Forklar Diode og dens Typer
Hvad er en diode?
Dioder er toterminalle elektriske enheder, der fungerer som en ensrettet skru, der tillader strøm at flyde (overføre) kun i én retning. Disse dioder er lavet af halvledermaterialer som
Silicium,
Germanium, og
Gallium arsenid.
Diodens to terminaler kaldes for anoden og katoden. Diodens funktion kan inddeles i to typer baseret på spændingsforskellen (potentiel energi) mellem disse to terminaler:
Hvis anoden har en højere spænding end katoden, betragtes dioden som værende i fremforpolering & strøm kan flyde.
Hvis katoden har en højere spænding end anoden, siges dioden at være i bagforpolering, og strøm kan ikke flyde.
Forskellige typer dioder kræver forskellige spændinger.
Fremforpolerings-spændingen for siliciumdioder er 0,7V, mens den for germaniumdioder er 0,3V.
Når man arbejder med siliciumdioder, angives katodeterminalen ofte ved en sort eller mørk bånd på en ende af dioden, mens anodeterminalen typisk vises ved den anden terminal.
Rektifikation, eller konvertering fra AC til DC, er en af de mest almindelige anvendelser af dioder.
Dioder anvendes i beskyttelsesapplikationer mod omvendt polaritet & kortvarige overspændinger, fordi de tillader, at strøm kun kan flyde (passere gennem) i én retning og hindrer strømflyd i den anden.
Symbol for diode
Et diodesymbol er illustreret nedenfor. Under fremforpoleringsbetingelser peger pilehovedet (indikerer) i retningen af konventionelt strømflyd. Det vil sige, at anoden er forbundet til p-siden & katoden til n-siden.
En enkel PN-forbindelsediode dannes ved at dopere en silicium- eller germaniumkrystalkube med pentavale (eller) donorforurening i ét område og trivale (eller) acceptorforurening i det andet.
En PN-forbinding kan også dannes ved at forbinde en p-type og en n-type halvleder sammen ved hjælp af en bestemt produktionssproces. Anoden er den terminal, der forbinder til p-typen. Kathoden er den terminal, der forbinder til n-typens side.
I midten af kuben danner disse dopingprocesser en PN-forbinding.
Arbejdsmåde for en diode
Interaktionen mellem n-type og p-type halvledere er den fundamentale proces bag arbejdet hos en diode.
En n-type halvleder består af mange (stor) mængde frie elektroner & mindre (lille) mængde huller. Med andre ord, i en n-type halvleder er koncentrationen af frie elektroner stor, mens koncentrationen af huller er ganske lav.
I en n-type halvleder kaldes frie elektroner (kendt) for majoritetsladningsbærere, mens huller kaldes for minoritetsladningsbærere.
En p-type halvleder karakteriseres ved at have et højt antal huller i forhold til mængden af frie elektroner, den indeholder. Huller udgør det store flertal af ladningsbærere i en p-type halvleder, mens frie elektroner kun repræsenterer en mindre del af denne type ladningsbærere.
Egenskaber for en diode
Forudført diode
Bagudført diode
Uført diode (Nul føring)
1). Forudført diode
Der er en lille reduktion i spændingen over dioden, når den er forskydet i fremadretning og strøm passerer igennem den.
Fremadspændingen for germaniumdioder er 300 mV, hvilket er meget lavere end fremadspændingen for siliciumdioder, som er 690 mV.
Potentialeenergien over p-type materiale er positiv, mens potentialeenergien over n-type materiale er negativ. p-type materialer har en positiv potentialeenergi.
2). Baglæns forskydet diode
Når batteriets spænding sænkes helt ned til nul, siges en diode at være baglæns forskydet. Den baglæns spænding for germaniumdioder er -50(μA) mikroamper, mens den baglæns spænding for siliciumdioder er -20(μA) mikroamper. Når man ser på p-type materiale, er potentialeenergien negativ, men når man ser på n-type materiale, er potentialeenergien positiv.
3). Uforskydet diode (nul forskydningsdiode)
Det står, at en diode har en nul-forskydningsforhold, når det målte spændingspotentiale over dioden er nul.
Anvendelser af dioder
Beskyttelse mod strøm, der flyder i den omvendte retning, ved hjælp af dioder
Dioder anvendes ofte i kredsløb, der klamrer (klamringkredsløb).
