения выпрямленного напряжении. Регулируют напряжение изменением фазы управляющего импульса, подаваемого на тиристоры. Фазосмещатель ФС построен также по мостовой схеме, два плеча которой составлены из вторичных полуобмоток трансформатора Т, а другие два плеча — из индуктивности L и регулируемого резистора R.

Напряжения в двух ветвях вторичной обмотки трансформатора сдвинуты одно относительно другого на полпериода, следовательно, управляющие импульсы также возникают один за другим с интервалом в полперпода, открывая поочередно тиристоры ВУ1 п ВУ2. Диоды В0 обеспечивают неизменную полярность управляющих импульсов, вырабатываемых для каждого из тиристоров с частотой переменного напряжения. Изменение фазы управляющих импульсов по отношению к фазе напряжения на входе выпрямителя достигается изменением соотношения активного R и индуктивного L сопротивлений фазосмещателя. Это соотношение определяется величиной регулируемого сопротивления резистора R, которое можно изменять в известных пределах в процессе управления выпрямителем.

Что такое диод, стабилитрон, варикап, тиристор, светодиод – их типы и применение

Полупроводниковые приборы применялись в радиотехнике еще до изобретения электронных ламп. Изобретатель радио А. С. Попов использовал для обнаружения электромагнитных волн вначале когерер (стеклянную трубку с металличеокими опилками), а затем контакт стальной иглы с угольным электродом.

Это был первый полупроводниковый диод — детектор. Позже были созданы детекторы с использованием естественных и искусственных кристаллических полупроводников (галена, цинкита, халькопирита и т. д.).

Такой детектор состоял из кристалла полупроводника, впаянного в чашечку-держатель, и стальной или вольфрамовой пружинки с заостренным концом (рис. 1). Положение острия на кристалле находили опытным путем, добиваясь наибольшей громкости передачи-радиостанции.

Рис. 1. Полупроводниковый диод — детектор.

В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил замечательное явление: кристаллический детектор, оказывается, может генерировать и усиливать электрические колебания.

Это было настоящей сенсацией, но недостаточность научных познаний, отсутствие нужного экспериментального оборудования не позволили в то время глубоко исследовать суть процессов, происходящих в полупроводнике, и создать полупроводниковые приборы, способные конкурировать с электронной лампой.

Полупроводниковый диод

Полупроводниковые диоды обозначают символом, сохранившимся в общих чертах со времен первых радиоприемников (рис. 2,6).

Рис. 2. Обозначение и структура полупроводникового диода.

Вершина треугольника в этом символе указывает направление наибольшей проводимости (треугольник символизирует анод диода, а короткая черточка, перпендикулярная линиям-выводам,— его катод).

Этим же символом обозначают полупроводниковые выпрямители, состоящие, например, из нескольких последовательно, параллельно или смешанно соединенных диодов (выпрямительные столбы и т. п.).

Диодные мосты

Для питания радиоаппаратуры часто используют мостовые выпрямители. Начертание тажой схемы соединения диодов (квадрат, стороны которого образованы символами диодов) давно уже стало общепринятым, поэтому для обозначения таких выпрямителей стали иополикшать упрощенный символ — квадрат с символом одного диода внутри (рис. 3).

Рис. 3. Обозначение диодного моста.

В зависимости от значения выпрямленного напряжения каждое плечо моста может состоять из одного, двух и более диодов. Полярность выпрямленного напряжения на схемах не указивают так как ее однозначно определяет аимвол диода внутри квадрата.

Мосты конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно показивая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначены. Рядом с позиционным обозначением диодов, как и всех других полупроводниковых приборов, как правило, указывают их тип.

На основе символа диода построены условные обозначения полупроводниковых диодов с особыми свойствами. Для получения нужного символа используют специальные знаки, изВбражаемые либо на самом базовом символе, либо в непосредственной близости от него, а чтобы акцентировать внимание на некоторых из них, базовый символ помещают в круг — условное обозначение корпуса полупроводникового прибора.

Туннельные диоды

Знаком, напоминающим прямую скобку, обозначают катод туннельных диодов, (рис. 4,а). Их изготовляют из полупроводниковых материалов с очень большим содержанием примеси, в результате чего полупроводник превращается в полуметалл. Благодаря необычной форме вольт-амперной характеристики (на ней имеется участок отрицательного сопротивления) туннельные диоды используют для усиления и генерирования электрических сигналов и в переключающих устройствах. Важным достоинством этих диодов является то, что они могут работать на очень высоких частотах.

Рис. 4. Тунельный диод и его обозначение.

Разновидность туннельных диодов — обращенные диоды, у которых при малом напряжении на р-п переходе проводимость в обратном направлении больше, чем в прямом.

Используют такие диоды в обратном включении. В условном обозначении обращенного диода черточку-катод изображают с двумя штрихами, касающимися ее своей’серединой (рис. 4,6).

Стабилитроны

Прочное место в источниках питания, особенно низковольтных, завоевали полупроводниковые стабилитроны, работающие также на обратной ветви вольт-амперной характеристики.

Это плоскостные кремниевые диоды, изготовленные по особой технологии. При включении их в обратном направлении и определенном напряжении -на переходе последний «пробивается», и в дальнейшем, несмотря на увеличение тока через- переход напряжение на нем остался почти неизменным.

Рис. 5. Стабилитрон и его обозначение на схемах.

Благодари этому свойству стабилитроны широко применяют в качестве самостоятельных стабилизирующих элементов, а также источников образцовых напряжений в стабилизаторах на транзисторах.

Для получения малых образцовых напряжений стабилитроны включают в прямом направлении, при этом напряжение стабилизации одного стабилитрона равно 0,7. 0,8 В. Такие же результаты получаются при включении в прямом направлении обычных кремниевых диодов.

