Selgitage diood ja selle tüübid
Mis on diod?
Diodid on kaksipoolised elektrilised seadmed, mis toimivad ühepoolsete lülitustena, lubades voolu voolata (liikuda) ainult ühes suunas. Need diodid valmistatakse pooljuhtlikust materjalist, näiteks
silitsiumist,
germaaniumist ja
galliumarseniidist.
Diodi kaks poltmeest nimetatakse anoodiks ja katoodiks. Diodi töö võib jagada kaheks tüübiks sõltuvalt nende kahe poltmeeste vahelisest potentsiaalvahest (potentsiaalenergiast):
Kui anoodil on suurem pingeteenus kui katoodil, siis diodi peetakse ettepoole kaldunud olekus (Forward Bias) ja vool saab voolata.
Kui katoodil on suurem pingeteenus kui anoodil, siis diodi peetakse tagapoole kaldunud olekus (Reverse Bias) ja vool ei saa voolata.
Erinevad dioditüübid vajavad erinevaid pingeteenuseid.
Silitsiumdiodide ettepoole kaldunud pingeteenus on 0,7V, samas kui germaaniumdiodide on see 0,3V.
Silitsiumdiodidega töötades märgitakse katoodipoltmeest tihti musta või tumeda ribaga diodi ühel otsal, samas kui anoodipoltmees on tavaliselt näha teisel otsal.
Rektifitseerimine, st vaikevoolu (AC) teisendamine pingevarusse (DC), on üks diodide enim levinud rakendusi.
Diodid kasutatakse vastandpolaarilise kaitse ja lühikeseks ajaks kestva kaitse rakendustes, sest need lubavad voolu voolata (läbida) ainult ühes suunas ja takistavad voolu voolamist teises suunas.
Diodi sümbol
Diodi sümbol on näidatud allpool. Ettepoole kaldunud olekus viitab noolkäpp (näitab) traditsioonilise voolusuuna, st anood on ühendatud p-küljele ja katood n-küljele.
Lihtne PN-liidesdiod valmistatakse silitsiumi või germaaniumi kristalliploki dopimise teel ühes osas pentavalendiga (või) andursoojadega ja teises osas trivalentiga (või) akteptorsoojadega.
PN-liidest saab ka kombineerida p-tüübi ja n-tüübi pooljuhtivaid materjale erineva tootmismenetlusega. Anood on terminal, mis ühendab p-tüübilise poole, katood aga n-tüübilise poole.
Ploki keskel moodustavad need dopimised PN-liidese.
Diodi tööpõhimõte
N-tüübi ja p-tüübi pooljuhtivate materjalide vaheline suhe on diodi töötamise põhiline protsess.
N-tüübilises pooljuhtivas materjalis on palju (suur) arv vabadest elektronidest ja väike (väike) arv aukadest. Teisisõnu, n-tüübilises pooljuhtivas materjalis on vabad elektronid suurel konsentratsioonil, samas kui aukade konsentratsioon on väga madal.
N-tüübilises pooljuhtivas materjalis tuntakse vabadest elektronidest enamuse laengutajatena, samas kui aukad tuntakse väikese laengutajana.
P-tüübilises pooljuhtivas materjalis on auka arv suurem vabade elektronide arvu suhtes. Aukad moodustavad p-tüübilises pooljuhtivas materjalis enamus laengutajaid, samas kui vabad elektronid moodustavad vaid väikese osa sellest tüübiga laengutajatest.
Diodi omadused
Eespooltoetud diod
Tagapooltoetud diod
Pooltoetuseta diod (nullpooltoetus) diod
1). Eespooltoetud diod
Dioodil tuleb väike lülitajateenus, kui see on edasipäin viidetud ja vool läbib seda.
Germaniumdioodide edasipäine lülitajateenus on 300 mV, mis on palju madalam kui silikoondioodide edasipäine lülitajateenus, mis on 690 mV.