Dioders brug i logiske portkredsløb
Dioder er et almindeligt komponent i klippingskredsløb.
Rektifikationsenheder sammensat af dioder
Typer af dioder
1). Baglæns diode
2). BARITT diode
3). Gunn diode
4). Laserdiode
5). Lysemitterende diode
6). Fotodiode
7). PIN-diode
8). Hurtig genoprettelsesdiode
9). Trinvis genoprettelsesdiode
10). Tunnel-diode
11). P-N junctionsdiode
12). Zenerdiode
13). Schottky-dioder
14). Shockley-dioder
15). Varactor (eller) Vari-cap diode
16). Lavinediode
17). Konstantstrømsdiode
18). Guld-dopede dioder
19). Super barrier dioder
20). Peltier-diode
21). Kristaldiode
22). Vakuumdiod
23). Lille signal diod
24). Stor signal diod
1). Backward Diod
Denne type diod er også kendt som en "back diod," og den bruges ikke ofte. Den baglændte (back) diod er en PN-forbindelsesdiod, der fungerer som en tunneldiod. Kvantetunneling er en vigtig del af, hvordan strømmen flyder, især i modsat retning. Med energibåndbilledet kan du se præcis, hvordan dioden fungerer.
Båndet på det øverste niveau kaldes "ledningsbåndet," og båndet på det nederste niveau kaldes "valensbåndet." Når energi tilføjes elektroner, tendere de til at få mere energi & bevæge sig mod ledningsbåndet. Når elektroner bevæger sig fra valensbåndet til ledningsbåndet, efterlader de huller i valensbåndet.
I nulbias-tilstanden er det valensbånd, der er optaget, modsat det ledningsbånd, der er optaget. I omvendt bias-tilstand bevæger N-regionen sig op, mens P-regionen bevæger sig ned. Nu er det bånd, der er komplet i P-sektionen, forskelligt fra det tomme bånd i N-sektionen. Så elektroner begynder at bevæge sig fra det fulde bånd i P-sektionen til det tomme bånd i N-sektionen ved tunneling.
Dette betyder, at strømfloden foregår, selv når bias'en er i den modsatte retning. I forhånds-bias-tilstand bevæger N-regionen sig i samme retning som P-regionen, hvilket er op. Nu er det bånd, der er fyldt i N-sektionen, forskelligt fra det tomme bånd i P-sektionen. Så elektroner begynder at bevæge sig fra det fulde bånd i N-sektionen til det tomme bånd i P-sektionen ved tunneling.
I denne type diod dannes den negative (-) resistanseregion, som er den hoveddel af dioden, der gør, at den fungerer.
2). BARITT Diod
Denne type diode er også kendt under sit udvidede navn, som er Barrier Injection Transit Time diode, eller BARRITT diode. Den er velegnet til mikrobølgeapplikationer og gør det muligt at foretage forskellige sammenligninger med IMPATT dioden, som anvendes mere almindeligt.
Brugen af termisk energi er den, der forårsager emissionen fra denne bestemte type diode. Når man sammenligner med andre typer dioder, producerer denne langt mindre støj.
Miksere, forstærkere eller oscilatorer er nogle af de mulige applikationer for disse, givet deres kapacitet til små signaler. De kan også anvendes i en række andre enheder.
3). Gunn Diode
En PN junction diode, også kendt som en Gunn diode, er en type diode, der er en form for halvlederenhed, der består af to terminaler. I de fleste applikationer bruges den til produktion af mikrobølgesignaler.
Oscillatorer, der er udviklet fra Gunn dioder, bruges, hvor der er behov for radiotransmission.
De bruges også i militære organisationer. Denne diode er en afgørende komponent i alle tachometer, selv de mest grundlæggende. Gunn dioder kan gøre det nemt at inkludere døråbnings sensor teknologi i moderne overvågnings systemer, hvilket er et behov i moderne overvågnings systemer. Desuden anbefales denne diode til brug i kredsløb for indbrudsalarm.
4). Laser Diode
Da den genererer koherent lys, fungerer laser dioden ikke på samme måde som en typisk LED (light-emitting diode). Disse specifikke typer dioder findes bredt anvendt i en række områder, herunder CD-stationer, DVD-afspillere og laserpunktere, der bruges i præsentationer. Selvom disse dioder er billigere end andre typer lasergeneratører, er deres pris meget højere i forhold til LED'er. De har også en begrænset levetid.
