Explica el díode i els seus tipus
Què és un díode?
Els díodes són dispositius elèctrics amb dos terminals que actuen com a interruptor de sentit únic, permetent que la corrent flueixi (es transfereixi) només en una direcció. Aquests díodes es fan de materials semiconductors com
Silici,
Germani, i
Arseni de gal·li.
Els dos terminals del díode s'anomenen anòd i càtod. El funcionament del díode es pot categoritzar en dos tipus basant-se en la diferència de potencial (energia potencial) entre aquests dos terminals:
Si l'anòd té una major tensió que el càtod, es considera que el díode està en polarització directa i la corrent pot fluir.
Si el càtod té una major tensió que l'anòd, es diu que el díode està en polarització inversa, i la corrent no pot fluir.
Diversos tipus de díodes necessiten tensions diferents.
La tensió de polarització directa dels díodes de silici és de 0,7 V, mentre que la dels díodes de germani és de 0,3 V.
En treballar amb díodes de silici, el terminal del càtod sovint es indica amb una banda negra o fosca a un extrem del díode, mentre que el terminal de l'anòd normalment es mostra per l'altre terminal.
La rectificació, o la conversió de CA a CC, és una de les aplicacions més comunes dels díodes.
Els díodes s'utilitzen en aplicacions de protecció contra la polaritat inversa i la protecció contra transients perquè permeten que la corrent flueixi (passi) només en una direcció i inhibeixen el flux de corrent en l'altra.
Símbol del díode
Es mostra a continuació el símbol d'un díode. En condicions de polarització directa, la punta de la fletxa apunta (indica) en la direcció del flux de corrent convencional. És a dir, l'anòd està connectat al costat p i el càtod al costat n.
Un diòde de junta PN simple es forma dopant un bloc de cristall de silici o germàni amb impuretes pentavalents (o) donadores en una secció i trivalents (o) acceptors en l'altra.
Una junta PN també es pot formar enllaçant un semiconducteur de tipus p i un de tipus n utilitzant un procés de fabricació particular. L'anòda és el terminal que connecta amb el tipus p. La càtoda és el terminal que connecta amb el costat de tipus n.
Al centre del bloc, aquests dopats formen una junta PN.
Principi de funcionament d'un diòde
La interacció entre els semiconductors de tipus n i p és el procés fonamental darrere del funcionament d'un diòde.
Un semiconductor de tipus n consta de molts (gran) nombre d'electrons lliures i un nombre menor (petit) de forats. En altres termes, en un semiconductor de tipus n, la concentració d'electrons lliures és gran, mentre que la concentració de forats és bastant baixa.
En un semiconductor de tipus n, els electrons lliures són coneguts com a portadors de càrrega majoritaris, mentre que els forats són coneguts com a portadors de càrrega minoritaris.
Un semiconductor de tipus p es caracteritza per tenir un nombre elevat de forats en relació a la quantitat d'electrons lliures que conté. Els forats constitueixen la vasta majoria de portadors de càrrega en un semiconductor de tipus p, mentre que els electrons lliures representen només una porció menor d'aquest tipus de portadors de càrrega.
Característiques d'un diòde
Diòde polaritzat en avant
Diòde polaritzat en revers
Diòde sense polarització (diòde amb polarització zero)
1). Diòde polaritzat en avant
Quan el díode està polaritzat en la direcció directa i hi passa corrent, hi ha una petita disminució de tensió a través del díode.
La tensió directa dels díodes de germàni és de 300 mV, que és molt més baixa que la tensió directa dels díodes de silici, que és de 690 mV.
L'energia potencial a través del material p és positiva, mentre que l'energia potencial a través del material n és negativa. Els materials p tenen una energia potencial positiva.
2). Díode amb polarització inversa
Quan la tensió de la bateria es porta fins a zero, es diu que el díode té una polarització inversa. La tensió inversa dels díodes de germàni és -50 (μA) microamperes, mentre que la tensió inversa dels díodes de silici és -20 (μA) microamperes. Quan es veu a través d'un material p, l'energia potencial és negativa, però quan es veu a través d'un material n, l'energia potencial és positiva.
3). Díode sense polaritzar (Díode amb polarització zero)
Es diu que un díode té una condició de polarització zero quan el potencial de tensió que es mesura a través del díode és zero.
Aplicacions del díode
Protecció contra la corrent que flueix en la direcció inversa utilitzant díodes
Els díodes s'utilitzen sovint en circuits de clavada (circuits de clavada).
