Propustné a zpětné napěťové diody – koncepce, použití a vlastnosti

Dioda je jedním z nejdůležitějších elektronických prvků používaných k řízení a přeměně elektrického proudu. Dva hlavní stavy diody – dopředné a zpětné napětí – hrají klíčovou roli v její činnosti a funkčnosti.

Propustné napětí diody je napětí, při kterém umožňuje průchod elektrického proudu bez významného odporu. Když je na anodu diody (kladný vývod) přivedeno propustné napětí a katoda je připojena k zemi nebo má nižší napětí (záporný vývod), dioda se otevře a začne jí protékat elektrický proud. V tomto stavu se dioda chová jako „uzavřený“ prvek, umožňující volný tok elektřiny.

Zpětné napětí diody je opačné napětí, než je napětí v propustném směru, které je aplikováno na diodu. Když zpětné napětí překročí kritickou hodnotu, nazývanou zpětné napětí, dioda se uzavře a prakticky neteče žádný proud. Dioda se v tomto případě chová jako „otevřený“ prvek, brání protékání proudu a chrání obvod před přepětím nebo přepólováním.

Pochopení dopředného a zpětného napětí diody je klíčem k efektivnímu používání tohoto elektronického zařízení. Vlastnosti činnosti diody v každém z těchto stavů, jako je propustný proud, průrazné napětí a provozní hranice, určují její parametry a charakteristiky a umožňují použití diody v různých oblastech a obvodech, od jednoduchých LED po složitá polovodičová zařízení a zařízení. .

Základy napájení diod vpřed a vzad

Dopředné napětí dioda je minimální napětí, při kterém začíná její propustné vedení. Když se na diodu přivede napětí nad touto hodnotou, začne jí protékat proud. Propustné napětí diody je typicky kolem 0,7 V pro křemíkové diody a kolem 0,3 V pro germaniové diody. Propustné napětí se může mírně lišit v závislosti na typu a konkrétním modelu diody.

Propustné napětí je způsobeno potenciální bariérou, která se tvoří uvnitř diody v důsledku nerovnováhy náboje, když se polovodičové materiály dostanou do kontaktu. Když vnější napětí odpovídá nebo překračuje propustné napětí, elektrony v polovodiči začnou překonávat bariéru a protékat diodou.

zpětné napětí napětí diody je maximální napětí, při kterém má dioda vysoký odpor vůči proudu v opačném směru. Pokud je na diodu přivedeno zpětné napětí přesahující tuto hodnotu, dojde k průraznému jevu, při kterém se proud náhle zvýší a dioda se může poškodit. Zpětné napětí diody je obvykle mnohem vyšší než propustné napětí a může být stovky nebo tisíce voltů.

Vezměte prosím na vědomí, že hodnoty dopředného a zpětného napětí diody jsou uvedeny v technických specifikacích. Tyto parametry jsou důležité při návrhu a výpočtu elektronických obvodů, aby nedošlo k poškození diody a zajistila se její normální činnost.

Je důležité si uvědomit, že propustné a zpětné napětí diody závisí na jejím typu, materiálu a konkrétním modelu. Při výběru diody pro konkrétní aplikaci se doporučuje nahlédnout do její dokumentace nebo se poradit s odborníkem na elektroniku.

Co je to dioda a její vlastnosti

Dioda má následující vlastnosti:

• Dopředné napětí diody. Když je dioda připojena ke zdroji energie ve správném směru, dioda umožňuje průchod elektrického proudu. Propustné napětí diody (Upr) je typicky asi 0,7 V pro křemíkové diody a asi 0,3 V pro germaniové diody. Velikost propustného napětí závisí na materiálu polovodiče a jeho vlastnostech.
• Reverzní napětí diody. Při zapojení diody v opačném směru (když je anoda připojena k zápornému pólu zdroje) diodou neprochází proud a její charakteristiky jsou určeny zpětným napětím diody (Urev). Pokud zpětné napětí překročí určitou hodnotu (například 50 V u křemíkových diod), může dioda selhat.
• Potřeba ochrany proti zpětnému napětí. Připojení diody v opačném směru i při malém zpětném napětí může způsobit selhání diody. Proto se při použití diod v obvodech obvykle instalují ochranné prvky (například paralelní rezistor nebo ochranná dioda).

