Рис. 4.6. Внешний вид диодов
Маркировка диода нанесена либо на корпусе, либо на выводах в одном случае буквами и цифрами, в другом цветными метками. Диоды Д9 маркируют цветными точками в середине корпуса: Д9Б - красной, Д9В - оранжевой, Д9Г - желтой, Д9Д - белой, Д9Е - голубой, Д9Ж - зеленой и голубой, Д9И - двумя желтыми, Д9К - двумя белыми, Д9Л - двумя зелеными. Около вывода анода на корпусе ставят красную точку.
Для диодов серии D220 принята иная система. Все они маркируются желтой точкой, вывод анода отмечается красной точкой, а вывод катода помечается синей точкой для диода Д220, черной для Д220А, зеленой для Д220Б.
А теперь допустим, что у вас оказался уже работавший в каком-либо устройстве диод. Как узнать, исправен он или нет? Если у вас есть авометр, тогда это не составит труда, для этого необходимо измерить его прямое Rпр и обратное Rобр сопротивления (рис. 4.7).
Рис. 4.7.Измерение прямого и обратного сопротивлений диода с помощью авометра
Если прямое сопротивление составляет десятки ом, а обратное - несколько единиц или десятков килоом, то диод исправен. Чем меньше прямое сопротивление и больше обратное, тем выше качество диода. Если же и прямое и обратное сопротивления бесконечно большие, значит, диод перегорел. А если у вас авометра нет, то и это не беда. Возьмем батарею 3336Л (на 4,5 В) или "Крону" (на 9 В) и лампочку от карманного фонаря, подключим их так, как показано на рис. 4.8. Лампочка должна "гореть", когда "+" батареи подключен к аноду диода, - это говорит о том, что диод исправен.
Рис. 4.8.Проверка исправности диода с помощью батарейки и лампочки от карманного фонаря
При проверке диода омметром (авометром) следует учитывать, что из-за нелинейности ВАХ диода измеренные значения и зависят от напряжения источника питания омметра. Чем больше это напряжение, тем меньшими получаются значения Rпр и большими Rобр. Измеренные обратные сопротивления оказываются много меньше тех значений, которые соответствуют более высоким обратным напряжениям, прикладываемым к диодам в схемах различных устройств (рис. 4.9).
Это обстоятельство следует всегда учитывать, особенно при отбраковке выпрямительных диодов. Рекомендации по применению диодов (перенести сюда).
Рис. 4.9.В зависимости от величины обратного напряжения будет различно и сопротивление диода
4.2.1. Рекомендации по применению диодов
1. Для повышения надежности работы приборов в аппаратуре необходимо снижать температуру переходов, а также рабочие напряжения и токи: они должны быть существенно ниже предельно допустимых. Рекомендуется устанавливать напряжения и токи на уровне 0,5…0,7 от предельных значений. Не допускается также кратковременное превышение предельно допустимого режима при эксплуатации.
2. Если необходимое значение тока или напряжения превышает предельно допустимое для данного прибора значение, рекомендуется их параллельное или последовательное соединение. При параллельном соединении необходимо выравнивать токи через диоды с помощью резисторов с небольшим сопротивлением (до 10 Ом в зависимости от типа диода), включаемых последовательно с каждым диодом. При последовательном включении диодов обратные напряжения на них выравниваются с помощью шунтирующих резисторов или конденсаторов. Рекомендуемые сопротивления и емкости шунтов указываются в ТУ на диоды. Между последовательно или параллельно включенными диодами должна быть хорошая тепловая связь (например, установка на одном радиаторе). В противном случае распределение нагрузки между диодами будет неустойчивым.
3. Необходимо придерживаться принципа максимально возможного снижения температуры переходов и корпуса приборов.
Для охлаждения мощных диодов используют теплоотводяшие радиаторы, а также конструктивные элементы узлов и блоков аппаратуры. Крепление диодов к радиатору должно обеспечивать надежный тепловой контакт. Если корпус должен быть изолирован, то для уменьшения общего теплового сопротивления лучше изолировать радиатор от корпуса аппаратуры, чем диод от радиатора.
4. Расстояние от корпуса до начала изгиба выводов должно быть не менее 5 мм. Расстояние от корпуса или изолятора до места лужения или пайки вывода должно быть не менее 3 мм. Для отвода тепла участок вывода между корпусом и местом пайки зажимается пинцетом с губками из красной меди. Жало паяльника должно быть надежно заземлено. Время пайки должно быть минимальным (2…3 с), температура плавления припоя не превышать 260 °C (например, припой ПОС-40).
5. Не рекомендуется располагать диоды ни в постоянных, ни в переменных сильных магнитных полях.
6. Устройство с диодами необходимо рассчитывать с учетом максимально возможных изменений параметров в диапазоне рабочих температур, а также в процессе эксплуатации и хранения.
4.2.2. Стабилитроны
Стабилитроны применяются для стабилизации напряжения источников постоянного тока, в качестве ограничителей, фиксаторов уровня, развязывающих элементов переключающих устройств, а также для фиксации уровней напряжений и токов в схемах, отсюда другое название кремниевых стабилитронов - опорные диоды.
В стабилитронах обратная ветвь ВАХ имеет крутой излом (рис. 4.10, а), обусловленный резким ростом тока, и используется для стабилизации постоянного напряжения. Обратное сопротивление стабилитрона при малых напряжениях велико, а при достижении напряжения стабилизации ток резко возрастает. На рис. 4.10, б приведена рабочая часть ВАХ стабилитрона. Эффект стабилизации основан на том, что большое изменение тока Д1 вызывает малое изменение напряжения ΔU.
Рис. 4.10.ВАХ стабилитрона
Прямая ветвь стабилитрона ничем не отличается от характеристики обычного диода и падение напряжения в прямом направлении равно примерно 0,6 В.
Основные параметры стабилитронов: напряжение стабилизации Uст, максимальный Iст. макс и минимальный Iст. мин ток стабилизации, дифференциальное (динамическое) сопротивление rдиф ~= ΔU/ΔI, статическое сопротивление rстат ~= Uст/Iст, температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации αст = ΔU∙100/(Uст∙ΔТ)%/°С при постоянном токе стабилизации (табл. 4.4).
Стабилизация тем лучше, чем круче идет кривая ВАХ и, соответственно, чем меньше дифференциальное сопротивление rдиф, и чем меньше ТКН стабилизации.
Так как реальная ВАХ имеет некоторый наклон, то напряжение Uст стабилизации зависит от тока Iст стабилизации (рис. 4.11).
Рис. 4.11.Напряжение стабилизации в реальных условиях зависит от тока стабилизации
Максимальный ток стабилизации Iст. макс ограничен допустимой мощностью рассеивания Рдоп. Минимальный ток Iст. мин стабилизации соответствует началу устойчивого режима стабилизации; при меньших токах в диоде возникает значительное напряжение шумов (такой режим работы используется на специальных полупроводниковых приборах - генераторах шума).
ТКН стабилизации зависит от рабочей силы тока, а также от напряжения стабилитрона.
На рис. 4.12 показана зависимость ТКН стабилизации αст от напряжения Uст стабилизации. Как видно из рисунка, для высоковольтных стабилитронов αст больше нуля, а для низковольтных меньше нуля.