Диод ва унинг турлари тушунтириш
Diod nima?
Diodlar ikki terminalga ega elektr tashkil etuvchilar bo'lib, bir yo'nalishda faqat (o'tkazish) arus o'tishini ta'minlaydi. Bu diodlar quyidagi poluprovodlik materiallardan ishlab chiqariladi:
Kremniy,
Germaniy va
Gallium arsenid.
Diodning ikki terminali anod va katod deb ataladi. Diodning ishlash usuli bu ikki terminal orasidagi potentsial farq (potentsial energiya) asosida ikkiga bo'linishi mumkin:
Agar anoddagi voltaj katoddan katta bo'lsa, diod oldinga qarama holatda hisoblanadi va arus o'tishi mumkin.
Agar katoddagi voltaj anoddan katta bo'lsa, diod orqa tomonga qarama holatda hisoblanadi va arus o'tishi mumkin emas.
Turli turdagi diodlar turli voltajlarni talab qiladi.
Kremniy diodlarning oldinga qarama voltaji 0,7V, germaniy diodlarning esa 0,3V.
Kremniy diodlarda ishlashda, katod terminali diodning bittasida qara yoki qorong' cho'qqon bilan ko'rsatiladi, anod terminali esa boshqa terminal orqali ko'rsatiladi.
Tasodifiy arusni postoyon arusga aylantirish (tuzatish) diodlarning eng keng tarqalgan qo'llanmalaridan biridir.
Diodlar teskarisiga qarama himoya va bevaqtorda himoya qo'llanmalari uchun foydalaniladi, chunki ular faqat bir yo'nalishda arus o'tishini (o'tish) ta'minlaydi va boshqa yo'nalishda arus o'tishini cheklaydi.
Diod belgisi
Diod belgisi quyidagicha tasvirlangan. Oldinga qarama shartda, o'q boshi (ko'rsatadi) anodning p tomoni bilan bog'langanligini va katodning n tomoni bilan bog'langanligini ko'rsatadi.
Oddiy PN so'rab o'tkazgich, silisium yoki germanium kristal bloki bir qismida beshvalent (yoki) do'kon zoti bilan, ikkinchi qismida uchvalent (yoki) qabullovchi zot bilan doplangan bo'lib tuziladi.
PN shovlik p-turli va n-turli poluprovodniklarni maxsus ishlab chiqarish jarayoni yordamida ulangan holda ham tuzilishi mumkin. Anod p-turli tomonga ulangan terminaldir. Katod esa n-turli tomonga ulangan terminaldir.
Bloknin markazida bu doplanishlar PN shovlikni tuzadi.
So'rab o'tkazgichning ishlash printsipi
N-turli va p-turli poluprovodniklar orasidagi ta'sir so'rab o'tkazgichning ishlashining asosiy jarayonidir.
N-turli poluprovodnik ko'plab (katta) sonli oddiy elektronlar va kam (kichik) sonli bo'sh joylardan iborat. Boshqacha qilib aytganda, n-turli poluprovodnikda oddiy elektronlar konsentratsiyasi katta, bo'sh joylar konsentratsiyasi esa juda past.
N-turli poluprovodnikda oddiy elektronlar ko'proq zaryad egasini ta'minlaydigan bo'lib, bo'sh joylar esa kamroq zaryad egasini ta'minlaydigan hisoblanadi.
P-turli poluprovodnik o'z ichiga olgan oddiy elektronlar soniga nisbatan ko'plab bo'sh joylardan iborat. P-turli poluprovodnikda bo'sh joylar ko'proq zaryad egasini ta'minlaydi, oddiy elektronlar esa kamroq zaryad egasini ta'minlaydi.
So'rab o'tkazgichning xususiyatlari
Oldga yo'naltirilgan so'rab o'tkazgich
Orqaga yo'naltirilgan so'rab o'tkazgich
Yo'naltirilmagan so'rab o'tkazgich (Nol yo'naltirilgan) so'rab o'tkazgich
1). Oldga yo'naltirilgan so'rab o'tkazgich
Diodning oldindagi shunt bilan qo'shilganda va unga elektr energiyasi o'tkazilayotganda diodning orqasidagi voltajda kichik pasayish bo'lib o'tadi.
