Diódák és típusai
Mi a dióda?
A diódák kétvégű elektromos eszközök, amelyek egyirányú kapcsolóként működnek, csak egy irányba engedve áramot (átvitel). Ezek a diódák szemiconducens anyagokból, mint például
kémény,
germánium, és
gallium-arszén.
A dióda két végét anódának és katódának nevezik. A dióda működése két típusra osztható, a két vég közötti potenciális különbség (potenciális energia) alapján:
Ha az anoda nagyobb feszültséget mutat, mint a katoda, a dióda előre tehető, és áram tud áramlani.
Ha a katoda nagyobb feszültséget mutat, mint az anoda, a dióda visszafele tehető, és áram nem tud áramlani.
Különböző típusú diódák különböző feszültségekre szorulnak.
A kéménydiódák előrefeszültsége 0,7V, míg a germániumdiódáké 0,3V.
A kéménydiódák esetén a katodavég gyakran egy fekete vagy sötét sáv jelzi a dióda egyik vége, míg az anodavég általában a másik vég jelzik.
A rektifikáció, vagyis a váltakozó áram átalakítása egyirányú árammá, a diódák leggyakrabban alkalmazott felhasználása.
A diódák fordított polaritás védelmi és átmeneti védelmi alkalmazásokban használatosak, mivel csak egy irányba engedik át az áramot, és megakadályozzák annak másik irányú áramlását.
Dióda szimbóluma
A dióda szimbóluma látványosan látható lentebb. Az előrefeszültség esetén a nyíl teteje (jelzi) a hagyományos áramirányt, azaz az anoda a p oldalhoz, a katoda pedig az n oldalhoz csatlakozik.
Egyszerű PN-csődér, amelyet egy silícium vagy germanium kristálytömbben készítünk, az egyik részben ötértékű (vagy) adónyomóanyag és a másik részben háromértékű (vagy) elfogadó nyomóanyag bevonásával.
A PN-csődért is képződhet egy p-típusú és n-típusú fémes vezető összekapcsolása egy speciális gyártási folyamat segítségével. Az anód a terminál, ami a p-típusúhoz csatlakozik, míg a katód a terminál, ami az n-típusú oldalhoz csatlakozik.
A blokk közepén ezek a nyomóanyagok egy PN-csődért formálnak.
A diód működési elve
Az n-típusú és p-típusú fémes vezetők közötti interakció azon alapvető folyamat, amely a diód működésének mögött van.
Egy n-típusú fémes vezető sok (nagy) számú szabad elektront és kevés (kis) számú lyukat tartalmaz. Más szavakkal, egy n-típusú fémes vezetőben a szabad elektronok koncentrációja nagy, míg a lyukak koncentrációja viszonylag alacsony.
Egy n-típusú fémes vezetőben a szabad elektronok többségi töltésviszonyítóknak, míg a lyukak kisebbségi töltésviszonyítóknak tekintendők.
Egy p-típusú fémes vezető jellemzően nagy számú lyukat tartalmaz a szabad elektronokhoz képest. A lyukak jelentős többséget képeznek a töltésviszonyítók között a p-típusú fémes vezetőben, míg a szabad elektronok csak kisebb arányban jelennek meg ebben a típusú töltésviszonyítók között.
A diód jellemzői
Előre polarizált diód
Vissza polarizált diód
Nem polarizált (nulla polarizált) diód
1). Előre polarizált diód
A diódón keresztül áthaladó feszültség kis mértékben csökken, amikor előrefelé irányítjuk, és áram folyik rajta.
A germańium diódák előrefelé irányított feszültsége 300 mV, ami sokkal alacsonyabb, mint a szilícium diódák 690 mV-es értéke.
A p-típusú anyag potenciálenergiaja pozitív, míg az n-típusú anyag potenciálenergiaja negatív. A p-típusú anyagok pozitív potenciálenergiával rendelkeznek.
2). Hátrefelé irányított dióda
Amikor az elem feszültsége nullára csökken, a diódát hátrerefelé irányítottként nevezik. A germańium diódák hátrerefelé irányított feszültsége -50(μA) mikroamper, míg a szilícium diódák hátrerefelé irányított feszültsége -20(μA) mikroamper. A p-típusú anyagon vett potenciálenergia negatív, míg az n-típusú anyagon vett potenciálenergia pozitív.
3). Nincs irányítás (nulla irányítás)
A diódának nulla irányítású állapotúnak mondják, ha a diódán keresztül mérhető feszültségpotenciál nulla.
Diódák alkalmazása
A diódák fordított irányú áram ellenére való védelemhez szolgálnak
A diódák gyakran szerepelnek rögzítő áramkörökben (rögzítő áramkörök).
