Обяснете диод и неговите видове
Какво е диод?
Диодите са двуполюсни електрически устройства, които действат като единично посочен ключ, позволяващ на тока да протича (прехвърля) само в една посока. Тези диоди са изработени от полупроводникови материали като
силиций,
германий, и
галоген арсенид.
Двата терминала на диода се наричат анод и катод. Функционирането на диода може да бъде класифицирано в два типа, в зависимост от потенциалната разлика (потенциалната енергия) между тези два терминала:
Ако анодът има по-високо напрежение от катода, диодът се счита за в прям полюс и токът може да протече.
Ако катодът има по-високо напрежение от анода, диодът се казва, че е в обратен полюс и токът не може да протече.
Различните видове диоди изискват различни напрежения.
Препратката на силиконовите диоди е 0,7В, докато тази на германиевите диоди е 0,3В.
При работа с силиконови диоди, катодният терминал често се указва с черна или тъмна лента на единия край на диода, докато анодният терминал обикновено се показва от другия терминал.
Ректификацията, или преобразуването на AC в DC, е едно от най-общи приложения на диодите.
Диодите се използват в приложения за защита от обратна полярност и временни изменения, тъй като позволяват на тока да протече (минава) само в една посока и го спира в другата.
Символ на диод
Символът на диод е показан по-долу. Под условие на пряк полюс, острието на стрелката сочи (показва) посоката на конвенционалния ток. Тоест, анодът е свързан с p страната, а катодът с n страната.
Прост диод с PN-переход, получен чрез дотиране на кристална плочка от силиций или германий с пентавалентни (или) донорни примеси в една част и тривалентни (или) акцепторни примеси в другата.
PN-переход може да бъде създаден и чрез свързване на p-тип и n-тип полупроводници с помощта на специален производствен процес. Анодът е терминалът, свързан с p-типа, а катодът е терминалът, свързан с n-типната страна.
В центъра на блока тези дотиращи вещества формират PN-переход.
Работен принцип на диода
Взаимодействието между n-тип и p-тип полупроводници е основният процес, стоящ зад работата на диода.
N-тип полупроводник се състои от много (голям) брой свободни електрони и малък брой дупки. С други думи, в n-тип полупроводник концентрацията на свободни електрони е голяма, докато концентрацията на дупки е много ниска.
В n-тип полупроводник свободните електрони се наричат основни носители на заряд, докато дупките се наричат малобройни носители на заряд.
P-тип полупроводник се характеризира с висок брой дупки спрямо количеството свободни електрони, които съдържа. Дупките представляват преобладаващата част от носителите на заряд в p-тип полупроводник, докато свободните електрони представляват само малка част от този вид носители на заряд.
Характеристики на диода
Диод с положително напрежение (forward biased diode)
Диод с обратно напрежение (reverse biased diode)
Ненапрегнат диод (unbiased diode)
1). Диод с положително напрежение (forward biased diode)
Когато диодът е поляризиран в прямата посока и ток протича през него, има малко намаление на напрежението върху диода.
Прямото напрежение на германиевите диоди е 300 мВ, което е много по-ниско от прямото напрежение на силиконовите диоди, което е 690 мВ.
Потенциалната енергия върху материал от тип p е положителна, докато потенциалната енергия върху материал от тип n е отрицателна. Материалите от тип p имат положителна потенциална енергия.
2). Обратно поляризирани диод
Когато напрежението на батерията е доведено до нула, диодът се счита за обратно поляризиран. Обратното напрежение за германиевите диоди е -50(мкА) микроампера, докато обратното напрежение за силиконовите диоди е -20(мкА) микроампера. Когато се разглежда през материал от тип p, потенциалната енергия е отрицателна, но когато се разглежда през материал от тип n, потенциалната енергия е положителна.
3). Неполяризиран диод (Диод с нулева поляризация)
Казва се, че диодът е в състояние на нулева поляризация, когато измереното напрежение върху диода е нула.
Приложения на диодите
Защита срещу ток, протичащ в обратна посока, използвайки диоди
Диодите често се използват в цепи, които ограничават (цепи за ограничаване).