P-tüübi materjali potentsiaalenergia on positiivne, samas kui n-tüübi materjali potentsiaalenergia on negatiivne. P-tüübi materjalidel on positiivne potentsiaalenergia.
2). Tagurpidi viidetud diood
Kui aku lülitajateenus on toodud täielikult nullini, öeldakse, et diood on tagurpidi viidetud. Germaniumdioodide tagurpidi lülitajateenus on -50(μA) mikroamperit, samas kui silikoondioodide tagurpidi lülitajateenus on -20(μA) mikroamperit. Kui vaadata p-tüübi materjal üle, on potentsiaalenergia negatiivne, kuid kui vaadata n-tüübi materjal üle, on potentsiaalenergia positiivne.
3). Viideta diood (nullviideteenus)
Öeldakse, et dioodil on nullviideteenus, kui dioodi mõõdetud lülitajateenus on null.
Dioodide rakendused
Dioodide kasutamine vastavoolu eest hoidmiseks
Dioodid kasutatakse tihti kitsendusskeemides (kitsendusskeemid).
Dioodide kasutus loogikavaatega skeemides
Dioodid on levinud komponendid kitsendusskeemides.
Rektifikaatorite seadmed, mis koosnevad dioodidest
Dioodide tüübid
1). Tagurpidi diood
2). BARITT diood
3). Gunn diood
4). Laserdiod
5). Valgusdiod
6). Fotodiod
7). PIN-diod
8). Kiire taastumise diod
9). Sammu taastumise diod
10). Tunneldiod
11). P-N ühendusega diod
12). Zenerdiod
13). Schottky diodid
14). Shockley diodid
15). Varactor (või) Vari-cap diod
16). Lavina diod
17). Püsivtundliku diod
18). Kuldiga doteeritud diodid
19). Super barjäärdiodid
20). Peltieri diod
21). Kristallidiod
22). Vakuumdiod
23). Väike signaalidiod
24). Suur signaalidiod
1). Tagurpidi diod
Sellist diodi nimetatakse ka "tagurpidi diodiks" ja seda ei kasutata väga tihti. Tagurpidi (tagurpidi) diod on PN-liidendi od, mis töötab nagu tunnelidiod. Kvanttunneleerimine on oluline osa sellest, kuidas voolab vool, eriti vastupidises suunas. Energiavahemiku pildiga saate näha täpselt, kuidas diod töötab.
Ülemisel tasemel asuvat vahemikku nimetatakse "juhivahemikuks" ja alumisel tasemel asuvat vahemikku nimetatakse "väärtusvahemikuks". Kui elektronidele lisatakse energiat, siis need tenditseeruvad saama rohkem energiat ja liiguvad juhivahemiku suunas. Kui elektronid liiguvad väärtusvahemikust juhivahemiku poole, jätavad nad väärtusvahemikus aukud.
Nullilise pingeseisundi korral on hõivatud väärtusvahemik vastanduses hõivatud juhivahemikuga. Vastupidises pingeseisundis, teisalt, liigub N-ala üles, samas kui P-ala liigub alla. Nüüd on P-sektoris täielik vahemik erinev N-sektoris tühjast vahemikust. Seega alustavad elektronid liikumist P-sektoris täis olevast vahemikust N-sektoris tühi olevasse vahemikku tunneleerimise kaudu.
See viitab sellele, et vool tekib isegi siis, kui pingeseisund on vastupidises suunas. Edasipingeolukorras liigub N-ala sama suunas nagu P-ala, mis on üles. Nüüd on N-sektoris täis olev vahemik erinev P-sektoris tühi olevast vahemikust. Seega alustavad elektronid liikumist N-sektoris täis olevast vahemikust P-sektoris tühi olevasse vahemikku tunneleerimise kaudu.
Sellises diodis tekib negatiivne (-) vastusevahemik, mis on diodi peamine osa, mis teeb selle töödavaks.
