Izskaidrojiet diodu un tās veidus
Kas ir diods?
Diodi ir divkontakta elektriskie ierīces, kas darbojas kā vienvirziena slēdze, ļaujot strāvei plūst (pārnest) tikai vienā virzienā. Šos diodus izgatavo no poluprovadītāju materiāliem, piemēram,
Silicija,
Germanija un
Gallija arsenīds.
Dioda divi kontakti tiek saukti par anodu un katodu. Dioda darbība var tikt klasificēta divos veidos atkarībā no potenciālā atšķiruma (potenciālā enerģijas) starp šiem diviem kontaktiem:
Ja anodai ir lielāka sprieguma vērtība nekā katodai, diods tiek uzskatīts par priekšvirziena slīpumu un strāve var plūst.
Ja katodai ir lielāka sprieguma vērtība nekā anodai, diods tiek saukts par pretvirziena slīpumu, un strāve nevar plūst.
Dažādi diodi nepieciešamās dažādas sprieguma vērtības.
Silicija diodu priekšvirziena spriegums ir 0,7V, savukārt germanija diodu — 0,3V.
Strādājot ar silicija diodiem, katoda terminālis bieži tiek norādīts ar melno vai tumšo jostu dioda viena gala, savukārt anoda terminālis parasti tiek rādīts ar otru termināli.
Rectifikācija, vai AC pārveidošana DC, ir viens no visizplatītākajiem diodu pielietojumiem.
Diodi tiek izmantoti pretimsprieguma aizsardzības un īslaicīgo pieauguma aizsardzības aplikācijās, jo tie ļauj strāvei plūst (iet cauri) tikai vienā virzienā un ierobežo strāves plūsmu otrā virzienā.
Dioda simbols
Zemāk ir attēlots dioda simbols. Priekšvirziena slīpumā bulta norāda (liecina) konventionālās strāves plūsmas virzienā. Tātad, anoda ir savienota ar p pusi, bet katoda ar n pusi.
Vienkārša PN savienojuma dioda, iegūstama dopējot silīcija vai germanija kristāla bloku ar pentavālentu (vai) donora impuritāti vienā daļā un trivālentu (vai) akseptoru impuritāti otrā daļā.
PN savienojumu var izveidot arī savienojot p-tipa un n-tipa poluprovadītājus, izmantojot konkrētu ražošanas procesu. Anoda ir kontakts, kas savienots ar p-tipa poluprovadītāju, kādēļ katoda ir kontakts, kas savienots ar n-tipa pusi.
Kristāla bloka centrā šie dopējumi veido PN savienojumu.
Diodas darbības princips
N-tipa un p-tipa poluprovadītāju mijiedarbība ir pamatprocesis, kas nodrošina diodas darbību.
N-tipa poluprovadītājs sastāv no liela skaita brīvo elektronu un mazā skaita tukšumu. Citiem vārdiem sakot, n-tipa poluprovadītājā brīvo elektronu koncentrācija ir liela, bet tukšumu koncentrācija ir ļoti zema.
N-tipa poluprovadītājā brīvie elektroni tiek saukti par balsīgajiem lādiņierobežniekiem, savukārt tukšumi tiek saukti par nelielu lādiņierobežnieku daļu.
P-tipa poluprovadītājam raksturīga liela tukšumu skaits salīdzinājumā ar to saturējošajiem brīvajiem elektroniem. Tukšumi veido lielo balsīgo lādiņierobežnieku daļu p-tipa poluprovadītājā, savukārt brīvie elektroni veido tikai mazu daļu no šāda veida lādiņierobežniekiem.
Diodas īpašības
Priekšēji apspiests diods
Aizmugurē apspiests diods
Neapspiests diods (nullē apspiests) diods
1). Priekšēji apspiests diods
Kad dioda ir nosūtīta uz priekšu un caur to plūst strāva, uz tās gāžas mazs sprieguma samazinājums.
Cērija diodas priekšvirziena spriegums ir 300 mV, kas ir daudz zemāks nekā silicija diodas priekšvirziena spriegums, kas ir 690 mV.
P-tipa materiāla potenciālā enerģija ir pozitīva, savukārt N-tipa materiāla potenciālā enerģija ir negatīva. P-tipa materiāliem ir pozitīva potenciālā enerģija.
