Selitä diodit ja niiden tyypit
Mikä on diodi?
Diodit ovat kahden pinnan sähkölaitteita, jotka toimivat yksisuuntaisina kytkiminä, sallien sähkövirran kulkea vain yhdessä suunnassa. Nämä diodit valmistetaan semijohteista, kuten
piisesta,
germaaniosta ja
galliumarseniidista.
Diodin kaksi pinta tunnetaan anoodena ja katoodena. Diodin toimintaa voidaan luokitella kahteen tyyppiin näiden kahden pinnan välisen potentiaeroksi (potentiaalinen energia) perusteella:
Jos anooden jännite on suurempi kuin katoodin, diodi on etuistossa ja sähkövirta voi kulkea.
Jos katoodin jännite on suurempi kuin anooden, diodi on vastaistossa, eikä sähkövirta voi kulkea.
Eri tyyppejä olevat diodit vaativat erilaisia jännitteitä.
Piisidioidien etuistojännite on 0,7 V, kun taas germaaniodioidien se on 0,3 V.
Kun työskentelee piisidiodeilla, katooditerminali merkitään usein mustalla tai tummalla viivalla diodin toisessa päässä, kun taas anooditerminali merkitään toisella päällä.
Suoritus, eli vaihtovirran muuntaminen suoraan virtaksi, on yksi yleisimmistä diodien sovelluksista.
Diodit käytetään vastavirtasuojain- ja tilapäissuojainsovelluksissa, koska ne sallivat sähkövirran kulkevan vain yhdessä suunnassa ja estävät sähkövirran kulkevat toiseen suuntaan.
Diodin symboli
Diodin symboli on kuvattu alla. Etuistotilanteessa nuolenkärki osoittaa (viittaa) perinteisen sähkövirran suuntaan. Tämä tarkoittaa, että anoodi on yhdistetty p-puoleen ja katoodi n-puoleen.
Yksinkertainen PN-liitosdiodi luodaan lisäämällä sinkki- tai germanium-kristallipohjasta yhdelle osalle pentavalenttia (tai) antajaimpuuksia ja toiselle osalle trivalenttia (tai) vastaanottajaimpuuksia.
PN-liitos voidaan myös muodostaa yhdistämällä p-tyyppinen ja n-tyyppinen semimetaali erityisellä valmistusprosessilla. Anoodi on terminaali, joka yhdistetään p-tyypin puoleen, ja katoodi on terminaali, joka yhdistetään n-tyypin puoleen.
Pohjan keskellä nämä impurit muodostavat PN-liitoksen.
Dioden toimintaperiaate
N-tyyppisen ja p-tyyppisen semimetallien välinen vuorovaikutus on dioden toiminnan perustavanlaatuinen prosessi.
N-tyyppinen semimetaali koostuu monista (suuresta määrästä) vapaita elektronit ja pienestä määrästä aukkoja. Toisin sanoen n-tyyppisessä semimetallisessa vapaat elektronit ovat suuri määrä, kun taas aukkojen määrä on hyvin pieni.
N-tyyppisessä semimetallisessa vapaita elektronit kutsutaan enemmistövirtapainoksi, kun taas aukot kutsutaan vähemmistövirtapainoksi.
P-tyyppinen semimetaali on tunnistettavissa sen suurella määrällä aukkoja verrattuna vapaiden elektronien määrään. Aukot muodostavat p-tyyppisen semimetallin virtapainojen suuren enemmistön, kun taas vapaat elektronit edustavat vain pieniä määrää tämän tyyppisiä virtapainoja.
Diodin ominaisuudet
Etujannitteinen diodi
Takajannitteinen diodi
Jännitteettömästi kytketty diodi (nolla-jannitteinen) diodi
1). Etujannitteinen diodi
Diodin jännite pienenee hieman, kun se on suunnistettu eteenpäin ja sähkö virtaa läpi sen.
Germaniumdiodien etujännite on 300 mV, mikä on paljon alhaisempi kuin silikondiodien etujännite, joka on 690 mV.
P-typisen materiaalin potentiaalienergia on positiivinen, kun taas n-typisen materiaalin potentiaalienergia on negatiivinen. P-typiset materiaalit ovat positiivisessa potentiaalienergiassa.