5). Light Emitting Diode
Fremgangsmåden lysudsendende diode (eller) LED refererer til en af de mest almindelige og bredt anvendte typer dioder. Hvis dioden er forbundet sådan, at den har en fremadret polaritet, vil strømmen passere gennem junctionen, hvilket vil forårsage, at lys produceres. Der er flere nye LED-gennembrud, der omdanner dem til OLED'er og LED'er.
I det område, hvor der er fremadret polaritet, er dette den type dioder, der er i drift. Der er en strømstrøm snart dioden begynder at lede, når vi befinder os i dette område. Udtrykket "fremadret strøm" refererer til denne type strøm. Dioden er kilden til det lys, der produceres under denne operation.
LED'er kommer i mange forskellige farver. For at være mere specifik, kan en blinkende en fungerer som tænd/sluk for en forudbestemt periode. De kan være tofarvede, hvor to farver udsendes, eller de kan være trefarvede, hvor tre farver udsendes, afhængigt af mængden af positiv spænding, der modtages.
Derudover findes der LED'er, der kan producere infrarødt lys. Dens praktiske anvendelighed findes i fjernkontroller.
6). Fotodiod
Lys registreres af fotodioden ved denne teknik. Det er opdaget, at interaktionen mellem lys og en PN-junction kan resultere i dannelse af elektroner og huller. I de fleste tilfælde fungerer fotodioder under omvendt polaritet, hvilket gør, at selv en minimal mængde lysinduceret strøm let kan registreres og overvåges. Generering af strøm er en anden mulig anvendelse for disse typer dioder.
Eftersom den også kan lede, når den er udsat for omvendt polaritet, er funktionen af en fotodiod meget lignende den af en zen-diod.
Både værdien af strømmen og lysintensitetsværdien er direkte proportionale til hinanden. De har også reaktionsider, der er tilstrækkeligt hurtige, målt i nanosekunder snarere end millisekunder.
7). PIN Diode
Dioden egenskaber fastlægges under udviklingsprocessen. Både p-type og n-type standarder anvendes i konstruktionen af denne type diode. Den forbindelse, der opstår som resultat af disse interaktioner, kaldes en intrinsisk halvleder, da den ikke indeholder nogen dopning.
Anvendelser som switching kan drage fordel af at have adgang til dette område.
8). Fast Recovery Diode
Dioden vil have en hurtigere genvindningsperiode. AC bruges som signalindestyring gennem hele rektifikationsprocessen. Disse niveauer har både positive og negative aspekter. For at polariteterne kan overgå fra positiv til negativ (eller) fra negativ til positiv, skal genvindingsperioden være så kort som muligt.
Når højfrekvensanvendelser udføres, er det meget vigtigt at have de hurtigste mulige genvindingsperioder. Under disse forhold anbefales det at bruge denne specifikke diode. Som en betingelse heraf skal repræsentationen udføres præcist, mens integriteten af signalet bevares.
9). Step Recovery Diode
Det er en af komponenterne i mikrobølgedioden. Dette fører ofte til generering af pulser i højfrekvensområdet. Disse dioder er afhængige (afhængige) af typen dioder, der har egenskaben for at slukke (slukke) hurtigt på grund af deres operation.
10). Tunnel Diode
Disse tunnel dioder har kendt til at kræve skifter, når de opererer i det ekstremt højhastighedsområde. Varigheden af overgangen vil blive målt i nanosekunder eller pikosekunder. Dette bruges i slappe oscillerende kredsløb på grund af ideen om negativ modstand, der er forbundet med det.
11). P-N Junction Diode
Dette er den fundamentale diode, der opstår, når p-type og n-type materialer interagerer med hinanden. Den undersøger ideen om at favarisere en synsvinkel over en anden. På grund af denne forskydning kan den fungere i forskellige driftsmodi.
Kun når fremadrettede forskydning anvendes, leder denne diode strøm. Når forskydningen er i den modsatte retning, er der ingen tydelig strøm. Det viser, at strømmen blokeres, når forskydningen er i den modsatte retning.