Dioda je tedy elektronická součástka, která má zvláštní vlastnost procházet proud pouze jedním směrem. Díky tomu je dioda užitečným prvkem v mnoha elektronických obvodech a zařízeních.

Princip činnosti stejnosměrného napětí

Princip činnosti propustného napětí je založen na diodovém přechodu, který je vytvořen mezi polovodičovými materiály s různou koncentrací aktivních iontů. Při připojení se správnou polaritou se elektrony z jedné strany přechodu (materiál katody) mohou volně pohybovat do oblasti opačné polarity (materiál anody).

Dopředné napětí	Procházející proud
0 B	0 A
0,1 B	nízký proud
0,7 B	vysoký proud

Napětí přibližně 0,7 V způsobí nasycení diody, v tomto okamžiku se téměř veškeré přiložené napětí přemění na proud. Po dosažení tohoto prahového napětí se dioda začne chovat jako vodič a její odpor se velmi zmenší. Další zvýšení napětí má za následek pouze malou změnu proudu procházejícího diodou.

Propustné napětí má velikost a polaritu a jeho velikost závisí na typu a konstrukci diody. Propustné napětí také závisí na provozní teplotě diody a může se v určitém rozsahu měnit.

Procesy probíhající při přímé zátěži

1. Vznik vesmírného náboje. Když se na diodu přivede propustné napětí, vytvoří se v oblasti pn přechodu prostorový náboj. V oblasti p-vrstvy diody vzniká ochuzovací zóna elektronů a v oblasti n-vrstvy ochuzovací zóna děr. Tato oblast se nazývá aktivní oblast diody.

2. Průchod proudu. V důsledku vzniku prostorového náboje dochází k vedení proudu v aktivní zóně diody. Elektrony z n-oblasti se přesouvají do p-oblasti a vyplňují její zónu vyčerpání. Díry z ochuzené oblasti p-oblasti se zase přesouvají do n-oblasti. Proud tedy protéká diodou v propustném směru.

3. Pokles napětí. Během propustného napětí dochází na diodě k poklesu napětí. To je způsobeno průchodem proudu aktivní zónou diody. Velikost poklesu napětí závisí na materiálu, ze kterého je dioda vyrobena.

4. Uvolňování tepla. Při propustném napětí diody vzniká teplo. Je to způsobeno poklesem napětí a průchodem proudu aktivní zónou diody. Aby byla zajištěna správná funkce diody a nedošlo k jejímu přehřátí, musí být zajištěno správné chlazení.

Procesy probíhající během propustného napětí jsou tedy velmi důležité pro činnost diody. Pochopení jejich vlastností vám umožní používat diodu správně a vyhnout se přehřátí nebo poškození.

Zpětné napětí a jeho vliv na diodu

Pokud zpětné napětí překročí mezní hodnotu diody, začne proces průrazu diody. Průraz diody se může lišit v závislosti na typu a konstrukci diody. Průraz diody může být zřejmý (když zpětné napětí překročí charakteristiku diody) nebo implicitní (když je k diodě připojena externí zátěž, kterou může protékat proud, který může způsobit nepředvídatelné chování diody).

Zpětné napětí ovlivňuje elektrické a fyzikální vlastnosti diody. Pokud dojde k poruše diody, může dojít k jiskření, vzniku tepla nebo zničení struktury. Proto je při návrhu obvodů, použití diod a výpočtu zátěže nutné vzít v úvahu mezní hodnotu zpětného napětí diody a její elektrické charakteristiky.

K ochraně diody před zpětným napětím se často používají pojistky, ochranné diody nebo stabilizátory napětí. Taková opatření pomáhají předcházet zhroucení diody a udržovat její výkon v přijatelných hodnotách.

