Полярность выводных компонентов

Как определить полярность светодиода, электролитического конденсатора и других выводных компонентов? Разбираемся, где длинная ножка означает плюс, почему нельзя полагаться только на длину выводов и как избежать ошибок при монтаже. 

У многих электронных компонентов есть полярность. Это означает, что при установке на печатную плату необходимо соблюдать определённое направление подключения. 

Для SMD-компонентов используются точки, полосы, скошенные углы и другие обозначения. Мы подробно разбирали их в статье «Полярность диодов и конденсаторов».

Но с выводными компонентами ситуация несколько интереснее.

У светодиода одна ножка длиннее другой. У некоторых электролитических конденсаторов — тоже. На корпусах встречаются полосы, фаски, знаки «+» и «−». Иногда полярность можно определить по внутренней конструкции компонента. 

Кажется, что достаточно запомнить простое правило:

Длинная ножка — плюс, короткая — минус.

Но работает оно далеко не всегда.

Более того, на серийном производстве длина выводов вообще не должна быть основным способом определения полярности.

Разберём наиболее популярные выводные компоненты, их маркировку и особенности монтажа.

1. Светодиод (LED): длинная ножка — анод

Начнём с самого известного примера. У классического круглого выводного светодиода диаметром 3 или 5 мм обычно два вывода разной длины.

• Длинная ножка — анод (A), положительный вывод.

• Короткая ножка — катод (K), отрицательный вывод.

При обычном прямом включении ток проходит через светодиод от анода к катоду.

Но длина ножек — не единственный способ определить полярность.

Плоская грань корпуса

У многих круглых светодиодов на пластиковом корпусе есть небольшая плоская грань. Обычно она расположена со стороны катода. Это особенно полезно, если выводы уже обрезаны.

Внутренняя конструкция

В прозрачном светодиоде часто можно увидеть две металлические части разного размера. Более крупная чашеобразная часть у многих стандартных светодиодов соединена с катодом.

Однако это не универсальное правило для всех конструкций.

Что происходит при неправильной установке?

При обратном включении светодиод обычно не светится.

Но это не означает, что обратное подключение всегда безопасно. Допустимое обратное напряжение у светодиодов часто невелико, и его превышение может повредить компонент.

На производстве ошибка полярности может привести к необходимости демонтажа и повторной установки светодиода.

2. Выводной электролитический конденсатор: длинная ножка — плюс

Ещё один распространённый компонент, у которого длина выводов может подсказать полярность, — алюминиевый электролитический конденсатор с радиальными выводами.

У нового компонента с необрезанными заводскими выводами обычно:

• Длинная ножка — плюс (+).

• Короткая ножка — минус (−).

Но в отличие от светодиода у электролитического конденсатора есть ещё один очень заметный ориентир.

Полоса на корпусе

На боковой поверхности большинства алюминиевых электролитических конденсаторов нанесена контрастная полоса. На ней обычно повторяются знаки «−». Эта полоса указывает на отрицательный вывод.

Например, если на корпусе чёрного конденсатора видна серая полоса с минусами, именно с этой стороны расположен отрицательный контакт.

Это гораздо надёжнее, чем ориентироваться только на длину ножек.

Почему нельзя перепутать плюс и минус?

Алюминиевый электролитический конденсатор является полярным компонентом. При неправильном подключении возможно увеличение тока утечки, нагрев, повреждение диэлектрика, выделение газа и срабатывание защитного клапана.

В тяжёлых случаях корпус может разрушиться. Поэтому полярность электролитических конденсаторов необходимо проверять особенно внимательно.

А если ножки одинаковой длины?

На производстве это обычная ситуация. Выводы могли быть обрезаны, отформованы или подготовлены для автоматической установки. В таком случае ориентируются на маркировку корпуса, документацию производителя и обозначение на PCB.

Важно: правило о полосе с минусами относится прежде всего к распространённым алюминиевым электролитическим конденсаторам. У танталовых конденсаторов и некоторых других типов маркировка может обозначать положительный вывод.

3. Танталовый конденсатор: маркировка может означать плюс

Танталовые конденсаторы — хороший пример того, почему нельзя переносить правила одного типа компонентов на другой.

Выводные танталовые конденсаторы могут иметь характерный каплевидный корпус. Их полярность обозначается различными способами в зависимости от производителя и серии.

У многих моделей положительный вывод отмечен знаком «+» или другой специальной маркировкой. То есть привычная логика алюминиевого электролитического конденсатора — «полоса показывает минус» — здесь может оказаться ошибочной.

Особенно опасно определять полярность только по внешнему виду или цвету корпуса. При обратном напряжении танталовые конденсаторы могут повреждаться, а при определённых условиях отказ сопровождается значительным нагревом.

Главное правило: маркировку танталового конденсатора проверяют по документации конкретной серии.

4. Диоды: полоса на корпусе обозначает катод

У обычных выводных диодов две ножки, но их длина, как правило, не используется для определения полярности. Здесь основной ориентир — полоса на корпусе.

У большинства распространённых выпрямительных и сигнальных диодов она обозначает катод (K).

Например, у диода 1N4007 на одном конце цилиндрического корпуса нанесено светлое кольцо. Это сторона катода. Другой вывод — анод.

Как обозначается диод на печатной плате?

На шелкографии PCB часто изображается условный контур диода с полосой со стороны катода. При монтаже необходимо совместить маркировку на корпусе с соответствующим обозначением на плате.

Стабилитроны

У многих выводных стабилитронов катод также обозначается полосой. Но есть нюанс: стабилитрон в типовой схеме стабилизации работает при обратном смещении. Это не меняет обозначение его выводов. Полоса по-прежнему указывает на катод.

5. Транзисторы: длина ножек не помогает

Теперь рассмотрим компонент, который часто устанавливается вручную или на участке выводного монтажа. Обычный транзистор в корпусе TO-92 имеет три вывода.

Но здесь нет простого правила «длинная ножка — плюс».

У биполярного транзистора контакты называются:

• база (B);

• коллектор (C);

• эмиттер (E).

У полевого транзистора — затвор (G), сток (D) и исток (S).

Причём два транзистора в одинаковом корпусе TO-92 могут иметь разную последовательность выводов.

Например, для одного компонента порядок может быть E–B–C, а для другого — C–B–E.

Плоская сторона корпуса помогает определить ориентацию при чтении чертежа, но сама по себе не задаёт универсальную последовательность контактов.

Именно поэтому при замене транзистора недостаточно проверить электрические характеристики. Необходимо убедиться, что совпадает и распиновка.

Сводная таблица: как определить полярность выводных компонентов

Вместо вывода

У выводных электронных компонентов полярность иногда действительно можно определить по длине ножек. Для классических светодиодов и новых радиальных алюминиевых электролитических конденсаторов длинный вывод обычно соответствует плюсу. Но это лишь вспомогательный признак. Гораздо надёжнее ориентироваться на маркировку корпуса, точный артикул и документацию производителя. На серийном производстве это особенно важно, поскольку выводы могут быть обрезаны или отформованы, а ошибка установки обнаружится только после пайки.

Главное правило простое: длина ножки может подсказать полярность, но не должна заменять datasheet.