Използване на диоди в логически врати
Диодите са обикновена компонента в цепи за отрязване.
Устройства за правоъгълно преобразуване, съставени от диоди
Типове диоди
1). Обратен диод
2). BARITT диод
3). Диод на Гън
4). Лазерен диод
5). Светодиод
6). Фотодиод
7). PIN диод
8). Диод с бързо възстановяване
9). Диод с етапно възстановяване
10). Тунелен диод
11). P-N юнкционален диод
12). Зенеров диод
13). Шоткиеви диоди
14). Шоклиеви диоди
15). Варикап (или) вари-кап диод
16). Аваланж диод
17). Диод с постоянен ток
18). Диоди допирани с злато
19). Супер бариерни диоди
20). Пелтьєров диод
21). Кристален диод
22). Вакуумна диода
23). Диода за малки сигнали
24). Диода за големи сигнали
1). Обратна диода
Този вид диод е известен също като „обратна диода“ и не се използва много често. Обратната (обратна) диода е PN-предавателска диода, която работи като тунелна диода. Квантовото тунелиране е важна част от това как тече ток, особено в обратна посока. С помощта на картината на енергийните зони можете да видите точно как работи диодата.
Зоната на върха се нарича „зоната на проводимост“, а зоната на долното ниво се нарича „зоната на валентност“. Когато към електроните се добави енергия, те тенденция да получат повече енергия и да се придвижат към зоната на проводимост. Когато електроните се придвижват от валентната зона към зоната на проводимост, те оставят празнини в валентната зона.
В състояние на нулево напрежение, зоната на валентност, която е заета, е противоположна на зоната на проводимост, която е заета. При обратно напрежение, от друга страна, N-региона се придвижва нагоре, докато P-региона се придвижва надолу. Сега, зоната, която е пълна в P-секция, е различна от зоната, която е празна в N-секция. Така, електроните започват да се придвижват от пълната зона в P-секция към празната зона в N-секция чрез тунелиране.
Така, това означава, че течението на тока се осъществява дори и когато напрежението е в обратна посока. При напреднато напрежение, N-региона се придвижва в същата посока като P-региона, която е нагоре. Сега, зоната, която е пълна в N-секция, е различна от зоната, която е празна в P-секция. Така, електроните започват да се придвижват от пълната зона в N-секция към празната зона в P-секция чрез тунелиране.
В този вид диод се формира областта с отрицателно (-) съпротивление, която е основната част, която прави диодата функционална.
2). BARITT Диода
Този вид диод е известен и със своя разширен термин, който е Barrier Injection Transit Time диод, или BARRITT диод. Той е подходящ за микровълнови приложения и позволява различни сравнения с IMPATT диода, който се използва по-често.
Използването на термична енергия причинява емисията от този специфичен вид диод. В сравнение с други видове диоди, този произвежда значително по-малко шум.
Миксерите, усилвателите или осцилаторите са някои от възможните приложения за тези, учитывайки техния капацитет за малки сигнали. Те могат да бъдат използвани и в много други устройства.
3). Gunn Диод
PN-предаване диод, известен още като Gunn диод, е вид диод, който е тип полупроводниково устройство, състоящо се от две края. В повечето приложения той се използва за производство на микровълнови сигнали.
Осцилаторите, разработени от Gunn диоди, се използват навсякъде, където има нужда от радиопредаване.
Те се използват също и в военни организации. Този диод е основен компонент на всички тахометри, дори най-простите. Gunn диодите могат да облекчат включването на технологията за датчици за отваряне на врати в модерните системи за наблюдение, което е необходимост в модерните системи за наблюдение. Освен това, този диод се препоръчва за използване в схемите на аларми за взлом (влизане).
4). Лазерен Диод
Поради факта, че генерира когерентен светлинен лъч, лазерният диод не работи по същия начин, както типичен LED (светещ диод). Тези специфични видове диоди се използват широко в различни области, включително CD приводи, DVD плейъри и лазерни указатели, използвани в презентации. Макар че тези диоди са по-евтини от други видове лазерни генератори, цената им е много по-висока, в сравнение с LED. Те също имат ограничена жизнен продължителност.
