Диод
Это понятие впервые встречается на программе «Инженерия и системный подход к решению задач» — примерно 11-12 лет (5-6 класс).
Деталь-клапан для тока: в одну сторону пропускает, в обратную — запирает. Защищает схему, если перепутали плюс и минус.
Дверца с пружинкой в трубе: вода открывает её только в одну сторону, и часть напора тратится на то, чтобы отжать пружинку.
Включить диод в цепь со светодиодом сначала одной стороной, потом другой; найти на корпусе полоску-метку и сказать, что она обозначает.
Полупроводниковый элемент с двумя выводами — анодом и катодом (он со стороны полоски): в прямом направлении проводит, в обратном заперт. Чтобы открыться, кремниевому диоду нужно ~0,7 В — как дверце нужен напор против пружинки; эти 0,7 В на нём и падают. Применение: защита от переполюсовки, выпрямление переменного тока в постоянный.
Измерить мультиметром в режиме проверки диодов падение на диоде в прямую и в обратную сторону; записать оба показания и объяснить их.
p-n-переход с нелинейной вольт-амперной характеристикой: после порога (~0,6–0,7 В у кремния, ~0,2–0,4 В у диода Шоттки) прямой ток растёт резко; обратный — микроамперная утечка до напряжения пробоя. Параметры: максимальный прямой ток, обратное напряжение, быстродействие. Стабилитрон работает в режиме пробоя, светодиод — диод, излучающий свет. Мост из четырёх диодов выпрямляет переменный ток.
Снять несколько точек вольт-амперной характеристики диода от фиксированных 5 В Arduino: по очереди включать разные резисторы, измеряя ток и падение на диоде; построить график и отметить порог открытия.
Частое заблуждение
«Диод пропускает ток без потерь, как провод». Нет: на открытом кремниевом диоде падает около 0,7 В, поэтому под большим током он заметно греется.