ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

ניסויים משעשעים: היכרות עם הדיודה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

דיודה היא המכשיר המוליך למחצה הפשוט ביותר שמעביר זרם חשמלי בכיוון אחד - מהאנודה לקתודה. עם זאת, זה מאוד מעניין ונמצא בשימוש נרחב באלקטרוניקה רדיו. הניסויים המוצעים יאשרו זאת.

מיד נעשה הסתייגות שלניסויים ניקח שני סוגים של דיודות - גרמניום וסיליקון, הסדרות הנפוצות ביותר: D9 ו-KD105 (איור 1). המאפיינים שלהם - התלות של הזרם קדימה (Ipr), כלומר, הזרם דרך הדיודה בכיוון קדימה (מהאנודה לקתודה), במתח קדימה (Upr) המופעל על הדיודה (נמדד בין המסופים של האנודה והקתודה), שונים במקצת. דיודת סיליקון מתחילה להיפתח במתח גבוה יותר בהשוואה לדיודה גרמניום (ראה איור 1), ולכן המאפיין של דיודת גרמניום חלק בהרבה - תכונה זו משמשת לעתים בתכנון של מכשירים מסוימים.

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

אבטחה אלקטרונית. התחל עם ניסוי פשוט (איור 2א): קח סוללת 1 וולט GB4,5 (סוג 3336) וחברו אליה מד מתח PV1 (האבומטר Ts20 אמור לעבוד במצב זה) דרך דיודת הסיליקון VD1. מה הראתה המחט של מד המתח? מתח קרוב למתח הסוללה, אבל לא שווה לו (על הסיבה לכך נדבר קצת מאוחר יותר). כאשר אתה מדליק דיודת גרמניום במקום דיודה מסיליקון, מד המתח יראה מתח כמעט שווה למתח הסוללה.

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

בשתי האפשרויות הדיודה מחוברת לכיוון קדימה, זורם דרכה זרם של כשני עשרות מיקרואמפר, המתח קדימה הנופל על פני הדיודה קטן בהשוואה למתח הסוללה.

כעת שנה את הקוטביות של חיבור מסופי הסוללה. האנודה של הדיודה תהיה מחוברת למסוף השלילי של הסוללה, כלומר הדיודה תופעל בכיוון ההפוך. אם הוא עשוי מסיליקון, מחט מד המתח לא תזוז, שכן ההתנגדות שלה כשהיא מופעלת בצורה זו היא כמעט אינסופית. המצב עם גרמניום שונה. לדוגמה, לדיודה מסדרת D9 יש התנגדות הפוכה של כ-2 MOhm, והתנגדות הכניסה של Ts20 בתחום ה-10 V היא 200 קילו אוהם. לכן, מחט מד המתח תתעד מתח נמוך פי 10 בערך מהמתח של מקור הכוח. אבל ברגע שעוברים לטווח מדידה קטן יותר, גם המתח הנמדד על ידי מד המתח יירד - הרי התנגדות הכניסה של המכשיר תפחת, מה שאומר שמקדם ההעברה של המחלק הנוצר מההתנגדות ההפוכה של הדיודה והתנגדות הכניסה של מד המתח ישתנו.

איזו מסקנה נובעת מהניסוי הזה? הדיודה מסוגלת להגן על העומס מפני הפעלת מתח בקוטביות הפוכה בטעות. לפני שנים רבות, חובבי רדיו בנו דיודה במעגל החשמל בכמה עיצובים, במיוחד מכשירי רדיו טרנזיסטור קטנים. כתוצאה מכך, ניתן היה להימנע מבעיות (כשל של טרנזיסטורים) כאשר מקור הכוח היה מחובר בצורה לא נכונה. אתה יכול להשתמש בהגנה כזו בפיתוחים שונים.

עם זאת, נשאלת השאלה: מדוע הגנה כזו לא נמצאת בעיצובים מודרניים? ניסוי יעזור לענות על שאלה זו, שעבורה תזדקק לסוללת 4,5 וולט, דיודה (גרמניום וסיליקון) ושני מדי מתח (איור 2ב). מד מתח PV1 מנטר את המתח של מקור הכוח, ו-PV2 מנטר את המתח על פני העומס, המוגן על ידי הדיודה. כל עוד התנגדות העומס (במקרה זה, התנגדות הכניסה של מד המתח) גבוהה, זרם לא משמעותי זורם דרך דיודת הגרמניום ואין כמעט נפילת מתח על פניה. מדי המתח יציגו את אותן קריאות.