A diódák logikai kapu áramkörökben használatosak
A diódák gyakori alkotórészei a vágó áramköröknek.
A diódák rectifikációs eszközök részeként használatosak
Diódák típusai
1). Hátrerefelé irányított dióda
2). BARITT dióda
3). Gunn dióda
4). Lézerdiod
5). Fénybocsátó diód
6). Fotodiod
7). PIN diód
8). Gyors helyreállítású diód
9). Lépcsős helyreállítású diód
10). Túndiód
11). P-N csomódiód
12). Zener diód
13). Schottky diódok
14). Shockley diódok
15). Varactor (vagy) Vari-cap diód
16). Lawinadiód
17). Állandó áramú diód
18). Arany dopált diódok
19). Szuper bariérdiodok
20). Peltier diód
21). Kristálydiód
22). Vakuumi dióda
23). Kis jel dióda
24). Nagy jel dióda
1). Hátralépő dióda
Ez a diódatípus ismert mint "back dióda", és nem használják nagyon gyakran. A hátralépő (back) dióda egy PN-jellegű dióda, amely úgy működik, mint egy tünneldióda. A kvantumtúnellezés alapvető része az áramfolyásnak, különösen az ellenkező irányban. Az energiasáv-diagram segítségével pontosan látható, hogyan működik a dióda.
A legfelső sáv a vezető sávként ismert, míg az alsó sáv a valenciassávként. Amikor energia adódik az elektronoknak, azok több energiát kapnak és a vezető sáv felé mozognak. Amikor az elektronok a valenciassávból a vezető sávba mozognak, lyukakat hagynak a valenciassávban.
Nulla polarizáció esetén a megtelt valenciassáv ellentétes a megtelt vezető sávval. Fordított polarizáció esetén az N-réteg felfelé, a P-réteg lefelé tolódik. Most, a P-részben teljesen megtelt sáv eltér az N-részben üres sávtól, így az elektronok a túnellezés révén a P-részben teljesen megtelt sávból az N-részben üres sávba kezdnek mozogni.
Ez azt jelenti, hogy az áramfolyás történik akkor is, ha a polarizáció ellenkező irányú. Előre irányuló polarizáció esetén az N-réteg ugyanabban az irányban, felfelé tolódik, mint a P-réteg. Most, az N-részben teljesen megtelt sáv eltér a P-részben üres sávtól, így az elektronok a túnellezés révén az N-részben teljesen megtelt sávból a P-részben üres sávba kezdnek mozogni.
Ebben a diódatípusban negatív ellenállás régiót alkot, ami a dióda működésének fő eleme.
2). BARITT Dióda
Ez a diód ismert további néven is, nevezetesen Barrier Injection Transit Time diód vagy BARRITT diód. Megfelelő a mikrohullám alkalmazásokban, és lehetővé teszi a gyakrabban használt IMPATT dióddal való összehasonlításokat.
A hőenergia felhasználása okozza ezen specifikus diód emiszióját. Más diód típusokhoz képest ez a diód sokkal kevesebb zajt termel.
Kevertek, erősítők vagy oszcillátorok lehetnek ennek a diódnak a lehetséges alkalmazásai, kis jel kapacitásuk miatt más eszközökben is használhatók.
3). Gunn Diód
A PN csomópont diód, más néven Gunn diód, egy olyan diód, ami egy fémes vezető eszköz, amely két terminálból áll. A legtöbb alkalmazásban mikrohullám jel generálásra használják.
A Gunn diódokból fejlesztett oszcillátorok minden olyan helyen használatosak, ahol rádió adás szükséges.
Ezeket a diódokat katonai szervezetekben is használják. Ez a diód alapvető komponens az összes tachométerben, még a legprimitívebbekben is. A Gunn diódok megkönnyítik a modern figyelő rendszerekben a bejárati ajtó érzékelő technológiának beépülését, ami a modern figyelő rendszerek szükséglete. Ezenkívül, ezt a diódot javasolt a betörő (beavatkozó) riasztó áramkörökben használni.
4). Laser Diód
Mivel a laser diód koherens fényt generál, nem ugyanúgy működik, mint egy tipikus LED (fénykibocsátó diód). Ezek a specifikus diódok széles körben használhatók, például CD meghajtókban, DVD lejátszókban és bemutatókban használt lázermutatókban. Bár ezek a diódok olcsóbbak, mint más típusú lázergenerátorok, drágábbak, mint a LED-ek, és korlátozott élettartamuk van.
