Explica o díodo e os seus tipos
Que é un diodo?
Os diodos son dispositivos eléctricos de dous terminais que actúan como un interruptor de sentido único, permitindo que a corrente fluxe (transfira) só en unha dirección. Estes diodos están fabricados con materiais semiconductores como
Silicio,
Germanio, e
Arseniuro de galio.
Os dous terminais do diodo chámanse ánodo e cátodo. O funcionamento dun diodo pode categorizarse en dous tipos en función da diferenza de potencial (enerxía potencial) entre estes dous terminais:
Se o ánodo ten unha tensión maior que o cátodo, o diodo está en polarización directa & pode fluir a corrente.
Se o cátodo ten unha tensión maior que o ánodo, o diodo está en polarización inversa, e non pode fluir a corrente.
Diversos tipos de diodos requiren diferentes voltaxes.
A tensión de polarización directa dos diodos de silicio é de 0,7V, mentres que a dos diodos de germanio é de 0,3V.
Ao traballar con diodos de silicio, o terminal cátodo adoita indicarse por unha banda negra ou escura nun extremo do diodo, mentres que o terminal ánodo adoita mostrarse polo outro extremo.
A rectificación, ou conversión de CA a CC, é unha das aplicacións máis comúns dos diodos.
Os diodos úsanse en aplicacións de protexión contra polaridade inversa e protexión contra transitorios porque permiten que a corrente fluxe (pase) só en unha dirección e inhiben o flujo de corrente na outra.
Símbolo do diodo
O símbolo dun diodo ilustrase a continuación. Baixo a condición de polarización directa, a punta da frecha indica a dirección do flujo convencional da corrente. Isto é, o ánodo está ligado ao lado p & o cátodo ao lado n.
Unha diodo de xunión PN simple obtense dopando un bloque de cristal de silicio ou germanio con impurezas pentavalentes (ou) donantes nunha sección e impurezas trivalentes (ou) aceptoras na outra.
Unha xunión PN tamén pode formarse unindo un semiconductor tipo P e outro tipo N mediante un proceso de fabricación específico. O ánodo é o terminal que se conecta ao tipo P. O cátodo é o terminal que se conecta ao lado tipo N.
No centro do bloque, estes dopados forman unha xunión PN.
Principio de funcionamento dun diodo
A interacción entre semiconductores tipo N e tipo P é o proceso fundamental detrás do funcionamento dun diodo.
Un semiconductor tipo N consiste en moitos (grande número) de eléctrons libres e un número menor (pequeno) de buracos. En outras palabras, nun semiconductor tipo N, a concentración de eléctrons libres é grande mentres que a concentración de buracos é bastante baixa.
Nun semiconductor tipo N, os eléctrons libres son coñecidos como portadores de carga majoritarios, mentres que os buracos son coñecidos como portadores de carga minoritarios.
Un semiconductor tipo P caracterízase por ter un gran número de buracos en relación coa cantidade de eléctrons libres que contén. Os buracos constitúen a gran maioría dos portadores de carga nun semiconductor tipo P, mentres que os eléctrons libres representan só unha pequena parte deste tipo de portadores de carga.
Características dun diodo
Diodo polarizado directamente
Diodo polarizado inversamente
Diodo non polarizado (diodo a polarización cero)
1). Diodo polarizado directamente
Produzese unha pequena diminución da tensión a través do díodo cando está polarizado na dirección frontal e a corrente está pasando por el.
A tensión fronteira dos díodos de germanio é de 300 mV, que é moito menor que a tensión fronteira dos díodos de silicio, que é de 690 mV.
A enerxía potencial a través do material tipo p é positiva, mentres que a enerxía potencial a través do material tipo n é negativa. Os materiais tipo p teñen unha enerxía potencial positiva.
2). Díodo polarizado en reverso
Cando a tensión da batería se reduce a cero, dise que o díodo ten unha polarización en reverso. A tensión en reverso para os díodos de germanio é de -50(μA) microamperios, mentres que a tensión en reverso para os díodos de silicio é de -20(μA) microamperios. Cando se observa a través dun material tipo p, a enerxía potencial é negativa, pero cando se observa a través dun material tipo n, a enerxía potencial é positiva.
3). Díodo non polarizado (díodo con polarización cero)
Afírmase que un díodo ten unha condición de polarización cero cando o potencial de tensión medido a través do díodo é cero.
