Objasni diodu i njezine vrste
Što je dioda?
Dioide su električni uređaji s dva prijelaza koji djeluju kao jednosmjerne prekidače, omogućujući strujanje (prenos) samo u jednom smjeru. Ove dioide izrađuju se od poluprovodnih materijala poput
Silicij,
Germanij, i
Gallij arsenid.
Dva prijelaza diode nazivaju se anodom i katodom. Funkcija diode može se klasificirati u dvije vrste temeljene na razlici potencijala (potencijalne energije) između ta dva prijelaza:
Ako anoda ima veći napon od katode, dioda se smatra da je u naprednoj polarizaciji i struja može teći.
Ako katoda ima veći napon od anode, dioda se smatra da je u obrnutoj polarizaciji, a struja ne može teći.
Različite vrste dioda zahtijevaju različite napone.
Napredni napon silicijskih dioda iznosi 0,7V, dok je kod germanijevih dioda 0,3V.
Kada se radi s silicijskim diodama, katodni prijelaz često označava crna ili tamna traka na jednom kraju diode, dok se anodni prijelaz obično pokazuje drugim prijelazom.
Rectifikacija, odnosno pretvaranje AC u DC, jedna je od najčešćih primjena dioda.
Dioide koriste se u aplikacijama za zaštitu od obrnutog pola i privremene zaštite jer dopuštaju strujanje (prolazak) samo u jednom smjeru i sprečavaju strujanje u drugom.
Simbol diode
Simbol diode prikazan je u nastavku. Pod uvjetima napredne polarizacije, strelica pokazuje (označava) smjer konvencionalnog strujanja. To znači da je anoda povezana s p stranom, a katoda s n stranom.
Jednostavni PN spoj dioda stvoren je dopiranjem kristalne građe silicijuma ili germanijuma pentavalentnim (ili) davalackim nečistoćama u jednom dijelu i trivalentnim (ili) prihvaćačkim nečistoćama u drugom dijelu.
PN spoj može se također formirati povezivanjem p-tipa i n-tipa poluprovodnika koristeći određeni proizvodni proces. Anoda je terminal koji se povezuje s p-tipom, a katoda je terminal koji se povezuje s n-tipom stranom.
U središtu bloka, ove dopiranje formiraju PN spoj.
Načelo rada diode
Interakcija između n-tipa i p-tipa poluprovodnika je temeljni proces za rad diode.
N-tip poluprovodnik sastoji se od mnogo (velikog) broja slobodnih elektrona i manjeg (malog) broja rupe. Drugim riječima, u n-tipu poluprovodnika koncentracija slobodnih elektrona je velika, dok je koncentracija rupe vrlo niska.
U n-tipu poluprovodnika, slobodni elektroni su poznati kao većinski nositelji naboja, dok su rupe poznate kao manjinski nositelji naboja.
P-tip poluprovodnik karakterizira se velikim brojem rupe u odnosu na količinu slobodnih elektrona koje sadrži. Rupe čine pretežnu većinu nositelja naboja u p-tipu poluprovodnika, dok slobodni elektroni predstavljaju samo manju proporciju ovih nositelja naboja.
Karakteristike diode
Diode sa napajanjem unaprijed
Diode sa obrnutim napajanjem
Neopterećena dioda (dioda s nultim napajanjem)
1). Diode sa napajanjem unaprijed
Kada je dioda polarizirana u smjeru napada i struja prolazi kroz nju, dolazi do malog smanjenja napona na diodi.
Napon napada za germanijumske diode iznosi 300 mV, što je mnogo niže od napona napada za silicijumske diode, koji iznosi 690 mV.
Potencijalna energija preko p-tipa materijala je pozitivna, dok je potencijalna energija preko n-tipa materijala negativna. Materijali p-tipa imaju pozitivnu potencijalnu energiju.
2). Dioda s obrnutom polarizacijom
Kada se napon baterije smanji do nule, kaže se da dioda ima obrnutu polarizaciju. Obrnuti napon za germanijumske diode iznosi -50 μA, dok je obrnuti napon za silicijumske diode -20 μA. Kada se gleda preko p-tipa materijala, potencijalna energija je negativna, ali kada se gleda preko n-tipa materijala, potencijalna energija je pozitivna.
3). Nepolarizirana dioda (dioda s nultom polarizacijom)
Kaže se da dioda ima stanje nulte polarizacije kada je napon meren preko diode jednak nuli.