Для стабилизации низких напряжений разработаны и широко применяются специальные полупроводниковые диоды — стабисторы. Отличие их от стабилитронов в том, что они работают на прямой ветви вольт-амперной характеристики, т. е. при включении в прямом (проводящем) направлении.

Чтобы показать на схеме стабилитрон, черточку-катод базового символа дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода (рис. 5,а). Следует отметить, что расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения условного обозначения стабилитрона на схеме.

Это в полной мере относится и к символу двух-анодного (двустороннего) стабилитрона (рис. 5,6), который можно включать в электрическую цепь в любом направлении (по сути, это два встречно включенных одинаковых стабилитрона).

Варикапы

Электронно-дырочный переход, к которому приложено обратное напряжение, обладает свойствами конденсатора. При этом роль диэлектрика играет сам р-п переход, в котором свободных носителей зарядов мало, а роль обкладок — прилежащие слои полупроводника с электрическими зарядами разного -знака — электронами и дырками. Изменяя напряжение, приложенное к р-п переходу, можно изменять его толщину, а следовательно, и емкость между слоями полупроводника.

Рис. 6. Варикапы и их обозначение на принципиальных схемах.

Это явление использовано в специальных полупроводниковых приборах — варикапах [от английских слов vari(able) — переменный и cap(acitor) — конденсатор]. Варикапы широко применяют для настройки колебательных контуров, в устройствах автоматической подстройки частоты, а также в качестве частотных модуляторов в различных генераторах.

Условное графическое обозначение варикапа (см. рис. 6,а), наглядно отражает их суть: дне параллельные черточки воспринимаются как символ конденсаторе. Кик и конденсаторы переменной емкости, варикапы часто изготовляют и виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами. Для примера на рис. 6,6 показано обозначение матрицы из двух варикапов, а на рис. 6,в — из трех.

Тиристоры

На основе базового символа диода построены и условные обозначения тиристоров (от греческого thyra — дверь и английского (resi)stor — резистор). Это диоды, представляющие собой чередующиеся слои кремния с электропроводностью типов р и п. Таких слоев в тиристоре четыре, т. е. он имеет три р-п перехода (структура р-п-р-п).

Тиристоры нашли широкое применение в различных регуляторах переменного напряжения, в релаксационных генераторах, коммутирующих устройствах и т. д.

Рис. 7. Тиристор и его обозначение на принципиальных схемах.

Тиристоры с выводами только от крайних слоев структуры называют динисторимн и обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, паралельной черточке-катоду (рис 7,а). Такой же прием использован и при построении обозначения симметричного динистора (рис. 7, б), проводящего ток (после включения) в обоих направлениях.

Тиристоры с дополнительным (третьим) выводом (от одного из внутрених слоен структуры) называют тринисторами. Управление по катоду в обозначении этих приборов показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода (рис. 7,в), по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод (рис. 7,г).

Условное обозначение симметричного (двунаправленного) трииистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода (рис. 7,(5).

Фотодиоды

Основной частью фотодиода является переход, работающий при обратном смещении. В его корпусе имеется окошко, через которое освещается кристалл полупроводника. В отсутствие света ток через р-п переход очень мал — не превышает обратного тока обычного диода.

Рис. 8. Фотодиоды и их изображение на схемах.

При освещении кристалла обратное сопротивление перехода резко падает, ток через него растет. Чтобы показать такой полупроводниковый диод на схеме, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева сверху, независимо от положения символа) изображают знак фотоэлектрического эффекта — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа (рис. 8,а).

Подобным образом нетрудно построить и условнбе обозначение любого другого полупроводникового прибора, изменяющего свои свойства под действием оптического излучения. В качестве примера на рис. 8,6 показано обозначение фотодинистора.

Светодиоды и светодиодные индикаторы

Полупроводниковые диоды, излучающие свет при прохождении тока через р-n переход, называют светодио-дами. Включают такие диоды в прямом направлении. Условное графическое обозначение светодиода похоже на символ фотодиода и отличается от него тем, что стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещены справа от кружка и направлены в противоположную сторону (рис. 9).

Рис. 9. Светодиоды и их изображение на схемах.

Для отображения цифр, букв и других знаков в низковольтной аппаратуре часто применяют светодиодные знаковые индикаторы, представляющие собой наборы светоизлучающих кристаллов, расположенных определенным образом и залитых прозрачной пластмассой.

Условных обозначений для подобных изделий стандарты ЕСКД не предусматривают, но на практике часто используют символы, подобные показанному на рис. 10 (символ семисегментного индикатора для отображения цифр и запятой).

Рис. 10. Обозначение светодиодных сегментных индикаторов.

Как видно, такое графическое обозначение наглядно отражает реальное расположение светоизлучающих ‘элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишено недостатка: оно не несет информации о полярности включения выводов индикатора в электрическую цепь (индикаторы выпускают как с общим для всех сегментов выводом анода, так и с общим выводом катода).

Однако особых затруднений это обычно не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикатора (как, впрочем, и микросхем) оговаривают на схеме.

Оптроны

Светоизлучающие кристаллы широко используют в оптронах — специальных приборах, применяемых для связи отдельных частей электронных устройств в тех случаях, когда необходима их гальваническая развязка. На схемах оптроны изображают, как показано на рис. 11.

Оптическую связь излучателя света (светодиода) с фотоприемником показывают двумя параллельными стрелками, перпендикулярными линиям-выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть не только фотодиод (рис. 11,а), но и фоторезистор (рис. 11,6), фотодинистор (рис. 11,в) и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется.

Рис. 11. Обозначение оптопар (оптронов).

При необходимости составные части оптрона допускается изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменить знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к оптрону показать в позиционном обозначении (рис. 11,г).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.