Aplicacións do díodo
Protección contra a corrente que fluye en dirección inversa usando díodos
Os díodos son frecuentemente utilizados en circuitos que limitan (circuitos de limitación).
Uso de díodos en circuitos de portas lóxicas
Os díodos son un compoñente común en circuitos de recorte.
Dispositivos de rectificación compuestos por díodos
Tipos de díodo
1). Díodo en reverso
2). Díodo BARITT
3). Díodo Gunn
4). Diodo láser
5). Diodo emisor de luz
6). Fotodiodo
7). Diodo PIN
8). Diodo de recuperación rápida
9). Diodo de recuperación en etapas
10). Diodo túnel
11). Diodo de unión P-N
12). Diodo Zener
13). Diodos Schottky
14). Diodos Shockley
15). Diodo varactor (ou) vari-cap
16). Diodo avalanche
17). Diodo de corrente constante
18). Diodos dopados con ouro
19). Diodos super barrera
20). Diodo Peltier
21). Diodo cristal
22). Diodo de vacío
23). Diodo de señal pequena
24). Diodo de señal grande
1). Diodo inverso
Este tipo de diodo tamén se coñece como "diodo inverso" e non se usa moi frecuentemente. O diodo inverso é un diodo de unión PN que funciona como un diodo túnel. O túnel cuántico é unha parte importante do fluxo da corrente, especialmente na dirección oposta. Con a representación das bandas de enerxía, pódese ver exactamente como funciona o diodo.
A banda no nivel superior chámase "banda de conducción" e a banda no nivel inferior chámase "banda de valencia". Cando se engade enerxía aos eléctrons, tenden a obter máis enerxía e moverse cara á banda de conducción. Cando os eléctrons se moven dende a banda de valencia á banda de conducción, deixan buracos na banda de valencia.
No estado de polarización cero, a banda de valencia ocupada está en dirección oposta á banda de conducción ocupada. Nas condicións de polarización inversa, por outro lado, a rexión N móvese cara arriba mentres que a rexión P móvese cara abaixo. Agora, a banda completa na sección P é diferente da banda baleira na sección N. Polo tanto, os eléctrons comezan a moverse dende a banda chea na sección P á banda baleira na sección N mediante túnel.
Isto implica que o fluxo de corrente ocorre incluso cando a polarización está na dirección oposta. Nas condicións de polarización directa, a rexión N móvese na mesma dirección que a rexión P, que é cara arriba. Agora, a banda chea na sección N é diferente da banda baleira na sección P. Polo tanto, os eléctrons comezan a moverse dende a banda chea na sección N á banda baleira na sección P mediante túnel.
Neste tipo de diodo, forma-se a rexión de resistencia negativa, que é a parte principal do diodo que o fai funcionar.
2). Diodo BARITT
Este tipo de diodo tamén é coñecido polo seu termo estendido, que é Diodo de Tempo de Tránsito por Inxestión de Barrera, ou BARRITT. É adecuado para aplicacións de microondas e permite facer varias comparacións co diodo IMPATT, que se utiliza máis comúnmente.
A utilización da enerxía térmica é a que causa a emisión deste tipo particular de diodo. Comparado con outros tipos de diodos, este produce moito menos ruido.
Mixers, amplificadores ou osciladores son algunhas das posibles aplicacións para estes, dada a súa capacidade de sinal pequeno. Tamén poden utilizarse en unha variedade de outros dispositivos.
3). Diodo Gunn
Un diodo de xuncción PN, tamén coñecido como diodo Gunn, é un tipo de diodo que é un dispositivo semiconductivo que consta de dous terminais. Nas aplicacións máis comúns, utilízase para a produción de sinais de microondas.
Os osciladores desenvolvidos a partir de diodos Gunn úsanse onde hai necesidade de transmisión de radio.
Tamén úsanse en organizacións militares. Este diodo é un compoñente esencial de todos os tacómetros, incluso os máis básicos. Os diodos Gunn poden facilitar a inclusión da tecnoloxía de sensores de apertura de portas nos sistemas modernos de monitorización, o que é unha necesidade nestes sistemas. Ademais, recoméndase o uso deste diodo nos circuitos de alarmas contra ladróns (intrusos).