2). Käänteissuuntaistettu diodi
Kun akun jännite alenaa nollaan, diodilla sanotaan olevan käänteissuuntaistus. Germaniumdiodien käänteisjännite on -50 (μA) mikroampereita, kun taas silikondiodien käänteisjännite on -20 (μA) mikroampereita. Kun tarkastellaan p-typistä materiaalia, potentiaalienergia on negatiivinen, mutta kun tarkastellaan n-typistä materiaalia, potentiaalienergia on positiivinen.
3). Etsimätön diodi (nolla-suuntaistettu diodi)
Sanotaan, että diodilla on nolla-suuntaistustila, kun mitattu jännite diodin yli on nolla.
Diodin sovellukset
Suojautuminen käänteisvirtaa vastaan diodeilla
Diodeja käytetään usein piireissä, jotka toimivat puristuspiireinä (clamping circuits).
Diodeiden käyttö loogisten porttien piireissä
Diodeja käytetään yleisesti leikkauspiireissä.
Suorituslaitteet, jotka koostuvat diodeista
Diodityypit
1). Takaperin suuntaistettu diodi
2). BARITT-diodi
3). Gunn-diodi
4). Laserdiodi
5). Valokääntödiodi
6). Fotodiodi
7). PIN-diodi
8). Nopea palautusdiodi
9). Vaihepalautusdiodi
10). Tunnelidiodi
11). P-N-liitosdiodi
12). Zener-diodi
13). Schottky-diodit
14). Shockley-diodit
15). Varaktori (tai) Vari-kappalevaraktori
16). Lahjutusdiodi
17). Vakiosignaalidiodi
18). Kultapitoisuudella varustetut diodit
19). Supereste-diodit
20). Peltier-diodi
21). Kristallidiodi
22). Vakuumpäistö
23). Pienisignaalipäistö
24). Isoisignaalipäistö
1). Takapäistö
Tämäntyyppinen päistö tunnetaan myös nimellä "takapäistö" ja sitä ei käytetä kovin usein. Takapäistö on PN-liitospäistö, joka toimii kuin tunnelipäistö. Kvantitunnelointi on tärkeä osa sähkövirran kulkuun, erityisesti vastakkaiseen suuntaan. Energiabändikuvan avulla voit nähdä täsmälleen, miten päistö toimii.
Ylemmän tason bändiä kutsutaan "juoksutusbändiksi" ja alimman tason bändiä "vahvuusbändiksi". Kun elektroneille lisätään energiaa, ne saavat enemmän energiaa ja siirtyvät juoksutusbändiin. Kun elektronit siirtyvät vahvuusbändistä juoksutusbändiin, ne jättävät reikiä vahvuusbändiin.
Nollaepäsymmetriatilassa vahvuusbändi, joka on varattu, on vastakohtainen juoksutusbändiin, joka on varattu. Käänteisepäsymmetriatilassa N-alue nousee, kun taas P-alue laskee. Nyt P-osion täysi bändi on erilainen kuin N-osion tyhjä bändi. Siksi elektronit alkavat liikkua P-osion täydestä bändistä N-osion tyhjään bändiin tunneloituessaan.
Tämä tarkoittaa, että sähkövirta kulkee myös silloin, kun epäsymmetria on vastakkaisessa suunnassa. Etu-epäsymmetriatilassa N-alue liikkuu samassa suunnassa kuin P-alue, eli ylöspäin. Nyt N-osion täysi bändi on erilainen kuin P-osion tyhjä bändi. Siksi elektronit alkavat liikkua N-osion täydestä bändistä P-osion tyhjään bändiin tunneloituessaan.
Tällaisessa päistössä muodostuu negatiivinen (-) vastusalue, joka on päistön pääosio, joka tekee siitä toimivan.
2). BARITT-päistö
Tämäntyyppinen dioodi tunnetaan myös sen laajennettuna nimellä, joka on Barrier Injection Transit Time -diodi tai BARRITT-diodi. Se on soveltuva mikroaaltosovelluksiin ja mahdollistaa erilaisten vertailujen tekemisen IMPATT-diodiin, jota käytetään useammin.
Lämpöenergian käyttö aiheuttaa tämän tyyppisen diodin sähkökentän luomisen. Muita diodityyppejä verrattuna tämä tuottaa huomattavasti vähemmän melua.