Význam porozumění dopřednému a zpětnému napětí

Pro jakékoli elektronické zařízení, zejména pro diodu, je nezbytné pochopit dopředné a zpětné napětí.

Propustné napětí diody je napětí, které musí být přivedeno na diodu, aby vedla proud v propustném směru. Toto napětí je určeno materiálem, ze kterého je dioda vyrobena, a jejími parametry.

Na druhé straně zpětné napětí je napětí, které lze přivést na diodu v opačném směru, ve kterém bude blokovat proud. Pokud zpětné napětí překročí určitou hodnotu, nazývanou zpětné průrazné napětí, může dioda přejít do průrazného režimu a zničit.

Pochopení těchto charakteristik umožňuje inženýrům a konstruktérům vybrat správné diody pro jejich aplikace. Například, pokud potřebujete řídit vysoký proud, musíte vybrat diodu s nízkým propustným napětím. Pokud je vyžadována ochrana proti zpětnému napětí, musíte zvolit diodu s vysokým zpětným průrazným napětím.

Parametr	Dopředné napětí	zpětné napětí
Definice	Požadované napětí pro tok proudu	Maximální napětí, které lze použít obráceně, aniž by došlo ke zničení diody
Hodnota	Od 0.2 V do několika voltů v závislosti na typu a materiálu diody	Typicky od několika voltů do několika stovek voltů
Význam	Ovlivňuje účinnost diody a ztrátu napětí v obvodu	Důležité je chránit před zpětným napětím a zabránit poškození

Studium a pochopení dopředného a zpětného napětí diod pomáhá inženýrům činit správná rozhodnutí a zajišťuje spolehlivý provoz elektronických zařízení.

Vlastnost polovodiče typu pn, vést elektrický proud v jednom směru a ne v opačném směru, našla uplatnění v elektronickém zařízení zvaném „dioda“.

Obrázek 1 ukazuje přímé zapojení diody, ve které dioda vede elektrický proud, a obrázek 2 ukazuje opačné zapojení diody, ve kterém dioda elektrický proud nevede. Takto se chová dioda při připojení ke stejnosměrnému obvodu. Proudy a jim odpovídající napětí se nazývají propustný proud (při rozsvícení diody ve vodivém směru) a odpovídající napětí se nazývá propustné napětí. Během zpětného spínání se proudy a napětí nazývají zpětný proud a zpětné napětí.

Na grafu vypadá voltampérová charakteristika jako na obrázku. Protože se diody používají v různých oblastech rádia a elektroniky, hlavními parametry diod jsou propustný proud Irev a odpovídající propustné napětí Urev, přípustné zpětné napětí Urev a odpovídající zpětný proud Irev.
Hlavním účelem diod je přeměnit střídavý proud na stejnosměrný proud. Uvažujme, jak například získat stejnosměrný proud ze střídavého proudu pro napájení rádiového přijímače.

Snižovací transformátor (viz obrázek) převádí střídavé napětí 220V osvětlovací sítě na nízké střídavé napětí 6V (graf 1). Protože diodou prochází proud pouze jedním směrem, dostaneme za diodou pulzující napětí pouze s kladnými půlvlnami (graf 2).
Pro získání konstantního napětí je nutné zapnout kondenzátor na výstupu usměrňovače.

Při průchodu kladné půlvlny střídavého proudu diodou se kondenzátor nabíjí v okamžiku záporné půlvlny střídavého proudu, na výstupu diody (bod A) není napětí, ale jelikož se kondenzátor je nabitý, na jeho svorkách je konstantní napětí. Kondenzátor se postupně vybíjí do zátěže, v dalším kladném půlcyklu se proces opakuje a graf napětí na výstupu usměrňovače (bod A) vypadá jako na obrázku.
Vidíme, že na výstupu usměrňovače není ideální konstantní napětí, ale konstantní napětí s malými zvlněními. Čím větší je kapacita kondenzátoru, tím menší je zvlnění. Usměrňovače obvykle používají vysokokapacitní elektrolytické kondenzátory (od 1000 mikrofaradů nebo více). Zvlnění můžete ještě více vyhladit, pokud použijete filtr ve tvaru U (o kterém jsme mluvili v tématu „Indukčnost“) sestávající ze 2 kondenzátorů C1 a C2 a induktoru L1.