2). BARITT-diod
See tüüp diod on ka teada pikemal nimel, mis on Barrier Injection Transit Time diod või BARRITT diod. See sobib mikrokiirguslikesse rakendustesse ja võimaldab mitmeid võrreldusi teha IMPATT diodiga, mida kasutatakse sagedamini.
Soojusenergia kasutamine põhjustab emiteerimist selle konkreetse diodi puhul. Teiste diodidega võrreldes toodab see palju vähem müra.
Segurid, tugevdamisvahendid või ostsillaatorid on mõned võimalikud rakendused nende suhtes, arvestades nende väikese signaaliga kapasitati. Neid võidakse kasutada ka mitmesugustes muudes seadmetes.
3). Gunn Diod
PN ühendusega diod, mida tuntakse ka kui Gunn diod, on diod, mis on tüüpne pooljuhtiv seade, mis koosneb kahest terminaalist. Enamikus rakendustes kasutatakse seda mikrokiirguslike signaalide tootmiseks.
Gunn diodidest arendatud ostsillaatorid kasutatakse igal pool, kus on vajadus raadiosaatmiseks.
Neid kasutatakse ka sõjaväelistes organisatsioonides. See diod on oluline komponent kõigis taheometrites, isegi kõige lihtsamates. Gunn diodid võivad lihtsustada ukseavamissensorite tehnoloogia integreerimist modernsetesse järelevalve süsteemidesse, mis on vajalik modernsetes järelevalve süsteemides. Lisaks soovitatakse seda diodi kasutada varguse (sisenemise) häirete alamüüri tsüütlites.
4). Laser Diod
Kuna laserdiode genereerib koherentset valgust, ei tööta see sama moodi nagu tavaline LED (valguse eraldava diod). Need konkreetsete diodide tüübid leidavad laialdaselt kasutust mitmesugustes valdkondades, sealhulgas CD-mehhanismides, DVD-mängijates ja esitluste jaoks kasutatavates laserpointerites. Kuigi need diodid on odavamad kui muud laserigenereerijad, on nende hind palju kõrgem LEDsiga võrreldes. Nendel on ka piiratud eluajad.
5). Valguse Eraldav Diod
Lause "valgusandev diod" (või) LED viitab ühele kõige levinumale ja laialdasemalt kasutatavale diodiliigile. Kui diod on ühendatud nii, et sellel on edasipaneva polaariga, siis vool läbib ühenduspunkti, mis põhjustab valguse tekke. On mitmeid uusi LED läbimureid, mis teevad neist OLED-e ja LED-e.
Edasipaneva polaari tööalal on tegu selliste diodidega, mis on kasutuses. Vool algab kohe, kui diod hakkab joondama, kui me oleme selles alal. Tähistus "edasivool" viitab selle tüübi voolule. Diod on valguse allikas, mis tekib selle protsessi käigus.
LED-id tulevad mitmesugustes värvides. Konkreetsemalt, vilkuv, mis võib töötada eelnevalt määratud aja jooksul sisse ja välja. Nad võivad olla ka bivärvilised, kusjuures väljastatakse kaks värvi, või trivärvilised, kusjuures väljastatakse kolm värvi, sõltuvalt saadud positiivse pingetundlikkusest.
Lisaks sellele on olemas LED-id, mis suudavad toota infrapunavalgust. Nende praktiline rakendamine leidub kaugjuhtimises.
6). Fotodiod
Selles tehnikas tuvastab fotodiod valguse. On avastatud, et valguse interaktsioon PN-ühendusega võib põhjustada elektronide ja lünkte aeglaste loomist. Enamikul juhtudel töötavad fotodiodid vastupanevat polaari alal, mis võimaldab isegi väikese hulga valguseinditava voolu lihtsalt tuvastada ja jälgida. Energia tootmine on nende diodide teine võimalik kasutusala.
Kuna see suudab joonda ka vastupaneva polaari alal, on fotodiodi töö sama, nagu zen diodi töö.
