Leg diode en zijn types uit
Wat is een diode?
Diodes zijn elektrische toestellen met twee aansluitingen die fungeren als eenrichtingschakelaar, waardoor stroom slechts in één richting kan vloeien (overdragen). Deze diodes worden gemaakt van halfgeleidermaterialen zoals
Silicium,
Germanium, en
Galliumarsenide.
De twee aansluitingen van een diode worden de anode en kathode genoemd. Het functioneren van een diode kan worden ingedeeld in twee typen op basis van het potentiaalverschil (potentiele energie) tussen deze twee aansluitingen:
Als de anode een hogere spanning heeft dan de kathode, wordt de diode beschouwd als voorwaarts gepolariseerd en kan stroom vloeien.
Als de kathode een hogere spanning heeft dan de anode, wordt de diode achterwaarts gepolariseerd genoemd, en kan er geen stroom vloeien.
Verschillende soorten diodes hebben verschillende spanningen nodig.
De voorwaartse spanning van siliciumdiodes is 0,7V, terwijl die van germaniumdiodes 0,3V is.
Bij het werken met siliciumdiodes wordt de kathodeaansluiting vaak aangeduid door de zwarte of donkere band aan één kant van de diode, terwijl de anodeaansluiting doorgaans wordt aangegeven door de andere aansluiting.
Rechthoekiging, oftewel het omzetten van wisselstroom naar gelijkstroom, is een van de meest voorkomende toepassingen van diodes.
Diodes worden gebruikt in toepassingen voor bescherming tegen omgekeerde polariteit en tijdelijke overbelasting, omdat ze stroom alleen in één richting laten doorstromen en stroom in de andere richting belemmeren.
Symbool van een diode
Het symbool van een diode is hieronder afgebeeld. Onder de voorwaartse polarisatie wijst de pijlpunt (aangeeft) in de richting van de conventionele stroom. Dit betekent dat de anode verbonden is met de p-zijde & de kathode met de n-zijde.
Een eenvoudige PN-junctiediode door een silicium- of germaniumkristalblok te doppen met pentavale (of) donor impuriteiten in één sectie en trivale (of) acceptor impuriteiten in de andere.
Een PN-junctie kan ook worden gevormd door een p-type en een n-type halfgeleider samen te koppelen met behulp van een specifiek productieproces. De anode is het aansluitpunt dat verbinding maakt met de p-type. De kathode is het aansluitpunt dat verbinding maakt met de n-type zijde.
In het midden van het blok vormen deze dopingen een PN-junctie.
Werkingsprincipe van een diode
De interactie tussen n-type en p-type halfgeleiders is het fundamentele proces achter het functioneren van een diode.
Een n-type halfgeleider bestaat uit veel (groot) aantal vrije elektronen & weinig (klein) aantal gaten. Met andere woorden, in een n-type halfgeleider is de concentratie van vrije elektronen groot, terwijl de concentratie van gaten vrij laag is.
In een n-type halfgeleider worden vrije elektronen (bekend) als meerderheidsladingsdragers aangeduid, terwijl gaten worden aangeduid als minderheidsladingsdragers.
Een p-type halfgeleider wordt gekenmerkt door een hoog aantal gaten ten opzichte van het aantal vrije elektronen dat het bevat. Gaten vormen de overgrote meerderheid van de ladingsdragers in een p-type halfgeleider, terwijl vrije elektronen slechts een klein deel van dit soort ladingsdragers vertegenwoordigen.
Kenmerken van een diode
Diode voorwaarts gepolariseerd
Diode achterwaarts gepolariseerd
Ongepolariseerde diode (Zero biased) diode
1). Diode voorwaarts gepolariseerd
Er is een kleine daling in spanning over de diode wanneer deze in de voorwaartse richting wordt gepolariseerd en er stroom doorheen loopt.
De voorwaartse spanning van germaniumdiodes is 300 mV, wat veel lager is dan de voorwaartse spanning van siliciumdiodes, die 690 mV bedraagt.