Germaniy diodlari uchun oldindagi voltaj 300 mV, bu silisium diodlari uchun oldindagi voltaj (690 mV)dan aniq kamroqdir.
p-turli materialdagi potentsial energiya musbat, n-turli materialdagi potentsial energiya manfiy. p-turli materialdagi potentsial energiya musbatdir.
2). Teskari shuntlangan diod
Batareya voltajini nolga tushirib yuborishda, diod teskari shuntlangan deb ataladi. Germaniy diodlari uchun teskari voltaj -50(μA) mikroamper, silisium diodlari uchun teskari voltaj esa -20(μA) mikroamper. p-turli materialni ko'rib chiqganda, potentsial energiya manfiy, lekin n-turli materialni ko'rib chiqganda, potentsial energiya musbat.
3). Shuntlanmagan diod (Nol shuntlangan diod)
Diodning orqasidagi o'lchanadigan voltaj potentsiali nol bo'lganda, diod nol shuntlangan holatda ekanligi aytiladi.
Diodning qo'llanilishi
Teskari yo'nalishda oqimni himoya qilish uchun diodlar ishlatiladi
Diodlar tez-tez qopish qurilmalarida (clamping circuits) ishlatiladi.
Diodlar lojik vorotalar shemalarida ishlatiladi
Diodlar qopish qurilmalarining umumiy komponenti hisoblanadi.
Diodlardan iborat to'g'rilash qurilmalar
Diod turlari
1). Teskari diod
2). BARITT diod
3). Gunn diod
4). Lazerniy diod
5). Nurlanish diodi
6). Fotodiod
7). PIN diod
8). Tezkor tiklanish diodi
9). Qadamli tiklanish diodi
10). Tunneldiod
11). P-N jungisi diodi
12). Zener diod
13). Schottky diodlari
14). Shockley diodlari
15). Varactor (yoki) Vari-cap diod
16). Avalancha diod
17). Doimiy oqimli diod
18). Altin qo'shilgan diodlar
19). Super barjer diodlari
20). Peltier diod
21). Kristal diod
22). Vakuum diod
23). Kichik signal diod
24). Katta signal diod
1). Orqaga qaratilgan diod
Bu turdagi diod “orqa diod” deb ham ataladi va juda sekilli ishlatilmaydi. Orqaga (orqa) diod PN-junction dioddir va tunnel diod kabi ishlaydi. Kvont tunnelling elektronlar oqish jarayonida ahamiyatli rol o'ynaydi, ayniqsa teskari yo'nalishda. Energiya zonasi rasmi yordamida diodning qanday ishlashini to'g'ri ko'rish mumkin.
Yuqori darajadagi zona “oqish zonasi” deb, pastki darajadagi zona esa “valent zonasi” deb ataladi. Elektronlarga energiya qo'shilganda, ular ko'proq energiya olishga va oqish zonasiga harakat qilishga meyllik ko'rsatadi. Elektronlar valent zonasidan oqish zonasiga o'tganda, valent zonasida bo'sh joylar qoldiradi.
Nol bias holatida, bandlikka ega bo'lgan valent zona, bandlikka ega bo'lgan oqish zonasi bilan qarama-qarshi joylashgan. Teskari bias shartlarda, N sohada yuklanib P sohada pasayadi. Endi, P bo'lganda to'liq bo'lgan zona, N bo'lganda bo'sh bo'lgan zonadan farqli bo'ladi. Shuning uchun, elektronlar P bo'lganda to'liq bo'lgan zonadan N bo'lganda bo'sh bo'lgan zonaga kvont tunnelling orqali harakat qilishni boshlaydi.
Shunday qilib, bu bias qarama-qarshisida ham oqish oqishi ekanligini anglatadi. Oldin-roq bias shartlarda, N sohada P sohada bir xil yo'nalishda, ya'ni yuqoriga harakat qiladi. Endi, N bo'lganda to'ldirilgan zona, P bo'lganda bo'sh bo'lgan zonadan farqli bo'ladi. Shuning uchun, elektronlar N bo'lganda to'liq bo'lgan zonadan P bo'lganda bo'sh bo'lgan zonaga kvont tunnelling orqali harakat qilishni boshlaydi.
Bu turdagi dioddagi manfiy (-) qiymatli qismlar tuziladi, bu diodning ishlashining asosiy qismidir.