Ús dels díodes en circuitria de portes lògiques
Els díodes són un component comú en circuits de tall.
Dispositius de retificació compostos per díodes
Tipus de díode
1). Díode invers
2). Díode BARITT
3). Díode Gunn
4). Díode llaser
5). Díode emissor de llum
6). Fotodíode
7). Díode PIN
8). Díode de recuperació ràpida
9). Díode de recuperació per etapes
10). Díode de túnel
11). Díode de jonction P-N
12). Díode Zener
13). Díodes Schottky
14). Díodes Shockley
15). Díode Varactor (o) Vari-cap
16). Díode d'avalança
17). Díode de corrent constant
18). Díodes dopats amb or
19). Díodes de barrera super
20). Díode Peltier
21). Díode cristallí
22). Diod de vacu
23). Diod de senyal petit
24). Diod de senyal gran
1). Diod invers
Aquest tipus de diod també es coneix com a “diod invers” i no s'utilitza gaire. El diod invers (invers) és un diod de junta PN que funciona com un diod de túnel. El tunel quantitatiu és una part important de com flueix la corrent, especialment en la direcció oposada. Amb la imatge de la banda d'energia, pots veure exactament com funciona el diod.
La banda al nivell superior es diu “banda de conducció” i la banda al nivell inferior es diu “banda de valència”. Quan s'afegeix energia als electrons, tendeixen a obtenir més energia i mouren-se cap a la banda de conducció. Quan els electrons es mouen de la banda de valència a la banda de conducció, deixen forats a la banda de valència.
En l'estat de polarització zero, la banda de valència que està ocupada és oposada a la banda de conducció que està ocupada. En condicions de polarització inversa, per contra, la regió N es mou amunt mentre la regió P es mou avall. Ara, la banda que està completa en la secció P és diferent de la banda que està buida en la secció N. Així, els electrons comencen a moure's de la banda plena en la secció P a la banda buida en la secció N mitjançant el tunel.
Això implica que el flux de corrent ocorre fins i tot quan la polarització està en la direcció oposada. En condicions de polarització directa, la regió N es mou en la mateixa direcció que la regió P, que és amunt. Ara, la banda que està plena en la secció N és diferent de la banda que està buida en la secció P. Així, els electrons comencen a moure's de la banda plena en la secció N a la banda buida en la secció P mitjançant el tunel.
En aquest tipus de diod, es forma la regió de resistència negativa, que és la part principal del diod que ho fa funcionar.
2). Diod BARITT
Aquest tipus de díode també és conegut pel seu terme ampliat, que és el díode de temps de trànsit amb injecció de barrera, o díode BARRITT. És adequat per a aplicacions de microones i permet realitzar diverses comparacions amb el díode IMPATT, que es utilitza més comúment.
L'ús d'energia tèrmica és el que provoca l'emissió d'aquest tipus particular de díode. En comparació amb altres tipus de díodes, aquest produeix molt menys soroll.
Els mescladors, els amplificadors o els oscil·ladors són algunes de les possibles aplicacions d'aquests, atès la seva capacitat de senyal petit. També poden utilitzar-se en una varietat d'altres dispositius.
3). Díode Gunn
Un díode de junta PN, també conegut com a díode Gunn, és un tipus de díode que és un dispositiu semiconductor que consta de dos terminals. En la majoria de les aplicacions, es fa servir per a la producció de senyals de microones.
Els oscil·ladors desenvolupats a partir de díodes Gunn es fan servir allà on hi ha necessitat de transmissió de ràdio.
També es fan servir en organitzacions militars. Aquest díode és un component essencial de tots els tacòmetres, fins i tot dels més bàsics. Els díodes Gunn poden facilitar l'inclusió de tecnologia de sensors d'obertura de portes en sistemes de monitorització moderns, que és una necessitat en aquests sistemes. Més endavant, aquest díode es recomana per a l'ús en els circuits d'alarmes d'assalt (intrusió).
4). Díode Llàser
Degut al fet que genera llum coherenta, el díode làser no funciona de la mateixa manera que un LED (díode emissor de llum) típic. Aquests tipus particulars de díodes troben un ús ampli en diversos àmbits, incloent unitats de CD, reproductors de DVD i punteres làser utilitzades en presentacions. Encara que aquests díodes són més accessibles que altres tipus de generadors de làser, el seu cost és molt més elevat en comparació amb el dels LEDs. També tenen una vida útil limitada.