Nii voolu väärtus kui ka valguse intensiivsuse väärtus on otse proportsionaalsed üksteise suhtes. Nendel on piisavalt kiire reageeringuaeg, mis mõõdetakse nanosekundites, mitte millisekundites.
7). PIN-diod
Selle dioodi omadused määratakse selle arendamise protsessi jooksul. Selle tüübi dioodi ehitamisel kasutatakse nii p-tüübi kui ka n-tüübi standardeid. Need interaktsioonid toovad esile ühenduse, mis on teada kui intrinsiik silikoon, kuna see ei sisalda dopantide kontsentratsiooni.
Rööpimine ja muud sellised rakendused võivad kasutada selle piirkonna juurdepääsu.
8). Kiire taastumisega diood
Dioodil on kiirem taastumisaeg. Rööpimise protsessi jooksul kasutatakse signaalina alt-voolu. See tasemeid omavad nii positiivseid kui ka negatiivseid aspekte. Polaarsuste üleminekuks positiivsest negatiivseks (või) negatiivsest positiivseks peab taastumisaeg olema võimalikult lühike.
Kui teostatakse kõrge sagedusega rakendusi, on väga oluline, et taastumisaeg oleks võimalikult lühike. Sellistes tingimustes soovitatakse kasutada seda konkreetset dioodi. Selle tingimuse korral tuleb esitus teha täpsemalt, säilitades samas signaali terviklikkust.
9). Sammu taastumisega diood
See on üks mikrokiirgusdioodi komponente. See viib sageli pulsside tekkeni kõrge sageduse vahemikus. Need dioodid sõltuvad dioodide tüübist, mis omavad kiire väljalülitumise omadust nende töö käigus.
10). Tunnel-diood
Nendipaarid on teadaolevalt vajanud lüliteid, kui nad töötavad ülitõkeste kiirustes. Ülemineku kestus mõõdetakse nanosekundites või pikosekundites. See kasutatakse rahuldamisvõnkurite tsüütes, sest see seostub negatiivse vastupäna ideega.
11). P-N Junction Diode
See on põhiline diood, mis tekib, kui p-tyyp ja n-tyypi materjalid suheldlevad üksteisega. See uurib ideed, et eelistada üht seisukohta teisele. Sellel poolikule pingel võib see töötada mitmesugustes režiimides.
Selle diood läbib voolu ainult siis, kui rakendatakse edasipinge. Kui pinget rakendatakse vastupidises suunas, ei ole selgesti voolu. See näitab, et vool blokeeritakse, kui pinget rakendatakse vastupidises suunas.
Neid kasutatakse olukordades, kus rakendused vajavad väikseid voolusid, nagu signaalidioodid, ja nende poolt on soovitud. Voolusuunajad on üks selle tehnoloogia põhiline kasutusala.
12). Zener Diode
See on selline diood, mis on ehitatud nii, et ta oskab töötada vastupidises pingerežiimis. Kui rakendatakse edasipinge, siis dioodi tööomadused on sarnased tavalisele dioodile, mille põhikomponent on p-n ühend.
Kui diood töötab vastupidises pingerežiimis ja jõuab madalaima Zeneri pingeni, siis voolu väärtused suurenevad, kuid pinge jätkab oma konstantset väärtust.
Seetõttu saab seda kasutada voltagi kontrollimise protsessis. Kui diod alustab voolu läbimist eespoolsete pingega, on see näidanud oma unikaalset võimet. Tootjad määravad täpselt, mis on selle konkreetse diodi jaoks rohkem zen-ping. Seetõttu on võimalik teha rohkem zen-dioode.
13). Schottky-dioodid
Schottky-diood on diod, mis on iseloomustatud oma suutlikkusega sooritada lülitamisoperatsioone kõrge kiirusega. Läbi eespoolse tee tekib väga vähe pingu kaotus, seetõttu peetakse seda positiivseks omaduseks.