Het potentieel energieniveau over p-type materiaal is positief, terwijl het potentieel energieniveau over n-type materiaal negatief is. p-type materialen hebben een positief potentieel energieniveau.
2). Omgekeerd gepolariseerde diode
Wanneer de spanning van de batterij volledig tot nul wordt gebracht, wordt gezegd dat de diode omgekeerd gepolariseerd is. De omgekeerde spanning voor germaniumdiodes is -50(μA) microamperes, terwijl de omgekeerde spanning voor siliciumdiodes -20(μA) microamperes is. Wanneer je kijkt naar p-type materiaal, is het potentieel energieniveau negatief, maar bij n-type materiaal is het potentieel energieniveau positief.
3). Ongepolariseerde diode (Diode met nulpolarisatie)
Het wordt gesteld dat een diode een nulpolarisatieconditie heeft wanneer het gemeten spanningspotentieel over de diode nul is.
Toepassingen van diodes
Bescherming tegen stroom die in de omgekeerde richting stroomt met behulp van diodes
Diodes worden vaak gebruikt in schakelingen die klampen (klampcircuits).
Gebruik van diodes in logische poortenschakelingen
Diodes zijn een algemeen component in knippende schakelingen.
Rechthoekige apparaten bestaande uit diodes
Soorten diodes
1). Achterwaartse diode
2). BARITT Diode
3). Gunn Diode
4). Laser Diode
5). Lichtemittierende Diode
6). Fotodioden
7). PIN-Diode
8). Snelle hersteldiode
9). Treetjeshersteldiode
10). Tunnel diode
11). P-N-overgangsdioden
12). Zenerdiode
13). Schottkydioden
14). Shockleydioden
15). Varactor (of) Vari-cap diode
16). Lawinediode
17). Constant-stroomdioden
18). Goudgedopte dioden
19). Superbarrièredioden
20). Peltierdiode
21). Kristaldiode
22). Vacuüm Diode
23). Kleinsignaaldiode
24). Grootsignaaldiode
1). Backward Diode
Deze soort diode staat ook bekend als een "back diode" en wordt niet vaak gebruikt. De backward (back) diode is een PN-junctiediode die werkt als een tunnel diode. Quantumtunneling is een belangrijk onderdeel van hoe de stroom vloeit, vooral in de tegengestelde richting. Met de energiebandafbeelding kun je precies zien hoe de diode werkt.
De band op het bovenste niveau wordt de geleidingsband genoemd, en de band op het onderste niveau wordt de valentieband genoemd. Wanneer er energie aan elektronen wordt toegevoegd, krijgen ze meer energie en bewegen ze zich naar de geleidingsband. Wanneer elektronen van de valentieband naar de geleidingsband bewegen, laten ze gaten achter in de valentieband.
In de toestand zonder biasing is de bezette valentieband tegenovergesteld aan de bezette geleidingsband. In de omgekeerde biasconditie daarentegen, beweegt de N-regio omhoog terwijl de P-regio omlaag beweegt. Nu is de band die volledig is in de P-sectie anders dan de band die leeg is in de N-sectie. Dus beginnen elektronen te bewegen van de volle band in de P-sectie naar de lege band in de N-sectie door tunneling.
Dit betekent dat stroomvloeiing optreedt, zelfs wanneer de bias in de tegengestelde richting is. In de voorwaartse biasconditie beweegt de N-regio in dezelfde richting als de P-regio, wat omhoog is. Nu is de band die gevuld is in de N-sectie anders dan de band die leeg is in de P-sectie. Dus beginnen elektronen te bewegen van de volle band in de N-sectie naar de lege band in de P-sectie door tunneling.
Bij deze soort diode wordt het negatieve weerstandsgebied gevormd, wat het belangrijkste deel van de diode is dat ervoor zorgt dat hij werkt.
2). BARITT Diode
Dit soort diode staat ook bekend onder de uitgebreide term Barrier Injection Transit Time diode, of BARRITT diode. Het is geschikt voor toepassingen in de microgolftechniek en stelt verschillende vergelijkingen mogelijk met de IMPATT diode, die vaker wordt gebruikt.
