Objasni diodu i njene vrste
Šta je dioda?
Dioda je električki uređaj sa dva terminala koji deluje kao jednosmerna prekidna klopka, omogućavajući tok struje (prelazak) samo u jednom smeru. Ove diode su izrađene od poluprovodničkih materijala, poput
Kiselika,
Germanijuma, i
Galinijum arsenid.
Dve terminalne tačke diode se nazivaju anoda i katoda. Funkcionisanje diode može biti klasificirano u dva tipa, zavisno od potencijalne razlike (potencijalne energije) između ove dve terminalne tačke:
Ako anoda ima veći napon od katode, dioda se smatra da je u pozitivnom položaju (forward bias) i struja može teći.
Ako katoda ima veći napon od anode, dioda se smatra da je u negativnom položaju (reverse bias) i struja ne može teći.
Različite vrste dioda zahtevaju različite napone.
Napona pri pozitivnom položaju (forward voltage) kod kiseliknih dioda je 0,7V, dok kod germanijumskih dioda je 0,3V.
Kada se radi sa kiseliknim diodama, terminal katode često označava crna ili tamna traka na jednom kraju diode, dok se anodni terminal obično pokazuje drugim terminalom.
Rektifikacija, ili pretvaranje AC u DC, jeste jedna od najčešćih primena dioda.
Diode se koriste u aplikacijama za zaštitu od obrnutog polarnog stanja i zaštitu od privremenih preopterećenja jer dozvoljavaju proticaj struje (prolazak) samo u jednom smeru i sprečavaju proticaj struje u drugom smeru.
Simbol diode
Simbol diode prikazan je ispod. Pod uslovima pozitivnog položaja, strelica pokazuje (označava) smer konvencionalnog toka struje. To znači da je anoda povezana sa p stranom, a katoda sa n stranom.
Jednostavni PN spojnica dioda formira se dopiranjem kristalne građe silicijuma ili germanijuma pentavalentnim (ili) donorskim prilepčevima u jednom odjeljku i trivalentnim (ili) akceptorskim prilepčevima u drugom.
PN spojnica može biti formirana takođe spajanjem p-tipa i n-tipa poluprovodnika koristeći određeni proizvodni proces. Anoda je terminal koji se povezuje sa p-tipom, a katoda je terminal koji se povezuje sa n-tipom stranom.
U središtu bloka, ovi dopovi formiraju PN spojnicu.
Princip rada diode
Interakcija između n-tipa i p-tipa poluprovodnika predstavlja fundamentalni proces za rad diode.
N-tip poluprovodnik sastoji se od velikog broja slobodnih elektrona i manjeg broja rupe. Drugim rečima, u n-tipu poluprovodnika, koncentracija slobodnih elektrona je velika, dok je koncentracija rupe značajno niska.
U n-tipu poluprovodnika, slobodni elektroni su poznati kao većinski nosioci naelektrisanja, dok su rupe poznate kao manjinski nosioci naelektrisanja.
P-tip poluprovodnika karakteriše se visokim brojem rupe u odnosu na količinu slobodnih elektrona koje sadrži. Rupe čine pretežnu većinu nosioca naelektrisanja u p-tipu poluprovodnika, dok slobodni elektroni predstavljaju samo manju delu ovih nosioca naelektrisanja.
Karakteristike diode
Diode sa naprednim polaritetom
Diode sa obrnutim polaritetom
Neupolařena dioda (dioda sa nultim polaritetom)
1). Diode sa naprednim polaritetom
Kada je dioda pod uticajem napona u pravom smeru i kroz nju protiče struja, dolazi do malog smanjenja napona na diodi.
Naponska padnica napredna (forward voltage) za germanijumske diode iznosi 300 mV, što je mnogo niže od naponske padnice napredne za silicijske diode, koja 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 sa obrnutim polaritetom
Kada se napon baterije svede na nulu, kaže se da dioda ima obrnut polarni efekat. Obrnuti napon za germanijumske diode iznosi -50(μA) mikroampera, dok je obrnuti napon za silicijske diode -20(μA) mikroampera. Kada se posmatra preko p-tipa materijala, potencijalna energija je negativna, ali kada se posmatra preko n-tipa materijala, potencijalna energija je pozitivna.
3). Nepolarizovana dioda (dioda sa nultim polaritetom)
Kaže se da dioda ima stanje nultog polarnog efekta kada je merena naponska padnica na diodi nula.