5). Díode Emissor de Llum
La frase diode emissora de llum (o) LED es refereix a una de les varietats més comunes i ampliament utilitzades de díodes. Si el díode està connectat de manera que tingui un polarització directa, la corrent passarà pel jonc, el que causarà la producció de llum. Hi ha diverses noves innovacions en LEDs que els estan convertint en OLEDs i LEDs.
Durant l'àrea de treball amb polarització directa, són aquests tipus de díodes els que estan en operació. Hi ha un flux de corrent tan aviat com el díode comença a conduir en aquesta zona. El terme "corrent de polarització directa" es refereix a aquest tipus de corrent. El díode és la font de la llum que es produeix durant aquesta operació.
Els LEDs venen en una gran varietat de colors. Per ser més específics, un que parpelleja i que pot funcionar com a encès i apagat per un temps predeterminat. Poden ser condutores bicolores, en aquest cas es emitiran dos colors, o poden ser condutores tricolores, en aquest cas es emitiran tres colors, depenent de la quantitat de tensió positiva rebuda.
A més d'això, hi ha LEDs que poden produir llum infraroja. La seva aplicabilitat pràctica es troba en els controls remots.
6). Fotodíode
La llum és detectada pel fotodíode en aquesta tècnica. S'ha descobert que l'interacció de la llum amb un jonc PN pot resultar en la creació d'electrons i forats. En la majoria dels casos, els fotodíodes funcionen en configuracions amb polarització inversa, el que permet que fins i tot una petita quantitat de corrent induïda per la llum pugui ser detectada i monitoritzada fàcilment. La generació d'energia és un altre possible ús d'aquests tipus de díodes.
Com que també pot conduir quan està sotmès a polarització inversa, el funcionament d'un fotodíode és molt similar al d'un díode zen.
Tanto el valor de la corriente como el valor de la intensidad lumínica son directamente proporcionales entre sí. También tienen tiempos de reacción suficientemente rápidos, medidos en nanosegundos en lugar de milisegundos.
7). Díode PIN
Les característiques d'aquest díode es determinen a lo llarg del procés de desenvolupament. Es fan servir estàndards de tipus p i n en la construcció d'aquest tipus de díode. La unió que es produirà com a resultat d'aquestes interaccions es coneix com a semiconductors intrínsecs ja que no inclourà cap concentració de dopatge.
Aplicacions com el commutador poden beneficiar-se de tenir accés a aquesta regió.
8). Díode de recuperació ràpida
El díode tindrà un temps de recuperació més ràpid. Es fa servir CA com a entrada de senyal durant tot el procés de retificació. Aquests nivells tenen aspectes positius i negatius. Per a que les polaritats puguin transitar de positiu a negatiu (o) de negatiu a positiu, el període de recuperació ha de ser tan curt com sigui possible.
Quan s'estan realitzant aplicacions d'alta freqüència, és molt important tenir els temps de recuperació més ràpids possibles. En condicions com aquestes, es recomana utilitzar aquest díode en particular. Com a condició d'això, la representació ha de fer-se de manera precisa mentre es manté l'integritat del senyal.
9). Díode de recuperació per etapes
És un dels components del díode de microones. Això sovint porta a la generació de polsos durant el rang d'alta freqüència. Aquests díodes depenen (segons) del tipus de díodes que tenen la propietat d'apagar-se (desconnectar-se) ràpidament degut a la seva operació.
10). Díode de túnel
S'ha constatat que aquests díodes de túnel requereixen commutadors quan operen en el rang d'ultra-alta velocitat. La durada de la transició es mesurarà en nanosegons o picosegons. Això s'utilitza en circuits oscil·ladors de relaxació degut a la idea de resistència negativa que hi està associada.
11). Díode de jonció P-N
Aquest és el díode fonamental que es produeix quan els materials de tipus p i n interaccionen entre si. Explora la idea de favorir un punt de vista sobre un altre. Gràcies a aquest bias, pot funcionar en una varietat de modes d'operació.
Només quan s'aplica el bias endavant aquest díode condueix. Quan el bias és en la direcció contrària, no hi ha un flux clar de corrent. Això mostra que la corrent queda bloquejada quan el bias és en la direcció contrària.