De toepassing van thermische energie veroorzaakt de emissie bij dit specifieke type diode. In vergelijking met andere soorten diodes produceert deze veel minder ruis.
Mixers, versterkers of oscillators zijn enkele van de mogelijke toepassingen voor deze, gezien hun vermogen om kleine signalen te verwerken. Ze kunnen ook in een verscheidenheid aan andere apparaten worden gebruikt.
3). Gunn Diode
Een PN-junctiediode, ook bekend als Gunn diode, is een soort diode die een type halfgeleiderapparaat is dat bestaat uit twee aansluitingen. In de meeste toepassingen wordt het gebruikt voor de productie van microgolfsignalen.
Oscillators die zijn ontwikkeld van Gunn diodes worden gebruikt waar radio-overdracht nodig is.
Ze worden ook gebruikt in militaire organisaties. Deze diode is een essentieel onderdeel van alle tachometers, zelfs de meest basale. Gunn diodes maken het eenvoudig om deur-openingsensortechnologie in moderne monitoringssystemen op te nemen, wat een vereiste is in moderne monitoringssystemen. Bovendien wordt deze diode aanbevolen voor gebruik in de schakelingen van inbraakdetectie-alarmcircuits.
4). Laser Diode
Aangezien de laserdiode coherent licht genereert, werkt deze niet op dezelfde manier als een typische LED (licht-emitterende diode). Deze specifieke soorten diodes vinden wijdverspreide toepassing in verschillende domeinen, waaronder CD-drives, DVD-spelers en laseraanstrekers die worden gebruikt in presentaties. Hoewel deze diodes betaalbaarder zijn dan andere soorten lasers, zijn ze veel duurder in vergelijking met LEDs. Ze hebben ook een beperkte levensduur.
5). Licht-emitterende Diode
De term lichtgevende diode (of) LED verwijst naar een van de meest voorkomende en wijdverspreide soorten dioden. Als de diode is verbonden zodat deze een voorwaartse bias heeft, zal de stroom door de junctie gaan, wat het licht zal veroorzaken. Er zijn verschillende nieuwe LED-doorbraken die ze omzetten in OLEDs en LEDs.
Tijdens het werkgebied van de voorwaartse bias, zijn dit de soort dioden die in werking zijn. Zodra de diode begint te geleiden, is er een stroomstroom wanneer we in dit gebied zijn. De term "voorwaartse stroom" verwijst naar deze soort stroom. De diode is de bron van het licht dat tijdens deze operatie wordt geproduceerd.
LEDs komen in een breed scala aan kleuren. Meer specifiek, een knipperende die kan functioneren als aan en uit voor een bepaalde periode. Ze kunnen bicolore leidingen zijn, waarbij twee kleuren worden uitgestraald, of tricolore leidingen, waarbij drie kleuren worden uitgestraald, afhankelijk van de hoeveelheid positieve spanning die ontvangen wordt.
Daarnaast zijn er LEDs die infrarood licht kunnen produceren. Hun praktische toepasbaarheid vindt men in afstandsbedieningen.
6). Fotodiode
Licht wordt opgepikt door de fotodiode in deze techniek. Het is ontdekt dat de interactie van licht met een PN-junctie kan leiden tot de vorming van elektronen en gaten. In de meeste gevallen functioneren fotodiodes onder omstandigheden van omgekeerde bias, waardoor zelfs een minuscule hoeveelheid lichtgeïnduceerde stroom gemakkelijk kan worden gedetecteerd en bewaakt. Energie genereren is een andere mogelijke toepassing voor deze soort dioden.
Aangezien het ook kan geleiden wanneer het wordt blootgesteld aan omgekeerde bias, is het functioneren van een fotodiode zeer vergelijkbaar met dat van een zen diode.
Zowel de waarde van de stroom & de lichtintensiteit zijn direct evenredig met elkaar. Ze hebben ook reactietijden die voldoende snel zijn, gemeten in nanoseconden in plaats van milliseconden.