De bruges i situationer, hvor applikationer har brug for lav strøm, som f.eks. signal dioder, og er derfor foretrukne. Omformer er en af de mest grundlæggende anvendelser af denne teknologi.
12). Zener Diode
Det er den type diode, der er konstrueret på en sådan måde, at den kan fungere i den bagvendte forskydningsmode. Når en fremadrettede forskydning anvendes, vil diodens driftsegenskaber være sammenlignelige med dem hos en konventionel diode, der har en p-n-forbindelse som sin grundlæggende komponent.
Når dioden fungerer i den bagvendte forskydningsmode, vil der være en stigning i strømverdiene, når den mindste Zener-spænding er nået, men spændingen vil fortsætte med at være konstant ud over dette punkt.
Derfor kan det bruges i processen med spændingskontrol som en følge af dette faktum. Når det begynder at lede strøm under forhåndsbelastning, har dioden vist sin unikke evne. Producenterne bestemmer præcis, hvilken mere zen-spænding der vil være for denne specifikke type diode. På grund af dette er det muligt at producere flere zen-dioder.
13). Schottky Dioder
En Schottky-diode er en type diode, der kendetegnes ved sin evne til at udføre skiftoperationer på høje hastigheder. Der opstår meget lille spændingsforskel gennem den fremadrettede vej, og dette anses derfor for at være en positiv egenskab.
Klemmekredsløb, der er hurtige nok, er et godt eksempel på, hvor denne type diode kan anvendes, da dens anvendelser er lette at se. En frekvens i gigahertz-området er typisk for operationen af dioder af denne type. Med andre ord har det potentiale til at være mere ønskværdigt under højfrekvensanvendelser.
14). Shockley Dioder
Skiftanvendelser benytter disse dioder, som er en anden type diode end de beskrevne ovenfor. Den har en vis fundamental spænding, også kendt som trigger-spænding, som er til stede.
Det er umuligt for dette at skifte, da det vil blive i høj resistansetilstand, hvis den leverede spænding er lavere end den grundlæggende trigger-værdi. Den lave resistancelinje vil blive opbygget, når den leverede spænding er højere end den grundlæggende trigger-værdi. Shockley-dioderne udfører deres funktioner på denne måde.
15). Varactor (eller) Varicap Diod
Dette er en anden unik kategori af dioder, der optræder, når en omvendt spænding anvendes på enhedens forbindelse. Dette forårsager en ændring i forbindelsens kapacitans. Da det er en variabel kapacitansdiod, kan forkortelsen "varicap" bruges til at referere til det.
16). Lavinerdiode
Lavinerdioden er en type omvendt polariseret diode, der udleder sin funktion fra lavinerfænomenet. Lavinerne mislykkes, når spændingsfaldet forbliver konstant og ikke påvirkes af strømmen. Pga. deres høje følsomhed anvendes de til foto-detektion.
17). Konstantstrøm-diode
Det er et elektrisk apparat, der begrænser strømmen til den maksimale angivne værdi. Det kan også kaldes en strømbegrænsende diode (CLD) (eller) en strømregulerende diode (CRD) (CRD).
Disse dioder er lavet af en (n-kanal)-JFET. Porten er forbundet til kilden og fungerer som en toterminal-strømbegrænser (eller) strømkilde. De tillader, at en strøm flyder gennem dem op til en bestemt værdi, inden de stopper med at øge (udvikle) yderligere.
18). Guld-doperede dioder
Guld bruges som dopant i disse dioder. Nogle dioder er mere effektive end andre. Lækagestrømmen ved omvendt polaritet er også lavere i disse dioder. Selv med større spændingsfald kan dioden arbejde ved signalhastigheder. Guld hjælper med hurtig recombination af minoritetsbærerne i disse dioder.
19). Superbarrièredioder
Det er en rettifieringsdiode med et lavt fremadrettet spændingsfald som en Schottky-diode og en lav (omvendt) lækagestrøm som en P – N junction-diode. Den blev skabt til højspænding, højhastighedsswitching og lavtabanvendelser. Superbarrièrette dioder er den næste type rettificerende dioder, der har et lavere fremadrettet spænding end Schottky-dioden.
20). Peltier Diode
Den genererer varme ved to materialforbindelser i halvlederen i denne type diode, som flyder fra et terminal til et andet. Dette flow har kun én retning, som er den samme som strømretningen.