Primene diode
Zaštita od struje koja teče u suprotnom smeru koristeći diode
Dioide se često koriste u klimirajućim krugovima (clamping circuits).
Upotreba dioda u logičkim klopovima
Dioide su česti komponenti u osečnim krugovima.
Uređaji za rektifikaciju sastavljeni od dioda
Tipovi dioda
1). Dioda za obrnuti smer
2). BARITT dioda
3). Gunn dioda
4). Laserski diod
5). Diod sa emitovanjem svetlosti
6). Fotodiod
7). PIN diod
8). Brzi oporavak dioda
9). Korak oporavka dioda
10). Tunelna dioda
11). P-N prekidna dioda
12). Zener dioda
13). Schottky diode
14). Shockley diode
15). Varaktorska (ili) Vari-kap dioda
16). Lavinska dioda
17). Konstantno-strujna dioda
18). Zlatom dopirane diode
19). Super barijerne diode
20). Peltier dioda
21). Kristalna dioda
22). Vakuumna dioda
23). Dioda za male signale
24). Dioda za velike signale
1). Reversna dioda
Ova vrsta diode se takođe zove "reversna dioda" i ne koristi se često. Reversna (reversna) dioda je PN spojna dioda koja radi kao tunelna dioda. Kvantno tuneliranje je važan deo toka struje, posebno u suprotnom smeru. Sa slikom energetske zone možete tačno videti kako dioda funkcioniše.
Zona na vrhu se zove "provodna zona", a zona na dnu se zove "valentna zona". Kada se elektronima dodaje energija, oni teže da dobiju više energije i pomeraju se ka provodnoj zoni. Kada elektroni pređu iz valentne zone u provodnu zonu, ostavljaju praznine u valentnoj zoni.
U stanju nultog polarisanja, valentna zona koja je zauzeta suprotna je provodnoj zoni koja je zauzeta. U uslovima obrnutog polarisanja, pak, N-regija se pomeri nagore, dok P-regija ide nadole. Sada, zona koja je kompletna u P-sekciji različita je od zone koja je prazna u N-sekciji. Tako elektroni počinju da se kreću iz punog pojasca u P-sekciji u prazni pojasac u N-sekciji putem tuneliranja.
To znači da tok struje nastaje čak i kada je polarisanje u suprotnom smeru. U uslovima direktnog polarisanja, N-regija se pomeri u istom smeru kao P-regija, tj. nagore. Sada, zona koja je ispunjena u N-sekciji različita je od zone koja je prazna u P-sekciji. Tako elektroni počinju da se kreću iz punog pojasca u N-sekciji u prazni pojasac u P-sekciji putem tuneliranja.
U ovom tipu diode formira se region sa negativnim otporom, koji predstavlja glavni deo diode koji omogućava njeno funkcionisanje.
2). BARITT dioda
Ovaj tip dioda je poznat i pod svojim proširenim nazivom, to jest Barrier Injection Transit Time dioda ili BARRITT dioda. Pogodna je za mikrovalne primene i omogućava različite upoređivanja sa IMPATT diodom, koja se češće koristi.
Korišćenje toplinske energije uzrokuje emisiju kod ovog specifičnog tipa diode. U poređenju sa drugim tipovima dioda, ova proizvodi znatno manje šuma.
Mikseri, pojačala ili oscilatori su neki od mogućih primena ovih dioda, s obzirom na njihovu sposobnost rada sa malim signalima. Mogu se koristiti i u mnogim drugim uređajima.
3). Gunn Diode
PN spojna dioda, takođe poznata kao Gunn dioda, jeste vrsta diode koja predstavlja tip poluprovodničkog uređaja koji se sastoji od dva terminala. U većini primena koristi se za proizvodnju mikrovalnih signala.
Oscilatori razvijeni iz Gunn dioda koriste se gde god postoji potreza za radio prenosom.
Takođe se koriste u vojnim organizacijama. Ova dioda je ključni komponent svih tahometara, čak i najosnovnijih. Gunn diode može olakšati uključivanje tehnologije senzora otvaranja vrata u modernim sistemima nadzora, što je potreba u modernim sistemima nadzora. Takođe, ova dioda se preporučuje za korišćenje u kružnicama alarmnih sistema protiv krađe (intruzija).