4). Diodo Láser
Debido a que xera luz coherente, o diodo láser non funciona do mesmo xeito que un LED típico (diodo emisor de luz). Estes tipos particulares de diodos teñen un uso xeralizado en varios campos, incluíndo unidades de CD, reprodutores de DVD e punteiros láser usados en presentacións. Aínda que estes diodos son máis accesibles que outros xeradores de láser, o seu custo é moito máis alto en comparación co dos LEDs. Tamén teñen unha vida útil limitada.
5). Diodo Emisor de Luz
A frase diodo emisor de luz (ou) LED refírese a unha das variedades máis comúns e amplamente utilizadas de díodos. Se o díodo está conectado de tal xeito que ten un sesgo directo, entón a corrente pasará polo xunción, o que causará a produción de luz. Hai varias novas avances en LEDs que os están convirtendo en OLEDs e LEDs.
Durante a área de traballo con sesgo directo, este é o tipo de díodos que están en funcionamento. Hai un fluxo de corrente tan pronto como o díodo comeza a conducir nesta zona. O termo "corrente directa" refírese a este tipo de corrente. O díodo é a fonte da luz que se produce durante esta operación.
Os LEDs viñen nunha gran variedade de cores. Para ser máis específico, un LED intermitente que pode funcionar como on e off por unha duración predeterminada. Poden ser díodos bicolor, no cal caso emítense dúas cores, ou poden ser díodos tricolor, no cal caso emítense tres cores, dependendo da cantidade de voltaxe positiva recibida.
Ademais disto, hai LEDs que poden producir luz infravermella. A súa aplicabilidade práctica atópase nos mandos a distancia.
6). Fotodiodo
A luz é detectada polo fotodiodo nesta técnica. Descubriuse que a interacción da luz cunha xunción PN pode resultar na creación de eléctrons e buracos. En moitos casos, os fotodíodos funcionan baixo condicións de sesgo inverso, o que permite que mesmo unha cantidade mínima de corrente inducida pola luz sexa facilmente detectada e monitorizada. Xerar enerxía é outro posible uso para estes tipos de díodos.
xa que tamén é capaz de conducir cando está suxeito a sesgo inverso, o funcionamento dun fotodiodo é moi similar ao dun díodo zen.
O valor da corrente & o valor da intensidade da luz son directamente proporcionais entre si. Tamén teñen tempos de reacción suficientemente rápidos, mididos en nanosegundos en lugar de milisegundos.
7). Diodo PIN
As características deste diodo determinanse ao longo do proceso de desenvolvemento. Utilízanse tanto os estándares de tipo p como os de tipo n na construción deste tipo de diodo. A xuncción que se producirá como resultado destas interaccións coñécese como semiconductor intrínseco, xa que non incluirá ningunha concentración de dopado.
Aplicacións como o conmutador poden aproveitar o acceso a esta rexión.
8). Diodo de Recuperación Rápida
O diodo terá un tempo de recuperación máis rápido. O AC úsase como entrada de sinal durante todo o proceso de rectificación. Estes niveis teñen aspectos positivos e negativos. Para que as polaridades transicionen de positivo a negativo (ou) de negativo a positivo, o período de recuperación debe ser o máis curto posible.
Cando se realizan aplicacións de alta frecuencia, é moi importante ter os tempos de recuperación máis rápidos posibles. En condicións como estas, recoméndase usar este diodo en particular. Como condición disto, a representación debe facerse de xeito preciso mantendo a integridade do sinal.
9). Diodo de Recuperación por Pasos
É un dos compoñentes do diodo de microondas. Isto acostuma a levar á xeración de pulsos no rango de alta frecuencia. Estes diodos son dependentes (segundo) o tipo de diodos que teñen a propiedade de apagar (desligar) rapidamente debido á súa operación.
10). Diodo Túnel
Estes díodos túnel son coñecidos por requiren interruptores cando operan na gama de velocidade ultra alta. A duración da transición medirase en nanosegundos ou picosegundos. Isto úsase en circuitos osciladores de relaxación debido á idea de resistencia negativa asociada a eles.
11). Díodo de unión P-N
Este é o díodo fundamental que se produce cando os materiais de tipo p e n interaccionan entre si. Explora a idea de favorecer unha perspectiva sobre outra. Debido a esta polarización, pode funcionar en diferentes modos de operación.
Só cando se aplica a polarización directa, este díodo conduce. Cando a polarización está na dirección oposta, non hai un fluxo claro de corrente. Isto demostra que a corrente está bloqueada cando a polarización está na dirección oposta.