2). BARITT diod
Bu tur diodning uzunroq nomi Barrier Injection Transit Time diod yoki BARRITT diod. U mikrovoltni ishlatish uchun mos keladi va ko'pincha ishlatiladigan IMPATT diodga ko'ra bir qator solishtirishlar olib borilishi mumkin.
Termal energiya ishlatilganda bu tur diod ichidan chiqish paydo bo'ladi. Boshqa turdagi diodlarni solishtirganda, bu diod juda kam shovqin yaratadi.
Mixerlar, kuchlantruvchilar yoki osilatorlar bu diodlarning imkoniy qo'llanmalaridir. Kichik signal kapasitisi sababli ular boshqa bir qator qurilmalarda ham ishlatilishi mumkin.
3). Gunn Diod
PN jungisi diod, yoki Gunn diod, ikki terminaldan iborat bo'lgan bir tur semiprovod qurilma. Aniqlovchan qo'llanmalarda, u mikrovoltni yaratishda ishlatiladi.
Gunn diodlardan tuzilgan osilatorlar radiotransmisziya talabiga javob beradigan joylarda ishlatiladi.
Ular hamda militariy tashkilotalarda ishlatiladi. Bu diod hamma takhometrlarning, har qanday oddiy tahliliy tahlil qiluvchi qurilmalarning asosiy komponenti. Gunn diodlar ushbu qurilmalarga eskiroq sensor texnikasini o'zgartirishga yordam berishi mumkin, bu esa modern monitoring sistemlari uchun muhim. Shuningdek, bu diod qonuniy kirish (tashqin) alarmlarining shemalarida foydalanish tavsiya etiladi.
4). Laser Diod
Laser diod koordinatsiyali yorug'ni yaratadi va bu sababli u adolatli LED (yorug' yaratuvchi diod) bilan bir xil tarzda ishlamaydi. Bu tur diodlar CD driveler, DVD playerlar va taqdimotlarda ishlatiladigan laser belgilagichlar kabi bir qator sohalarda keng qo'llaniladi. Bu diodlar boshqa turdagi lazergeneratorlarga nisbatan arzonroq, ammo LEDlarga nisbatan juda qimmat. Ular cheklangan omilga ega.
5). Yorug' Yaratuvchi Diod
Yoritish qiluvchi diod (yoki) LED elektronik diodlar orasida eng keng tarqalgan va ko'nikgan turdir. Agar diod forwarding bias bilan ulangan bo'lsa, oqim shu joyda o'tadi va nafaqat yoritish paydo bo'ladi. Hozirgi paytda, LED-da yangi ifloslar mavjud, ular OLED va LED-ga aylanmoqda.
Forwarding bias ish rejimida, bu turdagi diodlar faol bo'ladi. Diode ishga tushganda, oqim tejamaydi. Bu sohada, "forwarding current" deb ataladigan oqim mavjud. Diod, bu jarayonda yaratiladigan nafaqat manbasi hisoblanadi.
LED-lar aniq ranglarda mavjud. Masalan, belgilangan muddatda yoqish va o'chirish imkoniyati bor. Ular ikki rangli bo'lishi mumkin, bu holatda ikkita rang chiqadi, yoki uch rangli bo'lishi mumkin, bu holatda uchta rang chiqadi, musbat voltaj miqdoriga qarab.
Shu bilan birga, infrakrasnaya nafaqat yaratadigan LED-lar ham mavjud. Uning praktik qo'llanilishi, masalan, remote controls-da topiladi.
6). Fotodiod
Bu usulda, fotodiod nafaqatni sezadi. Nafaqat va PN jonklashning aloqasi elektronlar va zarrachalar yaratishiga olib kelishi aniqlandi. Ko'pincha, fotodiodlar teskari bias rejimida ishlaydi, bu esa kichik miqdordagi nafaqat oqimini oson aniqlash va nazorat qilish imkonini beradi. Bu turdagi diodlar energetika ishlab chiqarish uchun ham foydalanish mumkin.
Fotodiod teskari bias rejimida oqim o'tkazishi mumkin, shuning uchun uning ishlash usuli zen diodiga o'xshaydi.
Oqim qiymati va nafaqat intensivligi bir-biriga to'g'ri proporsional. Ularning reaksiya vaqtida nanosekundlarda, millisekundlarda emas, o'lchanadi.