Sekoittimet, vahvistimet tai oskillaattorit ovat joitakin näiden mahdollisia sovelluksia, ottaen huomioon niiden pienien signaalien kapasiteetin. Niitä voidaan käyttää myös monissa muissa laitteissa.
3). Gunn-diodi
PN-liitosdiodi, jota kutsutaan myös Gunn-diodiksi, on sellainen diodi, joka on semijohtimelaite, joka koostuu kahdesta terminaalista. Suurimmassa osassa sovelluksista sitä käytetään mikroaaltosignaalien tuotannossa.
Gunn-diodeista kehitettyjä oskillaattoreita käytetään, missä tahansa on tarve radiolähetykselle.
Niitä käytetään myös sotilasoikeudessa. Tämä diodi on kaikkien tachometrilempojen, jopa perusmallien, olennainen komponentti. Gunn-diodit voivat helpottaa ovensuljetun sensoriteknologian sisällyttämistä moderniin valvontajärjestelmiin, mikä on tarve nykyaikaisissa valvontajärjestelmissä. Lisäksi tämä diodi suositellaan varastokoukkujen (tarkkailevan) hälytyspiireihin.
4). Laserdiodi
Koska laserdiodi tuottaa koherenttia valoa, se ei toimi samalla tavalla kuin tyypillinen LED (valo-antava diodi). Nämä tietyt diodityypit löytyvät laajalle levinneenä eri aloilta, mukaan lukien CD-ajurit, DVD-soittimet ja esityksiin käytettävät laserpointerit. Vaikka nämä diodit ovat edullisempia kuin muut laserivalon tuottajat, niiden hinta on paljon korkeampi verrattuna LEDeihin. Niillä on myös rajallinen elinkaari.
5). Valo-antava diodi
Valoavustin diodi (tai) LED on yksi yleisimmistä ja laajasti käytetyistä diodityypeistä. Jos diodi on kytketty siten, että sillä on etuvaraus, sähkö virtaa liittymässä, mikä aiheuttaa valon tuotannon. On olemassa useita uusia LED-purkauksia, jotka muuntavat ne OLED:eiksi ja LED:eiksi.
Etuvarauksen toimialalla tämä on sellaisia diodeja, jotka ovat käytössä. Sähkö virtaa heti, kun diodi alkaa johtaa tässä vyöhykkeessä. Termi "etuvarausvirta" viittaa tällaiseen virtaan. Diodi on valon lähde, joka tuotetaan koko tämän operaation ajan.
LED:t tulevat monivärissä. Tarkemmin sanottuna, silmäyksellinen, joka voi toimia päällä ja pois määrätyn ajan. Ne voivat olla kaksiväriset, jolloin kaksi väriä heijastuu, tai kolmiväriset, jolloin kolme väriä heijastuu, riippuen saadusta positiivisesta jännitteestä.
Lisäksi on LED:eitä, jotka voivat tuottaa infrapunasäteilyä. Sen käytännön soveltuvuus löytyy kaukoohjaimista.
6). Valosensori
Valoa havaitsee valosensori tässä tekniikassa. On havaittu, että valon vuorovaikutus PN-liitoksessa voi johtaa elektronien ja reikoiden luomiseen. Useimmiten valosensorit toimivat käänteisvarauksen asetuksissa, mikä mahdollistaa jopa pieniä valon aiheuttamia virtasijoituksia helposti havaitsemisen ja seurannan. Voiman tuottaminen on toinen mahdollinen käyttötarkoitus näille diodetyypeille.
Koska se myös kykenee johtamaan käänteisvarauksessa, valosensorin toiminta on hyvin samankaltainen zen diodin kanssa.
Sähkövirran arvo ja valovoiman arvo ovat suoraan verrannollisia toisiinsa. Niillä on myös riittävän nopeat reaktiot ajat, jotka mitataan nanosekunneissa eivätkä millisekunneissa.
7). PIN-diode
Tämän diodin ominaisuudet määräytyvät sen kehityksen aikana. P-typen ja n-typen standardit käytetään tämän tyyppisen diodin rakentamisessa. Tähän vuorovaikutukseen syntyy yhteys, jota kutsutaan inhimilliselle puolijohteeksi, koska siihen ei sisälly mitään dopanttikoncentraatiota.