Úsanse en situacións nas que as aplicacións necesitan correntes baixas, como os díodos de sinal, e polo tanto son preferidos. Os rectificadores son un dos usos máis fundamentais desta tecnoloxía.
12). Díodo Zener
É o tipo de díodo construído de tal maneira que pode funcionar no modo de polarización inversa. Cando se aplica una polarización directa, as propiedades de funcionamento do díodo serán comparables ás dun díodo convencional que ten unha unión p-n como compoñente fundamental.
Cando o díodo opera no modo de polarización inversa, unha vez alcanzada a menor tensión Zener, haverá un aumento nos valores da corrente; no entanto, a tensión permanecerá constante a partir desse punto.
Como resultado, pode ser utilizado no proceso de control de voltaxe debido a este feito. Cando comeza a conducir corrente baixo polarización directa, o díoide demostrou a súa capacidade única. Os fabricantes determinan exactamente a tensión máis zen que será para este tipo particular de díoide. Debido a isto, é posible fabricar máis díoides zen.
13). Díoide Schottky
O díoide Schottky é un tipo de díoide caracterizado pola súa capacidade de realizar operacións de conmutación a alta velocidade. A perda de voltaxe ao longo do camiño directo é moi pequena, polo que se considera un atributo positivo.
Os circuitos de retención suficientemente rápidos son un buen exemplo de onde pode utilizarse este tipo de díoide, xa que as súas aplicacións son evidentes. Unha frecuencia na gama de gigahercios é típica para a operación de díoides deste tipo. En outras palabras, ten o potencial de ser máis deseable en aplicacións de alta frecuencia.
14). Díoide Shockley
As aplicacións de conmutación utilizan estes díoides, que son un tipo diferente de díoide dos descritos anteriormente. Teñen unha tensión fundamental, tamén coñecida como tensión de disparo, que está presente.
É imposible que este cambie xa que permanecerá no modo de alta resistencia se a tensión que se lle proporciona é inferior ao valor básico de disparo. A ruta de baixa resistencia construirase tan pronto como a tensión que se está fornecendo sexa maior que o valor básico de disparo. Os díoides Shockley realizan as súas funcións desta maneira.
15). Díoide Varactor (ou) Varicap
Esta é outra categoría única de díoides, que ocorre cando se aplica unha tensión inversa á xuncción do dispositivo. Isto causa un cambio na capacitancia da xuncción. Como é un díoide de capacitancia variable, a abreviatura "varicap" pode usarse para referirse a el.
16). Diodo de avalancha
O diodo de avalancha é un tipo de diodo con polarización inversa que deriva a súa operación do fenómeno de avalancha. A falla da avalancha ocorre cando a caída de voltaxe permanece constante e non se ve afectada polo corrente. Debido ao alto nivel de sensibilidade que posúen, empreganse para detección fotónica.
17). Diodo de corrente constante
É un dispositivo eléctrico que restrinxe a corrente ao valor máximo proporcionado. Tamén pode chamarse diodo limitador de corrente (CLD) ou diodo regulador de corrente (CRD).
Estes diodos están feitos dun JFET de canal n. A porta está conectada á fonte e actúa como un limitador de corrente de dous terminais ou fonte de corrente. Permíten que pase unha corrente a través deles ata un valor específico antes de deixar de aumentar ou desenvolverse máis.
18). Diodos dopados con or
O or empregase como dopante nestes diodos. Algúns diodos son máis potentes que outros. A corrente de fuga con polarización inversa tamén é menor nestes diodos. Incluso con maiores caídas de voltaxe, o diodo pode funcionar a frecuencias de sinal. O or axuda na recombinación rápida dos portadores minoritarios nestes diodos.
19). Diodos de barrera super
É un diodo rectificador con baixa caída de voltaxe directa como un diodo Schottky e baixa corrente de fuga inversa como un diodo de xunxión P-N. Foi creado para aplicacións de comutación de alta potencia, alta velocidade e baixas perdas. Os diodos rectificadores de barrera super son o seguinte tipo de rectificadores que teñen unha caída de voltaxe directa menor que o diodo Schottky.
20). Diodo Peltier
Xerá calor nas dúas xunchuras de material do semiconducto neste tipo de diodo, que flúe dún terminal a outro. Este flujo só ten unha dirección, que é a mesma que a do flujo da corrente.