Primjene diode
Zaštita od struje koja teče u suprotnom smjeru koristeći diode
Dioide često se koriste u štapnim krugovima (clamp circuits).
Upotreba dioda u logičkim vrataima
Dioide su uobičajeni komponenti u odsjecivačkim krugovima.
Uređaji za pravokutnu pretvorbu sastavljeni od dioda
Vrste dioda
1). Obrnuta dioda
2). BARITT dioda
3). Gunnova dioda
4). Laserska dioda
5). Svetilna dioda
6). Fotodioda
7). PIN dioda
8). Brza oporavak dioda
9). Korak oporavak dioda
10). Tunelna dioda
11). P-N spojna dioda
12). Zenerova dioda
13). Schottkyjeve diode
14). Shockleyjeve diode
15). Varaktorska (ili) Vari-cap dioda
16). Lawinasta dioda
17). Dioda stalnog struja
18). Zlato dopirane diode
19). Super preprečne diode
20). Peltierova dioda
21). Kristalna dioda
22). Vakuum dioda
23). Dioda za male signale
24). Dioda za velike signale
1). Obrnuta dioda
Ova vrsta diode također se naziva "obrnuta dioda" i ne koristi se često. Obrnuta (obrnuta) dioda je PN spojna dioda koja radi poput tunelne diode. Kvantno tuneliranje je važan dio toka struje, posebno u suprotnom smjeru. Slikom energijskih zona možete vidjeti točno kako dioda funkcionira.
Zona na vrhu se zove provodna zona, a zona na dnu se zove valentna zona. Kada se elektronima dodijeli energija, oni teže da dobiju više energije i pomicu se prema provodnoj zoni. Kada elektroni pomicu iz valentne zone u provodnu zonu, ostavljaju praznine u valentnoj zoni.
U stanju nultog pomaka, zauzeta valentna zona je suprotna zauzetoj provodnoj zoni. U uslovima obrnutog pomaka, s druge strane, N regija se penje dok se P regija spušta. Sada, zauzeta zona u P sekciji razlikuje od prazne zone u N sekciji. Stoga, elektroni počinju kretati iz punog pojasa u P sekciji prema praznom pojasu u N sekciji putem tuneliranja.
To znači da tok struje nastaje čak i kada je pomak u suprotnom smjeru. U uslovima naprednog pomaka, N regija se kreće u istom smjeru kao P regija, što je gore. Sada, zauzeti pojasevi u N sekciji razlikuju od praznih pojaseva u P sekciji. Stoga, elektroni počinju kretati iz punog pojasa u N sekciji prema praznom pojasu u P sekciji putem tuneliranja.
U ovoj vrsti diode formira se područje negativnog otpora, koje je glavni dio diode koji omogućuje njeno funkcioniranje.
2). BARITT dioda
Ovaj tip diode također se poznaje pod svojim proširenim nazivom, koji je Barrier Injection Transit Time dioda ili BARRITT dioda. Ova dioda je prikladna za mikrovalne primjene i omogućuje razne usporedbi s IMPATT diodom, koja se češće koristi.
Korištenje toplinske energije uzrokuje emisiju iz ovog posebnog tipa diode. U usporedbi s drugim vrstama dioda, ova proizvodi značajno manje šuma.
Miješači, pojačalački uređaji ili oscilatori su neki od mogućih primjena ovih dioda, uz njihovu sposobnost rada s malim signalima. Mogu se koristiti u raznim drugim uređajima.
3). Gunn Diode
PN spojna dioda, također poznata kao Gunn dioda, je vrsta diode koja je tip poluprovodničkog uređaja s dva terminala. U većini primjena, koristi se za proizvodnju mikrovalnih signala.
Oscilatori razvijeni iz Gunn dioda koriste se gdje god postoji potreba za radio transmisijom.
Također se koriste u vojnim organizacijama. Ova dioda je ključan sastavni dio svih tačnomera, čak i najosnovnijih. Gunn diode mogu olakšati uključivanje tehnologije senzora otvaranja vrata u modernim nadzornim sustavima, što je potreba u modernim nadzornim sustavima. Nadalje, ova dioda se preporučuje za korištenje u krugovima alarma za krađu (intruziju).
4). Laser Diode
Zbog činjenice da generira koherentnu svjetlost, laser dioda ne funkcionira na isti način kao tipična LED (light-emitting diode). Ove specifične vrste dioda široko se koriste u raznim područjima, uključujući pogone CD-ova, DVD plejere i lasere za prezentacije. Iako su ove diode jeftinije od drugih vrsta generatora lasera, njihova cijena je znatno veća u usporedbi s LED-ovima. Također imaju ograničen vremenski život.