Sovelluksissa, kuten kytkimisessä, voidaan hyödyntää pääsy tähän alueeseen.
8). Nopea toipuminen diodi
Diodilla on nopeampi toipumisaika. Vaihtovirta käytetään signaalina suorituksen aikana. Tällä tasolla on sekä positiivisia että negatiivisia näkökulmia. Jotta napojen voisi siirtyä positiivisesta negatiiviseksi (tai) negatiivisesta positiiviseksi, toipumisaika on oltava mahdollisimman lyhyt.
Kun suoritetaan korkeataajuuden sovelluksia, on erittäin tärkeää, että toipumisaika on mahdollisimman lyhyt. Tällaisissa olosuhteissa on suositeltavaa käyttää tätä erityistä diodia. Tämän ehdollisuuden vuoksi esityksen on tehtävä tarkasti samalla kun säilytetään signaalin eheys.
9). Askeltoipuminen diodi
Se on yksi mikroaaltodioidin komponentteista. Tämä usein johtaa pulssien muodostumiseen korkean taajuuden alueella. Nämä diodit ovat riippuvaisia (riippuen) diodityypeistä, jotka sulkeutuvat (kytketään pois) nopeasti niiden toiminnan ansiosta.
10). Tunnelidiode
Nämä tunnelidiodit on tiedetty vaativan kytkimiä, kun ne toimivat äärimmäisen nopeassa vaiheessa. Siirtymän kesto mitataan nanosekunneissa tai pikosekunneissa. Tätä käytetään rentoutumiskiertokoneissa negatiivisen vastuksen idean vuoksi, joka siihen liittyy.
11). P-N Junction Diode
Tämä on perusdiodi, joka muodostuu, kun p-tyyppinen ja n-tyyppinen materiaali suhteutuvat toisiinsa. Se tutkii ajatusta, että yksi näkökulma suositaan toista kautta tämän ennustekijän ansiosta. Sen avulla se voi toimia monipuolisesti eri toimintotilanteissa.
Tämä diodi johtaa vain, kun sille annetaan etujännite. Kun taajannite on päinvastainen, virtaa ei ole selvästi. Se osoittaa, että virta estetään, kun taajannite on päinvastainen.
Niitä käytetään tilanteissa, joissa sovellukset tarvitsevat vähän virtaa, kuten signaalidiodeissa, ja siksi niitä suositaan. Suoristimet ovat yksi tärkeimmistä käyttötarkoituksista tälle teknologialle.
12). Zener Diode
Se on sellainen diodi, joka on rakennettu siten, että se voi toimia taajännitteessä. Kun sille annetaan etujännite, sen toiminnalliset ominaisuudet ovat samankaltaisia kuin perinteisellä diodilla, jonka peruskomponentti on p-n-liitos.
Kun diodi toimii taajännitteessä ja se saavuttaa matalimman Zener-jännitteen, virtan arvot kasvavat, mutta jännite pysyy vakiona siitä lähtien.
Näin ollen sitä voidaan käyttää jänniteohjauksessa tämän tosiasian vuoksi. Kun diodi alkaa johtaa sähköä etujakauman alla, se on osoittanut ainutlaatuisen kykynsä. Valmistajat määrittelevät tarkasti, mikä on tämän tyyppisen diodin "more zen" -jännite. Tämän ansiosta on mahdollista tehdä enemmän "more zen" -diodit.
13). Schottky-diodit
Schottky-diodi on sellainen diodi, joka erottuu kyvystään suorittaa vaihtosulkuoperaatioita korkeilla nopeuksilla. Etujakaumassa tapahtuu hyvin vähän jännitelaskua, joten tätä pidetään myönteisenä ominaisuutena.
Riittävän nopeat puristuspiirit ovat hyvä esimerkki siitä, missä tällaisia diodeja voidaan käyttää, koska niiden käytöt ovat selkeitä. Gigahehtzien asteiset taajuudet ovat tyypillisiä tällaisten diodien toiminnalle. Toisin sanoen ne voivat olla houkuttelevampia korkean taajuuden sovelluksissa.