Es fan servir en situacions on les aplicacions necessiten corrents baixes, com ara els díodes de senyal, i per això són preferits. Els rectificadors són un dels usos més fonamentals d'aquesta tecnologia.
12). Díode Zener
És el tipus de díode que s'ha construït d'una manera que pot funcionar en mode de bias invers. Quan s'aplica un bias endavant, les propietats d'operació del díode seran comparables a les d'un díode convencional que té una jonció p-n com a component fonamental.
Quan el díode opera en mode de bias invers, un cop s'ha assolit la tensió Zener més baixa, hi haurà un increment en els valors de la corrent; no obstant això, la tensió continuarà sent constant més enllà d'aquest punt.
Com a conseqüència, es pot utilitzar en el procés de control de tensió degut a aquest fet. Quan comença a conduir corrent sota polarització directa, el díode ha mostrat la seva capacitat única. Els fabricants determinen exactament quina serà la tensió més zen per a aquest tipus específic de díode. A causa d'això, és possible fer més díodes zen.
13). Díodes Schottky
Un díode Schottky és un tipus de díode caracteritzat per la seva capacitat de realitzar operacions de commutació a velocitats elevades. Es produeix molt poca pèrdua de tensió a través del camí directe, i això es considera una característica positiva.
Els circuits de retenció que són prou ràpids són un bon exemple on aquest tipus de díode pot ser utilitzat, ja que les seves aplicacions són evidents. Una freqüència en el rang de gigahertz és típica per a l'operació de díodes d'aquest tipus. En altres paraules, té el potencial d'ésser més desitjable en aplicacions de freqüències altes.
14). Díodes Shockley
Les aplicacions de commutació utilitzen aquests díodes, que són un tipus diferent de díode dels descrits anteriorment. Té una tensió fonamental, també coneguda com a tensió de dispar, que està present.
No és possible que això commuti, ja que es mantindrà en mode de resistència alta si la tensió que se li proporciona és inferior al valor de dispar fonamental. La ruta de baixa resistència es construirà tan aviat com la tensió que s'està suministrant sigui superior al valor de dispar fonamental. Els díodes Shockley porten a terme les seves funcions d'aquesta manera.
15). Díode Varactor (o) Varicap
Aquest és un altre tipus únic de díodes, que ocorre quan es fa passar una tensió inversa a la junta del dispositiu. Això provoca un canvi en la capacitància de la junta. Com que és un díode de capacitància variable, es pot utilitzar l'abreviatura "varicap" per referir-se a ell.
16). Diode d'avalança
El diode d'avalança és un tipus de diode amb polarització inversa que deriva la seva operació del fenòmen d'avalança. La fallida de l'avalança ocorre quan el descens de voltatge roman constant i no es veu afectat pel corrent. Gràcies al nivell elevat de sensibilitat que posseeixen, es fan servir per a la detecció fotonica.
17). Diode de corrent constant
És un dispositiu elèctric que limita el corrent al valor màxim proporcionat. També es pot referir com a diode limitador de corrent (CLD) (o) diode regulador de corrent (CRD) (CRD).
Aquests diodes estan fabricats amb un JFET de canal n. La porta està connectada a la font i actua com a limitador de corrent de dos terminals (o) font de corrent. Permeten que un corrent flueixi a través d'ells fins a un valor específic abans de parar de incrementar-se (desenvolupar-se).
18). Diodes dopats amb or
Es fa servir l'or com a dopant en aquests diodes. Algunes diodes són més potents que d'altres. El corrent de fuga amb polarització inversa també és menor en aquests diodes. Fins i tot amb descens de voltatge majors, el diode pot funcionar a freqüències de senyal. L'or ajuda a la recombinació ràpida dels portadors minoritaris en aquests diodes.
19). Diodes de barrera superiors
És un diode rectificador amb un descens de voltatge endavant baix com un diode Schottky i un corrent de fuga invers baix com un diode de jonctura P-N. Va ser creat per a aplicacions d'alta potència, commutació d'alta velocitat i pèrdues baixes. Els diodes rectificadors de barrera superiors són el següent tipus de rectificadors que tenen un voltatge endavant inferior al diode Schottky.
20). Dioda Peltier
Genera calor a les dues unions de materials del semiconductors en aquest tipus de dioda, que flueix d'un terminal a un altre. Aquest flux té només una direcció, que és la mateixa que la direcció del flux de corrent.