Další důležitou aplikací diod je detekce signálu. Když jsme studovali téma „Oscilační obvod“, řekli jsme, že vysokofrekvenční signál z rádiové stanice izolované oscilačním obvodem je přiváděn do detektoru, aby se signál rádiové stanice přeměnil na audiofrekvenční signál. Vzduchem se dobře šíří pouze vysokofrekvenční signály. Vysokofrekvenční signály z rozhlasových stanic jsou modulovány nízkofrekvenčními (audio)frekvenčními signály. Uvažujme signál modulovaný amplitudou. Takový signál se nazývá „amplitudově modulovaný“ – AM.

Vysoká frekvence (nosná frekvence) se mění v amplitudě nízkofrekvenčním signálem (obálkou). Na rozdíl od LF signálu se frekvence HF signálu v čase nemění.
V detektoru jsou za diodou odděleny signály LF a HF.

HF signál prochází kondenzátorem C1 do země prakticky bez rušení a LF audio signál prochází do nízkofrekvenčního zesilovače, kde je zesilován a přiváděn do reproduktoru. Pro normální činnost diody musí být na výstupu detektoru zapnuta zátěž. V našem případě se jedná o odpor Rн.

Účelem diod není pouze usměrňovat střídavý proud a detekovat signály. Existují například diody jako stabilizátory napětí. Stabilizační diody se nazývají “zenerovy diody”. Princip činnosti takových diod je založen na porušení pn přechodu, když je na diodu přivedeno zpětné napětí (když dioda nevede elektrický proud).

Při určitém napětí (Upr) se pn přechod rozpadne, zpětný proud prudce vzroste a napětí na diodě zůstane nezměněno (viz graf). Připojovací obvod zenerovy diody je znázorněn na obrázku.

Omezovací rezistor Ro je v obvodu zařazen tak, že na něm vzniká úbytek napětí Ur rovný rozdílu mezi vstupním napětím Uin a výstupním napětím Uout: Ur = Uin – Uout. Je zřejmé, že stabilizátor napětí na zenerově diodě nemůže dodat větší výkon do zátěže, takže se takové stabilizátory používají jako zdroj referenčního napětí pro výkonnější stabilizátory, například na tranzistorech s vysokým výkonem. Po odstranění napětí ze zenerovy diody se obnoví vlastnosti jejího pn přechodu.
Referenční knihy pro zenerovy diody udávají průrazný proud pn přechodu Ist a stabilizační napětí Ust.

Do široké třídy diod patří také světelné diody, které, když jimi prochází malý stejnosměrný proud, vydávají světelné vlny (od infračerveného po fialové).

LED diody se používají především jako ekonomické indikátory v různých domácích a průmyslových spotřebičích, stejně jako v dálkových ovladačích (infračervené) pro různá elektronická zařízení (televizory, stereo, atd.).
Víme tedy, že použití diod v elektronických zařízeních je velmi rozmanité, včetně usměrňování střídavého proudu, detekce signálu, stabilizace napětí, světelných indikátorů a tak dále. Na obrázku jsou nejběžnější typy diod.

POLOVODIČOVÁ DIODA – polovodičová součástka se dvěma elektrodami s jednosměrnou vodivostí. Mezi polovodičové diody patří široká skupina zařízení s pn přechodem, kov-polovodičovým kontaktem atd. Nejběžnější jsou elektrokonverzní polovodičové diody. Slouží ke konverzi a generování elektrických vibrací. Jedno z hlavních moderních elektronických zařízení. Princip činnosti polovodičové diody : Princip činnosti polovodičové diody je založen na vlastnostech přechodu elektron-díra, zejména na silné asymetrii charakteristiky proud-napětí vzhledem k nule. Tímto způsobem se rozlišuje přímé a zpětné zapojení. Při přímém zapojení má dioda nízký elektrický odpor a dobře vede elektrický proud. Opačným způsobem – při napětí menším, než je průrazné napětí, je odpor velmi vysoký a proud je blokován. Vlastnosti:

