Схемотехника · урок 7 из 18

Диоды и светодиоды

Деталь, которая пропускает ток в одну сторону, — защита от переполюсовки, логика и, конечно, свет.

Диод — «обратный клапан»: ток идёт от анода к катоду (по стрелке в обозначении) и не идёт обратно. Открытый кремниевый диод «съедает» около 0,6–0,7 В при любом разумном токе; у диодов Шоттки — 0,3–0,4 В.

Условные обозначения: ток идёт по стрелке, полоса — катод

Светодиод: всегда с резистором

У светодиода прямое напряжение больше: красный ≈2 В, синий и белый ≈3 В. Главное правило: светодиод питают током, а не напряжением. Подключите его к батарейке напрямую — ток ограничит только её внутреннее сопротивление, и светодиод сгорит. Поэтому последовательно ставят резистор:

R = (U_пит − U_{светодиода}) / I

Светодиод с токоограничивающим резистором

Калькулятор резистора для светодиода

Что ещё делают диоды

Защита от переполюсовки: диод последовательно с питанием — перепутали батарейку, и схема просто не включится.
Выпрямление переменного тока — следующий урок.
Ограничение: два диода на вход к плюсу и к земле не пускают сигнал за пределы питания — так защищены входы микросхем.
Стабилитрон включают «наоборот»: при пробое он держит своё напряжение (3,3; 5,1; 12 В…) — простейший стабилизатор (урок 9).

Опыт на макетной плате

Нужно: 5 В (USB-порт через модуль или 3 батарейки АА ≈4,5 В), светодиоды разных цветов, резисторы 220 Ом, 330 Ом, 1 кОм, 10 кОм.

Посчитайте резистор на 10 мА для красного светодиода и проверьте мультиметром ток.
Меняйте резистор: 1 кОм — тускло, 10 кОм — едва видно, а светодиод цел.
Поставьте светодиод «наоборот» — не светится, ток почти ноль.

Проверьте себя

1. Красный светодиод (2 В) от 5 В на ток 10 мА. Какой резистор?

2. Сколько вольт падает на открытом кремниевом диоде?

3. Почему нельзя подключать светодиод к батарейке без резистора?

4. Как включают стабилитрон в стабилизаторе?

По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 1, с. 50–61. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.