5). Fénykibocsátó Diód
A fénykibocsátó diód (vagy) LED a leggyakrabban használt diódok egyike. Ha a diód úgy van csatlakoztatva, hogy előre irányított polarizációval működik, akkor az áram áthalad a csomóponton, ami fény kibocsátását eredményezi. Új LED fejlesztések során ezeket átalakítják OLED- és LED-várré.
Az előre irányított polarizáció működési tartományában ezek a diódok vannak működésben. Az áram folyása kezdődik, amint a diód elkezdi vezetni ebben a zónában. A „forwarding current” kifejezés ezt a fajta áramot jelenti. A diód a forrása a létrejött fénynak ezen a művelet során.
Az LED-ek számos színben érhetők el. Például, villogó LED-ek, amelyek előre meghatározott időre képesek be- és kikapcsolódni. Két színt is kibocsátó bicolor LED-ek vagy három színt kibocsátó tricolor LED-ek lehetnek, attól függően, hogy mennyi pozitív feszültséget kapnak.
Ezen felül vannak olyan LED-ek, amelyek infravörös fényt tudnak előállítani. Gyakorlati alkalmazásaik a távirányítókban találhatók.
6). Fotodiod
A fotodiod ebben a technikában érzékel fényt. Felfedezték, hogy a fény interakciója a PN-csomópontral elektronok és lyukak létrehozását eredményezhet. A fotodiodok nagy része hátra irányított polarizáció mellett működnek, ami még apró mennyiségű fényindított áramfolyam könnyű észlelését és figyelését teszi lehetővé. Erőtermelés egy másik lehetséges alkalmazás ezekhez a diódokhoz.
Mivel a fotodiod működése hátra irányított polarizáció mellett is lehetséges, ezért működése nagyon hasonló a zen diódhoz.
Az áram értéke és a fényintenzitás értéke közvetlenül arányos egymással. Reakciós idejeik is elegendően gyorsak, nanoszekundumokban, nem milliszekundumokban mérve.
7). PIN dióda
A dióda jellemzői a fejlesztési folyamat során alakulnak ki. A p-típusú és n-típusú szabványok is használatosak ezen diódák készítésekor. Az ezekből az interakciókból eredő kapcsolatot intrinziкус полупроводником, так как он не содержит никакой концентрации легирующих примесей.
Olyan alkalmazások, mint a kapcsolózás, hasznosíthatják ezen régió elérhetőségét.
8). Gyors helyreállítási dióda
A dióda gyorsabb helyreállítási idővel rendelkezik. AC jellel történik a jelet bemenetként a rectifikáció folyamata során. Ez a szint pozitív és negatív aspektusokkal is bír. Ahhoz, hogy a polaritás pozitívból negatívra (vagy) negatívból pozitívra változzon, a helyreállítási idő lehetőleg rövidnek kell lennie.
Magas frekvenciájú alkalmazások esetén nagyon fontos, hogy a lehető leggyorsabb helyreállítási idők legyenek. Ilyen feltételek mellett ajánlott ennek a specifikus diódának használata. Ennek feltétele, hogy a reprezentáció pontosan történjen, miközben a jel integritása megtartva van.
9). Lépcsős helyreállítási dióda
Ez a mikrohullám-diódák egyik összetevője. Ez gyakran vezet impulzusok generálásához a magas frekvenciában. Ezek a diódák függőek (függően) a diódák típusától, amelyek gyorsan kikapcsolódnak (leállítódnak) működésük miatt.
10). Túnel dióda
Ez a tünneldiodok ismertek arról, hogy ultra-gyors sebességi tartományban működve kapcsolókat igényelnek. Az átmeneti időt nanoszekundumokban vagy pikoszekundumokban mérik. Ez használatos a nyugtató oszcillátorkörökben, mivel hozzájuk kapcsolódik a negatív ellenállás fogalma.
11). P-N csomópont dioda
Ez az alapvető dioda, amelyet p-típusú és n-típusú anyagok kölcsönhatása során jelenik meg. Kifejezi, hogyan preferálható egy nézőpont másik felett. Ez a polarizáció miatt különböző működési módokban használható.
Csak akkor vezet áram e dioda, ha előre irányuló polarizáció van. Ha a polarizáció fordított, nincs észrevehető áramfolyás. Ez azt mutatja, hogy a fordított polarizáció esetén a többlet áramot blokkolja.
Használatuk gyakori olyan alkalmazásokban, ahol alacsony áram szükséges, például jel diodákban, ezért kedvelték őket. A feszültség-helyettesítők (rectifiers) az egyik legfontosabb alkalmazása ennek a technológiának.