2. Polovodičové diody, přímé a zpětné zapojení, napětí:

Přímé a zpětné připojení:

Při přímém připojení V pn přechodu vytváří vnější napětí pole v přechodu, které je opačného směru než vnitřní difúzní pole. Síla výsledného pole klesá, což je doprovázeno zúžením blokující vrstvy. Díky tomu se velké množství majoritních nosičů náboje může difúzně pohybovat do sousední oblasti (driftový proud se nemění, protože závisí na počtu menšinových nosičů objevujících se na hranicích přechodu), tzn. přechodem bude protékat výsledný proud určený především difúzní složkou. Difúzní proud závisí na výšce potenciální bariéry a exponenciálně roste, jak se snižuje.

Zvýšená difúze nosičů náboje přes přechod vede ke zvýšení koncentrace děr v oblasti typu n a elektronů v oblasti typu p. Toto zvýšení koncentrace minoritního nosiče v důsledku vlivu vnějšího napětí aplikovaného na přechod se nazývá injekce minoritního nosiče. Nerovnovážné menšinové nosiče difundují hluboko do polovodiče a narušují jeho elektrickou neutralitu. K obnovení neutrálního stavu polovodiče dochází v důsledku dodávky nosičů náboje z externího zdroje. To je důvod pro výskyt proudu ve vnějším obvodu, nazývaném přímý.

Při zapnutí pn přechodu v opačném směru vnější zpětné napětí vytváří elektrické pole shodující se ve směru s difúzním, což vede ke zvětšení potenciálové bariéry a zvětšení šířky blokovací vrstvy. To vše snižuje difúzní proudy většinových nosičů. U menšinových nosičů zůstává pole v pn přechodu zrychlující se, a proto se driftový proud nemění.

Výsledný proud bude tedy protékat přechodem, určený hlavně proudem unášecího proudu menšinové nosné. Vzhledem k tomu, že počet driftujících minoritních nosičů nezávisí na přiloženém napětí (ovlivňuje pouze jejich rychlost), pak při zvýšení zpětného napětí proud přes přechod směřuje k mezní hodnotě IS, která se nazývá saturační proud. Čím vyšší je koncentrace donorových a akceptorových nečistot, tím nižší je saturační proud a s rostoucí teplotou roste saturační proud exponenciálně.

V grafu jsou znázorněny proudově-napěťové charakteristiky pro dopředné a zpětné zapojení diody. Říkají také dopřednou a zpětnou větev charakteristiky proud-napětí. Přímá větev (Ipr a Upr) zobrazuje charakteristiky diody při přímém připojení (to znamená, když je na anodu přiloženo „plus“). Reverzní větev (Irev a Urev) zobrazuje charakteristiku diody při obráceném zapnutí (to znamená, když je na anodu aplikováno „mínus“).

Modrá tlustá čára je charakteristika germaniové (Ge) diody a černá tenká čára je charakteristika křemíkové (Si) diody. Obrázek neukazuje jednotky měření pro proudovou a napěťovou osu, protože závisí na konkrétní značce diody.

Pro začátek definujme, jako pro jakýkoli plochý souřadnicový systém, čtyři souřadnicové úhly (kvadranty). Připomínám, že za první kvadrant se považuje ten, který se nachází vpravo nahoře (tedy tam, kde máme písmena Ge a Si). Dále se počítají kvadranty proti směru hodinových ručiček.

Takže naše II a IV kvadranty jsou prázdné. Diodu totiž můžeme zapnout pouze dvěma způsoby – vpřed nebo vzad. Situace je nemožná, když například diodou protéká zpětný proud a zároveň je zapnuta v propustném směru, nebo jinými slovy, nelze současně aplikovat „plus“ i „mínus“ na jeden výstup. Přesněji je to možné, ale pak to bude zkrat. Zbývají pouze dva případy k posouzení – přímé připojení diody иpřepínání reverzní diody .