Dette varme opstår som resultat af den elektriske ladning, der dannes ved rekombinationen af minoritetsladningsbærerne. Dette bruges mest til køling og opvarmning. Denne type diode fungerer både som sensor og varmekilde i termoelektrisk køling.
21). Crystal Diode
Dette er en form for punktkontaktdiode, også kendt som kattekjortel. Dens funktion bestemmes af kontakttrykket mellem halvlederkristallet og punktet.
Der findes en metaltråd i denne, og den presses mod halvlederkristallet. I dette tilfælde fungerer halvlederkristallet som katod, mens metaltråden fungerer som anod. Disse dioder er forældede og bruges mest i mikrobølge-modtagere og -detektorer.
22). Vacuum Diodes
Vakuumdioder består af to elektroder, som fungerer som anod og katod. Wolfram bruges til at lave katoden, som udsender elektroner i retning af anoden. Elektronflow vil altid gå fra katode til anode. Derfor fungerer det som en slags skruve.
Når katoden er dækket med oksiderende materiale, øges kapaciteten for elektronudsendelse. Anoder er ganske langt, og deres overflader er nogle gange rådede for at minimere temperaturen i dioden. Dioden vil kun lede, når anoden er positiv (+) i forhold til katoden.
23). Small Signal Diode
Det er en lille enhed med uforholdsmæssige egenskaber, primært anvendt i højfrekvens- og lavstrømsapplikationer, såsom radioer og tv'er.
Signaldioder er meget mindre end effektdioder. En kant er markeret med sort (eller) rød for at angive katodeterminalen. Ydeevnen af den lille signaldiode er særdeles effektiv til anvendelser ved høje frekvenser.
I sammenligning med deres evner i andre kategorier har signaldioder typisk en beskedent strømføringsevne og lav effektforbrug. De ligger typisk i området 150mA & 500mW.
Den bruges i
Diodeanvendelser,
Højhastighedscommutering,
Parametriske forstærkere & mange flere anvendelser.
24). Stor signaldiode
PN-forbindelseslaget på disse dioder er ret tykt. Derfor bruges de ofte til rektifikation eller konvertering af AC til DC. Den store PN-forbindelse øger diodens fremadrettet strømføringsevne og revers blokeringsspænding. Store signaldioder er ikke egnet til højkvalitetsfrekvensanvendelser.
Disse dioder er primært anvendelige i strømforsyninger som
Rektifikatorer,
Konvertere,
Invertere,
Batteriladbare enheder osv.
Fremadrettede modstand på disse dioder er nogle Ohm, mens den revers blokerende modstand måles i mega-Ohm.
På grund af dens høje strøm- & spændingsevne kan den anvendes i elektriske enheder, der undertrykker store spidsspændinger.
Som resultat er de mange typer dioder og deres anvendelser blevet diskuteret i dette indlæg. Hver diode har sin egen unikke metode til repræsentation samt sin egen unikke metode til operation.
Ofte stillede spørgsmål
1). Konverterer en diode vekselstrøm (AC) til gennemstrøm (DC)?
Dioden, der gør det muligt for strømmen at flyde (gennem) i én retning. Når de bruges med vekselstrøm, vil dioderne kun lede for halvdelen af cyklussen. Derved anvendes de i konvertering af vekselstrøm til gennemstrøm. Derved er dioder direkte strøm (DC).
2). Hvad er ideelle dioder?
Dioder, der anvendes til at regulere retningen af strømfloden, kaldes for ideelle dioder. Med en ideel diode kan strømmen kun flyde i én retning, kendt som den fremadrettede retning, og den kan ikke flyde i den modsatte retning.
Ideelle dioder ser ud til at være en åben kredsløb, når de er reversbelasted, og spændingen over dem er negativ under denne betingelse.
3). Hvad er forskellen mellem fremad- og bagudbelasting?
Fremadbelasting sker i en konventionel diode, når spændingen over dioden tillader normal strømflyd, mens bagudbelasting betyder en spænding over dioden i den modsatte retning. Imidlertid resulterer spændingen, der påføres over dioden under bagudbelasting, ikke i nogen mærkbar strømflyd.
Erklæring: Respektér originaliteten, gode artikler er værd at dele, hvis der er overtrædelse, kontakt venligst for sletning.