7). PIN-Diode
De eigenschappen van deze diode worden bepaald tijdens het ontwikkelingsproces. Zowel p-type als n-type standaarden worden gebruikt in de constructie van dit type diode. De aansluiting die als gevolg van deze interacties wordt geproduceerd, wordt een intrinsische halfgeleider genoemd, omdat er geen dopantconcentratie aanwezig is.
Toepassingen zoals schakelen kunnen profiteren van toegang tot deze regio.
8). Fast Recovery Diode
De diode heeft een snellere hersteltijd. Wisselstroom wordt gebruikt als signaal-ingang gedurende het rechtkoppelingsproces. Deze niveaus hebben zowel positieve als negatieve aspecten. Om te transitie van positief naar negatief (of) van negatief naar positief, moet de herstelperiode zo kort mogelijk zijn.
Bij het uitvoeren van hoogfrequente toepassingen is het zeer belangrijk om de snelste mogelijke hersteltijden te hebben. In dergelijke omstandigheden wordt aanbevolen deze specifieke diode te gebruiken. Als voorwaarde hiervoor moet de weergave op een nauwkeurige manier worden gedaan terwijl de integriteit van het signaal behouden blijft.
9). Step Recovery Diode
Het is een van de componenten van de microgolfdiode. Dit leidt vaak tot het genereren van pulsen in het hoogfrequente bereik. Deze dioden zijn afhankelijk van het type diode dat de eigenschap heeft om snel uit te schakelen door hun werking.
10). Tunnel Diode
Deze tunnel dioden worden bekend om schakelaars te vereisen terwijl ze in de ultra-hoge snelheidsbereik werken. De duur van de overgang wordt gemeten in nanoseconden of picoseconden. Dit wordt gebruikt in ontspanningsoscillator circuits vanwege het idee van negatieve weerstand dat ermee verbonden is.
11). P-N Junction Diode
Dit is de fundamentele diode die wordt geproduceerd wanneer p-type en n-type materialen met elkaar interactie aangaan. Het verkent het idee van een bepaald standpunt boven een ander te bevorzijden. Vanwege deze bias kan het in verschillende bedrijfsmodi functioneren.
Alleen wanneer de voorwaartse bias wordt toegepast, leidt deze diode. Wanneer de bias in de andere richting is, is er geen duidelijke stroomstroom. Het toont aan dat de stroom wordt geblokkeerd wanneer de bias in de andere richting is.
Ze worden gebruikt in situaties waar applicaties lage stromen nodig hebben, zoals signaal dioden, en zijn daarom favoriet. De rectifiers zijn een van de meest fundamentele toepassingen van deze technologie.
12). Zener Diode
Het is het soort diode dat zo is geconstrueerd dat het in de reverse-bias modus kan functioneren. Wanneer een voorwaartse bias wordt toegepast, zullen de werk-eigenschappen van de diode vergelijkbaar zijn met die van een conventionele diode die een p-n junction als fundamenteel onderdeel heeft.
Wanneer de diode in de reverse-bias modus werkt, zal er, nadat het de laagste Zener-spanning heeft bereikt, een toename in de stroomwaarden optreden; echter, de spanning zal daarbuiten constant blijven.
Als gevolg hiervan kan het worden gebruikt in het proces van spanningregeling. Wanneer het stroom gaat geleiden onder voorwaartse bias, heeft de diode zijn unieke vermogen getoond. De fabrikanten bepalen precies wat de meer zen-spanning zal zijn voor dit specifieke type diode. Daardoor is het mogelijk om meer zen-diodes te maken.
13). Schottky Diodes
Een Schottky-diode is een soort diode die wordt gekenmerkt door zijn vermogen om schakeloperaties met hoge snelheden uit te voeren. Er treedt weinig spanningverlies op langs de voorwaartse weg, waardoor dit wordt beschouwd als een positieve eigenschap.