Graf přímého spojení je nakreslen v prvním kvadrantu. To ukazuje, že čím větší napětí, tím větší proud. Navíc do určitého bodu napětí roste rychleji než proud. Ale pak nastane bod obratu a napětí zůstane téměř nezměněno, ale proud se začne zvyšovat. U většiny diod se tento bod obratu vyskytuje v rozsahu 0,5. 1 V. Je to napětí, o kterém se říká, že „klesne“ na diodě. Těchto 0,5. 1 V je úbytek napětí na diodě. Pomalý nárůst proudu na napětí 0,5. 1V znamená, že v tomto úseku diodou prakticky neteče žádný proud ani v propustném směru.

Graf reverzního přepínání je nakreslen ve třetím kvadrantu. Z toho je vidět, že na významné ploše zůstává proud téměř nezměněn a pak se zvětšuje jako lavina. Pokud zvýšíte napětí například na několik stovek voltů, pak toto vysoké napětí „prorazí“ diodu a diodou bude protékat proud. Ale „rozpad“ je nevratný proces (pro diody). To znamená, že takový „průraz“ povede k vyhoření diody a buď úplně přestane procházet proud v libovolném směru, nebo naopak – propustí proud ve všech směrech.

Charakteristiky konkrétních diod vždy udávají maximální reverzní napětí – tedy napětí, které dioda vydrží bez „průrazu“ při zapnutí ve zpětném směru. To je třeba vzít v úvahu při vývoji zařízení, která používají diody.

Porovnáním charakteristik křemíkových a germaniových diod můžeme dojít k závěru, že v pn přechodech křemíkové diody jsou dopředné a zpětné proudy menší než u germaniové diody (při stejných hodnotách napětí na svorkách). To je způsobeno skutečností, že křemík má větší zakázané pásmo a aby se elektrony přesunuly z valenčního pásma do vodivostního pásma, je třeba jim dodat více energie navíc.

Směr elektrického toku. Dioda

“Na tom, že máme tolik standardů, je hezké, že je z čeho vybírat.”

Andrew Tanenbaum, profesor informatiky

Když Benjamin Franklin učinil svůj předpoklad ohledně směru toku nábojů (od vosku k vlně), vytvořil precedens pro elektrické symboly, který přetrvává dodnes, i když každý ví, že elektrony jsou složkami náboje a že když se otřou, přejít od vlny k vosku, ne naopak. Díky Franklinovi říkají, že elektrony mají negativní náboj a tento náboj se ve skutečnosti pohybuje v opačném směru, než jak naznačil Franklin. Proto objekty, které nazval „negativní“ (které mají nedostatek náboje), mají ve skutečnosti nadbytek elektronů.

V době, kdy byl objeven skutečný směr toku elektronů, byla označení „pozitivní“ a „negativní“ již tak pevně zakořeněna ve vědecké komunitě, že nebyl učiněn žádný pokus je změnit, ačkoli ve vztahu k „nadbytečnému“ náboji , bylo by správné nazývat elektron „kladně“ nabitý. Celkově vzato jsou výrazy „pozitivní“ a „negativní“ lidské vynálezy a jako takové nemají žádný absolutní význam mimo konvenční jazyk vědeckých popisů. Franklin mohl stejně snadno nazvat přebytek náboje „černým“ a nedostatek náboje „bílým“, v takovém případě by vědci řekli, že elektron má „bílý“ náboj (s použitím Franklinovy ​​hypotézy).