12). Zener dioda
Ez a dioda úgy épült, hogy visszafele irányuló polarizáció esetén is működhet. Amikor előre irányuló polarizáció van, a dioda működési tulajdonságai hasonlóak egy konvencionális p-n csomóponttal rendelkező diodához.
Amikor a dioda visszafele irányuló polarizációban működik, és elérte a legkisebb Zener feszültséget, az áramerősség értékei növekedni fognak, de a feszültség továbbra is állandón marad.
Ezért használható a feszültség-ellenőrzési folyamatban. Amikor előre irányítottan áramot vezet, a diód egyedi képességeket mutat. A gyártók pontosan meghatározzák, hogy milyen magas lesz a zen feszültség ennek a specifikus diód típusának. Ezáltal lehetséges több zen diód készítése.
13). Schottky diódák
A Schottky diód olyan diód, amely a nagy sebességű kapcsoló műveletek végzésére alkalmas. Az előre irányított úton nagyon kevés feszültségvesztés történik, ezért ezt pozitívnak tekintik.
Elég gyors csuklókörök példája, ahol ilyen diódokat használnak, mivel itt felvilágosultan látható a használatuk. Ezen diódok működéséhez tipikusan gigahertz-es frekvenciát használnak. Más szavakkal, nagyobb értékűek lehetnek a magas frekvenciájú alkalmazásokban.
14). Shockley diódák
A kapcsoló alkalmazásokban használják ezt a diód típust, ami eltér az eddig említettektől. Van nála alapvető feszültsége, amit trigger feszültségnek is neveznek.
Nem tud kapcsolni, ha a ráadott feszültség alacsonyabb, mint az alap trigger érték, mert magas ellenállású módban marad. Alacsony ellenállású útvonal jön létre, amint a kifutó feszültség meghaladja az alap trigger értéket. A Shockley diódok így hajtanak végre a funkcióikat.
15). Varactor (vagy) Varicap diód
Ez egy másik egyedi diód típus, amely akkor jelenik meg, amikor fordított feszültséget adunk a berendezés csomópontjához. Ez változtatja a csomópont teljesítményét. Mivel ez egy változó kapacitású diód, a varicap rövidítést használhatjuk annak jelölésére.
16). Lawin dióda
A lawin dióda egy olyan fordított irányú dióda, amely működését a lawin jelenségtől veszi. A lawin meghibásodása akkor történik, amikor a feszülteses csökkenés állandó marad, és nem befolyásolja a áramot. Mivel nagy érzékenységgel rendelkeznek, fotodetekcióra használják őket.
17). Állandó áramú dióda
Ez egy elektromos eszköz, amely korlátozza az áramot a megadott maximális értékre. Ezt áram-korlátozó diódának (CLD) vagy áram-szabályozó diódának (CRD) is nevezhetjük.
Ezek a diódák (n-csatorna)-JFET-ből készültek. A kapcsoló a forráshoz van csatlakoztatva, és két terminálú áram-korlátozóként vagy áram-forrásoként működik. Engedélyezik, hogy adott értékig áram folgyjon rajtuk, mielőtt leállítanák a további növekedést.
18). Arany dopált diódák
Az arany dopáló anyagként használják ezekben a diódáknál. Néhány dióda erősebb, mint mások. A fordított irányú áramérzékenység is alacsonyabb ezekben a diódáknál. Akár nagyobb feszülteses csökkenések esetén is, a dióda jelefrecencián működhet. Az arany gyorsítja a kisebbségi tranzisztorok újraszerveződését ezekben a diódáknál.
19). Szuper bariérdiódák
Ez egy rektifikációs dióda, amely Schottky diódaként alacsony előre menő feszülteses csökkenéssel, P-N csomópont diódaként pedig alacsony (fordított) áramérzékenységgel rendelkezik. Ez a dióda nagy teljesítményű, gyors váltási, és alacsony veszteséges alkalmazásokra készült. A szuper bariér rektifikációs diódák a következő típusú rektifikátorok, amelyek kevesebb előre menő feszülteset igényelnek, mint a Schottky dióda.
20). Peltier-dióda
Ez a dióda hőt generál a szemiletvek két anyagjegyének kapcsolatában, amely az egyik végpontból a másikba folyik. Ez a folyás csak egy irányú, ami megegyezik az áramfolyam irányával.
A hő a kisebbségi töltésviszonyok újraszövetsége során keletkező elektromos töltés eredményeként jön létre. Ezt főleg hűtésre és fűtésre használják. Ez a dióda termoelmei hűtésben mind érzékelőként, mind hőmotor mint is szolgál.