Clamping circuits die snel genoeg zijn, zijn een goed voorbeeld waar deze soort diode kan worden gebruikt, aangezien de toepassingen daar duidelijk zijn. Een frequentie in het gigahertzbereik is typisch voor het gebruik van diodes van dit type. Met andere woorden, het heeft het potentieel om wenselijker te zijn bij toepassingen met hoge frequenties.
14). Shockley Diodes
Schakeltoepassingen maken gebruik van deze diodes, die een ander type diode zijn dan de hierboven beschreven. Ze hebben een fundamentele spanning, ook bekend als trigger-spanning, die aanwezig is.
Het is onmogelijk om te schakelen omdat het in de modus met hoge weerstand blijft als de toegevoerde spanning lager is dan de basis triggerwaarde. De route met lage weerstand wordt gecreëerd zodra de aangeboden spanning hoger is dan de basis triggerwaarde. De Shockley-diodes voeren hun functies op deze manier uit.
15). Varactor (of) Varicap Diode
Dit is een andere unieke categorie diodes, die optreedt wanneer er een omgekeerde spanning wordt aangebracht op de verbinding van het apparaat. Dit veroorzaakt een verandering in de capaciteit van de verbinding. Aangezien het een variabele capaciteit diode is, kan de afkorting "varicap" worden gebruikt om er naar te verwijzen.
16). Avalanche Diode
De avalanche diode is een soort omgekeerd gepolariseerde diode die zijn werking ontleent aan het avalanche-fenomeen. Het falen van de avalanche treedt op wanneer de spanning constant blijft en niet wordt beïnvloed door de stroom. Vanwege hun hoge gevoeligheid worden ze gebruikt voor foto-detectie.
17). Constant-current Diode
Het is een elektrisch apparaat dat de stroom beperkt tot de maximale waarde. Het kan ook worden aangeduid als een stroombeperkende diode (CLD) of een stroomregulerende diode (CRD) (CRD).
Deze dioden zijn gemaakt van een (n-kanaal)-JFET. Het poortcontact is verbonden met de bron en fungeert als een twee-polig stroombeperker of stroombron. Ze laten een stroom doorstromen tot een specifieke waarde voordat ze ophouden om verder te stijgen (ontwikkelen).
18). Gold Doped Diodes
Goud wordt gebruikt als dopant in deze dioden. Sommige dioden zijn krachtiger dan andere. De lekstroom bij omgekeerde polarisatie is ook lager in deze dioden. Zelfs bij grotere spanningen kan de diode werken op signaal frequenties. Goud helpt bij de snelle recombinatie van minderheidsdragers in deze dioden.
19). Super Barrier Diodes
Het is een rectifiërende diode met een lage voorwaartse spanning als Schottky-diode en een lage omgekeerde lekstroom als P-N-junctiediode. Het werd ontworpen voor toepassingen met hoge vermogens, hoge snelheidsswitching en lage verliezen. Super barrier rectifier diodes zijn het volgende type rectifiers dat een lagere voorwaartse spanning heeft dan de Schottky-diode.
20). Peltier Diode
Het genereert warmte op de twee materiaalverbindingen van het halfgeleider in dit type diode, die van een terminal naar de andere terminal stroomt. Deze stroom heeft slechts één richting, die dezelfde is als de richting van de stroom.
Deze warmte wordt geproduceerd als gevolg van de elektrische lading die wordt gegenereerd door de recombinatie van de minderheidsladingdragers. Dit wordt voornamelijk gebruikt voor koeling en verwarming. Deze soort diode dient zowel als sensor als warmtemotor in thermoelektrische koeling.
21). Crystal Diode
Dit is een vorm van puntcontactdiode die ook bekend staat als katte snor. Zijn werking wordt bepaald door de contactdruk tussen het halfgeleiderkristal en het punt.
Er zit een metalen draad in, die tegen het halfgeleiderkristal wordt gedrukt. In deze toestand fungeert het halfgeleiderkristal als kathode, terwijl de metalen draad als anode dient. In wezen zijn deze diodes verouderd. Ze worden voornamelijk gebruikt in magnetronontvangers en detectoren.