Este calor xérase como resultado da carga eléctrica xerada pola recombinación dos portadores de carga minoritarios. Isto úsase principalmente para refrixar e calentar. Este tipo de diodo serve como sensor e motor térmico na refrigeración termoeléctrica.
21). Diodo de cristal
Isto é unha forma de diodo de contacto puntual tamén coñecido como bigode de gato. O seu funcionamento determinase polo presión de contacto entre o cristal semiconductor e o punto.
Contén un fío metálico que se presiona contra o cristal semiconductor. Nesta condición, o cristal semiconductor serve como cátodo mentres que o fío metálico serve como ánodo. Estes diodos están obsoletos e úsanse principalmente en receptores e detectores de microondas.
22). Diodos de vacío
Os diodos de vacío están formados por dous electrodos que serven como ánodo e cátodo. O tungsteno úsase para facer o cátodo, que emite electróns na dirección do ánodo. O flujo de electróns irá sempre do cátodo ao ánodo. Como resultado, funciona como un interruptor.
Cando o cátodo está cuberto con material óxido, a capacidade de emissión de electróns aumenta. Os ánodos son máis longos e as súas superficies ás veces están rugosas para minimizar as temperaturas que ocorren no diodo. O diodo só conducirá cando o ánodo sexa positivo (+) respecto ao terminal do cátodo.
23). Diodo de pequena señal
É un dispositivo minúsculo con características desproporcionais, utilizado principalmente en campos de aplicación de alta frecuencia e baixa corrente, como radios e televisións.
As diodos de sinal son moito máis pequenos que os diodos de potencia. Unha beira está marcada con negro (ou) vermello para indicar o terminal catodo. O rendemento do pequeno diodo de sinal é particularmente eficaz para aplicacións a altas frecuencias.
En comparación cos seus capacidades en outras categorías, os diodos de sinal xeralmente teñen unha capacidade moderada de conducción de corrente e unha dissipación de potencia baixa. Xeralmente están no rango de 150mA & 500mW.
Úsase en
aplicacións de diodos,
conmutación de alta velocidade,
amplificadores paramétricos & moitas outras aplicacións.
24). Diodo de gran sinal
A capa da unión PN nestes diodos é bastante espesa. Como resultado, adoitan utilizarse na rectificación ou na conversión de CA a CC. A grande unión PN aumenta a capacidade de conducción de corrente adiante e a tensión de bloqueo inverso do diodo. Os diodos de gran sinal non son apropiados para aplicacións de alta frecuencia.
Estes diodos son principalmente aplicables en fuentes de alimentación como
Rectificadores,
Convertidores,
Inversores,
Dispositivos de carga de baterías etc.
A resistencia adiante destes diodos é de poucos ohms, mentres que a resistencia de bloqueo inverso mide en megaohms.
Debido á súa alta capacidade de corrente & tensión, pode empregarse en dispositivos eléctricos que suprimen grandes picos de tensión.
Como resultado, as moitas variedades de diodos e os seus usos foron discutidos neste post. Cada diodo ten o seu propio método único de representación, así como o seu propio método único de funcionamento.
Preguntas frecuentes
1). ¿Converte un diodo a corrente alternativa (CA) en corrente continua (CC)?
O díodo que permite que a corrente flua (pase) en unha soa dirección. Cando se utiliza con corrente alternada, os díodos só conducen durante a metade do ciclo. Como resultado, utilizanse na conversión de corrente alternada a corrente continua. Por tanto, os díodos son corrente continua (CC).
2). Que son os díodos ideais?
Os díodos que se utilizan para regular a dirección do fluxo de corrente coñécense como díodos ideais. Con un díodo ideal, a corrente só pode fluir en unha soa dirección, coñecida como a dirección avanzada, e non pode fluir nas direccións inversas.
Os díodos ideais parecen ser un circuito aberto cando están polarizados inversamente, e a tensión a través é negativa nesta condición.
3). Cal é a diferenza entre polarización directa e inversa?
A polarización directa ocorre nun díodo convencional cando a tensión a través do díodo permite o fluxo normal da corrente, mentres que a polarización inversa significa unha tensión a través do díodo en dirección oposta. No entanto, a tensión aplicada ao díodo durante a polarización inversa non resulta en ningún fluxo apreciable de corrente.
Declaración: Respetar o orixinal, artigos bons merecen compartirse, se hai algún incumprimento contacte para eliminar.