21). Kristálydióda
Ez egy pontkapcsolati dióda, amit néha macskaszakálszalaggal is emlegetnek. Működése a szemiletvek kristálya és a pont közötti kapcsolódási nyomásra épül.
Ebben a diódában található egy fémvezeték, amely a szemiletvek kristályához van erősen csatlakoztatva. Ilyen feltételek mellett a szemiletvek kristály a katód szerepét játsza, míg a fémvezeték az anód. Természetileg ezek a diódák elavultak, főleg mikrohullám-fogadók és detektorokban használták őket.
22). Vakuumi diódák
A vakuumi diódák két elektrodából állnak, amelyek az anód és a katód szerepét töltik be. A katód wollemből készül, amely elektronokat bocsát ki az anód irányába. Az elektronfolyamat mindig a katód felől az anód felé halad. Így ez a dióda mint egy kapcsoló működik.
Ha a katód le van fedve óxidanyaggal, akkor növekszik az elektronbocsátló képessége. Az anódok hosszabbak, és a felületeiket néha ásítják, hogy minimalizálják a dióda belső hőmérsékletét. A dióda csak akkor vezet, ha az anód pozitív (+) a katód végpontjához képest.
23). Kis jel dióda
Ez egy apró eszköz, amely rendkívül aránytalanságos jellemzőkkel rendelkezik, főleg magas frekvenciájú és alacsony áramú alkalmazásokban, mint például a rádiók és televíziók esetében.
A jelzésdiódák sokkal kisebbek, mint a teljesítménydiódák. Egyik oldaluk feketével (vagy) pirossal van jelölve a katod terminál jelölésére. A kis jelzésdiódák teljesítménye különösen hatékony magas frekvenciákon.
Más kategóriákban megjelenő képességeikkel szemben a jelzésdiódák általában csak közepes áramviselő képességgel és alacsony teljesítmény-elosztással rendelkeznek. Általában 150 mA és 500 mW közötti értékek vannak szokásosak.
Ezt használják
Diód alkalmazásokban,
Gyors kapcsolózásnál,
Parametrikus erősítőkben & sok más alkalmazásban.
24). Nagy jelzésdióda
Ezeknél a diódáknál a PN csatlakozási réteg elég vastag. Ennek következtében gyakran használják rektifikációnál, vagy AC-DC átalakításnál. A nagy PN csatlakozás növeli a diódától előre irányba haladó áramviselő képességét és a hátrafelé blokkoló feszültséget. A nagy jelzésdiódák nem alkalmasak magas frekvencián futó alkalmazásokhoz.
Ezek a diódák elsősorban olyan tápegységekben használhatók, mint
Rektifikátorok,
Átalakítók,
Inverzorok,
Akku töltők stb.
Ezeknél a diódáknál az előre irányba mutató ellenállás néhány ohm, míg a hátrafelé blokkoló ellenállás megaohmos mértékű.
A nagy áram- és feszültség-képessége miatt elektromos eszközökben is használható, amelyek nagy csúcsfeszültségeket szűkítik le.
Tehát ebben a bejegyzésben beszéltünk a diódák sokféle típusáról és azok alkalmazásáról. Minden dióda egyedi módon ábrázolható, valamint egyedi működési módja van.
Gyakori kérdések
1). Konvertálja-e a dióda az alternatív áramot (AC) egyenes áramra (DC)?
A diód, amely lehetővé teszi a áram egyirányú (átmenetét). Amikor váltakozó árammal használják, a diód csak a ciklus fele ideig vezet. Ennek eredményeként azokat a váltakozó áram konvertálására használják egyirányú árrá. Így a diódok egyirányú ár (DC).
2). Mi az ideális diód?
Az áram irányának szabályozására használt diódokat ideális diódoknak nevezik. Egy ideális dióddal az áram csak egy irányban tud áramlani, amit előre irányítottan hívunk, és nem tud hátrafele áramlani.
Az ideális diódok nyílt áramkörnek tűnnek, amikor visszafelé irányítják őket, és a rajtuk lévő feszültség ebben az esetben negatív.
3). Mi a különbség a előrefelé és hátrafelé irányítás között?
Az előrefelé irányítás akkor történik egy hagyományos diódban, amikor a diódon átmenő feszültség engedélyezi az áram normális áramlását, míg a hátrafelé irányítás azt jelenti, hogy a feszültség a diódon ellentétes irányban van. Azonban a hátrafelé irányítás során a diódon alkalmazott feszültség nem eredményez jelentős áramáramlást.
Kijelentés: Tiszteletben tartsuk az eredeti tartalmat, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sértés esetén kérjük, vegye fel a kapcsolatot a törlés érdekében.