5). Light Emitting Diode
Izraz svjetiljka emitirajuća dioda (ili) LED odnosi se na jednu od najčešće korištenih vrsta dioda. Ako je dioda povezana tako da ima naprednu polarizaciju, tada će struja proći kroz spoj, što će dovesti do stvaranja svjetlosti. Postoji nekoliko novih LED inovacija koje ih pretvaraju u OLED-e i LED-e.
U području rada s naprednom polarizacijom, ovo su tipovi dioda koji su u funkciji. Struja teče čim dioda počne voditi kada smo u toj zoni. Izraz "napredna struja" odnosi se na ovaj tip struje. Dioda je izvor svjetlosti koja se stvara tokom ovog postupka.
LED-ovi dolaze u velikom broju boja. Konkretno, može biti treperući koji može raditi kao uključeno i isključeno za unaprijed određeni vremenski period. Mogu biti dvobojni vodiči, u kojem slučaju emitira se dvije boje, ili trobojni vodiči, u kojem slučaju emitira se tri boje, ovisno o količini pozitivne napetosti koju primaju.
Osim toga, postoje LED-ovi koji mogu proizvoditi infracrvenu svjetlost. Njihova praktična primjenjivost nalazi se u daljinskih upravljačima.
6). Fotodioda
Svjetlost se detektira fotodiodom u ovoj tehnici. Otkriveno je da interakcija svjetlosti s PN spojem može rezultirati stvaranjem elektrona i rupe. U većini slučajeva, fotodioide funkcioniraju pod uvjetima obrnute polarizacije, što omogućuje lako detektiranje i praćenje čak i minute količine struje inducirane svjetlosti. Generiranje energije je još jedna moguća primjena ovih vrsta dioda.
Pošto može provoditi i kada je podložena obrnutoj polarizaciji, funkcioniranje fotodioide vrlo je slično funkcioniranju zen diode.
Vrijednost struje i vrijednost intenziteta svjetlosti su međusobno direktno proporcionalne. Također imaju dovoljno brze vremena reakcije, koje se mjere u nanosekundama umjesto milisekundi.
7). PIN dioda
Karakteristike ove diode određuju se tijekom procesa njegove razvojne faze. U izradi ovog tipa diode koriste se standardi p-tipa i n-tipa. Spoj koji će nastati kao rezultat tih interakcija poznat je kao intrinsički poluprovodnik jer neće sadržavati koncentraciju dopiranja.
Primjene poput prekidača mogu iskoristiti pristup ovoj regiji.
8). Brza oporavna dioda
Dioda će imati brži vremenski interval oporavka. AC se koristi kao ulazni signal tijekom procesa rektifikacije. Ovi nivoi imaju pozitivne i negativne aspekte. Da bi polariteti mogli preći s pozitivnog na negativan (ili) s negativnog na pozitivan, vremenski interval oporavka mora biti što kraći moguće.
Kada se vrše primjene visoke frekvencije, vrlo je važno imati što kraće vremenske intervale oporavka. U takvim uvjetima preporučuje se upotreba ove specifične diode. Kao uvjet toga, predstavljanje mora biti učinjeno na precizan način dok se istovremeno održava integritet signala.
9). Korak oporavka diode
To je jedan od komponenti mikrovalne diode. To često dovodi do generiranja impulsa u visokofrekvencijskom rasponu. Ove diode su zavisne o tipu dioda koji imaju osobinu brzog isključivanja zbog svog rada.
10). Tunelna dioda
Ovi tunel dijodovi su poznati po tome što zahtijevaju prekidače prilikom rada u rasponu ekstremno visokih brzina. Trajanje prijelaza mjeri se u nanosekundama ili pikosekundama. To se koristi u opuštanju oscilatorskih krugova zbog ideje o negativnom otporu koja s njima je povezana.
11). P-N Junction Diode
To je osnovni dijod koji nastaje kada se materijali tipa p i n međusobno sudaraju. Istražuje ideju o preferiranju jedne perspektive nad drugom. Zbog ovog odstupanja, može raditi u različitim modovima operacije.
Ovaj dijod provodi tek kada se primijeni napredna polarizacija. Kada je polarizacija u suprotnom smjeru, ne postoji jasni tok struje. To pokazuje da je struja blokirana kada je polarizacija u suprotnom smjeru.