2). Apgrieztā virzienā nosūtīta dioda
Kad akumulators piedziņa spriegumu samazina līdz nullei, dioda tiek saukta par apgrieztā virzienā nosūtītu. Cērija diodas apgrieztā virzienā spriegums ir -50(μA) mikroamperes, savukārt silicija diodas apgrieztā virzienā spriegums ir -20(μA) mikroamperes. Kad skatās caur P-tipa materiālu, potenciālā enerģija ir negatīva, bet kad skatās caur N-tipa materiālu, potenciālā enerģija ir pozitīva.
3). Neieslodzīta dioda (nulles sprieguma dioda)
Tiek norādīts, ka dioda ir nulles sprieguma stāvoklī, ja diodas pārslodzes spriegums ir nulle.
Diodas lietojumi
Aizsardzība pret otrādi strāvas plūsmu, izmantojot diodas
Diodas bieži tiek izmantotas šķērsēšanas shēmās (šķērsēšanas shēmas).
Diodu lietošana loģiskās vartiņu shēmās
Diodas ir bieži sastopams komponents šķērsēšanas shēmās.
Rectifikācijas ierīces, kas sastāv no diodām
Diodu veidi
1). Apgrieztā virzienā darbojošās diodas
2). BARITT dioda
3). Gunn dioda
4). Lāzerdiods
5). Gāzējošs diods
6). Fotodiods
7). PIN diods
8). Ātrā atgūšanās diods
9). Soļu atgūšanas diods
10). Tunneldiods
11). P-N savienojuma diods
12). Zenera diods
13). Šotkija diodi
14). Šoklija diodi
15). Varaktors (vai) Vari-cap diods
16). Lavīna diods
17). Pastāvīga strāvas diods
18). Suņdārstīti diodi
19). Super barjera diodi
20). Peltera diods
21). Kristālda diods
22). Vakuumdiods
23). Mazā signāla diods
24). Lielā signāla diods
1). Apgrieztā diode
Šāda veida diode tiek arī saukta par “apgriezto diodu,” un to ne tik bieži izmanto. Apgrieztā (apgrieztā) diode ir PN savienojuma diode, kas darbojas līdzīgi tunelējošajai diodei. Kvantu tunelēšana ir svarīga daļa no strāvas plūsmas, īpaši pretējā virzienā. Ar enerģijas joslu attēlu varat precīzi redzēt, kā diode darbojas.
Augstākā līmeņa josla tiek saukta par “veduma joslai,” bet apakšējā līmeņa josla tiek saukta par “vālentuma joslai.” Kad elektronam tiek pievienota enerģija, tie tendē uz iegūšanu vairāk enerģijas un pārvietojas uz veduma joslu. Kad elektroni pārvietojas no vālentuma joslas uz veduma joslu, viņi atstāj tukšus vietu vālentuma joslā.
Nulles nometnes stāvoklī aizņemtā vālentuma josla atrodas pretējā pusē salīdzinājumā ar aizņemto veduma joslu. Otrādi nometnes stāvoklī N reģions pārvietojas uz augšu, bet P reģions pārvietojas uz leju. Tagad pilnībā aizņemtā P sekcijas josla atšķiras no tukšā N sekcijas joslas. Tādējādi elektroni sāk pārvietoties no pilnībā aizņemtās P sekcijas joslas uz tukšo N sekcijas joslu, tunelējot.
Tātad, tas nozīmē, ka strāvas plūsma notiek pat tad, ja nometne ir pretējā virzienā. Priekšējā nometnes stāvoklī N reģions pārvietojas tajā pašā virzienā, kas P reģions, kas ir uz augšu. Tagad aizņemtā N sekcijas josla atšķiras no tukšā P sekcijas joslas. Tādējādi elektroni sāk pārvietoties no pilnībā aizņemtās N sekcijas joslas uz tukšo P sekcijas joslu, tunelējot.
Šāda veida diodē veidojas negatīvās pretestības reģions, kas ir galvenais diodes daļa, kas to padara darboties.