7). PIN diod
Bu diodning xususiyatlari uning ishlab chiqarilish jarayonida aniqlanadi. Bu turdagi diodni qurishda p-tur va n-tur standartlar ishlatiladi. Bu aloqalardan hosil bo'lgan joyga ixtiroviy poluprovodchilik deb ataladi, chunki u hech qanday dozlangan konsentratsiya o'z ichiga olmaydi.
Aloqa tushunchasi kabi qo'llanmalar bu sohaga ega bo'lishdan foydalanishi mumkin.
8). Tezkor tiklanish diodi
Diod tezkor tiklanish vaqtiga ega bo'ladi. To'g'rilash jarayonida AC signali kiritiladi. Bu darajalar mos ravishda musbat va salbiy tomonlarni o'z ichiga oladi. Musbatdan salbiiya (yoki) salbiiydan musbatga o'tish uchun tiklanish muddati qadar qisqa bo'lishi kerak.
Yuqori chastotali qo'llanmalarda ish olib borilayotganda, eng tezkor tiklanish vaqtiga ega bo'lish juda muhim. Shunday sharoitlarda, ushbu aynan diod ishlatish tavsiya etiladi. Bu shartda, signalning integritetini saqlab, to'g'ri ifodalash kerak.
9). Bosqichli tiklanish diodi
Bu mikrovolnoviy diodning komponentlaridan biridir. Bu, yuqori chastota oraliqda impulslar yaratishga olib keladi. Ushbu diodlar ularning ishlashining sababli tez o'chirilish xususiyatiga ega diodlardan bog'liqdir.
10). Tunneldiod
Bu tundlik diodlari, oʻrtacha tezlik rejimida ishlayotganda shuntlar talab qilinadi. Oʻtish muddati nanosekund yoki pikosekund bilan oʻlchanadi. Bu, uning negativ qarshilik ideyasi bilan bogʻliq boʻlgan sababli, relaxatsiya osillyator shemalarida ishlatiladi.
11). P-N Junction Diode
Bu asosiy diod, p-tip va n-tip materiallarning bir-biriga ta'sir etishi natijasida hosil boʻladi. Bu, boshqa nazoratga nisbatan biror bir nazarbazonlikni ta'kidlaydi. Bu biasning sababligi, u turli ishlash rejimlarda ishlay oladi.
Faqat oldingi bias qo'yilganda bu diod provodlashni boshlaydi. Bias aks yo'nalishda bo'lganda, toki oqimi aniq ravishda yoyilmaydi. Bu, bias aks yo'nalishda bo'lganda tok bloklanganini ko'rsatadi.
Ular signal diodlari kabi past toki talab qiladigan holatlarda ishlatiladi va shuning uchun tan olinadi. To'g'rilaydigan qurilmalar bu texnikaning eng asosiy ishlatilish sohalaridan biridir.
12). Zener Diode
Bu diod, teskari bias rejimida ishlay olishi mumkin bo'lgan qilib qurilgan. Agar oldingi bias qo'yilsa, diodning ishlash xususiyatlari p-n o'g'ishga ega standart diodning xususiyatlari bilan oxshash bo'ladi.
Diod teskari bias rejimida ishlaganda, eng pastki Zener voltigacha yetkazilganda, toki qiymatlari oshadi, lekin voltiz keyinroq davom etib doimiy bo'ladi.
Natijada, bu diodning unikal qobilyatini ko'rsatishiga qarab, uning oldinga yo'naltirilgan chet eltafotida oqimni o'tkazishi orqali shu fakt natijasida, shu turdagi diod uchun zanroq voltajni toifaviy aniqlovchilar aniqlaydi. Bu sababli, zanroq diodlarni ishlab chiqarish mumkin.
13). Schottky Diodlari
Schottky diodi, tez tez o'zgarish operatsiyalarini yetarli tezlikda amalga oshiradigan diod turi hisoblanadi. Oldinga yo'naltirilgan yo'l bo'lganda voltajda juda kam yoyin paydo bo'ladi, shuning uchun bu musbat xususiyat hisoblanadi.