חבר נגד קבוע עם התנגדות של 2 kOhm במקביל למד המתח PV1 - מחט מד המתח תתעד ירידה במתח על פני העומס. וכאשר מחברים נגד עם התנגדות של 430 אוהם, המתח יהפוך אפילו נמוך יותר בגלל המתח קדימה גבוה יותר על הדיודה.

כאשר אתה מתקין דיודת סיליקון במקום VD1, המתח על מד המתח PV2 יהיה נמוך יותר מאשר על PV1, גם ללא נגד מחובר. זה לא קשה להסביר אם אתה משווה את המאפיינים של דיודות (ראה איור 1). באותו זרם קדימה חלש אפילו, המתח קדימה על דיודה גרמניום קטן מאשר על דיודת סיליקון. חיבור התנגדות גורם לעלייה במתח קדימה של הדיודה, כלומר ירידה במתח על פני העומס.

נכון, המתח הקדמי אינו עולה על 1 V כאשר הזרם הקדמי דרך דיודת הסיליקון מסדרת KD105 עולה ל-300 mA (עבור D9 - מ-10 ל-90 mA, תלוי בסוג הדיודה הספציפי). ובכל זאת ההפסד שלו בעת הפעלת המבנה במתח 9; 4,5 ובעיקר 3 V מורגש. לכן שיטת הגנה זו לא מצאה שימוש נרחב.

בתרגול רדיו חובבני, ייתכן שיהיה צורך להגן על מעגלי הכניסה של מכשירים הפועלים עם אותות קטנים מפני חשיפה מקרית למתח גבוה. במקרים כאלה, עלינו לחשוב על דיודת סיליקון, שמתחילה להעביר זרם רק ממתח מסוים. אחרי הכל, במאפיין שלו הקטע הראשוני עובר לאורך הציר האופקי. זוהי תכונה של דיודה ומשמשת להפעלתה כאלמנט הגנה אלקטרוני.

ניסוי (איור 2, ג) יאפשר לכם לאמת זאת, לשם כך תזדקקו, בנוסף לדיודה סיליקון, נגדים קבועים ומשתנים, סוללת 3336, מתג ומד מתח DC עם טווח מדידה של, לדוגמה, 3 V (אחומטר Ts20).

לאחר שהצבה תחילה את המחוון של הנגד המשתנה R1 למצב התחתון לפי התרשים, מתג SA1 מספק את מתח האספקה. הזז בצורה חלקה את מחוון הנגד כלפי מעלה, ראה את העלייה החלקה במתח על הדיודה בהתאם לסטייה של מחט מד המתח. במתח של 0,6 וולט בקירוב, עליית המתח במד המתח תתחיל לרדת, ובקרוב מחט המכשיר תפסיק למעשה (במתח של כ-0,7...0,8 וולט) ותשאר במצב זה גם כאשר מחוון הנגד המשתנה נמצא בחלק העליון בהתאם למיקום הדיאגרמה, כלומר 4,5 V יסופקו להתקן ההגנה.

מה קרה? עד למתח מסוים, הדיודה נסגרה ומד המתח מדד את המתח שנלקח ממנוע הנגד המשתנה. ואז הדיודה התחילה להיפתח ולסגור את מד המתח, שבמקרה זה מדמה את המעגל המוגן. ככל שהמתח גדל, הזרם דרך הדיודה גדל, מה שאומר שגם אפקט ה-shunting שלה גדל. עד מהרה הדיודה נפתחה כל כך עד שהיא החלה לעקוף לחלוטין את מד המתח. המתח על פני הדיודה נשאר יציב למרות שינויים במתח החיצוני (הוסר ממנוע הנגד המשתנה) עקב ירידת המתח העודף על הנגד R2.

במקרה זה, הדיודה מגנה מפני עלייה מקרית במתח בקוטביות מסוימת. אם אתה צריך להגן על המעגל מפני נחשולי מתח של קוטביות שונים, התקן שתי דיודות המחוברות במקביל - אחת בכיוון קדימה והשנייה בכיוון ההפוך.