2). BARITT Diode
Šāda veida dioda arī pazīstama ar tās paplašināto terminu, kas ir Barrier Injection Transit Time dioda vai BARRITT dioda. Tā ir piemērota mikroviļņu lietojumos un ļauj veikt dažādus salīdzinājumus ar vairāk izmantoto IMPATT diodu.
Siltuma enerģijas izmantošana rada šāda veida diodas emisiju. Salīdzinājumā ar citiem diodu tipiem, šī dioda radīt daudz mazāk troksnis.
Mixeris, pastiprinātāji vai oscilatori ir daži no iespējamiem šo diodu lietojumiem, ņemot vērā to mazu signālu jaudu. Tās var izmantot arī daudzos citos ierīču veidos.
3). Gunn diode
PN savienojuma dioda, arī pazīstama kā Gunn dioda, ir tāda dioda, kas ir poluprovadītāja ierīce ar diviem kontaktiem. Lielākajā daļā lietojumu tā tiek izmantota mikroviļņu signālu ražošanai.
Gunn diodām balstīti oscilatori tiek izmantoti visur, kur nepieciešama radio transmisija.
Tās tiek izmantotas arī militārās organizācijās. Šī dioda ir svarīga komponente visiem taħometriem, pat visvienkāršākajiem. Gunn diodas var viegli integrēt durvju atvēršanas sensoru tehnoloģiju modernos monitorēšanas sistēmās, kas ir nepieciešams modernajām monitorēšanas sistēmām. Turklāt šī dioda tiek ieteikta lietošanai ievainotāju (intruder) alarma shēmās.
4). Laser diode
Tā kā lasera dioda ģenerē koherento gaismu, tā darbojas atšķirīgi nekā parastā LED (gaismas izstarojoša dioda). Šādas specifiskas diodas plaši tiek izmantotas dažādos jomās, tostarp CD stūrējos, DVD atskaņotājos un prezentāciju lasera peilcī. Lai gan šīs diodas ir lētākas nekā citas lasera ģeneratoru veidi, to cena ir daudz augstāka salīdzinājumā ar LED. Tās arī ir ar ierobežotu dzīves laiku.
5). Gaismas izstarojoša diode
Frazas gaismu izstarojošs diods (vai) LED attiecas uz vienu no visbiežāk sastopamajiem un plaši izmantotajiem diodu veidiem. Ja diods ir savienots tā, ka tam ir priekšēja polarizācija, tad strāva ieplūst caur savienojumu, kas izraisīs gaismu. Ir vairāki jauni LED panākumi, kas tos pārvērš OLED un LED.
Priekšējās polarizācijas darbības zonā šādi diodi strādā. Strāva plūst tiklīdz diods sāk vedēt, kad mēs atrodamies šajā zonā. Termins "priekšējā strāva" attiecas uz šāda veida strāvu. Diods ir gaismas avots, ko ražo šajā operācijā.
LED pieejami daudzveidīgās krāsās. Konkrētāk, mirgojošs, kas var darboties kā ieslēgts un izslēgts noteiktā laika garumā. Tie var būt divkrāsaini, kas emite divas krāsas, vai trīskrāsaini, kas emite trīs krāsas, atkarībā no saņemtā pozitīvā sprieguma apjomā.
Papildus tam, ir LED, kas var radīt infrasarkano gaismu. Tā praktiskā pielietojamība ir atrasta attālinātos pultos.
6). Fotodiods
Šajā tehnikā fotodiods uzsver gaismu. Atklāts, ka gaisma ar PN savienojumu interakcija var radīt elektronus un traukus. Parasti fotodiodi darbojas aizmugurējās polarizācijas iestatījumos, kas ļauj viegli detektēt un monitorēt pat mazāko gaismainduktīvo strāvas plūsmu. Varbūtīga cita lietojuma veida šādiem diodiem ir enerģijas ražošana.
Kā rezultātā, ka tas var strādāt arī aizmugurējās polarizācijā, fotodioda darbība ir ļoti līdzīga zen dioda darbībai.
Strāvas un gaismintensitātes vērtības ir tieši proporcionālas viena otrai. Tie arī ir pietiekami ātri reaģējoši, mērojot nanosekundes, nevis milisekundes.