Koriste se u situacijama kada aplikacije trebaju niske struje, poput signaldiode, te su stoga omiljeni. Pravilnici su jedna od najosnovnijih upotreba ove tehnologije.
12). Zener Diode
To je vrsta dijoda koja je konstruirana na način da može raditi u modu obrnute polarizacije. Kada se primijeni napredna polarizacija, radne osobine dijoda bit će slične onima konvencionalnog dijoda s PN spojem kao temeljnim komponentom.
Kada dijod radi u modu obrnute polarizacije, nakon što dosegnut najniži Zenervolt, vrijednosti struje će se povećati, ali napona će ostati konstantan izvan toga točka.
Kao rezultat toga, može se koristiti u procesu kontrole napona. Kada počne provoditi struja pod napajanjem prema napredu, dioda je pokazala svoju jedinstvenu sposobnost. Proizvođači točno određuju koliki će biti veći zen napon za ovu specifičnu vrstu diode. Zbog toga je moguće izraditi više zen dioda.
13). Schottky diode
Schottky dioda je vrsta diode koja se karakterizira svojom sposobnošću da vrši prekidačke operacije na visokim brzinama. Nema velikih gubitaka napona kroz put prema napredu, stoga se smatra pozitivnom osobinom.
Brze zatvarajuće krugove možemo uzeti kao dobar primjer gdje se ova vrsta diode može koristiti, budući da su njene primjene tamo lako vidljive. Uobičajena frekvencija rada dioda ove vrste je u gigahertz opsegu. Drugim riječima, ima potencijal da bude željenija tijekom visokofrekventnih aplikacija.
14). Shockley diode
Prekidačke aplikacije koriste ove diode, koje su drugačija vrsta diode od onih opisanih iznad. Imaju neki temeljni napon, također poznat kao okidački napon, koji je prisutan.
Nije moguće da se preklapa jer će ostati u načinu visokog otpora ako napon koji mu se pruža bude niži od osnovne okidačke vrijednosti. Put niskog otpora će biti konstruiran čim napon koji se pruža bude veći od osnovne okidačke vrijednosti. Shockley diode obavljaju svoje funkcije na taj način.
15). Varactor (ili) Varicap dioda
Ovo je još jedna jedinstvena kategorija dioda, koja se javlja kada se obrnuti napon primijeni na spoj uređaja. To uzrokuje promjenu kapaciteta spoja. Budući da je to varijabilna kapacitivna dioda, skraćenica "varicap" može se koristiti za referencu na nju.
16). Avalanche dioda
Avalanche dioda je vrsta diode s obrnutim polaritetom čija operacija proizlazi iz avalanche pojave. Kako avalanche neuspjeh nastupa kada pad napona ostane konstantan i ne ovisi o struju, zbog visokog stupnja osjetljivosti koje posjeduju, koriste se za fotodetekciju.
17). Dioda stalne struje
To je električki uređaj koji ograničava struju na maksimalnu vrijednost. Može se također nazvati dioda ograničenja struje (CLD) ili dioda reguliranja struje (CRD).
Ove diode izrađene su od n-kanalnog JFET-a. Vrata su povezana s izvorom i djeluju kao dvoterminski ograničitelj struje ili izvor struje. Omogućuju protjecanje struje do određene vrijednosti prije nego što prestanu s povećanjem (razvojem).
18). Dijode dopirane zlatom
Zlato se koristi kao dopant u ovim diodama. Neki diodi su moćniji od drugih. Struja izbijanja kod obrnutog polariteta je također niža u ovim diodama. Čak i s većim padovima napona, dioda može raditi na frekvencijama signala. Zlato pomaže brzoj rekombinaciji manjinskih nosača u ovim diodama.
19). Super barijer diode
To je dioda pravilnika s niskim padom napona pri prolazu kao Schottky dioda i niskom strujom izbijanja kao P-N spojna dioda. Stvorena je za primjene s visokom snalom, visokom brzinom prekidača i niskim gubitcima. Super barijer diode pravilnika su sljedeći tip pravilnika koji imaju niži pad napona pri prolazu od Schottky diode.
20). Pelijer dioda
Generira toplinu na dvije spojnice materijala poluprovodnika u ovom tipu diode, koja teče od jednog priključka do drugog. Ovaj tok ima samo jednu smjerovitost, koja je ista kao i smjer struje.