Piisavalt kiired klambirkivid on hea näide sellest, kuidas sellist diodi saab kasutada, kuna selle kasutusalad on selles valdkonnas ilmsed. Gigahertsides liiguv tavaline sagedus on tavaline selliste diodite toimimiseks. Teisisõnu, see võib olla soovitavam kõrge sageduse rakendustes.
14). Shockley-dioodid
Lülitamisrakendused kasutavad neid diode, mis on erinev tüüp diode, kui need, mis on kirjeldatud ülal. Sellel on mingi põhiline pinge, mida nimetatakse ka käivituspingeks.
See ei saa lülituda, kuna see jääb kõrge vastupanega režiimi, kui sellele antav pinge on madalam kui põhiline käivituspingle. Väike vastupinna tee luuakse kohe, kui antav pinge on suurem kui põhiline käivituspingle. Shockley-dioodid teevad oma tööd nii.
15). Varactor (või) Varicap-diood
See on veel üks unikaalne diodide kategooria, mis tekib, kui seadme ühendusele rakendatakse tagurpidi pinge. See põhjustab ühenduse kapatsiidi muutumist. Kuna see on muutuv kapatsiidiomadusega diod, võidakse selle viidata lühendiga "varicap".
16). Lavina diod
Lavina diod on tüüpne pöördvooluga diod, mis oma toimimise saab lavina fenomenist. Lavina ebaõnnestumine toimub siis, kui pingevahetus jääb konstandiks ja ei mõjuta voolu. Nende suure tundlikkuse tõttu kasutatakse neid fotodektektoriteks.
17). Pideva vooluga diod
See on elektriline seade, mis piirab voolu maksimaalse väärtuseni. Seda võib nimetada ka voolu piiramise diodiks (CLD) või voolu reguleerimise diodiks (CRD) (CRD).
Need diodid valmistatakse n-kanalilise JFET-st. Värav on ühendatud allikaga ja tegutseb kaksipoolse voolu limiterina või voolu allikana. Nad lubavad voolu läbi enda voolata kindla väärtuseni, enne kui lõpetada kasvu (arengu).
18). Kuldiga doobitud diodid
Kuld kasutatakse nendes diodides dopantina. Mõned diodid on teistest võimsamad. Pöördvooluga tekkinud lekkevool on nendes diodides ka madalam. Isegi suuremate pingevahetustega saab diod töötada signaalide sagedustel. Kuld aitab kiirendada vähemuste liikide uuest kombineerimisel nendes diodides.
19). Superbarjäär-diodid
See on rätifikaator-diod, millel on väike edasipinge langus Schottky-diodi kohal ja madal (pöörd)voolu lekkevool P-N ühenddiodi kohal. See loodi kõrge võimsuse, kõrge kiiruse ja madala kaotuse rakenduste jaoks. Superbarjäär-rätifikaator-diodid on järgmine rätifikaatoride tüüp, millel on madalam edasipinge kui Schottky-diodil.
20). Peltieri diod
See toodab soojust kahel materjali ühenduskohal pooljuhtivikus, mis voolab ühest põhjast teise. See vool on ühesuunaline ja vastab elektrivoolu suunale.
Soojus tekib vähemuste laengutega ümberkombineerimisel tekkinud elektrilise laenguna. See kasutatakse peamiselt jahutamiseks ja soojendamiseks. Selline diod töötab nii sensorina kui ka soojusmoona termoelektrilises jahutamises.
21). Kristallidiod
See on punktikontakti diod, mida tuntakse ka kui kassi suitsu. Selle toimimist määrab kontaktilaine pooljuhtiviku kristalli ja punkti vahel.
Selles on sisestatud metalli juhe, mis on tõstetud vastu pooljuhtiviku kristallile. Sellisel korral pooljuhtiviku kristall töötab katoodina, metalli juhe aga anoodina. Need diodid on vananenud ja kasutatakse peamiselt mikrolainete vastuvõtjates ja detektorites.
22). Vakuumdiodid
Vakuumdiodid koosnevad kahest elektrodist, mis toimivad anoodina ja katoodina. Katoodi valmistatakse tungstiinist, mis heidab elektronid anoodi suunas. Elektronide vool liigub alati katoodist anoodi. Seega töötab see nagu lülitaja.