יתכן מצב שבו נדרשת הגנה ש"מפעילה" במתח גבוה יותר מזה שמספקת דיודה אחת. לאחר מכן מותקנות שתי דיודות או יותר המחוברות בסדרה (איור 2, ד). בדוק את האפשרות הזו ותראה בעצמך.

שליטה בבהירות. כידוע, פנס כיס שטוח משתמש בסוללת 3336 במתח של 4,5 וולט ובמנורה של 3,5 וולט. עם סוללה טרייה המנורה מאירה בעוצמה רבה. במידת הצורך, ניתן להפחית במידת מה את הבהירות על ידי חיבור דיודת סיליקון VD1 ומתג נוסף SA1 למעגל שלה (איור 3א). התקן יחידה זו על לוח הלחם וודא שהיא פועלת.

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

כאשר מגעי המתג סגורים, הבהירות של המנורה EL1 היא הגדולה ביותר. ברגע שאתה מכוון את המתג למצב אנשי קשר פתוח, הדיודה מתחילה לעבוד. המתח קדימה מעליו מפחית את המתח על פני המנורה והבהירות שלה יורדת.

דיודה במעגל זרם חילופין (איור 3b), שיכולה להפעיל, נניח, מנורת לילה, פועלת ביעילות רבה יותר. כאן, כאשר המגעים של מתג SA1 נפתחים, מתרחשת ירידה גדולה יותר במתח (מתח ממוצע) על המנורה עקב הביטוי של תכונת הדיודה - העברת זרם בכיוון אחד, במקרה זה רק עם חצי מחזורים חיוביים של מתח חילופין באנודת הדיודה.

יש לבחור את השנאי כך שהמתח בפיתול II לא יעלה על המתח שעבורו מיועדת מנורת הליבון.

שליטה על מנורות באמצעות שני חוטים. מה אם אתה צריך להדליק שתי מנורות בנפרד, הממוקמות במרחק מהמתג ומחוברות אליו רק באמצעות קו דו-חוטי? זכור במקרה זה לגבי הדיודה.

בעת הפעלת הקו עם זרם ישר (איור 4, א), יהיה צורך בשתי דיודות - כל אחת מהן כלולה במעגל של המנורה "שלה", אך בכיוונים שונים: אחת בכיוון קדימה, השנייה ב ההפך. כאשר מתג SA1 נמצא במצב המוצג בתרשים, זרם זורם דרך דיודה VD1 והמנורה EL1 - היא נדלקת. כאשר המתג מוגדר למיקום אחר, הזרם יזרום רק דרך דיודה VD2 ומנורת EL2. מנורה EL1 תכבה ו-EL2 תידלק.

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

אם החיווט מופעל על ידי זרם חילופין, שתי דיודות אינן מספיקות, שכן למרות שכל אחת מהן תפעל בחצי מחזור "שלה", המנורות יהבהבו בו זמנית. לכן, תצטרך להוסיף עוד שתי דיודות (איור 4, ב) ולהציב מתג נפרד במעגל של כל אחת מהן.

כדי להדליק מנורה EL1, עליך לסגור את המגעים של מתג SA2, ולהדליק רק מנורה EL2 - מתג SA2. כאשר המגעים של שני המתגים סגורים, כל הנורות ידלקו. פשוט ונוח.

נכון, המנורות יזרחו במלוא העוצמה, שכן זרם זורם דרך כל אחת מהן רק במהלך חצי מחזור אחד של מתח חילופין על הפיתול המשני של השנאי T1. כדי לשמור על אותה בהירות תאורה (זהה כמו שהייתה אם המנורה הייתה מחוברת ישירות לשנאי), אנו יכולים להמליץ על שימוש במנורות בעלות הספק גבוה יותר.

מכפיל מתח. המכשיר, שהתרשים שלו מוצג באיור. 5,a, הוא מיישר חצי גל. המתח הישר U1 על הקבל C1 יעלה על מתח החילופין הנמדד על ידי מד מתח זרם חילופין על הפיתול המשני של השנאי בכפי 1,4, כלומר הוא יתאים לערך המשרעת של חצי גל של מתח סינוסואיד לסירוגין.