22). Vacuum Diodes
Vacuümdiodes bestaan uit twee elektroden die als anode en kathode dienen. Wolfram wordt gebruikt om de kathode te maken, die elektronen in de richting van de anode uitzendt. De elektronenstroom gaat altijd van kathode naar anode. Daardoor fungeert het als een schakelaar.
Wanneer de kathode bedekt is met oxide materiaal, neemt de capaciteit tot elektronenuitzending toe. Anodes zijn meestal langer en hun oppervlakken worden soms ruw gemaakt om de temperaturen die in de diode optreden te minimaliseren. De diode zal alleen geleiden wanneer de anode positief (+) is ten opzichte van de kathodeterminal.
23). Small Signal Diode
Het is een klein apparaat met onverhoudelijke kenmerken, voornamelijk gebruikt in toepassingsgebieden met hoge frequentie en lage stroom, zoals radio's en televisies.
Signaaldiodes zijn veel kleiner dan vermogendiodes. Een rand is gemarkeerd met zwart (of) rood om de kathode-aansluiting aan te geven. De prestaties van de kleine signaaldiode zijn bijzonder effectief voor toepassingen op hoge frequenties.
In vergelijking met hun mogelijkheden in andere categorieën hebben signaaldiodes meestal een beperkte stroomdraagcapaciteit en een lage vermogensafgifte. Ze liggen meestal in het bereik van 150mA & 500mW.
Het wordt gebruikt in
Diode-toepassingen,
Snelle schakeling,
Parametrische versterkers & vele andere toepassingen.
24). Grote Signaaldiode
De PN-junctielagen op deze diodes zijn vrij dik. Daardoor worden ze vaak gebruikt voor rectificatie of het omzetten van AC naar DC. De grote PN-junctie verhoogt de stroomdraagcapaciteit in voorwaartse richting en de blokkingspanning in achterwaartse richting van de diode. Grote signaaldiodes zijn niet geschikt voor toepassingen op hoge frequenties.
Deze diodes zijn voornamelijk toepasbaar in energievoorzieningen zoals
Rectifiers,
Omvormers,
Omzetters,
Batterijlaadapparatuur, enz.
De voorwaartse weerstand van deze diodes is enkele Ohms, terwijl de achterwaartse blokkeringsweerstand wordt gemeten in Mega Ohms.
Vanwege de hoge stroom- & spanningscapaciteit kan het worden gebruikt in elektrische apparaten die grote piekspanningen onderdrukken.
Als resultaat zijn de vele soorten diodes en hun toepassingen besproken in dit bericht. Elke diode heeft zijn eigen unieke manier van weergave, naast zijn eigen unieke werkwijze.
Veelgestelde vragen
1). Zorgt een diode voor het omzetten van wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC)?
De diode die de stroom in één richting laat doorstromen. Wanneer gebruikt met wisselstroom, zullen de dioden slechts voor de helft van de cyclus geleiden. Hierdoor worden ze gebruikt om wisselstroom om te zetten naar gelijkstroom. Daarom zijn dioden gelijkstroom (DC).
2). Wat zijn Ideale Dioden?
Dioden die worden gebruikt om de richting van de stroom te reguleren, staan bekend als ideale dioden. Met een ideale diode kan de stroom alleen in één richting stromen, bekend als de voorwaartse richting, en kan deze niet in de tegengestelde richting stromen.
Ideale dioden lijken een open circuit te vormen wanneer ze achterwaarts belast zijn, en de spanning erover is negatief in deze toestand.
3). Wat is het verschil tussen voorwaartse & achterwaartse belasting?
Voorwaartse belasting treedt op in een conventionele diode wanneer de spanning over de diode de normale stroomtoevoer toestaat, terwijl achterwaartse belasting aangeeft dat de spanning over de diode in de tegengestelde richting is. Echter, de spanning die tijdens de achterwaartse belasting over de diode wordt aangebracht, leidt niet tot een merkbare stroomtoevoer.
Verklaring: Respecteer het origineel, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er sprake is van schending neem dan contact op om te verwijderen.
