Что такое анод и катод?

Полярность SMD-светодиода

На текущий момент все более популярными становятся безвыводные элементы для непосредственного монтажа на плату (SMD – surface mounted device). Такие радиоэлементы, в отличие от обычных, имеют преимущества:

в процессе изготовления печатной платы не надо сверлить отверстия – технология становится дешевле и быстрее;
электронные устройства получаются меньших размеров;
упрощается конструирование ВЧ-устройств – отсутствие выводов сводит к минимуму паразитные наводки.

Но стремление к миниатюризации имеет оборотную сторону – определить выводы СМД-светодиода сложнее. К нему трудно подключить щупы тестера или источника питания

Поэтому важно нанесение понятной маркировки прямо на корпус элемента для исключения ошибок при монтаже. Такое обозначение выполняется в виде метки на корпусе (скоса или углубления) или в виде мнемонического рисунка

Цоколевка SMD-LED типоразмера 5730.
Цоколевка SMD-LED типоразмера 0805.

А самым простым случаем является включение светоизлучающего диода в цепь переменного тока. В этом варианте полярность светодиода значения не имеет.

Анод в электрохимии

При процессах электролиза (получение элементов из солевых растворов и расплавов под действием постоянного электрического тока), анод — электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть разрушение (растворение) анода, что используется, к примеру, при электрорафинировании металлов.

Аноды — множественное число слова «анод»; эта форма применяется преимущественно в металлургии, где применяются аноды для гальваники, используемые для нанесения на поверхность изделия слоя металла электрохимическим способом, либо для электрорафинирования, где металл с примесями растворяется на аноде и осаждается в очищенном виде на катоде. Основное распространение получили аноды из цинка (бывают сферические, литые и катаные, чаще используются последние), никеля, меди (среди которых отдельно выделяют медно-фосфористые, марки АМФ), кадмия (применение которых сокращается из-за экологической вредности), бронзы, олова (применяются при производстве печатных плат в радиоэлектронной промышленности), сплава свинца и сурьмы, серебра, золота и платины. Аноды из недрагоценных металлов применяются для повышения коррозионной стойкости, повышения эстетических свойств предметов и др. целей. Аноды из драгоценных металлов применяются гальваническим производством для повышения электропроводности изделий и др.

Кроме принудительной организации полезных электрохимических процессов, аноды применяются и для защиты от последствий нежелательных, побочных электрохимических процессов.

Параметры тока, важные для подключения диода в сеть

Работа светодиодов базируется на трех основных параметрах:

напряжение питания;
ток потребления;
рассеиваемая мощность.

Наиболее важными из них являются напряжение светодиода и сила тока. Значение мощности несложно вычислить самостоятельно, перемножив эти два показателя. Знание этих параметров может пригодиться на любых стадиях работ с элементами — от замены вышедших из строя, до подбора источника питания. Базовые характеристики светодиодов необходимо рассмотреть внимательнее:

Потребляемый ток LED

Сила тока определяет стабильность функционирования элемента. Увеличение этого параметра, даже в небольших пределах, вызывает преждевременное старение кристалла (снижение интенсивности свечения) с одновременным усилением цветовой температуры. Для защиты от превышения силы тока в светодиодных светильниках или лампах устанавливаются драйверы — стабилизаторы. Подключение к сети отдельных светодиодов производится через резисторы, обеспечивающие соответствующее падение напряжения и силы тока. Номинал этих резисторов должен быть рассчитан для каждого светодиода исходя из его характеристик.

Напряжение

«Напряжение на светодиоде» — это не совсем верное выражение. Правильнее применять термин «падение напряжения», обозначающий величину на выходе устройства при пропускании через светодиод номинального тока. Элементы разных цветов имеют собственное рабочее напряжение:

для синих, белых или зеленых светодиодов напряжение составляет 3 вольта;
красные и желтые устройства — от 1,8 до 2,4 В.

По этим показателям можно примерно определить напряжение светодиода. Однако, нельзя уверенно сказать, какое напряжение является номинальным для данного элемента, если просто посмотреть на его цвет и не выполнить никаких дополнительных измерений. При изменении параметров тока оттенок свечения изменяется, поэтому визуально определяется не номинал, а реально существующее напряжение.

Мощность диода

Мощность — это произведение силы тока на напряжение. Показатель расчетный, внешне он практически не подлежит определению. Точно узнать мощность светодиода можно из данных на упаковке, с определенной долей погрешности параметр измеряется мультиметром. Подготовленный, опытный человек способен определить значение по внешнему виду элемента, но и тут возможны ошибки, поскольку многие модели очень похожи друг на друга.

Почему важно знать эти характеристики

Знание всех рабочих параметров светодиода поможет произвести правильную замену сгоревшего элемента. Кроме того, если знать потребление тока и вольтаж, можно вычислить мощность устройства, которая необходима при подборе соответствующего блока питания.

Например, если имеется светодиод с напряжением 3 В и силой тока 0,1 А, его мощность составит 0,3 Вт. Соответственно, при соединении 10 штук значение увеличится до 3 Вт.

Исходя из этих показателей, для сборки понадобится блок питания мощностью 3,3 Вт (с учетом 10% запаса для более стабильной работы).

Понятие анода и катода

Для лучшего понимания терминов дадим определения этих понятий.

Анод

Под данным термином будем подразумевать электрод, по которому электрический ток втекает в разглядываемый прибор. При этом подразумевается, что электрический ток образуется потоком положительных зарядов. В действительности, по металлическим проводникам перемещаются электроны (носители отрицательных зарядов), которые движутся в сторону положительного полюса источника электрического тока.

Проще говоря, положительным электродом будем считать анод, а отрицательным электродом – катод. При подключении радиоэлементов следует соблюдать их полярность, руководствуясь обозначениями на схемах.

Катод

Это электрод, по которому электрический ток вытекает с прибора (подразумевается конвенциальное понимание тока, в виде потока положительных зарядов). Таким образом, если к аноду подключается провод с положительным потенциалом, то к катоду – клеммы с отрицательными потенциалами.

Вышеуказанные термины применяются по отношению к гальваническим элементам. В гальванике анод – это электрод, на поверхности которого проходит реакция окисления металла. Названия электродов встречаются:

в химии;
физике;
электротехнике;
радиоэлектронике.

При монтаже радиодеталей очень важно не перепутать электроды. Для этого необходимо знать, как определить их назначение

Применение

Электроды в качестве анода и катода наиболее часто применяются:

в электрохимии;
вакуумных электронных приборах;
полупроводниковых элементах.

Рассмотрим в общих чертах сферы применения анодов и катодов.

В электрохимии

В данной сфере анод и катод являются ключевыми понятиями, в процессе прохождения электрохимических реакций, используемых в основном для восстановления металлов. Такие реакции называют электролизом. Использование процессов электролиза позволяет получать чистые металлы, так как на катоде образуются атомы только того металла, положительные ионы которого содержатся в растворе электролита.

Методом электролиза наносят очень тонкое цинковое покрытие стальных листов и деталей любой конфигурации. Гальваническое покрытие эффективно защищает металл от коррозии.

В вакуумных электронных приборах

Примером вакуумных приборов служат радиоэлектронные лампы, электронно-лучевые трубки, кинескопы телевизоров. Они работают по одному и тому же принципу: Разогретый катод испускает электроны, которые устремляются к аноду с высоким положительным электрическим потенциалом.

Образование электронов на раскаленном электроде называется термоэмиссией, а электрический ток, возникающий между катодом и анодом, называется термоэмиссионным. Ценность таких приборов в том, что они проводят ток только в одном направлении – от катода к аноду.

Добавление сетки между электродами позволяет регулировать параметры тока в широких пределах, путем изменения напряжения на сетке. Такие вакуумные лампы используются в качестве усилителей сигналов. В данное время вакуумные приборы используются довольно редко, так как их с успехом заменяют миниатюрные полупроводниковые диоды и транзисторы, часто выполненные на монокристалле в виде микросхемы.

В полупроводниковых приборах

Электронные детали на основе полупроводников ценятся малым потреблением тока и небольшими размерами. Они почти вытеснили вакуумные лампы из употребления. Выводы полупроводниковых приборов традиционно называют анодами и катодами.

При всех плюсах полупроводников, у этих приборов есть недостаток – они «шумят». В усилителях большой мощности эти шумы становятся заметными. В качественной усилительной аппаратуре по-прежнему применяются вакуумные лампы.

Электронно-лучевые кинескопы в современных телевизорах вытесняются экранами с LED подсветкой. Они более экономичны, отлично передают цветовую палитру, позволяют сделать приемник почти плоским.

Обозначение в электрохимии и цветной металлургии

Катод — определение и практическое применение

Понятие анодов в электролитических процессах применимо в отношении положительно заряженных электродов. Электролиз, с помощью которого выделяются или очищаются различные химические элементы, – это влияние электрического тока на электролит. Электролитом выступают растворы солей или кислот. Другим электродом, участвующим в этой реакции, выступает катод.

Внимание! На отрицательно заряженном катоде (К) осуществляется реакция восстановления, на аноде (А) – процесс окисления. При этом «А» может частично разрушаться, участвуя в очищении металлов от нежелательных добавок. В металлургической промышленности аноды используют при нанесении защитных слоёв на продукт электрохимическим методом (гальваника) или электро-рафинированием

Электрическое очищение позволяет растворять на «А» черновой металл (с примесями) и осаждать его на «К» уже в очищенном виде

В металлургической промышленности аноды используют при нанесении защитных слоёв на продукт электрохимическим методом (гальваника) или электро-рафинированием. Электрическое очищение позволяет растворять на «А» черновой металл (с примесями) и осаждать его на «К» уже в очищенном виде.

Ряд часто применяемых анодов – изготовленные из металлов:

цинка;
меди;
никеля;
кадмия;
свинцовые (сплав свинца с сурьмой);
серебра;
золота;
платины.

Никелирование, оцинкование и прочее нанесение защитных или эстетически востребованных покрытий на изделия выполняются в основном из недрагоценных металлов.

С помощью «А» из драгметаллов повышают электропроводность компонентов электрических изделий и наносят слои благородных металлов на ювелирные украшения.

К сведению. Осаждаемый на катоде чистый металл также называют «катодом». Например, чистая медь полученная таким образом именуется «медный катод». Дальше её используют для изготовления медной фольги, проволоки и прочего.

Рафинирование металлов

Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод — самый простой полупроводниковый прибор, состоящий из одного PN перехода. Основная его функция — это проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Состоит диод из двух слоев полупроводника типов N и P.

На стыке соединения P и N образуется PN-переход (PN-junction). Электрод, подключенный к P, называется анод. Электрод, подключенный к N , называется катод. Диод проводит ток в направлении от анода к катоду, и не проводит обратно.

Диод в состоянии покоя

Посмотрим, что происходит внутри PN-перехода, когда полупроводниковый диод находится в состоянии покоя. То есть тогда, когда ни к аноду, ни к катоду не подключено напряжения.

Итак, в части N имеются в наличии свободные электроны – отрицательно заряженные частицы. В части P находятся положительно заряженные ионы – дырки. В результате, в том месте, где есть частицы с зарядами разных знаков, возникает электрическое поле, притягивающее их друг к другу.

Под действием этого поля свободные электроны из части N дрейфуют через PN переход в часть P и заполняют некоторые дырки. В итоге получается очень слабый электрический ток, измеряемый в наноамперах. В результате, плотность вещества в P части повышается и возникает диффузия (стремление вещества к равномерной концентрации), толкающая частицы обратно на сторону N.

Обратное включение диода

Теперь посмотрим, как у полупроводникового диода получается выполнять свою основную функцию – проводить ток только в одном направлении. Подключим источник питания — плюс к катоду, минус к аноду.

В соответствии с силой притяжения, возникшей между зарядами разной полярности, электроны из N начнут движение к плюсу и отдалятся от PN перехода. Аналогично, дырки из P будут притягиваться к минусу, и также отдалятся от PN перехода. В результате, плотность вещества у электродов повышается. В действие приходит диффузия и начинает толкать частицы обратно, стремясь к равномерной плотности вещества.

Как мы видим, в этом состоянии диод не проводит ток. При повышении напряжения, в PN переходе будет все меньше и меньше заряженных частиц.

Прямое включение диода

Меняем полярность источника питания — плюс к аноду, минус к катоду. В таком положении, между зарядами одинаковой полярности возникает сила отталкивания. Отрицательно заряженные электроны отдаляются от минуса и двигаются сторону pn перехода. В свою очередь, положительно заряженные дырки отталкиваются от плюса и направляются навстречу электорнам. PN переход обогащается заряженными частицами с разной полярностью, между которыми возникает электрическое поле – внутреннее электрическое поле PN перехода. Под его действием электроны начинают дрейфовать на сторону P. Часть из них рекомбинируют с дырками (заполняют место в атомах, где не хватает электрона). Остальные электроны устремляются к плюсу батарейки. Через диод пошел ток ID.

Чтобы не возникло путаницы, напомню, что направление тока на электрических схемах обратно направлению потока электронов.

Недостатки реального полупроводникового диода

На практике, в реальном диоде, при обратном подключении напряжения, возникает очень маленький ток, измеряемый в микро, или наноамперах ( в зависимости от модели прибора ). В следствии слишком высокого напряжения, может разрушиться кристаллическая структура полупроводника в диоде. В этом случае, прибор начнет хорошо проводить ток также и при обратном смещении. Такое напряжение называется напряжение пробоя. Процесс разрушения структуры полупроводника невосстановим, и прибор приходит в негодность.

При прямом подключении, напряжение между анодом и катодом должно достигнуть определенного значения Vϒ, для того чтобы диод начал хорошо проводить ток. Для кремниевых приборов Vϒ — это примерно 0.7V, а для германиевых — около 0.3V. Более подробно об этом, и других характеристиках полупроводникового выпрямительного диода пойдет речь в статье ВАХ полупроводникового диода.

Подробно о полярностях светодиодных ламп

Несоблюдение полярности и неправильное включение может привести к поломке светодиода Работают такие маленькие точки освещения по принципу протекания через них тока только в прямом направлении. От этого возникает оптическое излучение лампочки. Если полярности не соблюсти при подключении, ток не сможет проложить себе прямой путь по цепи. Соответственно, прибор освещения не заработает.

Таким образом, перед установкой светодиода мастер должен узнать расположение его катода и анода («+» и «—»). Сделать это не сложно, зная определенные принципы визуальной оценки лампочки или работы электроприборов в сочетании с ЛЕД-элементом.

Положительный отрицательный электрод

Положительные и отрицательные электроды этих аккумуляторов собраны из тонких пластин никелированной стали. Брикеты активной массы помещены в перфорированные стальные оболочки, а пластины сварены между собой так, чтобы между двумя соседними пластинами имелся зазор в 1 мм. Это обеспечивает доступ электролита к активной массе.

Отремонтированные положительные и отрицательные электроды, а также новые электроды после зачистки ушков металлической щеткой собирают в полу блоки и сваривают водородным пламенем или раскаленным угольным электродом в кондукторе. Из полублоков собирают блоки электродов таким образом, чтобы каждый положительный электрод находился между двумя отрицательными. Сепараторы вставляют рифленой стороной к положительному электроду. Собранные таким образом блоки вставляют в ячейки моноблока в соответствии с установленным для данного типа батареи чередованием полярности, сверху на кромки сепараторов помещают винипластов уе предохранительные щитки.

Емкость положительных и отрицательных электродов не в одинаковой степени изменяется с изменением температуры электролита.

Полублоки положительных и отрицательных электродов дефектуют в соответствии с техническими требованиями при приемке аккумуляторных батарей в восстановительный и капитальный ремонт. При отсутствии браковочных дефектов полу блоки электродов промывают дистиллированной водой, затем их разбирают, выпиливая годные электроды из мостика баретки и сохраняя длину ушков электродов, направляют в ремонтно-сборочное отделение. Электроды, имеющие укороченные ушки, наплавляют в шаблоне.

Между положительными и отрицательными электродами установлены сепараторы 2, изготавливаемые из пористых кислотостойких материалов: микропористой резины ( Р — мипор), микропористой пластмассы ( М — мипласт) или пористого поливинилхлорида. Сепараторы предохраняют разноименные электроды от замыкания.

По площади одиночные положительные и отрицательные электроды равны.