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

קל כמעט להכפיל את המתח הקבוע במוצא המיישר (איור 5b) אם מוסיפים דיודה נוספת (\/02) וקבל (C2). עכשיו אתה מקבל מיישר שפועל בשני חצאי הגלים של מתח חילופין. במהלך חצאי גלים חיוביים, קבל C1 ייטען במסוף העליון של פיתול II של השנאי לפי התרשים, ובמהלך חצאי גלים שליליים, C2 ייטען. מכיוון שהקבלים מחוברים בסדרה, המתחים עליהם (U1 ו-U2) יצטברו והמתח הסופי (U3) יהיה גבוה פי שניים מכל אחד מהקבלים. לכן, מיישר כזה נקרא מיישר הכפלת מתח. זה מיושם במקרים שבהם לשנאי הירידה יש רק סלילה משנית אחת.

לביצוע הניסוי מתאים כל שנאי רשת מופחת עם מתח על הפיתול המשני של 6...10 V. הדיודות, בנוסף לאלו המצוינות בתרשים, יכולות להיות כל מיישר, סיליקון או גרמניום ( אפילו כל אחת מסדרות D9 תתאים). קבלים - כל תחמוצת, עם קיבולת של לפחות 10 μF למתח נקוב של לפחות כפול מתח החילופין בפיתול המשני של השנאי.

בדיקה דיודה. כיצד לקבוע את הקצוות של קו תקשורת דו-חוטי המונח, למשל, בין שני חדרים בדירה?

ניסויים משעשעים: הכירו את הדיודה

כמובן, אינך יכול להשתמש ב-ohmmeter כאן, מכיוון שהגשושיות שלו אינן ארוכות מספיק. הדיודה חוזרת לעזרה (איור 6). הוא מחובר לקצוות החוטים של הקו (ניתן לדמות אותו עם חוט רשת דו-ליבי שנאסף לגוש) בחדר אחד והחוט אליו מחוברת האנודה של הדיודה מסומן. בחדר אחר, בדיקות XP1 ו-XP2 של מכשיר איתות המורכב מסוללת 3336 ומנורת ליבון במתח של 3,5 וולט מחוברים לקצוות החוטים, תחילה באחד ולאחר מכן בקוטביות השנייה.

באחת מאפשרויות החיבור, המנורה תהבהב, המעידה על מעבר זרם דרך קו התקשורת והדיודה. וזה, בתורו, יאפשר לנו להעיד שהקצוות שאליהם מחוברים אנודת הדיודה ומעגל המסוף החיובי של הסוללה שייכים לאותו חוט.

הדיודה לניסוי יכולה להיות כל סיליקון או גרמניום, שנועדו להעביר דרכו זרם העולה על הזרם של מנורת ליבון.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

אלמוגים דוחפים את גבולות יפן 11.12.2007

האיים הסלעיים של אוקינוטורי, השוכנים 1700 קילומטרים דרומית לטוקיו, מאפשרים ליפן לשמור על אזור כלכלי של XNUMX מייל באזור.

בטווח של 200 מייל ימי מהנקודה הקיצונית של אדמתה, לכל מדינת חוף יש את הזכות לנהל פעילויות כלכליות. אבל עליית מפלס האוקיינוסים עקב התחממות כדור הארץ עשויה להסתיר בקרוב את חלקי האדמה הללו מתחת לגלים, ואז כל האזור יהפוך לנחלת סין.

כדי למנוע סיכוי לא נעים שכזה, היפנים "זרעו" לאחרונה את חופי איי אוקינוטורי בזחלי אלמוגים. כאשר האלמוגים גדלים, הם יוצרים שונית שתישאר במקום האיים, גם אם הסלעים הללו עצמם ישקעו.

עוד חדשות מעניינות:

▪ יונקי יורו הם ציפורים מוקדמות

▪ מושבות מאדים מאווירג'ל

▪ מכירות תקליטי ויניל עולות על מכירות התקליטורים בפעם הראשונה

▪ יצירת פעימות פמט שנייה יציבות

▪ מרירות לאורך דרך המשי הגדולה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של אתר האנטנה. בחירת מאמרים

▪ מאמר בעיקרו - אחדות, במשני - חופש, בכל דבר - אהבה. ביטוי עממי

▪ מאמר איזה אב ובנו קיבלו פרסי נובל על מחקרים שונים על אותם חלקיקים? תשובה מפורטת

▪ מאמר שומר רגיל. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ כתבה אם התמונה על מסך הצג אינה יציבה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מטבע צייתן. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר