Поясніть діод та його типи
Що таке діод?
Діоди — це двоконтактні електричні пристрої, які виконують функцію одностороннього вмикача, дозволяючи струму течі (перетворення) лише в одному напрямку. Ці діоди виготовлені з напівпровідникових матеріалів, таких як
кремній,
германій, і
галійний арсенид.
Два контакти діода називаються анодом і катодом. Функціонування діода можна розділити на два типи залежно від потенційної різниці (потенціальної енергії) між цими двома контактами:
Якщо анод має більшу напругу, ніж катод, діод вважається в прямому спрямуванні, і струм може течі.
Якщо катод має більшу напругу, ніж анод, діод вважається в зворотному спрямуванні, і струм не може течі.
Різні види діодів потребують різних напруг.
Пряма напруга кремнієвих діодів становить 0,7 В, тоді як германієвих — 0,3 В.
При роботі з кремнієвими діодами катод часто позначається чорною або темною смугою на одному кінці діода, тоді як анод зазвичай показується іншим контактом.
Випрямлення, або перетворення СХ на ПС, є одним із найпоширеніших застосувань діодів.
Діоди використовуються в захисниках від зворотного полярності та захисниках від перехідних процесів, оскільки вони дозволяють струму течі (проходити) лише в одному напрямку і запобігають теці струму в іншому.
Символ діода
Символ діода зображено нижче. При прямуванні стрілка показує (визначає) напрямок звичайного току. Тобто, анод пов'язаний з p-стороною, а катод — з n-стороною.
Простий PN-перехідний діод утворюється шляхом допінгу кристалу кремнію або германію п'ятизарядним (або) донорним забруднювачем в одному розділі і тризарядним (або) акцепторним забруднювачем в іншому.
PN-перехід може бути сформований також шляхом з'єднання p-типового і n-типового напівпровідника за допомогою особливого виробничого процесу. Анод — це контакт, який з'єднується з p-типовим напівпровідником, катод — це контакт, який з'єднується з n-типовим напівпровідником.
У центрі блоку ці допінги формують PN-перехід.
Принцип роботи діода
Взаємодія між n-типом і p-типом напівпровідників є фундаментальним процесом, який лежить в основі роботи діода.
N-типовый напівпровідник складається з великої кількості вільних електронів і невеликої кількості дірочок. Іншими словами, у n-типового напівпровідника концентрація вільних електронів велика, тоді як концентрація дірочок досить низька.
У n-типового напівпровідника вільні електрони називаються основними носіями заряду, тоді як дірочки — вторинними носіями заряду.
P-типовый напівпровідник характеризується великою кількістю дірочок відносно кількості вільних електронів, які він містить. Дірочки становлять значну більшість носіїв заряду в p-типовому напівпровіднику, тоді як вільні електрони представляють лише невелику частину таких носіїв заряду.
Характеристики діода
Діод з прямим напруженням
Діод з оберненим напруженням
Незаплющений діод (діод з нульовим напруженням)
1). Діод з прямим напруженням
Коли діод зміщений в прямому напрямку і через нього проходить струм, на його зажичках спостерігається невелике зниження напруги.
Напруга в прямому напрямку для діодів на основі германію становить 300 мВ, що набагато нижче, ніж напруга в прямому напрямку для діодів на основі кремнію, яка становить 690 мВ.
Потенційна енергія на p-типі матеріалу позитивна, тоді як потенційна енергія на n-типі матеріалу негативна. Матеріали p-типу мають позитивну потенційну енергію.
2). Діод з оберненим зміщенням
Коли напруга батареї знижується до нуля, говорять, що діод має обернене зміщення. Обернена напруга для діодів на основі германію становить -50(мкА) мікромпер, тоді як обернена напруга для діодів на основі кремнію становить -20(мкА) мікромпер. Коли ми розглядаємо p-тип матеріалу, потенційна енергія від'ємна, але коли ми розглядаємо n-тип матеріалу, потенційна енергія позитивна.
3). Незміщений діод (діод з нульовим зміщенням)
Сказується, що діод має нульове зміщення, коли напруга, виміряна по зажичках діода, дорівнює нулю.
Застосування діодів
Захист від струму, що протікає в оберненому напрямку, за допомогою діодів
Діоди часто використовуються в схемах, які заспокоюють (заспокійливі схеми).
Використання діодів у логічних схемах
Діоди є поширеними компонентами в схемах обрізання.
Приспособлення для прямого перетворення, складені з діодів
Типи діодів
1). Діод з оберненим зміщенням
2). Діод BARITT
3). Діод Ганна
4). Лазерна діода
5). Світлодіод
6). Фотодіода
7). PIN-діода
8). Швидкодіяча відновлювальна діода
9). Крокова відновлювальна діода
10). Тунельна діода
11). P-N переходна діода
12). Діода Зенера
13). Діода Шотткі
14). Діода Шоклі
15). Варікап (або) Варикапна діода
16). Аваланчна діода
17). Діода з постійним струмом
18). Золочена діода
19). Супербар'єрна діода
20). Діода Пельтьє
21). Кристалічна діода
22). Вакуумна діода
23). Діода для малих сигналів
24). Діода для великих сигналів
1). Зворотна діода
Цей вид діоди також відомий як "зворотна діода", і використовується нечасто. Зворотна (зворотна) діода є PN-перехідною діодою, яка працює як тунельна діода. Квантове тунелювання є важливою частиною того, як протікає струм, особливо у зворотному напрямку. За допомогою енергетичної схеми можна точно побачити, як працює діода.
Пасма на верхньому рівні називається "провідним пасмом", а пасма на нижньому рівні — "валентним пасмом". Коли до електронів додається енергія, вони набирають більше енергії і переміщуються до провідного пасма. Коли електрони переміщуються з валентного пасма до провідного, вони залишають порожнечі в валентному пасмі.
У стані нульового зміщення, валентне пасмо, яке зайнято, протилежне провідному пасму, яке зайнято. У зворотному зміщенні, з іншого боку, N-регіон піднімається, а P-регіон опускається. Тепер, пасмо, яке повністю заповнене в P-секції, відрізняється від пасма, яке порожнє в N-секції. Тому електрони починають переміщатися з повного пасма в P-секції до порожнього пасма в N-секції через тунелювання.
Отже, це означає, що протікання струму відбувається навіть тоді, коли зміщення є зворотним. У прямому зміщенні, N-регіон переміщується в тому ж напрямку, що і P-регіон, тобто вгору. Тепер, пасмо, яке заповнене в N-секції, відрізняється від пасма, яке порожнє в P-секції. Тому електрони починають переміщатися з повного пасма в N-секції до порожнього пасма в P-секції через тунелювання.
У цьому виді діоди утворюється область з від'ємним опором, яка є основною частиною, яка робить діоду працездатною.
2). Діода BARITT
Цей вид діода також відомий під розширеною назвою, яка є Barrier Injection Transit Time діод або BARRITT діод. Він призначений для використання в мікрохвильових застосуваннях і дозволяє проводити різноманітні порівняння з IMPATT діодом, який використовується частіше.
Використання теплової енергії спричиняє випромінювання цього конкретного виду діода. Порівняно з іншими типами діодів, цей виробляє набагато менше шуму.
Міксерами, підсилювачами або осциляторами є деякі з можливих застосувань цих пристроїв, враховуючи їхню здатність до малосигнальних операцій. Вони також можуть бути використані в різноманітних інших пристроях.
3). Gunn Diode
PN-перехідний діод, також відомий як Gunn діод, є видом діоду, який є типом напівпровідникового пристрою, що складається з двох клем. У більшості застосувань він використовується для генерації мікрохвильових сигналів.
Осцилятори, розроблені на основі Gunn діодів, використовуються там, де потрібна радіопередача.
Вони також використовуються в військових організаціях. Цей діод є важливим компонентом всіх тахометрів, навіть найпростіших. Gunn діоди можуть спростити включення технології датчиків відкриття дверей в сучасні системи моніторингу, що є необхідним в сучасних системах моніторингу. Більше того, цей діод рекомендовано використовувати в схемах систем охорони від ворогів (порушників).
4). Laser Diode
З причини того, що він генерує когерентне світло, лазерний діод не працює таким же чином, як типовий LED (світловидільний діод). Ці конкретні види діодів широко використовуються у різних областях, включаючи CD-приводи, DVD-плеєри та лазерні указівники, використовувані в презентаціях. Хоча ці діоди дешевші, ніж інші види лазерних генераторів, їх вартість набагато вища, ніж у LED. Вони також мають обмежений термін служби.
5). Light Emitting Diode
Фраза світловидіючий діод (або) LED відноситься до одного з найпоширеніших і найширше використовуваних видів діодів. Якщо діод підключено так, щоб він мав прямий напрямок, то струм буде проходити через сполучення, що призведе до виникнення світла. Існує кілька нових проривів у технології LED, які перетворюють їх на OLED та LED.
У зоні роботи з прямим напрямком це саме той вид діодів, які працюють. Струм починає течі, як тільки діод починає проводити, коли ми знаходимося в цій зоні. Термін "прямий струм" відноситься саме до такого роду струму. Діод є джерелом світла, яке виробляється протягом всього цього процесу.
LED доступні у широкому асортименті кольорів. Більш конкретно, це може бути миготучий LED, який може функціонувати як увімкнений та вимкнений на певний час. Вони можуть бути двокольоровими, в такому випадку випромінюється два кольори, або триколірними, в такому випадку випромінюється три кольори, залежно від величини отриманого позитивного напруги.
Крім того, існують LED, які можуть виробляти інфрачервоне світло. Його практичне застосування знайдено в пульті дистанційного управління.
6). Фотодіод
Світло виявляється фотодіодом у цій техніці. З'ясовано, що взаємодія світла з PN-перехрестом може призводити до створення електронів та дірок. У більшості випадків, фотодіоди працюють в умовах зворотного напруження, що дозволяє легко виявляти та контролювати навіть незначну кількість струму, викликаного світлом. Генерація енергії є ще одним можливим застосуванням таких видів діодів.
Оскільки фотодіод також може проводити струм при зворотному напруження, його функціонування дуже схоже на функціонування зен-діода.
Значення струму та значення інтенсивності світла прямо пропорційні одне одному. Вони також мають достатньо швидкі реактивні часи, які вимірюються наносекундами, а не мілісекундами.
7). PIN-діод
Характеристики цього діода визначаються протягом процесу його розробки. У побудові такого типу діода використовуються стандарти обох типів — p-типу і n-типу. Перехід, який буде утворений в результаті цих взаємодій, називається внутрішнім напівпровідником, оскільки він не містить жодної концентрації допанту.
Застосування, такі як комутація, можуть скористатися доступом до цієї області.
8). Швидко-відновлювальний діод
Діод матиме швидший період відновлення. Постійний струм використовується як сигнал для входу протягом процесу прямокутника. Ці рівні мають як позитивні, так і негативні аспекти. Для того, щоб полярності переходили з позитивного на негативне (або) з негативного на позитивне, період відновлення повинен бути максимально коротким.
При виконанні застосувань з високою частотою дуже важливо мати найкоротший можливий період відновлення. В таких умовах рекомендується використовувати саме цей діод. Як умова цього, представлення повинно бути зроблено точно, при цьому зберігаючи цілісність сигналу.
9). Кроковий відновлювальний діод
Це одна з компонентів мікрохвильового діода. Це часто призводить до генерації імпульсів в діапазоні високих частот. Ці діоди залежать від типу діодів, які мають властивість швидкого відключення завдяки своїй роботі.
10). Тунельний діод
Ці тунельні діоди відомі своєю потребою у комутаторах при роботі в ультрависокосхідному діапазоні. Тривалість переходу вимірюється наносекундами або пікосекундами. Це використовується в колах релаксаційного генератора через ідею негативного опору, яка з ним пов'язана.
11). P-N Junction Diode
Це фундаментальний діод, що утворюється при взаємодії матеріалів типу p і n. Він розглядає ідею переваги однієї точки зору над іншою. Завдяки цьому зміщенню, він може працювати в різних режимах.
Цей діод проводить лише за наявності прямого напруження. Коли напруження застосовується в іншому напрямку, не спостерігається чіткий потік струму. Це показує, що струм блокується, коли напруження застосовується в іншому напрямку.
Вони використовуються в ситуаціях, коли програми потребують невеликих струмів, таких як сигнальні діоди, і тому є бажаними. Прямокутники є одним із найбільш фундаментальних застосувань цієї технології.
12). Zener Diode
Це вид діода, який побудовано таким чином, що він може працювати в режимі зворотного напруження. Коли застосовується пряме напруження, робочі характеристики діода будуть схожими на характеристики звичайного діода, основним компонентом якого є p-n-перехід.
Коли діод працює в режимі зворотного напруження, коли він досягає мінімального напруги Зенера, значення струму збільшуються, але напруга продовжує бути постійною після цієї точки.
В результаті цього його можна використовувати у процесі керування напругою. Коли діод починає проводити струм при прямому зміщенні, він показує свою унікальність. Виробники точно визначають, якою буде більш спокійна напруга для цього конкретного виду діода. Благодіяючи цьому, можливо виготовляти більш спокійні діоди.
13). Діоди Шотткі
Діод Шотткі — це вид діода, який характеризується здатністю виконувати операції комутації на високих швидкостях. По всьому прямому шляху відбувається дуже невелика втрата напруги, тому це вважається позитивною характеристикою.
Швидкі захоплюючі схеми є добрих прикладом того, де можна використовувати такий вид діода, оскільки його використання там очевидне. Для роботи таких діодів типова частота у діапазоні гігагерц. Іншими словами, він має потенціал бути більш бажаним при високочастотних застосуваннях.
14). Діоди Шоклі
Для комутаційних застосувань використовуються ці діоди, які є іншим типом діодів, ніж ті, що описані вище. Вони мають фундаментальну напругу, також відому як тригерна напруга, яка присутня.
Це неможливо переключити, оскільки воно залишиться у режимі високої опору, якщо надана до нього напруга нижча за базове значення тригерної напруги. Шлях низької опору буде створений, як тільки надана напруга буде більшою за базове значення тригерної напруги. Діоди Шоклі виконують свої функції таким чином.
15). Варіактор (або) Варікапний діод
Це ще одна унікальна категорія діодів, яка виникає, коли до приєднання пристрою застосовується обернена напруга. Це призводить до зміни ємності приєднання. Оскільки це змінний ємнісний діод, скорочення «варікап» може бути використане для його позначення.
16). Діод аваланшу
Діод аваланшу — це вид діода з зворотним перекосом, який отримує свою роботу від явища аваланшу. Завали аваланшу відбуваються, коли падіння напруги залишається постійним і не впливає на струм. Через високий рівень чутливості, яку вони мають, їх використовують для фотодетекції.
17). Діод сталого струму
Це електричний прилад, який обмежує струм до максимальної наданої величини. Його також можна називати діодом обмеження струму (CLD) або діодом регулювання струму (CRD).
Ці діоди виготовлені з (n-канального)-JFET. Воріття з'єднане з джерелом і діє як двотермінальний обмежувач струму або джерело струму. Вони дозволяють струму протікати через них до певної величини, перед тим як припинити зростання (розробляти) далі.
18). Діоди з додаванням золота
Золото використовується як допант у цих діодах. Деякі діоди потужніші за інші. Струм утечки при зворотному перекосі також нижчий у цих діодах. Навіть при більших падіннях напруги, діод може працювати на сигнальній частоті. Золото допомагає швидкому рекомбінації меншости носіїв заряду в цих діодах.
19). Супербар'єрні діоди
Це діод-прямокутник з низьким падінням напруги вперед як у діода Шотткі і низьким (зворотнім) струмом утечки як у P – N-перехідного діода. Він був створений для високої потужності, високої швидкості комутації та низьких втрат. Супербар'єрні діоди-прямокутники — це наступний тип прямокутників, які мають нижче падіння напруги вперед, ніж діод Шотткі.
20). Пелтьєрівський діод
Він генерує тепло на двох матеріальних з'єднаннях напівпровідника в цьому типі діода, яке розповсюджується від одного з кінців до іншого. Цей потік має лише одне напрямок, який збігається з напрямком потоку струму.
Це тепло генерується в результаті електричного заряду, що утворюється через рекомбінацію меншості носіїв заряду. Це використовується переважно для охолодження та нагрівання. Такий тип діода служить як сенсор, так і тепловим двигуном в термоелектричному охолодженні.
21). Кристалічний діод
Це форма точкового контактного діода, який також відомий як "усики кота". Його функціонування визначається тиском контакту між кристалом напівпровідника та точкою.
У цьому міститься металева дротина, яка прижимається до кристалу напівпровідника. У таких умовах кристал напівпровідника служить катодом, а металева дротина — анодом. За своєю природою, ці діоди застарілі. Вони використовуються переважно в мікрохвильових приймачах та детекторах.
22). Вакуумні діоди
Вакуумні діоди складаються з двох електродів, які служать анодом і катодом. Для виготовлення катоду використовується вольфрам, який виділяє електрони в напрямку аноду. Потік електронів завжди йде від катоду до аноду. Тому він функціонує як перемикач.
Коли катод покривається оксидним матеріалом, здатність до виділення електронів збільшується. Аноди мають довшу довжину, і їх поверхню іноді шорстять, щоб зменшити температури, що виникають в діоді. Діод буде проводити струм лише тоді, коли анод є позитивним (+) відносно катоду.
23). Малий сигналний діод
Це маленьке пристроєм з непропорційними характеристиками, яке використовується переважно в областях застосування з високою частотою та низьким струмом, таких як радіоприймачі та телевізори.
Сигнальні діоди набагато менші за силові діоди. Один край позначений чорним (або) червоним кольором для вказівки катодного з'єднання. Висока ефективність маленького сигнального діода особливо корисна для застосувань на високих частотах.
Порівняно з їх можливостями в інших категоріях, сигнальні діоди зазвичай мають невелику пропускну спроможність струму та низький розсіюваний потужність. Вони зазвичай знаходяться в діапазоні 150мА & 500мВт.
Використовується в
Діодних застосуваннях,
Швидкому комутуванні,
Параметричних підсилювачах & багатьох інших застосуваннях.
24). Великий сигнальний діод
PN-перехід у цих діодах досить товстий. В результаті, вони часто використовуються для выпрямлення або перетворення СЗ на ПС. Великий PN-перехід підвищує пропускну спроможність струму вперед і напругу блокування назад. Великі сигнальні діоди не підходять для застосувань на високих частотах.
Ці діоди переважно використовуються в живленнях, таких як
Выпрямлячі,
Конвертери,
Інвертори,
Пристрої для зарядки акумуляторів тощо.
Передній опір цих діодів складає кілька ом, тоді як обернений блокуючий опір вимірюється в мегаомах.
Завдяки високій пропускній спроможності струму & напруги, вони можуть бути використані в електричних пристроях, які пригнічують великі пікові напруги.
Таким чином, у цьому пості було обговорено багато видів діодів та їх застосування. Кожен діод має свою унікальну методику представлення та свої власні унікальні способи роботи.
Часто задавані питання
1). Чи діод перетворює черговий струм (AC) на постійний струм (DC)?
Діод, який дозволяє струму пройти (пройти) в одному напрямку. Коли використовується з перемінним струмом, діоди проводять лише півциклу. В результаті вони використовуються для перетворення перемінного струму на постійний. Таким чином, діоди є постійним струмом (DC).
2). Що таке ідеальні діоди?
Діоди, які використовуються для регулювання напрямку потоку струму, називаються ідеальними діодами. З ідеальним діодом струм може течи лише в одному напрямку, відомому як пряме напрямлення, і не може течи в зворотньому напрямку.
Ідеальні діоди здаються відкритим колом, коли вони обернено зміщенні, а напруга поперек є від'ємною у цьому стані.
3). Яка різниця між прямою та зворотною зміщеннями?
Пряма зміщення відбувається у звичайному діоді, коли напруга поперек діода дозволяє нормальний потік струму, тоді як зворотна зміщення означає напругу поперек діода в протилежному напрямку. Однак, напруга, прикладена поперек діода під час зворотної зміщення, не призводить до значного потоку струму.
Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширювати, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.