5). Светещ Диод
Фразата "светещ диод" (или) LED се отнася до един от най-общи и широко използваните видове диоди. Ако диодът е свързан така, че да има положително напрежение, тогава токът ще премине през връзката, което ще доведе до произвеждане на светлина. Има няколко нови прехода на LED, които ги превръщат в OLED и LED.
В зоната на работа с положително напрежение, това са видовете диоди, които работят. Има поток на тока, веднага щом диодът започне да провежда, когато сме в тази зона. Терминът "ток при положително напрежение" се отнася до този вид ток. Диодът е източникът на светлината, която се произвежда по време на тази операция.
LED-товете се предлагат в широк спектър от цветове. По-конкретно, мигащ, който може да функционира като включен и изключен за предварително определен период от време. Могат да бъдат двоцветни, в този случай се излъчват два цвята, или троцветни, в този случай се излъчват три цвята, в зависимост от количеството получено положително напрежение.
Освен това, има LED-тове, които могат да произвеждат инфрачервена светлина. Практичното му приложение се намира в дистанционните управлениета.
6). Фотодиод
Светлината се усеща от фотодиода в тази техника. Открито е, че взаимодействието на светлината с PN връзка може да доведе до създаването на електрони и дупки. В повечето случаи, фотодиодите функционират под условия на обратно напрежение, което позволява дори малко количество светлинно-предизвикан ток да бъде лесно открит и наблюдаван. Генерирането на енергия е друга възможна употреба за тези видове диоди.
Тъй като може да провежда и при обратно напрежение, функционирането на фотодиода е много подобно на това на zen диод.
Стойността на тока и стойността на интензитета на светлината са директно пропорционални помежду си. Те също имат реакционно време, което е достатъчно бързо, измервано в наносекунди, а не в милисекунди.
7). PIN диод
Характеристиките на този диод се определят в процеса на неговото развитие. В конструкцията на този вид диод се използват както p-типа, така и n-типа стандарти. Първичната полупроводника, която ще бъде произведена в резултат на тези взаимодействия, е известна като интрасензителна, тъй като не съдържа никаква концентрация на допиращи вещества.
Приложения, като свързването, могат да използват достъпа до тази зона.
8). Диод с бързо възстановяване
Диодът ще има по-бързо време за възстановяване. През целия процес на правоъгълното преобразуване AC се използва като входен сигнал. Тези нива имат както положителни, така и отрицателни аспекти. За преминаване на полярностите от положителна към отрицателна (или) от отрицателна към положителна, периода на възстановяване трябва да е възможно най-кратък.
Когато се изпълняват приложения с висока честота, е много важно да разполагаме с възможно най-бързи времена за възстановяване. В условия като тези, е препоръчително да се използва конкретно този диод. При това условие, представянето трябва да се извърши по точен начин, като все още се поддържа целостта на сигнала.
9). Диод с етапно възстановяване
Той е един от компонентите на микроволновия диод. Това често води до генериране на импулси в диапазона на високата честота. Тези диоди зависят от типа диоди, които имат свойството да се изключват (изключват) бързо поради техния режим на работа.
10). Тунелен диод
Тези тунелни диоди са известни с това, че изискват превключватели при работа в ултра-високоскоростен диапазон. Продължителността на прехода се измерва в наносекунди или пикосекунди. Това се използва в цепи на релаксационни осцилатори поради идеята за отрицателно съпротивление, свързана с него.
11). P-N Junction Diode
Това е основният диод, който се произвежда, когато материалите от тип p и n взаимодействат помежду си. Той разглежда идеята за предпочитане на една точка на гледна над друга. Благодарение на този биас, той може да функционира в различни режими на работа.
Този диод провежда, само когато се приложи напредващ биас. Когато биасът е в другата посока, няма ясно течение на тока. Това показва, че токът е блокиран, когато биасът е в другата посока.
Те се използват в ситуации, когато приложенията изискват ниски токове, като сигнален диод, и са затова предпочитани. Ректификаторите са един от най-основните приложения на тази технология.
12). Zener Diode
Това е вид диод, който е конструиран така, че да може да функционира в режим на обратен биас. Когато се приложи напредващ биас, работните характеристики на диода ще бъдат сходни с тези на стандартния диод, който има p-n спайка като основен компонент.
Когато диодът функционира в режим на обратен биас, след като достигне най-ниското зенерово напрежение, стойностите на тока ще се увеличат, но напрежението ще продължи да бъде постоянно след тази точка.
В резултат на това може да се използва в процеса на контрол на напрежението. Когато диодът започне да провежда ток при положително предварително напрежение, той показва своята уникална способност. Производителите определят точно колко ще бъде напрежението за този конкретен вид диод. Поради това е възможно да се произвеждат повече диоди от този тип.
13). Диоди Шотки
Диодът Шотки е вид диод, който се характеризира със своята способност да извършва операции по комутиране на висока скорост. През пътя напред има много малка загуба на напрежение, затова това се счита за положителна характеристика.
Клемпинговите вериги, които са достатъчно бързи, са добър пример за използването на този вид диод, тъй като неговите приложения са очевидни. Честотата в гигахерцовия диапазон е типична за функционирането на диоди от този вид. С други думи, те имат потенциал да бъдат по-желани при високочестотни приложения.
14). Диоди Шокли
Приложенията за комутиране използват тези диоди, които са различен вид диоди от описанияте по-горе. Те имат някакво основно напрежение, известно още като активационно напрежение, което е налично.
Това не може да комутира, тъй като ще остане в режим на високо съпротивление, ако напрежението, предоставено му, е по-ниско от основната активационна стойност. Пътят с ниско съпротивление ще бъде изграден веднага, щом напрежението, което се доставя, стане по-голямо от основната активационна стойност. Диодите Шокли извършват своите функции по този начин.
15). Вариатор (или) Варикап диод
Това е друга уникална категория диоди, която се появява, когато се прилага обратно напрежение към връзката на устройството. Това причинява промяна в капацитета на връзката. Тъй като това е диод с променлив капацитет, абревиатурата "варикап" може да се използва за него.
16). Диод с лавинен ефект
Диодът с лавинен ефект е вид диод с обратно напрежение, който извлича своето действие от лавинния феномен. Лавинният провал се случва, когато падането на напрежението остава постоянно и не се влияе от тока. Поради високото ниво на чувствителност, което притежават, те се използват за фото-детекция.
17). Диод с постоянен ток
Това е електрическо устройство, което ограничава тока до максималната стойност, предоставена. То може също да се нарича диод за ограничаване на тока (CLD) или диод за регулиране на тока (CRD).
Тези диоди са направени от (n-канален)-JFET. Вратата е свързана с източника и действа като двукрайно устройство за ограничаване на тока или източник на ток. Те позволяват ток да протече през тях до определена стойност, преди да спрат да се увеличава (развиват) по-нататък.
18). Диоди с златен допиращ агент
Златото се използва като допиращ агент в тези диоди. Някои диоди са по-мощни от други. Теченията на утечка при обратно напрежение също са по-ниски в тези диоди. Дори при по-големи падания на напрежението, диодът може да работи на честоти на сигнала. Златото помага за бързата рекомбинация на малочислените носители в тези диоди.
19). Супер-барьерни диоди
Това е диод за правоъгълно напрежение с ниско нападащо напрежение като Шотки диод и ниско (обратно) течене на утечка като P – N диод. Той е създаден за приложения с висока мощ, висока скорост на комутация и ниски загуби. Супер-барьерните диоди за правоъгълно напрежение са следващият тип диоди, които имат по-ниско нападащо напрежение от Шотки диода.
20). Пелтьер диод
Генерира топлина на два материала във връзка на полупроводника в този вид диод, която протича от един от контактите към друг. Този поток има само една посока, която е същата като посоката на протичане на тока.
Тази топлина се генерира в резултат на електрическия заряд, произлизащ от рекомбинацията на малките носители на заряд. Това се използва главно за охлаждане и нагряване. Този вид диод служи като датчик и теплов двигател в термоелектричното охлаждане.
21). Кристален диод
Това е форма на точков контактен диод, известен също като „Мустачка на котка“. Неговата функция е определена от контактното натискане между полупроводниковия кристал и точката.
В него се съдържа метална жица, която се натиска срещу полупроводниковия кристал. В това състояние, полупроводниковият кристал служи като катод, а металната жица служи като анод. По природа, тези диоди са изостанали. Използват се главно в микровълнови приемници и детектори.
22). Вакуумни диоди
Вакуумните диоди са съставени от две електроди, които служат като анод и катод. Волфрам се използва за изграждането на катода, който излъчва електрони в посока към анода. Потокът от електрони винаги протича от катода към анода. В резултат, той функционира като ключ.
Когато катодът е покрит с оксиден материал, капацитетът за излъчване на електрони се увеличава. Анодите са по-дълги, а техните повърхности понякога се нареждат, за да се минимизират температурите, които се появяват в диода. Диодът ще провежда само когато анодът е положителен (+) спрямо катодния контакт.
23). Малко сигнален диод
Това е малко устройство с непропорционални характеристики, използвано главно в области с висока честота и нисък ток, като радиоприемници и телевизори.
Сигналните диоди са много по-малки от мощностните диоди. Едната страна е маркирана с черно (или) червено, за да означи катодния терминал. Производителността на малките сигнални диоди е особено ефективна за приложения при високи честоти.
В сравнение със способностите им в други категории, сигналните диоди обикновено имат умерена способност за пренасяне на ток и ниска дисипация на мощност. Те обикновено са в диапазона от 150 мА и 500 мВт.
Използва се в
приложения на диоди,
бързо комутиране,
параметрични усилватели и много други приложения.
24). Голям сигнален диод
PN-съединението на тези диоди е доста дебело. В резултат, те често се използват за ректификация или преобразуване на AC в DC. Голямото PN-съединение увеличава способността на диода за пренасяне на напреднат ток и обратно блокиращо напрежение. Големите сигнални диоди не са подходящи за приложения при високи честоти.
Тези диоди се използват предимно в источници на напрежение като
ректификатори,
преобразуватели,
инвертори,
устройства за зареждане на батерии и др.
Напреднатото съпротивление на тези диоди е няколко Ома, докато обратното блокиращо съпротивление се измерва в Мегаоми.
Благодарение на високата му способност за ток и напрежение, той може да се използва в електрически устройства, които подтискат големи пикови напрежения.
В резултат, различните видове диоди и техните приложения са обсъдени в този пост. Всеки диод има своя уникален метод на представяне, както и свой уникален метод на работа.
Често задавани въпроси
1). Преобразува ли диодът алтернативен ток (AC) в постоянен ток (DC)?
Диодът, който позволява тока да протича (минава) в една посока. Когато се използва с променлив ток, диодите провеждат само за половината период. В резултат, те се използват за преобразуване на променлива в постоянна тока. Следователно, диодите са постоянен ток (DC).
2). Какво са идеалните диоди?
Диодите, които се използват за регулиране на посоката на протичане на тока, се наричат идеални диоди. С идеален диод, токът може да протече само в една посока, известна като напреднащата посока, и не може да протече в обратната посока.
Идеалните диоди изглеждат като отворена верига, когато са обратно полярени, и напрежението през тях е отрицателно в това състояние.
3). Каква е разликата между напреднало и обратно полярение?
Напредналото полярение се случва в обикновен диод, когато напрежението през диода позволява нормално протичане на тока, докато обратното полярение означава напрежение през диода в противоположна посока. Обаче, напрежението, приложено през диода при обратно полярение, не води до значително протичане на ток.
Заявление: Почитайте оригинала, добри статии заслужават споделяне, ако има нарушение на правата, моля се обратете за изтриване.