Для этого высушенные положительные и отрицательные электроды вторично собирают в блоки, подключают к щиту, заливают раствором реактивного едкого калия с удельным весом 1 21 — 1 19 и подвергают повторному формированию.

По площади одиночные положительные и отрицательные электроды равны.

Крышка аккумулятора КумуЛЯТОрОВ ПОКЗЗана На.

Ножки у положительных и отрицательных электродов расположены так, чтобы электроды одной полярности опирались на одну пару призм моноблока, а другой полярности — на другую пару призм. Такое расположение уменьшает возможность короткого замыкания разноименных электродов через шлам. Решетка выполняет функции каркаса, обеспечивающего механическую прочность электрода. Их отливают из сплава свинца ( 94 %) и сурьмы ( 6 %) с применением различных присадок. Сплав обладает рядом преимуществ по сравнению с чистым свинцом. Он имеет лучшие литейные и коррозионные свойства, повышенную механическую прочность.

Короткое замыкание положительных и отрицательных электродов аккумулятора происходит при разрушении сепараторов или замыкании электродов через осыпавшуюся активную массу, а также через токопроводящие мостики из свинцовой губки, образующейся на кромках электродов. При коротком замыкании в аккумуляторе его ЭДС составляет менее 2 В, а плотность электролита в нем значительно ниже, чем в остальных аккумуляторах батареи. Причину короткого замыкания устанавливают после поднятия крышки аккумуляторной батареи.

На первое формирование поступают положительные и отрицательные электроды. Вначале к электродам приваривают токоотводы из никелевой ленты, затем их собирают в блоки с холостыми электродами, изготовленными из никелевой ленты толщиной 0 2 — 0 3 мм. Электроды в блоке изолируют от холостых электродов гофрированным, перфорированным винипластом. Крайними электродами в блоке являются холостые.

Каждый аккумулятор состоит из положительных и отрицательных электродов ( пластин), активная часть которых погружена в раствор электролита ( водного раствора серной кислоты), налитого в специальный сосуд. Первоначальным материалом положительных и отрицательных электродов аккумулятора является свинец. В результате образуется гальванический элемент с напряжением около 2 В. Анодом в нем является двуокись свинца, а котодом — губчатый свинец. При протекании этой реакции расходуется серная кислота, а в результате реакции образуется вода. При разряде ток внутри аккумулятора протекает от катода к аноду.

Пленочный сепаратор, находящийся между положительными и отрицательными электродами, играет важную роль при работе серебряно-цинковых аккумуляторов.

Какого цвета полюса в проводах

Защитно-нейтральный кабель соединяет защитный заземляющий и N-нейтральный кабеля. Эти типы требуют двойного заземления, натянутого вдоль линии. Маркировка электрических проводов такая же, как и для защитного проводника, желто-зеленая. Синий цвет использовался и в старых инсталляциях, но в настоящее время такая маркировка встречается редко. Гораздо чаще можно увидеть установки, отмеченные альтернативными желтыми и зелеными полосами.

Обратите внимание! Сам кончик защитно-нейтрального кабеля, как правило, отмечен синим цветом. Нулевой кабель встречается в очень старых электроустановках. Он использовался в тех случаях, когда схемы еще не имели нейтральных и защитных кабелей

В установке были только фазовый и заземленный нейтральный провода, которые можно было распознать по синему цвету. Сегодня нейтральный проводник больше не используется в электроустановках

Он использовался в тех случаях, когда схемы еще не имели нейтральных и защитных кабелей. В установке были только фазовый и заземленный нейтральный провода, которые можно было распознать по синему цвету. Сегодня нейтральный проводник больше не используется в электроустановках

Нулевой кабель встречается в очень старых электроустановках. Он использовался в тех случаях, когда схемы еще не имели нейтральных и защитных кабелей. В установке были только фазовый и заземленный нейтральный провода, которые можно было распознать по синему цвету. Сегодня нейтральный проводник больше не используется в электроустановках.

Зеленый цвет кабеля с положительным потенциалом

Зелёный цвет предназначен для электрических кабелей с положительным потенциалом.

В электронных устройствах положительный заряд протекает в красных проводах, отрицательный — в чёрных.