7). PIN Diods
Šīs diodas īpašības tiek noteiktas tās izstrādes procesā. Šīs diodas konstrukcijā tiek izmantotas gan p-tipa, gan n-tipa standarti. Šo interakciju rezultātā radītais savienojums ir zināms kā intrīnisks poluprovadītājs, jo tajā netiek ievērota nekāda dopings koncentrācija.
Pārslēgšanas un citi lietojumi var izmantot piekļuvi šai zonai.
8). Ātra Atveseles Dioda
Dioda būs ar ātrāku atveseles laiku. AC tiek izmantots kā signāla ievade visā rektifikācijas procesā. Šie līmeņi ir gan ar pozitīvām, gan negatīvām aspektiem. Lai polaritātes pārietu no pozitīvām uz negatīvām (vai) no negatīvām uz pozitīvām, atveseles periods jābūt tik īss, cik iespējams.
Augstfrekvences lietojumos ļoti svarīgi ir, lai atveseles laiks būtu tik īss, cik iespējams. Šādos apstākļos ir ieteicams izmantot šo specifisko diodu. Kā šīs prasības dēļ, attēlošana jāveic precīzi, saglabājot signāla integritāti.
9). Solīšanās Atveseles Dioda
Tā ir viena no mikroviļņu diodas komponentēm. Tas bieži veicina impulsu ģenerēšanu augstfrekvences diapazonā. Šīs diodas ir atkarīgas no to diodu tipa, kas spēj ātri izslēgties savā darbībā.
10). Tunneldiode
Šie tunelējošie diodi ir pazīstami ar to, ka darbojoties ļoti augstā ātrumā, nepieciešamas pārslēgumi. Pārejas laiks tiks mērots nanosekundēs vai pikosekundēs. Tas tiek izmantots relaksācijas oscilatoru shēmās, jo tas saistīts ar negatīvo pretestību.
11). P-N Junction Diode
Šis ir pamatdiods, kas rodas, kad p-tipa un n-tipa materiāli savstarpēji mijiedarbojas. Tas izpēta ideju par viena viedokļa priekšrocībām pret otru. Tādēļ, dēļ šīs strāvas novirzes, tas var darboties dažādos režīmos.
Šis diods ved elektrisku strāvu tikai tad, ja tiek piemērota priekšvirziena strāvas novirze. Ja strāvas novirze ir pretēja virzienā, strāva netiek apzināma. Tas rāda, ka strāva tiek bloķēta, ja strāvas novirze ir pretēja virzienā.
Tie tiek izmantoti situācijās, kad lietojumi prasa zemas strāvas, piemēram, signāldiodi, un tādēļ tie ir iecienīti. Rektifikātori ir viens no fundamentālākajiem šīs tehnoloģijas lietojumiem.
12). Zener Diods
Šis ir tāds diods, kas ir konstruēts tā, lai varētu darboties atgriezeniskās strāvas novirzes režīmā. Ja tiek piemērota priekšvirziena strāvas novirze, dioda darbības īpašības būs līdzīgas tradicionālam diodam ar p-n savienojumu kā pamatelementu.
Kad diods darbojas atgriezeniskās strāvas novirzes režīmā un sasniedz zemāko Zenera spriegumu, strāvas vērtības palielinās, bet spriegums turpinās palikt nemainīgs pēc tam punkta.
Tādēļ to var izmantot sprieguma kontroles procesā. Kad diods sāk pārnest strāvu priekšvirzienā, tas parāda savu unikālo spēju. Ražotāji precīzi nosaka, kāds būs vairāk zen spriegums šim specifiskajam dioda veidam. Tādēļ ir iespējams ražot vairāk zen diodus.
13). Šottki diodi
Šottki diods ir tāds diods, kas raksturojas ar spēju veikt pārslēgšanas operācijas augstās ātrumos. Priekšvirziena ceļā notiek ļoti maza sprieguma zudne, tāpēc tas tiek uzskatīts par pozitīvu atribūtu.
Pietiekami ātri slodzes shēmas ir labs piemērs, kur tāds diods var tikt izmantots, jo tā lietošana tur ir viegli redzama. Gigahertu apmēru frekvence ir tipiska šāda veida diodu darbībai. Citiem vārdiem sakot, tā potenciāli var būt vēlams augstfrekvences lietojumos.
14). Šokli diodi
Slēdzēšanas lietojumi izmanto šos diodus, kas atšķiras no iepriekš minētajiem. Tie ir aprīkoti ar pamata spriegumu, ko arī sauc par trigeri.
Tas nevar slēgties, jo paliks augstā pretestības režīmā, ja nodrošinātais spriegums ir zemāks par pamata trigeri. Zema pretestības gājiena izveidošanās notiks tikai tad, kad nodrošinātais spriegums pārsniedz pamata trigeri. Šokli diodi veic savas funkcijas šādā veidā.
15). Varaktors (vai) Varikaps diods
Šis ir vēl viens unikāls diodu kategorija, kas rodas, kad pievienojams pretējais spriegums ierīces savienojumam. Tas izraisa savienojuma kapacitātes maiņu. Tā kā tas ir mainīgas kapacitātes diods, to var saukties arī kā "varikaps".
16). Avalanche Diode
Avalanche diode ir veids no piestiprinātās strāvas diodām, kas atgūst savu darbību no avalanche parādības. Avalanche neveiksme notiek, kad sprieguma pazeminājums paliek nemainīgs un nav ietekmēts ar strāvu. Tā kā tās augstais jūtības līmenis, tās tiek izmantotas fotodetektājos.
17). Constant-current Diode
Tas ir elektriskais ierīce, kas ierobežo strāvu līdz maksimālai vērtībai. To var arī saukt par strāvas ierobežojošo diodu (CLD) vai strāvas regulējošo diodu (CRD).
Šīs diodes ir izgatavotas no (n-kanāla)-JFET. Vārte ir savienota ar avotu un darbojas kā divtermiņu strāvas ierobežotājs vai strāvas avots. Tās ļauj strāvai plūst caur tām līdz noteiktai vērtībai pirms apturēšanas, lai turpinātu attīstīties.
18). Gold Doped Diodes
Zelta tiek izmantots kā dopants šajās diodās. Dažas diodes ir spēcīgākas par citām. Piestiprinātās strāvas trūkstošā strāva šajās diodās ir arī zemāka. Pat ar lielākiem sprieguma pazeminājumiem diode var darboties signālu frekvencēs. Zelts palīdz straujai minoritātes nosūtītāju rekombinācijai šajās diodās.
19). Super Barrier Diodes
Tas ir rektifikatora diode ar zemu priekšējo sprieguma pazeminājumu kā Schottky diode un zemu (piestiprināto) trūkstošo strāvu kā P-N savienojuma diode. Tā tika izstrādāta augstas jaudas, augstas ātruma pārslēgšanai un zemu zudējumu lietojumiem. Super barjeru rektifikatora diodes ir nākamais rektifikatoru veids, kuru priekšējais spriegums ir zemāks nekā Schottky diodes.
20). Peltiera diode
Tā ģenerē siltumu divu materiālu savienojumā peldošās struktūras šajā veidā diodē, kas plūst no vienas kontaktpunkta uz otru. Šī plūsma ir tikai vienā virzienā, kas atbilst strāvas plūsmas virzienam.
Šis siltums tiek ģenerēts kā rezultāts elektriskā lādējuma, ko radīt nevienlīdzīgo lādes nobīdņu rekombinācijā. Tas tiek izmantots galvenokārt dzesēšanai un sildīšanai. Šāda veida diode darbojas gan kā sensors, gan siltuma dzinējs termoelektriskajā dzesēšanā.
21). Kristāla diode
Tas ir punktu kontaktu diodes veids, kas arī pazīstams kā kaķa vibrisses. Tā darbība tiek noteikta semipildošā kristāla un punkta kontaktspiediena starp.
Tajā ietilpst metāla vada, kas tika spiests pret semipildošo kristālu. Šajā stāvoklī semipildošais kristāls darbojas kā katoda, bet metāla vads kā anoda. Šie diodi ir novecojuši un tiek izmantoti galvenokārt mikroviļņu saņemtājos un detektors.
22). Vakuumdiodes
Vakuumdiodes sastāv no diviem elektrodām, kas darbojas kā anoda un katoda. Katodu izgatavo no volfrāma, kas emite elektronus anodas virzienā. Elektronu plūsma vienmēr notiek no katodas uz anodu. Tādējādi tā darbojas kā slēdzis.
Ja katoda ir apklāta ar oksīdu materiālu, elektronu emises jauda palielinās. Anodas ir garačas, un to virsmas dažreiz tiek rūpjošas, lai samazinātu temperatūru diodē. Dioda vedēs tikai tad, ja anoda ir pozitīva (+) attiecībā pret katodas kontaktpunktu.
23). Maza signāldaode
Tas ir maziņš ierīce ar neproporcionalām īpašībām, kas tiek izmantota galvenokārt augstās frekvences un zemas strāvas lietojumos, piemēram, radio un televīzijā.
Signāldaodi ir daudz mazāki nekā jaudasdaodi. Viens gals ir atzīmēts melnu vai sarkanu, lai norādītu katoda terminālu. Mazo signāldaoda veiktspēja ir īpaši efektīva augstās frekvences lietojumos.
Salīdzinājumā ar to spēju citās kategorijās, signāldaodi parasti ir ar mērenu strāvas pārnesešanas spēju un zemu enerģijas izlietojumu. Tie parasti atrodas robežās no 150 mA līdz 500 mW.
Tie tiek izmantoti
Daodi lietojumos,
Ātrās komutācijas,
Parametriskajos pastiprinātājos un daudzos citos lietojumos.
24). Lielais signāldaods
Šo daodu PN savienojuma slānis ir salīdzinoši smagais. Tā rezultātā tie bieži tiek izmantoti rektifikācijai vai AC uz DC pārveidošanai. Lielais PN savienojums palielina daoda priekšgājošās strāvas pārnesešanas spēju un apgrieztās bloķēšanas spriegumu. Lielie signāldaodi nav piemēroti augstfrekvenčiem lietojumiem.
Šie daodi galvenokārt tiek izmantoti piegādes avotos, piemēram
Rektifikātoros,
Konverteros,
Invertoros,
Akumulatoru uzlādēšanas ierīcēs utt.
Šo daodu priekšgājošā pretestība ir daži Om, bet apgrieztā bloķēšanas pretestība tiek mērīta Megomos.
Tāpēc, tā kā tam ir augsta strāvas un sprieguma spēja, to var izmantot elektriskās ierīces, kas samazina lielus virsūdeju spriegumus.
Kā rezultātā šajā rakstā ir apspriesti daudzi daoda veidi un to lietojumi. Katrs daods ir savāds, gan attiecībā uz savu reprezentācijas metodi, gan darbības metodi.
Bieži uzdodamie jautājumi
1). Vai daods pārvērš maiņstrāvu (AC) par vienmērīgo strāvu (DC)?
Diods, kas ļauj strāvai plūst (iet cauri) vienā virzienā. Kad tos izmanto ar maiņstrāvi, diodi pārvedīs tikai pusē no cikla. Tādēļ tos izmanto maiņstrāves pārveidošanai uz taisnstrāvi. Tādēļ diodi ir taisnstrāve (DC).
2). Kas ir ideālie diodi?
Diodi, kas tiek izmantoti, lai regulētu strāvas plūsmas virzienu, pazīstami kā ideālie diodi. Ar ideālo diodu strāva var plūst tikai vienā virzienā, ko sauc par priekšvirziena virzieniem, un tā nevar plūst pretējā virzienā.
Ideālie diodi šķiet, ka ir atvērtais kontakts, kad tie ir apgrieztā polārizācijā, un spriegums pāri ir negatīvs šajā stāvoklī.
3). Kāda atšķirība starp priekšvirziena un apgrieztu polārizāciju?
Priekšvirziena polārizācija notiek parastā diodā, kad dioda pāri esošais spriegums ļauj normālu strāvas plūsmu, savukārt apgrieztā polārizācija nozīmē spriegumu dioda pāri pretējā virzienā. Tomēr, spriegums, kas tiek piemērots dioda pāri apgrieztās polārizācijas laikā, nesatur nekādu būtisku strāvas plūsmu.
Declarācija: Cieņojiet oriģinālu, labas raksti vērts koplietot, ja ir pārkāpumi, lūdzu, sazinieties, lai dzēst.