Ova toplina generira se kao rezultat električnog naboja stvorenog rekombinacijom manjinskih nositelja naboja. Ovo se uglavnom koristi za hlađenje i zagrijavanje. Ovaj tip diode služi kao senzor i toplinski motor u termoelektričnom hlađenju.
21). Kristalna dioda
Ovo je oblik točkastokontaktnih dioda, poznat i kao mačji vibrissa. Njegova funkcija ovisi o kontaktnom pritisku između kristala poluprovodnika i točke.
U njemu se nalazi metalni žica, koja je prisilno natovarena na kristal poluprovodnika. U ovim uvjetima, kristal poluprovodnika služi kao katoda, dok metalna žica služi kao anoda. Prirodnim putem, ove diode su zastarjele. Najčešće se koriste u mikrotalnih prijemnicima i detektorima.
22). Vakuum diode
Vakuum diode sastoje se od dva elektroda koji služe kao anoda i katoda. Katoda se izrađuje od volframa, koji emitira elektrone u smjeru anode. Protok elektrona uvijek ide od katode prema anodi. Tako djeluje kao prekidnik.
Kada je katoda pokrivena oksidnim materijalom, kapacitet emitiranja elektrona povećan je. Anode su duže, a njihove površine se ponekad nagradnjuju kako bi se smanjile temperature koje se javljaju u diodi. Dioda provodi tek kada je anoda pozitivna (+) u odnosu na katodu.
23). Mala signaldioda
To je mali uređaj s nerazmjerne značajke, primarno korišten u područjima visoke frekvencije i niske struje, poput radio i TV aparata.
Signali dijodi su mnogo manji od snage dijoda. Jedan rub je označen crnom (ili) crvenom bojom kako bi se označio terminal katoda. Performanse malog signala dijoda posebno su učinkovite za primjene na visokim frekvencijama.
U usporedbi s njihovim sposobnostima u drugim kategorijama, signali dijodi tipično imaju umjerenu mogućnost prenošenja struje i nisku potrošnju snage. Tipično su u rasponu od 150mA & 500mW.
Koristi se u
primjenama dijoda,
brzom prekidačkoj funkciji,
parametarskim pojačavacima & mnogim drugim primjenama.
24). Veliki signali dijoda
PN spojna sloja na ovim diodama je prilično deblj. Zbog toga, često se koriste za rektifikaciju ili pretvaranje AC u DC. Veliki PN spoj povećava mogućnost prenošenja napada dijoda i obrnuto blokirajuće napona. Veliki signali dijoda nisu prikladni za primjene na visokim frekvencijama.
Ove diode su glavno primjenjive u napajanjima poput
rektifikatora,
pretvarača,
inverzora,
uređaja za punjenje baterija itd.
Napredna otpornost ovih dioda iznosi nekoliko Ohma, dok se obrnuta blokirajuća otpornost mjeri u megaohmima.
Zbog svoje velike mogućnosti struje i napona, može se koristiti u električnim uređajima koji suzbijaju velike vrhunske napone.
Tako, razne vrste dioda i njihove primjene bile su diskutirane u ovom postu. Svaki diod ima svoju jedinstvenu metodu predstavljanja, kao i svoju jedinstvenu metodu rada.
Često postavljena pitanja
1). Da li diod pretvara izmjeničnu struju (AC) u jednosmjernu struju (DC)?
Dioda koja omogućuje strujanje (prolaz) u jednom smjeru. Kada se koristi s izmjeničnim strujama, diode provode samo tijekom polovice ciklusa. Stoga se koriste za pretvorbu izmjenične struje u jednosmjernu struju. Stoga su diode jednosmjerna struja (DC).
2). Što su idealne diode?
Dijode koje se koriste za regulaciju smjera strujanja poznate su kao idealne diode. Sa idealnom diodom, struja može teći samo u jednom smjeru, poznatom kao napredni smjer, i ne može teći u suprotnim smjerovima.
Idealne diode čine otvoreni krug kada su obrnuto polarizirane, a napon preko njih je negativan u tom stanju.
3). Kako se razlikuje napredna i obrnuta polarizacija?
Napredna polarizacija događa se u konvencionalnoj diodi kada napon preko diode dopušta normalno strujanje, dok obrnuta polarizacija označava napon preko diode u suprotnom smjeru. Međutim, napon primijenjen preko diode tijekom obrnute polarizacije ne rezultira značajnim strujanjem.
Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vrijedne su dijeljenja, ako dođe do povrede autorskih prava, molimo kontaktirajte nas za brisanje.