Kui katoodi katab oksiidi materjal, suureneb elektronide heitmine. Anoodid on pikemad ja nende pinnad on mõnikord karvunud, et vähendada diodi sees tekkiva soojuse määra. Diod juhib ainult siis, kui anood on positiivne (+) suhtes katoodi põhjale.
23). Väike signaalidiod
See on väike seade ebaproportsionaalsete omadustega, mida kasutatakse peamiselt kõrge sagedusega ja madala vooluga rakendustes, näiteks raadio- ja televisioonis.
Signaalidiodid on palju väiksemad kui võimsused. Üks serva on märgitud musta (või) punasega, et tähistada katoodi terminaali. Väikese signaalidiodi jõudlus on eriti tõhus kõrge sageduse rakendustes.
Võrreldes nende võimetega teistes kategooriates, on signaalidiodidel tavaliselt keskmine voolakandev võime ja madal energialaialihe. Need on tavaliselt 150mA & 500mW ulatuses.
See kasutatakse
Diodirakendustes,
Kõrge kiirusega lülitamisel,
Parameetrilistes tugevdamistes & paljudes muudes rakendustes.
24). Suur signaalidiood
Nendel diodidel on piisavalt paks PN-kiht. Seetõttu kasutatakse neid tihti rektifikatsiooniks või AC-DC-teisendamiseks. Suur PN-kiht suurendab diodi edaspoole voolava voolu kandevõimet ja tagurpidi blokeeriva voltaga. Suured signaalidiodid ei ole sobivad kõrge sageduse rakendusteks.
Need diodid on peamiselt kasutatavad elektritoite süsteemides, nagu
Rektifikaatorid,
Teisendajad,
Inverteerijad,
Aku laadimisseadmed jne.
Nende diodide edaspoole vastus on mõned ohmid, samas kui tagurpidi blokeeriva vastuse mõõdetakse megaohmides.
Tingimusel, et see on suure voolu & voltažiga, võib seda kasutada elektriseadmetes, mis suruvad suuri huippvoltaže.
Seetõttu on selles postituses arutatud mitmeid diodityipe ja nende kasutusalasid. Igal diodil on oma ainulaadne esitusmeetod lisaks oma unikaalsele tööviisile.
Sageli küsivad küsimused
1). Kas diod teisendab vahelduvvoolu (AC) otsvooluks (DC)?
Diiod, mis võimaldab voolu (läbimist) ühes suunas. Alternatiivse vooluga kasutamisel läbib diodid ainult pooltsüklit. Seetõttu kasutatakse neid alternatiivse voolu teisendamiseks otseste vooluks. Seega on diodid otseste voolu (DC).
2). Mis on ideaalsed diodid?
Diodid, mida kasutatakse voolusuuna reguleerimiseks, tuntakse kui ideaalsed diodid. Ideaalse diodi korral saab vool liikuda ainult ühes suunas, mis on tuntud kui edasine suund, ja see ei saa liikuda vastassuunas.
Ideaalsed diodid näevad välja avatud ringkonnana, kui need on vastassuunalises polaarilistes oludes, ja nende lõikejärgne jõud on selles olukorras negatiivne.
3). Mis on erinevus edasises ja vastassuunalises polaarilistes oludes?
Edasine polaarilised olud toimuvad tavapärasel diodil, kui diodi lõikejärgne jõud lubab voolu normaalsett liikumist, samas kui vastassuunaline polaarilised olud tähistavad diodi lõikejärgset jõudu vastassuunas. Siiski ei tõsta vastassuunalise polaariliste olude ajal diodile rakendatav jõud mitte mingit märkimisväärset voolu.
Väljend: Austa originaali, head artiklid on väärt jagamist, kui on tekkinud autoriõiguste rikkumine, siis palun võta ühendust eemaldamiseks.