14). Shockley-diodit
Vaihtosulkuohjaimissa käytetään näitä diodeja, jotka eroavat yllä kuvatuista diodeista. Ne omaavat perustavan jännitteen, jota kutsutaan myös aktivointijännitteeksi.
Tämä ei voi vaihtaa tiloja, koska se pysyy korkean vastuksen tilassa, jos siihen annettu jännite on pienempi kuin perusaktivointiarvo. Matala vastusreitti rakennetaan, kun tarjottu jännite ylittää perusaktivointiarvon. Shockley-diodit toimivat tässä tavoin.
15). Varactor (tai) Varicap-diodi
Tämä on toinen ainutlaatuinen diodiluokka, joka syntyy, kun laitteen liitoskohtaan kohdistetaan vastakkaissuuntainen jännite. Tämä aiheuttaa muutoksen liitoskohtien kapasitanssissa. Koska kyseessä on muuttuva kapasitanssidiodi, sille voidaan käyttää lyhennettä "varicap".
16). Avalanche Diode
Avalanche-diodi on tyyppi käänteispolarisoitua diodia, joka perustuu avalanche-ilmiöön. Avalanchen epäonnistuminen tapahtuu, kun jänniteputoaminen pysyy vakiona ja ei ole vaikutuksessa virtaan. Korkean herkkyysasteen vuoksi niitä käytetään valokuvaukseen.
17). Constant-current Diode
Se on sähkölaite, joka rajoittaa virtaa maksimiarvoon. Sitä voidaan myös kutsua virtarajoitusdiodiksi (CLD) tai virtasäädindiodiksi (CRD) (CRD).
Nämä diodit on tehty n-kanavaisesta JFET:stä. Ylempi osa on yhdistetty lähteeseen ja toimii kahden pisteen virtarajoittajana tai virtalähteenä. Ne mahdollistavat virran kulkea läpi niiden läpi tiettyyn arvoon asti ennen kuin lopetetaan lisäkehityksen.
18). Gold Doped Diodes
Kulta toimii dopanttina näissä diodeissa. Joissakin diodeissa on enemmän voimaa kuin muissa. Käänteisvirrassa näissä diodeissa on myös vähemmän vuodatuksen virran. Vaikka jänniteputoaminen olisikin suurempi, diodi voi toimia signaalitaajuudella. Kulta auttaa nopeasti uudelleenkombinoimaan vähemmistön kuljetinta näissä diodeissa.
19). Super Barrier Diodes
Se on suodindiodi, jolla on matala etenemisjänniteputoaminen Schottky-diodin tavoin ja matala käänteinen vuodatusvirta P-N-yhdisteen diodin tavoin. Sitä on kehitetty korkean tehon, nopean kytkentävaihteen ja alhaisen hukkavirtan sovelluksiin. Super barrier -suodindiodit ovat seuraava suodintyyppi, jolla on matalampi etenemisjännite kuin Schottky-diodilla.
20). Peltier-diode
Se tuottaa lämpöä kahden materiaalin yhdistymäkohdassa semikonduktorissa tällaisessa diodissa, joka kulkee yhdestä terminaalista toiseen. Tämä virtaus on vain yksisuuntainen, sama kuin sähkövirtauksen suunta.
Tämä lämpö tuotetaan sähkövarauksen seurauksena, joka syntyy vähemmistösähkövarauksien rekombinaationa. Tätä käytetään pääasiassa jäätytys- ja lämmitystarkoituksiin. Tämäntyyppinen diodi toimii sekä anturina että lämpömoottorina termoelektrisessä jäätytyksessä.
21). Kristalldiodi
Tämä on pisteyhteysdiodin muoto, jota myös kutsutaan kissanpartaksi. Sen toiminta määräytyy semikonduktorikrystalin ja pisteen välisenä yhteytenä olevasta paineesta.
Tässä on metallijohde, joka painetaan semikonduktorikrystalille. Tässä tilanteessa semikonduktorikrystal toimii katodina, kun taas metallijohde toimii anodina. Näitä diodeja ei enää paljon käytetä, ne ovat vanhentuneita. Niitä käytetään pääasiassa mikroaaltovastaanotteihin ja havaitsemaan.