4). Laser Diode
Zbog činjenice da generiše koherentnu svetlost, laser dioda ne funkcioniše na isti način kao tipičan LED (light-emitting diode). Ovi specifični tipovi dioda široko se koriste u različitim oblastima, uključujući CD pogone, DVD plejere i lasere za prezentacije. Iako su ove diode povoljnije od drugih tipova generatora lasera, njihova cena je značajno veća u poređenju sa LED-ovima. Takođe imaju ograničen vremenski život.
5). Light Emitting Diode
Izraz svetloizlučujući diod (ili) LED odnosi se na jednu od najčešćih i najšire korišćenih vrsta dioda. Ako je diod povezan tako da ima napredni polarni napon, tada će struja proći kroz spoj, što će dovesti do proizvodnje svetlosti. Postoji nekoliko novih LED preokreta koji ih pretvaraju u OLED-e i LED-e.
U radnoj zoni naprednog polarnog naponskog stanja, ovo su tipovi dioda koje koristimo. Struja teče čim diod počne da vodi, kada smo u toj zoni. Izraz "napredna struja" odnosi se na ovu vrstu struje. Diod je izvor svetlosti koja se proizvodi tokom ovog procesa.
LED-ovi dolaze u širokom spektru boja. Da bih bio precizniji, postoji mihajući LED koji može funkcionisati kao uključeno i isključeno za predodređeni vremenski period. Mogu biti dvobojni, u kom slučaju emituju dve boje, ili trobojni, u kom slučaju emituju tri boje, u zavisnosti od količine pozitivnog naponal.
Pored toga, postoje LED-ovi koji mogu proizvoditi infracrveno svetlo. Njihova praktična primena se nalazi u daljinskih upravljačima.
6). Fotodiod
Svetlost se detektuje fotodiodom u ovoj tehnici. Utvrđeno je da interakcija svetlosti sa PN spojem može dovesti do stvaranja elektrona i rupe. U većini slučajeva, fotodiodi funkcionišu pod uslovima obrnutog polarnog naponskog stanja, što omogućava lako detektovanje i monitoring čak i minimalne količine struje indukovane svetlosti. Generisanje snage je još jedna moguća primena ovih vrsta dioda.
Pošto može da vodi i kada je podložen obrnutom polarnom naponskom stanju, funkcija fotodioda je vrlo slična funkciji zen dioda.
Vrednost struje i intenzitet svetlosti su direktno proporcionalni jedan drugom. Takođe imaju dovoljno brze vremena reakcije, koje se mere u nanosekundama umesto milisekundama.
7). PIN Dioda
Karakteristike ove diode određuju se tokom procesa njegove razvojne faze. U izradi ovog tipa diode koriste se i p-tip i n-tip standardi. Spoj koji nastaje kao rezultat ovih interakcija poznat je kao intrinzični poluprovodnik, jer neće sadržati koncentraciju dopiranja.
Aplikacije, poput prekidača, mogu iskoristiti pristup ovom regionu.
8). Brza oporavna dioda
Dioda će imati brži vreme oporavka. AC se koristi kao ulazni signal tokom procesa rektifikacije. Ovi nivoi imaju pozitivne i negativne aspekte. Da bi polaritet prešao sa pozitivnog na negativan (ili) sa negativnog na pozitivan, period oporavka mora biti što kraći.
Kada se vrše visokofrekventne aplikacije, veoma je važno da su vremena oporavka što kraća. U ovim uslovima, preporučuje se korišćenje ove specifične diode. Kao uslov toga, predstavljanje mora biti tačno, dok se istovremeno održava integritet signala.
9). Step Recovery Dioda
Jedan je od komponenti mikrovalne diode. Često dovodi do generisanja impulsa u visokofrekventnom opsegu. Ove diode su zavisne (zavisno) od tipa dioda koje imaju osobinu brzog isključivanja zbog njihovog rada.
10). Tunelna dioda
Ovi tunel dijodovi su poznati po tome što zahtevaju prekidače kada rade u ultra visokoj brzinskoj opsegu. Trajanje prelaza mjeri se u nanosekundama ili pikosekundama. Ovo se koristi u relaksacionim oscilatornim krugovima zbog ideje o negativnom otporu koja je povezana s njim.
11). P-N Junction Diode
Ovo je fundamentalni dijod koji se proizvodi kada materijali p-tipa i n-tipa međusobno interagiraju. Istražuje ideju o preferiranju jedne perspektive pre druge. Zbog ovog odstupanja, može raditi u različitim režimima operacije.