Tez tez ishlatiladigan belgilash shemalari, bunday diodlardan foydalanish uchun yaxshi misoldir, chunki ularning foydalanishlari tez-tez ko'rinadi. Gigagerts tezligi, shunday diodlar ishlash uchun tipikdir. Boshqa so'z bilan aytganda, ularga juda yuqori tezlikda qo'llanishda ko'proq talab qilinishi mumkin.
14). Shockley Diodlari
Yuqorida tavsiflangan diodlardan farqli, bu diodlar o'zgartirish qurilmalarida ishlatiladi. Ular orasida asosiy voltaj, ya'ni triggervoltaj, mavjud.
Agar berilgan voltaj asosiy triggervoltajdan past bo'lsa, bu o'zgartirish imkoniyati yo'q, chunki u katta qarshilik rejimida qoladi. Agar taqdim etilayotgan voltaj asosiy triggervoltajdan yuqori bo'lsa, kam qarshilik yo'li quriladi. Shockley diodlari shunday ishlaydi.
15). Varactor (yoki) Varicap Diodi
Bu, qurilma ulash joyiga teskari voltaj taqdim etilganda, ulash joyidagi kapasitansni o'zgartiradigan boshqa unikal diod turi. Bu o'zgaruvchan kapasitans diodi bo'lib, unga "varicap" qisqartmasi bilan atash mumkin.
16). Avalanch diod
Avalanch diod - bu avalanch javobgarlikdan kelib chiqqan teskari bias diod. Avalanchning xavfi, elektr chorasining tushishi doimiy va amperajga ta'sir etmaydigan paytda yuz beradi. Ularning ulkan darajadagi sezgirlikka asosan, ular fotosozlik uchun ishlatiladi.
17). Doimiy amperaj diod
Bu, amperajni maksimal qiymatga cheklash uchun mo'ljallangan elektr tashkiloti. U amperaj chegaralovchi diod (CLD) yoki amperaj boshqaruvchi diod (CRD) deb ham atalishi mumkin (CRD).
Bu diodlar (n-kanal)-JFET dan tayyorlanadi. Gate manbaga ulangan va ikki terminal amperaj chegaralovchi yoki amperaj manbasi sifatida ishlaydi. Ular belgilangan qiymatgacha amperajni o'tishga imkon beradi, keyin artib borishini to'xtatadi (rivojlanish).
18). Altin doplangan diodlar
Altin ushbu diodlarda dopant sifatida ishlatiladi. Ba'zi diodlar boshqalaridan kuchliroq. Teskari biasda yo'qolish amperaji ushbu diodlarda ham kamroq. Katta elektr chorasidagi tushish bilan ham, diod signal chastotalarda ishlash mumkin. Altin ushbu diodlarda minoritet noshislarining tez rekomboinatsiyasiga yordam beradi.
19). Super barjer diodlar
Bu, Schottky diod kabi past oldindan chora tushish va P-N jungis diod kabi past orqa yo'nalishda yo'qolish amperajiga ega bo'lgan redaktor diod. U yuqori quvvat, tez sozlash va kam yo'qolish uchun yaratildi. Super barjer redaktor diodlari, Schottky dioddan past oldindan chora tushishga ega bo'lgan keyingi turdagi redaktorlar hisoblanadi.
20). Peltier diodi
Bu tip diodda polusmaterialning ikki material chegarasida issiq yaratiladi va bu issiq bir terminaldan boshqa terminalga oqib boradi. Bu oqish faqat bitta yo'nalishda amalga oshiriladi, bu elektr toki yo'nalishi bilan bir xil.
Bu issiq kichik zaryad egalarining qayta tushlashi natijasida yaratiladigan elektr zaryadining ta'siri bilan paydo bo'ladi. Bu asosan sovutish va issitish uchun ishlatiladi. Bu turdagi diod termoelektr sovutishda sensor va issiq motor sifatida ishlaydi.
21). Kristal diodi
Bu nuqtaviy kontaktli diodning bir shakli hisoblanadi va uni ko'z ichiga tutulan siyosha deyishadilar. Uning ishlashini polusmaterial kristali va nuqta orasidagi kontakt bosimi aniqlaydi.
Bu ichida metalliy ip mavjud bo'lib, polusmaterial kristaliga qo'yiladi. Bu holatda, polusmaterial kristali katod sifatida, metalliy ip esa anod sifatida ishlaydi. Bu turdagi diodlar eskiroq va asosan mikrovolnoviy qabul qiluvchilarda va detektorlarda ishlatiladi.