Protože máme tendenci spojovat slovo „pozitivní“ s „nadměrným“ a slovo „negativní“ s „nedostatkem“, zdá se, že standardní označení pro elektrický náboj je opačné. Z tohoto důvodu se mnoho inženýrů rozhodlo zachovat starý koncept elektřiny, kde „pozitivní“ znamená přebytek náboje a podle toho je indikován směr pohybu nábojů (proud). Toto označení je známé jako běžná toková notace :

Jiní inženýři se rozhodli reprezentovat tok nábojů skutečným směrem toku elektronů v obvodu. Toto označení je známé jako symbol toku elektronů :

Všeobecně uznávaný zápis pro proudění nám ukazuje pohyb náboje podle znamének + a – (technicky nesprávné). Toto označení má smysl používat, ale směr pohybu toku nábojů zde neodpovídá skutečnosti. Symbol toku elektronů nám ukazuje skutečný směr toku elektronů v obvodu, ale znaménka + a – se zde dívají zpět. Obecně, záleží na tom, jak určíme směr pohybu nábojů v okruhu? Není, pokud důsledně používáme jeden ze zápisů. Při analýze obvodu můžete použít kterýkoli z těchto zápisů se stejným úspěchem. V obou případech se uplatní pojmy napětí, proudu, odporu, spojitosti a dokonce i matematické metody analýzy, jako je Ohmův a Kirchhoffův zákon.

Jak můžete vidět, konvenční tokovou notaci dodržuje většina elektrotechniků a objevuje se ve většině technických učebnic. Označení toku elektronů se nachází v učebnicích pro začátečníky i ve spisech profesionálních vědců, zejména fyziků pevných látek, kteří se starají o skutečný pohyb elektronů v látkách. Většina studií elektrických obvodů nezávisí na technicky přesné reprezentaci směru toku náboje, takže volba mezi konvenční notací toku a notací toku elektronů je libovolná. téměř.

Mnoho elektrických zařízení umožňuje, aby jimi procházely skutečné proudy libovolného směru bez rozdílu v provozu. Například žárovky vyzařují světlo stejně účinně bez ohledu na směr proudu. Dobře fungují i ​​se střídavým proudem (AC), který v čase rychle mění směr. Vodiče a spínače také fungují perfektně bez ohledu na směr proudu. Všechny výše uvedené součásti (žárovka, vypínač a vodiče) jsou volány nepolární . Naopak se nazývají jakákoli zařízení, která reagují odlišně na proudy v různých směrech polární .

V elektrických obvodech se používá mnoho polárních zařízení. Převážná část těchto zařízení je vyrobena z takzvaných polovodičových materiálů a budou podrobně popsány později. Každé z těchto zařízení (jako spínače, světla a baterie) je na diagramu znázorněno jedinečným symbolem. Jak asi tušíte, symboly polárních zařízení obvykle obsahují šipku označující přípustný směr proudu. Zde vstupuje do hry konkurence mezi konvenčními notacemi toku a toku elektronů. Ale protože inženýři již dlouho používají obecně přijímané označení jako standardní a také vymýšlejí elektrická zařízení a vymýšlejí pro ně symboly, šipky používané v symbolech těchto zařízení jsou ukazují směr obecně přijímaného toku . Jinými slovy, všechny symboly pro taková zařízení mají ikonu šipky, která označuje против skutečný tok elektronů.

Nejlepším příkladem polárního zařízení je dioda, což je jednocestný “ventil” pro elektrický proud. Jeho princip činnosti je podobný jako u zpětného ventilu používaného ve vodovodních a hydraulických systémech. V ideálním případě dioda umožňuje toku proudu bez překážek v jednom směru (prakticky bez odporu) a zabraňuje toku v opačném směru (s nekonečným odporem). Symbol (symbol) diody je následující:

Umístíme-li diodu do obvodu s baterií a žárovkou, její práce bude následující:

Když je dioda ve správném směru, aby umožnila průtok, žárovka svítí. Jinak dioda blokuje tok elektronů podobně jako otevřený obvod a žárovka se nerozsvítí.

Pokud použijeme obecně přijímané označení pro proudění v obvodu, pak šipka symbolu diody označuje směr toku náboje od kladného k zápornému kontaktu:

Naopak při použití symbolu toku elektronů je šipka symbolu diody namířena proti tomuto toku:

Na základě výše uvedeného a aby se předešlo záměně se symboly elektronických součástek, většina lidí volí při analýze elektrických obvodů konvenční symbol toku.