Förklara diod och dess typer
Vad är en diod?
Dioder är elektriska enheter med två kontakter som fungerar som en ensidig växel, vilket tillåter ström att flöda (överföras) endast i en riktning. Dessa dioder tillverkas av halvledarmaterial såsom
Kisel,
Germanium, och
Galliumarsenid.
De två terminalerna på en diod kallas för anod och katod. Funktionaliteten hos en diod kan indelas i två typer beroende på spänningskillnaden (potentiell energi) mellan dessa två terminaler:
Om anoden har en högre spänning än katoden, anses dioden vara i framåtpolariserad läge & ström kan flöda.
Om katoden har en högre spänning än anoden, sägs dioden vara i bakåtpolariserat läge, och ström kan inte flöda.
Olika typer av dioder behöver olika spänningar.
Framåtspränningen för kiseldioder är 0,7 V, medan den för germaniumdioder är 0,3 V.
När man arbetar med kiseldioder indikeras katodterminalen ofta av en svart eller mörk band på ena änden av dioden, medan anodterminalen vanligtvis visas av den andra terminalen.
Rektifiering, eller omvandling av växelström till likström, är en av de vanligaste tillämpningarna för dioder.
Dioder används i applikationer för skydd mot omvänt polaritet och ögonblickliga överspänningar eftersom de tillåter strömflöde (genomgång) endast i en riktning och hindrar strömflöde i den andra.
Symbol för diod
En diodsymbol illustreras nedan. Under framåtpolariserade förhållanden pekar pilhuvudet (indikerar) i riktningen för konventionellt strömflöde. Det vill säga, anoden är kopplad till p-sidan & katoden till n-sidan.
En enkel PN-förening diod skapas genom att dopa ett silikon- eller germaniumkristallblock med pentavalt (eller) donatorisk förorening i en sektion och trivalt (eller) acceptorförorening i den andra.
En PN-förening kan också bildas genom att förbinda en p-typ och en n-typ halvledare tillsammans med hjälp av en speciell tillverkningsprocess. Anoden är den terminal som ansluter till p-typen. Kathoden är den terminal som ansluter till n-typsidan.
I mitten av blocket bildar dessa dopningar en PN-förening.
Arbetsprincip för en diod
Interaktionen mellan n-typ och p-typ halvledare är den grundläggande processen bakom funktionaliteten hos en diod.
En n-typ halvledare består av många (stora) antal fria elektroner & mindre (små) antal hål. Med andra ord, i en n-typ halvledare är koncentrationen av fria elektroner stor, medan koncentrationen av hål är ganska låg.
I en n-typ halvledare kallas fria elektroner för majoritetsladdningsbärare, medan hål kallas för minoritetsladdningsbärare.
En p-typ halvledare karaktäriseras av att ha ett stort antal hål i förhållande till mängden fria elektroner den innehåller. Hål utgör den stora majoriteten av laddningsbärarna i en p-typ halvledare, medan fria elektroner utgör endast en liten del av denna typ av laddningsbärare.
Egenskaper hos en diod
Förbipolerad diod
Omvänt polariserad diod
Obipolerad diod (Nollbipolerad) diod
1). Förbipolerad diod
När dioden är förpolad och ström passerar genom den, finns det en liten minskning i spänningen över dioden.
Förspänningsvoltage för germaniumdioder är 300 mV, vilket är mycket lägre än förspänningsvoltagen för siliciumdioder, som är 690 mV.
Potentialenergin över p-typmaterial är positiv, medan potentialenergin över n-typmaterial är negativ. p-typmaterial har en positiv potentialenergi.
2). Bakåtpolad diod
När batteriets spänning sänks till noll sägs en diod vara bakåtpolad. Bakåtspänningen för germaniumdioder är -50 μA, medan bakåtspänningen för siliciumdioder är -20 μA. När man betraktar p-typmaterial är potentialenergin negativ, men när man betraktar n-typmaterial är potentialenergin positiv.
3). Obiasad diod (nollbiasad diod)
Det anges att en diod har en nollbiasad tillstånd när den mätta spänningspotentialen över dioden är noll.
Användningsområden för dioder
Skydd mot ström som flödar i omvänd riktning med hjälp av dioder
Dioder används ofta i kretsar som klampar (klampringskretsar).
Dioders användning i logikgrindskretsar
Dioder är ett vanligt komponent i klippningskretsar.
Rektifieringsenheter bestående av dioder
Typer av dioder
1). Backward-diod
2). BARITT-diod
3). Gunn-diod
4). Laserdiod
5). Ljusavkopplande diod (LED)
6). Fotodiod
7). PIN-diod
8). Snabbåterhämtningdiod
9). Stegåterhämtningdiod
10). Tunnelbanediod
11). P-N-knutdiod
12). Zenerdiod
13). Schottkydioder
14). Shockleydioder
15). Variabelkapacitansdiod (eller) Vari-cap-diod
16). Lavinediod
17). Konstantströmsdiod
18). Guldadoperade dioder
19). Superbarriärdioder
20). Peltierdiod
21). Kristaldiod
22). Vakuumpolära
23). Liten signalpolär
24). Stor signalpolär
1). Bakåtpolär
Denna typ av polär är också känd som en "bakpolär" och används inte så ofta. Den bakåt (bak) polären är en PN-förbindelsepolär, som fungerar som en tunneldiode. Kvanttunneling är en viktig del av hur strömmen flödar, särskilt i motsatt riktning. Med energibandbilden kan du se exakt hur polären fungerar.
Bandet på toppnivån kallas för "konduktionsbandet", och bandet på botten nivån kallas för "valensbandet". När energi läggs till elektroner tenderar de att få mer energi & flytta sig mot konduktionsbandet. När elektroner flyttar sig från valensbandet till konduktionsbandet lämnar de hål i valensbandet.
I tillståndet med nollförskjutning är det valensband som är upptaget motsatt till det konduktionsband som är upptaget. I omvänd förskjutningstillstånd, å andra sidan, flyttar N-regionen uppåt medan P-regionen flyttar nedåt. Nu är det band som är fullständigt i P-sektionen olika från det band som är tomt i N-sektionen. Så börjar elektroner flytta sig från det fulla bandet i P-sektionen till det tomma bandet i N-sektionen genom tunneling.
Detta innebär att strömflöde inträffar även när förskjutningen är i motsatt riktning. I framåt förskjutningstillstånd flyttar N-regionen i samma riktning som P-regionen, vilket är upp. Nu är det band som är fyllt i N-sektionen olika från det band som är tomt i P-sektionen. Så börjar elektroner flytta sig från det fulla bandet i N-sektionen till det tomma bandet i P-sektionen genom tunneling.
I denna typ av polär bildas den negativa (-) resistansregionen, vilket är den huvudsakliga delen av polären som gör att den fungerar.
2). BARITT-polär
Denna typ av diod är också känd under sitt utökade namn, Barrier Injection Transit Time diod eller BARRITT diod. Den är lämplig för mikrovågsapplikationer och möjliggör olika jämförelser med IMPATT dioden, som används mer vanligt.
Användningen av termisk energi orsakar emission från denna specifika typ av diod. När den jämförs med andra typer av dioder producerar denna betydligt mindre brus.
Mixer, förstärkare eller oscillator är några av de möjliga tillämpningarna för dessa, givet deras kapacitet för små signaler. De kan också användas i en mängd andra enheter.
3). Gunn Diod
En PN-noddiod, även känd som en Gunn diod, är en typ av diod som är en typ av halvledarsats bestående av två terminaler. I de flesta tillämpningar används den för produktionen av mikrovågssignaler.
Oscillator som utvecklats från Gunn dioder används varhelst det finns behov av radiotransmission.
De används också inom militära organisationer. Denna diod är en viktig komponent i alla tachometer, även de mest grundläggande. Gunn dioder kan underlätta inkludering av dörröppningsensortechnologi i moderna övervakningssystem, vilket är ett behov i moderna övervakningssystem. Dessutom rekommenderas denna diod för användning i larmcirkuit för inbrott.
4). Laserdiod
Eftersom den genererar sammanhängande ljus fungerar laserdioden inte på samma sätt som en typisk LED (Light Emitting Diode). Dessa specifika typer av dioder används omfattande inom olika områden, inklusive CD-enheter, DVD-spelare och laserpekare som används i presentationer. Medan dessa dioder är billigare än andra typer av lasergeneratorer, är deras kostnad mycket högre jämfört med LED. De har också en begränsad livslängd.
5). Light Emitting Diode
Uttrycket ljusavgerande diod (eller) LED hänvisar till en av de vanligaste och mest använda typerna av dioder. Om dioden är ansluten så att den har en framåtriktad polaritet kommer strömmen att passera genom föreningen, vilket orsakar att ljuset produceras. Det finns flera nya LED-genombrag som omvandlar dem till OLEDer och LEDer.
Under det framåtriktade polaritetsarbetsområdet är detta den typ av dioder som är i drift. Strömmen börjar flöda så snart dioden börjar leda när vi är i denna zon. Termen "framåtriktad ström" hänvisar till denna typ av ström. Dioden är källan till det ljus som produceras under denna operation.
LEDer kommer i en mängd olika färger. Mer specifikt, en blinkande en som kan fungera som på och av under en förbestämd tid. De kan vara tvåfärgade ledare, i vilket fall två färger emitts, eller de kan vara trefärgade ledare, i vilket fall tre färger emitts, beroende på mängden positiv spänning som tas emot.
Dessutom finns det LEDer som kan producera infrarödtt ljus. Dess praktiska tillämpbarhet finns i fjärrkontroller.
6). Fotodiod
Ljus uppfattas av fotodioden i denna teknik. Det har upptäckts att interaktionen mellan ljus och en PN-förbund kan resultera i skapandet av elektroner och hål. I de flesta fall fungerar fotodioder under inställningar med omvänt polärspridning, vilket gör att även en liten mängd ljusinducerad strömförflyttning lätt kan upptäckas och övervakas. Att generera energi är en annan möjlig användning för dessa typer av dioder.
Eftersom den också kan leda när den utsätts för omvänt polärspridning, är funktionen hos en fotodiod mycket lik den hos en zen-diod.
Både värdet på strömmen och ljusintensitetsvärdet är direkt proportionella mot varandra. De har också reaktionsider som är tillräckligt snabba, mätt i nanosekunder snarare än millisekunder.
7). PIN-diod
Diodens egenskaper fastställs under hela utvecklingsprocessen. Både p-typ och n-typ standarder används i konstruktionen av denna typ av diod. Förbindelsen som skapas genom dessa interaktioner kallas för en inbäddad halvledare eftersom den inte innehåller någon dopningskoncentration.
Användningar som växling kan dra nytta av tillgång till denna region.
8). Snabbåterhämtning diod
Dioden kommer att ha en snabbare återhämtningstid. AC används som signalinmatning under hela rektifieringsprocessen. Dessa nivåer har både positiva och negativa aspekter. För polariteterna att övergå från positiv till negativ (eller) från negativ till positiv måste återhämtningstiden vara så kort som möjligt.
När högfrekventa applikationer utförs är det mycket viktigt att ha så snabba återhämtningstider som möjligt. I sådana situationer rekommenderas att denna specifika diod används. Som en villkor för detta måste representationen göras på ett korrekt sätt samtidigt som signalintegriteten bevaras.
9). Stegåterhämtning diod
Det är en av komponenterna i mikrovågsdioden. Detta leder ofta till generering av pulsar under högfrekvensområdet. Dessa dioder är beroende av typ av dioder som har egenskapen att stänga av snabbt på grund av deras operation.
10). Tunnel diod
Dessa tänddioder har visat sig kräva brytare vid drift i ultra-hög hastighetsområde. Övergångstiden kommer att mätas i nanosekunder eller pikosekunder. Detta används i relaxation-oscillator-kretsar på grund av konceptet med negativ resistans som är kopplat till det.
11). P-N Junction Diode
Detta är den grundläggande dioden som skapas när p-typ och n-typ material interagerar med varandra. Den utforskar idén om att föredra en viss åsikt framför en annan. På grund av denna bias kan den fungera i olika driftpunkter.
Endast när framåtriktad bias appliceras leder denna diod. När bias är i motsatt riktning finns ingen tydlig strömflöde. Det visar att ström blockeras när bias är i motsatt riktning.
De används i situationer där applikationer behöver låga strömmar, såsom signaldioder, och föredras därför. Likriktarna är ett av de mest grundläggande användningsområdena för denna teknik.
12). Zener Diode
Det är en typ av diod som är konstruerad på ett sådant sätt att den kan fungera i spärrriktad (reverse-bias) läge. När en framåtriktad bias appliceras kommer drifegenskaperna hos dioden att vara jämförbara med en konventionell diod som har en p-n-övergång som sin grundkomponent.
När dioden arbetar i spärrriktat läge, så snart den har nått den lägsta Zener-spänningen, kommer strömmens värden att öka; dock kommer spänningen att fortsätta vara konstant bortom denna punkt.
Därför kan det användas i processen för spänningsreglering. När det börjar ledas ström under framåtpolarisering har dioden visat sin unika förmåga. Tillverkarna bestämmer exakt vilken mer zen-spänning som kommer att gälla för denna speciella typ av diod. Därför är det möjligt att tillverka fler zen-dioder.
13). Schottkydioder
En Schottkydiod är en typ av diod som kännetecknas av sin förmåga att utföra växlingsoperationer med hög hastighet. Det uppstår mycket liten spänningsförlust längs den framåtriktade vägen, vilket anses vara ett positivt drag.
Klippningskretsar som är tillräckligt snabba är ett bra exempel på där denna typ av diod kan användas, eftersom dess användningsområden är uppenbara. En frekvens i gigahertzområdet är typisk för operation av dioder av denna typ. Med andra ord har den potential att vara mer önskvärd vid högfrekvensapplikationer.
14). Shockleydioder
Växlingsapplikationer använder dessa dioder, som är en annan typ av diod än de som beskrivs ovan. Den har en grundläggande spänning, även känd som utlösarspänning, som finns.
Det är omöjligt för detta att växla eftersom det kommer att stanna i högresistansläge om den tillhandahållna spänningen är lägre än den grundläggande utlösarspänningen. Lågresistansvägen kommer att byggas så snart den tillhandahållna spänningen är större än den grundläggande utlösarspänningen. Shockleydioderna utför sina funktioner på detta sätt.
15). Varactor (eller) Varicapidod
Detta är en annan unik kategori av dioder, som inträffar när en bakåtspänning appliceras på enhetens kontaktyta. Detta orsakar en förändring i kapacitansen i kontakten. Eftersom det är en variabel kapacitansdiod kan förkortningen "varicap" användas för att hänvisa till den.
16). Avalanche Diode
Avalanche dioden är en typ av bakåtvänd diod vars funktion härleds från avalanche-fenomenet. Kollapsen av avalanche inträffar när spänningsfallet förblir konstant och inte påverkas av strömmen. På grund av den höga känsligheten de besitter används de för fotodetektion.
17). Constant-current Diode
Det är ett elektriskt enhet som begränsar strömmen till det maximala värdet som ges. Det kan också heta en strömbegränsande diod (CLD) (eller) en strömreglerande diod (CRD) (CRD).
Dessa dioder är gjorda av en (n-kanal)-JFET. Gatten är anslutet till källan och fungerar som en tvåpolig strömbegränsare (eller) strömkälla. De möjliggör att en ström flödar genom dem till ett specifikt värde innan den stannar för att öka (utvecklas) ytterligare.
18). Gold Doped Diodes
Guld används som dopant i dessa dioder. Vissa dioder är kraftfullare än andra. Läckströmmen vid bakåtvänd spänning är också lägre i dessa dioder. Även med större spänningsfall kan dioden fungera vid signalfrekvenser. Guld hjälper till med snabb recombination av minoritetsbärarna i dessa dioder.
19). Super Barrier Diodes
Det är en rektifieringsdiod med låg framåtspänningsfall som en Schottkydiod och låg (bakåt)läckström som en P – N-kopplingsdiod. Den skapades för högeffekts-, höghastighetsswitching- och lågförlustapplikationer. Superbarriärrektifieringsdioder är nästa typ av rektifierare som har en lägre framåtspänning än Schottkydioden.
20). Peltier-diod
Den genererar värme vid två materialföreningar i halvledaren i denna typ av diod, vilket flödar från en terminal till en annan. Detta flöde har endast en riktning, som är densamma som strömförflyttningen.
Denna värme genereras på grund av den elektriska laddningen som skapas genom återkombinationen av minoritetsladdningsbärarna. Den används främst för kylning och uppvärmning. Denna typ av diod fungerar både som sensor och värmemotor i termoelektrisk kylning.
21). Kristalldiod
Detta är en form av punktkontaktdiod som också kallas kattsvans. Dess funktion bestäms av kontaktrycket mellan halvledarkristallen och punkten.
En metalltråd ingår i detta och tvingas mot halvledarkristallen. I detta tillstånd fungerar halvledarkristallen som katod medan metalltråden fungerar som anod. I sin natur är dessa dioder föråldrade. De används främst i mikrovågsmodtagare och detektorer.
22). Vakuumdioder
Vakuumdioder består av två elektroder som fungerar som anod och katod. Wolfram används för att tillverka katoden, vilken emitterar elektroner i riktning mot anoden. Elektronflödet går alltid från katod till anod. Som ett resultat fungerar den som en växel.
När katoden täcks med oxiderande material ökar elektronemitteringskapaciteten. Anoderna är snarare längre i längd, och deras ytor är ibland grovhuggna för att minimera de temperaturer som uppstår i dioden. Dioden kommer bara att ledare när anoden är positiv (+) i förhållande till katodterminalen.
23). Liten signaldiod
Det är en liten enhet med orimliga egenskaper, huvudsakligen använd i högfrekvens- och lågströmstillämpningsområden såsom radioapparater och TV-apparater.
Signal dioder är mycket mindre än effektdioder. Ena kanten är markerad med svart (eller) rött för att beteckna katodkontakten. Den lilla signaldiodens prestanda är särskilt effektiv för tillämpningar vid höga frekvenser.
I jämförelse med deras förmågor inom andra kategorier har signaldioder vanligtvis en måttlig strömhanteringsförmåga och låg effektavledning. De ligger vanligtvis i området 150mA & 500mW.
Den används i
Diodapplikationer,
Hög hastighetsswitching,
Parametriska förstärkare & många fler applikationer.
24). Stor signaldiod
PN-junktionslagret på dessa dioder är ganska tjockt. Därför används de ofta för rektifiering, eller konvertering av växelström till likström. Den stora PN-junktionen ökar diodens framåtriktade strömhanteringsförmåga och bakåtriktade spänningsblockering. Stora signaldioder är inte lämpliga för tillämpningar vid höga frekvenser.
Dessa dioder är främst tillämpliga i strömförsörjningar som
Rektifierare,
Konverterare,
Inverterare,
Batteriladdningsenheter etc.
Framåtriktningen resistans hos dessa dioder är några Ohm, medan den bakåtriktade blockeringsspanningen mäts i Mega Ohm.
På grund av dess höga ströms- & spänningsförmåga kan den användas i elektriska enheter som dämpar stora toppspänningar.
Som ett resultat har de många olika typerna av dioder och deras användningsområden diskuterats i detta inlägg. Varje diod har sin egen unika metod för representation, samt sin egen unika funktionsmetod.
Vanliga frågor
1). Konverterar en diod växelström (AC) till likström (DC)?
Dioden som gör det möjligt för strömmen att flöda (passera) i en riktning. När de används med växelström kommer dioderna bara att leda under hälften av cykeln. Därför används de för omvandling av växelström till likström. Således är dioder likströms (DC).
2). Vad är idealiska dioder?
Dioder som används för att reglera riktningen på strömförsprånget kallas för idealiska dioder. Med en idealisk diod kan ström endast flöda i en riktning, känd som den framskrivande riktningen, och den kan inte flöda i motsatt riktning.
De idealiska dioderna verkar vara en öppen krets när de är bakvänt polariserade, och spänningen över dem är negativ i denna situation.
3). Vad är skillnaden mellan framåt- och bakåtpolarisering?
Framåtpolarisering inträffar i en vanlig diod när spänningen över dioden tillåter det normala strömförsprånget, medan bakåtpolarisering betyder en spänning över dioden i motsatt riktning. Dock resulterar inte spänningen som appliceras över dioden under bakåtpolarisering i något märkbart strömförsprång.
Uttryck: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.