22). Vakuum diodlari
Vakuum diodlari anod va katod sifatida ishlaydigan ikkita elektrod dan iborat. Katodni wolframdan qilish orqali, elektronlar anod yo'nalishida chiqariladi. Elektronlar har doim katoddan anodga oqib boradi. Natijada, u kabiya kipkalarni o'z ichiga oladi.
Katod oxidsiz material bilan qoplanganda, elektron chiqarish qobiliyati oshadi. Anodlar uzunligi o'zgartirilgan va ulardagi temperaturani kamaytirish uchun ayrim mazmalari kasralashtiriladi. Diod faqatgina anod katod terminallasiga nisbatan musbat (+) bo'lganda o'tkazadi.
23). Kichik signal diodi
Bu kichik qurilma, asosan radiolar va televizorlar kabi yuqori chastotali va past tokli tarmoqlarda ishlatiladi.
Signal diodlar kuchli diodlardan ko'ra juda kichik. Bitta tomoni qora yoki qizil rang bilan belgilangan bo'lib, bu katod terminalini bildiradi. Kichik signal diodning imkoniyatlari otaq frekvendalarda juda samarali ishlaydi.
Boshqa kategoriyadagi imkoniyatlari bilan solishtirganda, signal diodlar adolatli amperaj va past quvvat yo'qotishga ega. Ular odatda 150mA & 500mW orasida bo'ladi.
U quyidagi sohada ishlatiladi
Diod tarkiblari,
Tez o'zgarish,
Parametrik amplifikatorlar & ko'plab boshqa tarkiblar.
24). Katta signal diod
Bu diodlarning PN ulash manzili juda qalin. Natijada, ular odatda to'g'rilashishda yoki AC ni DC ga aylantirishda ishlatiladi. Katta PN ulashi diodning oldin tomonga amperaj va orqa tomondagi bloklangan voltajini oshiradi. Katta signal diodlar otaq frekvendadagi ishlar uchun mos emas.
Bu diodlar asosan quyidagi energiya ta'minotlari uchun qo'llaniladi:
To'g'rilaydigan qurilmalar,
Aylantiruvchi qurilmalar,
Invertorlar,
Batareya zaryad qiluvchi qurilmalar va boshqalar.
Bu diodlarning oldin tomonga qarshi kurinishi bir nechta om, orqa tomondagi bloklangan kurinishi esa million om bilan o'lchanadi.
Yuqori amperaj & voltaj imkoniyati sababli, ular katta qulay voltajni cheklash uchun elektr qurilmalarda ishlatilishi mumkin.
Natijada, ushbu maqolada diodlarning bir qancha turlari va ularning qo'llanilish turi muhokama qilindi. Har bir diod o'ziga xos ifodalash va ishlash usullariga ega.
Ko'p beriladigan savollar
1). Diod almashtiruvchi tokni (AC) to'g'ri tokga (DC) aylantiradi?
Bir yo'nalishda elektr toki o'tishiga (o'tishga) imkon beradigan diod. Alternativ tok bilan ishlatilganda, diodlar tsiklning yarim qismida faqat o'tishga imkon beradi. Natijada, ular alternativ tokni doimiy tokga aylantirishda ishlatiladi. Natijada, diodlar doimiy tok (DC) hisoblanadi.
2). Ideal diod nima?
Elektr toki yo'nalishini boshqarish uchun ishlatiladigan diodlar ideal diodlar deb ataladi. Ideal diod bilan, tok faqat bir yo'nalishda, oldin o'tish yo'nalishi deb ataladigan, va teskarisiga o'tish mumkin emas.
Ideal diodlar teskari zaryadlanganda, ularga o'tgan voltaj manfiy bo'lganda, ochiq shema kabi ko'rinadi.
3). Oldin o'tish va teskari zaryadlanish orasidagi farq nima?
Oddiy diodda, diodga o'tgan voltaj normal tok o'tishiga imkon berayotganda, oldin o'tish sodir bo'ladi, teskari zaryadlanish esa diodga o'tgan voltajning qarama-qarshi yo'nalishini bildiradi. Ammo, teskari zaryadlanish paytida diodga ta'sir etilgan voltaj hech qanday muhim tok o'tishiga erishmaydi.