Aquest calor es genera com a resultat de la càrrega elèctrica generada per la recombinació dels portadors de càrrega minoritaris. Això s'utilitza principalment per a refredar i escalfar. Aquest tipus de dioda serveix com a sensor i motor tèrmic en el refredament termoelèctric.
21). Dioda de Cristall
És una forma de dioda de contacte puntual també coneguda com a bigotí de gat. El seu funcionament està determinat per la pressió de contacte entre el cristall semiconductor i el punt.
Conté un fil metàl·lic que es força contra el cristall semiconductor. En aquesta condició, el cristall semiconductor serveix com a catedra mentre que el fil metàl·lic serveix com a anòda. Per naturalesa, aquestes diodes estan obsoletes. S'utilitzen principalment en receptors i detectores de microones.
22). Diodes al Vaciu
Les diodes al vaciu estan formades per dos electrodos que serveixen com a anòda i catedra. Es fa servir tungstè per fer la catedra, que emet electrons en la direcció de l'anòda. El flux d'electrons sempre va de la catedra a l'anòda. Com a resultat, funciona com un interruptor.
Quan la catedra està coberta amb material òxid, la capacitat d'emissió d'electrons augmenta. Les anòdes són més llargues i sovint les seves superfícies es rugosen per minimitzar les temperatures que es produeixen en la dioda. La dioda només conduirà quan l'anòda sigui positiva (+) respecte al terminal de la catedra.
23). Dioda de Senyal Petita
És un dispositiu petit amb característiques desproporcionals, principalment utilitzat en camps d'aplicació de freqüència alta i corrent baixa, com ara ràdios i TVs.
Els díodes de senyal són molt més petits que els díodes de potència. Un extrem està marcat amb negre (o) vermell per indicar el terminal catedral. El rendiment del petit díode de senyal és especialment eficient per a aplicacions a freqüències altes.
En comparació amb les seves capacitats en altres categories, els díodes de senyal solen tenir una capacitat de portada de corrent modesta i una dissipació de potència baixa. Normalment es troben en un rang de 150mA & 500mW.
Es fa servir en
Aplicacions de díodes,
Commutació ràpida,
Amplificadors paramètrics & moltes més aplicacions.
24). Díode de gran senyal
La capa de la junta PN en aquests díodes és bastant grossa. Com a resultat, sovint es fan servir en rectificació o en la conversió de CA a CC. La gran junta PN augmenta la capacitat de portada de corrent directa del díode i la tensió de bloqueig invers. Els díodes de gran senyal no són apropiats per a aplicacions a freqüències altes.
Aquests díodes són principalment aplicables en fonts d'alimentació com
Rectificadors,
Convertidors,
Inversors,
Dispositius de càrrega de bateries, etc.
La resistència directa d'aquests díodes és de diversos ohms, mentre que la resistència de bloqueig invers es mesura en megaohms.
Gràcies a la seva alta capacitat de corrent i tensió, es pot utilitzar en dispositius elèctrics que suprimen tensions de pica grans.
Com a resultat, en aquest article s'han discutit molts tipus de díodes i els seus usos. Cada díode té el seu propi mètode única de representació, així com el seu propi mètode únic d'operació.
Preguntes més freqüents
1). Converteix un díode la corrent alternada (CA) en corrent contínua (CC)?
El díode que permet que la corrent flueixi (passi) en una sola direcció. Quan s'utilitza amb corrent alternada, els díodes només condueixen per la meitat del cicle. Com a resultat, es fan servir en la conversió de corrent alternada a corrent contínua. Per tant, els díodes són de corrent contínua (CC).
2). Què són els díodes ideals?
Els díodes que s'utilitzen per regular la direcció del flux de corrent són coneguts com a díodes ideals. Amb un díode ideal, la corrent només pot fluir en una direcció, coneguda com a direcció avant, i no pot fluir en les direccions inverses.
Els díodes ideals sembla que són un circuit obert quan estan polaritzats inversament, i el voltatge a través d'ells és negatiu en aquesta condició.
3). Quina és la diferència entre polarització directa i inversa?
La polarització directa ocorre en un díode convencional quan el voltatge a través del díode permet el flux normal de la corrent, mentre que la polarització inversa indica un voltatge a través del díode en la direcció oposada. No obstant això, el voltatge aplicat a través del díode durant la polarització inversa no resulta en cap flux apreciable de corrent.
Declaració: Respecteu l'original, articles bons valen la pena compartir, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