Ovaj dijod provodi samo kada je primijenjen napredni polarni položaj. Kada je polarni položaj u suprotnom smjeru, ne postoji jasan protok struje. To pokazuje da je struja blokirana kada je polarni položaj u suprotnom smjeru.
Koriste se u situacijama kada aplikacije trebaju niske struje, kao što su signaldiode, i stoga su omiljene. Pravilnici su jedna od najfundamentalnijih upotreba ove tehnologije.
12). Zener Dijod
Ovo je vrsta dijoda koja je konstruisana na takav način da može raditi u režimu obrnutog polarnog položaja. Kada je primijenjen napredni polarni položaj, operativne osobine dijoda će biti slične onima konvencionalnog dijoda sa p-n spojem kao osnovnim komponentom.
Kada dijod radi u režimu obrnutog polarnog položaja, nakon što doseže najnižu Zener napetost, dobit će se porast vrijednosti struje, ali napetost će ostati konstantna izvan toga točka.
Kao rezultat, može se koristiti u procesu kontrole napona zbog ovog činjenice. Kada počne da provodi struju pod proizvoljnim pristranostima, dioda je pokazala svoju jedinstvenu sposobnost. Proizvođači tačno određuju koliki će biti više zen napon za ovaj poseban tip diode. Zbog toga je moguće izrađivati više zen dioda.
13). Schottky Dijode
Schottky dijoda je vrsta diode koja se karakteriše svojom sposobnošću da vrši preklapanje operacija na visokim brzinama. Veoma mali gubitak napona se dešava kroz proizvoljni put, stoga se ovo smatra pozitivnom osobinom.
Zaštitni krugovi koji su dovoljno brzi predstavljaju dobar primer gde se ovakve diode mogu koristiti, jer su njihove primene lako vidljive tamo. Frekvencija u gigahercima je tipična za rad ovakvih dioda. Drugim rečima, ima potencijal da bude zgodnije tokom visokofrekventnih aplikacija.
14). Shockley Dijode
Aplikacije preklapanja koriste ove diode, koje predstavljaju drugačiju vrstu dioda od onih opisanih iznad. Imaju neki fundamentalni napon, takođe poznat kao okidački napon, koji je prisutan.
Nije moguće da se preklopi jer će ostati u režimu visokog otpora ako mu je pruženi napon niži od osnovne okidačke vrednosti. Put sa niskim otporom će biti konstruisan čim pruženi napon bude veći od osnovne okidačke vrednosti. Shockley diode obavljaju svoje funkcije na ovaj način.
15). Varaktor (ili) Varicap Dijoda
Ovo je još jedna jedinstvena kategorija dioda, koja se javlja kada se obrnuti napon primeni na spoj uređaja. To dovodi do promene kapacitansa spoja. Budući da je to varijabilna kapacitanska dioda, skraćenica "varicap" može se koristiti za njeno označavanje.
16). Avalanche Diode
Аваланш диода је врста диоде са обратним померајем која извођење своје функције из аваланш феномена. Аваланш се појављује када напонски пад остаје константан и неутрализован струјом. Због високе нивоа осетљивости коју пружају, користе се за фотодетекцију.
17). Constant-current Diode
То је електрични уређај који ограничава струју на максималну вредност. Такође се може означити као диода која ограничава струју (CLD) или диода која регулише струју (CRD).
Ове диоде су направљене од (n-канал)-JFET. Врата су повезана са извором и делују као двоструки терминални ограничител струје или извор струје. Они омогућавају проток струје до одређене вредности пре него што престану да се повећавају (развијају) даље.
18). Gold Doped Diodes
Злато се користи као допант у овим диодама. Неке диоде су моћније од других. Изтечење струје при обратном померају је такође ниже у овим диодама. Чак и са већим напонским падовима, диода може радити на сигналским фреквенцијама. Злато помаже у брзом рекомбиновању миноритних носача у овим диодама.
19). Super Barrier Diodes
То је диода ректификатора са ниским напонским падом у напредном правцу као Шотки диода и ниским обратним изтечењем струје као P-N јункција диода. Стаvara се за примене високе моћи, високе брзине преклапања и ниског губитка. Супер барьер диоде ректификатора су следећа врста ректификатора који имају нижи напон у напредном правцу од Шотки диоде.
20). Pelijer dioda
Generiše toplotu na dve spojnice materijala poluprovodnika u ovom tipu diode, koja teče od jednog terminala do drugog. Ovaj tok ima samo jedan smer, koji je isti kao i smer toka struje.