22). Vakuudidiodit
Vakuudidiodit koostuvat kahdesta elektrodista, jotka toimivat anodina ja katodina. Katodin valmistukseen käytetään typpiä, joka sähkönsiirtäjänä suuntautuu anodin suuntaan. Sähkövirtaus kulkee aina katodista anodiin. Siksi se toimii kuin kytkin.
Kun katodi peitetään hapemateriaalilla, sähkönsiirtäjien tuotto kasvaa. Anodit ovat usein pidempiä, ja niiden pinnat ovat joskus karvistettuja vähentääkseen diodissa syntyviä lämpötiloja. Diodi johtaa vain, kun anodi on positiivinen (+) katoditerminaaliin nähden.
23). Pieni signaalidiodi
Se on pieni laite epätasapainoisilla ominaisuuksilla, jota käytetään pääasiassa korkean taajuuden ja alhaisen sähkövirran sovelluksissa, kuten radioissa ja televisioissa.
Signaalidiodit ovat paljon pienempiä kuin tehodiodit. Yksi reuna on merkitty mustalla (tai) punaisella kathooditerminalin osoittamiseksi. Pieni signaalidiodin suorituskyky on erityisen tehokasta korkean taajuuden sovelluksissa.
Muita kykyjään verrattuna signaalidiodit tyypillisesti omaavat vaatimattoman virrankestävyyden ja alhaisen tehoheikennyksen. Ne ovat yleensä noin 150 mA ja 500 mW:n välillä.
Se käytetään
Diodisovelluksissa,
Nopeassa kytkentässä,
Parametrilaisissa vahvistimissa & monissa muissa sovelluksissa.
24). Iso signaalidiodi
Näiden diodien PN-liitoskerros on melko paksu. Tämän vuoksi niitä käytetään usein suorituksessa tai vaihtovirtaa jännitevälille. Suuri PN-liitos parantaa diodin eteenpäin kulkevan virrankestävyyttä ja käänteisen estovoltan arvoa. Isot signaalidiodit eivät ole sopivia korkean taajuuden sovelluksiin.
Näitä diodeja käytetään ensisijaisesti virtalähteissä, kuten
Suorituksessa,
Muunnoksessa,
Kääntössä,
Akun latauslaitteissa jne.
Näiden diodien eteenpäin suuntautunut vastus on muutama ohmi, kun taas käänteinen estevastus mitataan megaohmeissa.
Sen korkean virran ja jännitekapasiteetin ansiosta sitä voidaan käyttää sähkölaitteissa, jotka tasoittavat suuria huippujännitteitä.
Tässä artikkelissa on keskusteltu monista diodityypeistä ja niiden käytöstä. Jokaisella diodilla on oma yksilöllinen esitystapa sekä omat yksilölliset toimintamenetelmät.
Usein kysytyt kysymykset
1). Muuttaako diodi vaihtovirran (AC) suoraksi virtaksi (DC)?
Diodi, joka mahdollistaa sähkövirran virtaamisen (kulkemisen) yhdessä suunnassa. Kun käytetään vaihtovirtaa, diodit johtavat vain puolet kierroksista. Tämän seurauksena ne käytetään vaihtovirran muuntamiseen suoravirtaan. Tämän seurauksena diodit ovat suoravirta (DC).
2). Mikä on ideaalidiodi?
Diodit, jotka säätelevät sähkövirran virtausuuntaa, tunnetaan ideaalidioideina. Ideaalidiodissa sähkövirta voi virtaamaan vain yhdessä suunnassa, jota kutsutaan eteenpäin suuntaiseksi, eikä se voi virtaamaan taaksepäin.
Ideaalidiodit näyttävät olevan avoin piiri, kun niitä vastavirtaisilla ja jännite yli ne on negatiivinen tässä tilanteessa.
3). Mikä on ero eteenpäin ja vastavirtaisen jännitteen välillä?
Eteenpäinjohtaminen tapahtuu tavallisessa diodissa, kun jännite diodin yli sallii normaalin sähkövirran virtaamisen, kun taas vastavirtainen jännite tarkoittaa jännitettä diodin yli päinvastaiseen suuntaan. Kuitenkin, jännite, joka annetaan diodin yli vastavirtaisella, ei aiheuta mitään merkittävää sähkövirran virtaamista.
Lauseke: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on arvokasta jakaa, jos on loukattu tekijänoikeuksia, otathan yhteyttä poistaaksesi.
