Що таке діод Пристрій тапринцип дії діода, БЛОГ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА

Студентський блог для електромеханіки. Навчання та практика, новини науки та техніки. На допомогу студентам та фахівцям

Що таке діод? Пристрій та принцип дії діода

Електронна лампає приладом, що складається з балона, в якому створений вакуум і розташовані електроди. Найпростішаелектронна лампа (діод)має два електроди: анод і катод. Робота її заснована на принципі випромінювання електронів катодом, які рухаються у вакуумі до анода за наявності між електродами електричного поля.

Властивість речовини випромінювати електрони з поверхні називається електронною емісією.

Згідно з квантовою теорією, електрони провідності мають енергію і можуть на деякий час вийти за межі кристалічної решітки речовини.При цьому на межі метал — вакуум утворюється подвійний електричний шар і кожен електрон, що вилітає, змушений долати гальмівну дію подвійного електричного поля (рис. 1, а).

Для подолання подвійного електричного поля електрону необхідно повідомити додаткову енергію. Та мінімальна додаткова енергія, яку треба повідомити електрону на подолання сили електростатичної взаємодії зі своїм дзеркальним відображенням до вилучення електрона з речовини. називається роботою виходу (рис. 1, б).

Залежно від способу сполучення електронів додаткової енергії існують такі види електронної емісії:

• термоелектронна, що виникає при нагріванні електрода;
• фотоелектронна, що виникає при впливі світлового потоку на електрод;
• автоелектронна, що виникає під дією сильного зовнішнього електричного поля,яке достатньо подолання сили тяжіння поверхні електрода;
• вторинна електронна, сутність якої полягає в наступному. Поверхня електрода обстрілюється електронами, кінетична енергія яких передається електронам речовини. В результаті деякі електрони набувають енергію, достатню для здійснення роботи виходу, і випромінюються в навколишній простір.

В електронних лампах використовується переважно термоелектронна емісія, тому катоди ламп у робочому стані нагріваються до високої температури.

При нагріванні катода емітовані ним електрони утворюють біля його поверхні електронну хмару. Зі збільшенням щільності заряду електронної хмари виліт нових електронів з поверхні катода утруднюється та встановлюється динамічна рівновага. При підключенні до анода позитивного (щодо катода) напруги Uа у міжелектродному просторі діода створюється постійне електричне поле. Під дією сил цього поля частина електронів прямує до анода, викликаючи електричний струм Ia (рис. 2).

У разі підключення до анода негативного (щодо катода) напруги електрони зазнають гальмівної дії сил електричного поля і струму в ланцюгу анод — катод не протікає. Це означає, що діод має односторонню провідність, діодний струм визначається числом електронів, що досягли анода за одиницю часу, і залежить від ступеня нагрівання катода.

При слабкому нагріванні катода об'ємний негативний заряд невеликий, тому потенціали всіх точок поля міжелектродного простору позитивні електрони, що емітуються катодом, спрямовуються до анода і досягають його. Зі збільшенням температури катода щільність об'ємного заряду збільшується і сила, що притягуєелектрон до катода також збільшується. Тому кількість електронів, що досягли анода, зменшується, а величина анодного струму Iа починає залежати від напруги Ua.

Основною характеристикою діода єанодна, що визначає залежність анодного струму Iа від анодної напруги при постійній напрузі або струмі розжарення: Ia=f(Ua) при Uн=const.

Декілька таких характеристик, знятих при різних струмах розжарення катода, є сімейством анодних характеристик (рис. 3). За їхнім виглядом можна зробити такі висновки: анодний струм зростає зі збільшенням напруги анода, прагнучи струму насичення Is; що більше напруга розжарення і температура катода, то більше вписувалося його емісія і значення струму насичення, тому характеристика Ia=f(Ua) при Uн1 лежить вище характеристики Ia=f(Ua) при Uн2, де Uн1>Uн2.

Електронні діодизастосовують для випрямлення змінних струмів високої та низької частоти. У другий випадок вони називаютьсякенотронами. У схемах двонапівперіодного випрямлення застосовують двоанодні діоди (кенотрони). Діоди характеризуються допустимою зворотною напругою. Якщо зворотна напруга більша за допустиму, то напруженість електричного поля буде настільки велика, що може статися електричний пробій проміжку катод-анод. При цьому катод може вийти з ладу.

Маркування електронних приладів складається з елементів:I - число, що вказує напругу нитки розжарення, В; II - літера українського алфавіту, що характеризує тип лампи (Д-діод, X-подвійний діод, Ц-кенотрон); III - число, що вказує заводський номер; IV-літера, що характеризує оформлення лампи (С - скляний балон, П - пальчикова, А, Б - надмініатюрна, К-металокерамічний балон).

---