Ova toplota nastaje kao rezultat električnog naboja generisanog rekompozicijom manjinskih nosilaca naboja. Ovo se uglavnom koristi za hlađenje i zagrevanje. Ovaj tip diode služi kao senzor i toplotni motor u termoelektričnom hlađenju.
21). Kristalna dioda
Ovo je oblik tačkastog kontakt diode, poznat i kao mačja vibriska. Njegova funkcija je određena pritiskom kontakta između kristala poluprovodnika i tačke.
U ovome se nalazi metalna žica, koja je prisilno pritisnuta na kristal poluprovodnika. U ovim uslovima, kristal poluprovodnika služi kao katoda, dok metalna žica služi kao anoda. Prirodnim putem, ovi diodi su zastarjeli. Većinom se koriste u mikrovalnim prijemnicima i detektorima.
22). Vakuum diode
Vakuum diode se sastoje od dva elektroda koji služe kao anoda i katoda. Volfram se koristi za izradu katode, koja emituje elektrone u smeru anode. Tok elektrona uvek ide od katode ka anodi. Kao rezultat, ona funkcioniše kao prekidnik.
Kada je katoda pokrivena oksidnim materijalom, kapacitet emisije elektrona se povećava. Anode su duže, a njihove površine se ponekad štapičaju kako bi se smanjile temperature koje se javljaju u diodi. Dioda će voditi tek kada je anoda pozitivna (+) u odnosu na katodu.
23). Mala signalna dioda
To je mali uređaj sa nerazmernim osobinama, uglavnom korišćen u područjima visokih frekvencija i niske struje, kao što su radiji i televizori.
Signali dijodovi su mnogo manji od moćnih dijodova. Jedan kraj je označen crnom (ili) crvenom bojom kako bi označio terminal katoda. Performanse malog signala dijoda posebno su efikasne za primene na visokim frekvencijama.
U poređenju sa njihovim sposobnostima u drugim kategorijama, signali dijodovi tipično imaju skromnu sposobnost prenosa struje i nisku potrošnju snage. Tipično se nalaze u opsegu od 150mA & 500mW.
Koristi se u
primenama dijodova,
brzom komutaciji,
parametarskim pojačavačima & mnogim drugim primenama.
24). Veliki signali dijod
PN spojna sloja na ovim diodima je prilično deblj. Zbog toga se često koriste u rektifikaciji, ili pretvaranju AC u DC. Veliki PN spojn povećava sposobnost prenosa napada dijoda u smislu unapred i blokiranje napona u suprotnom smeru. Veliki signali dijodi nisu prikladni za primene na visokim frekvencijama.
Ovi diodovi su primarno primenljivi u napajanjima kao što su
rektifikatori,
pretvarači,
inverzori,
uređaji za punjenje baterija itd.
Napada otpor ovih diodova iznosi nekoliko ohma, dok se obrnuti blokirajući otpor meri u megaohmima.
Zbog svoje visoke sposobnosti prenosa struje i napona, može se koristiti u električnim uređajima koji smanjuju velike vrhunske napone.
Kao rezultat, različite vrste diodova i njihove primene 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 izmeničnu struju (AC) u jednosmernu struju (DC)?
Dioda koja omogućava strujanje (prolazak) struje u jednom smeru. Kada se koristi sa izmjeničnom strujom, diode provode samo za polovinu ciklusa. Zbog toga se koriste u pretvaranju izmjenične struje u jednosmernu struju. Stoga su diode jednosmerna struja (DC).
2). Šta su idealne diode?
Dijode koje se koriste za regulaciju smera strujanja poznate su kao idealne diode. Sa idealnom diodom, struja može teći samo u jednom smeru, poznatom kao napredni smer, i ne može teći u obrnutim smerovima.
Idealne diode čine otvorenu vezu kada su obrnuto polarizirane, a napon preko njih je negativan u ovom stanju.
3). Kako se razlikuje napredna i obrnuta polarizacija?
Napredna polarizacija nastupa u konvencionalnoj diodi kada napon preko diode dozvoljava normalno strujanje, dok obrnuta polarizacija označava napon preko diode u suprotnom smeru. Međutim, napon primenjen na diodu tokom obrnute polarizacije ne rezultira značajnim strujanjem.
Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vrede deljenja, ukoliko postoji kršenje autorskih prava, molimo kontaktirajte nas za brisanje.
