Katsaus erityyppisiin diodeihin ja niiden käyttöön

Diodi on kaksinapainen sähkölaite, joka sallii virran siirtämisen vain yhteen suuntaan. Diodi tunnetaan myös yksisuuntaisesta virtaominaisuudestaan, jossa sähkövirran annetaan kulkea yhteen suuntaan. Periaatteessa diodia käytetään aaltomuotojen tasaamiseen, radiotunnistimissa tai sisällä virtalähteet . Niitä voidaan käyttää myös erilaisissa sähkö- ja elektroniikkapiireissä, joissa vaaditaan diodin yksisuuntainen tulos. Suurin osa diodeista on valmistettu puolijohteista, kuten Si (pii), mutta joissakin tapauksissa käytetään myös Ge (germanium). Joskus on hyödyllistä tiivistää erityyppisiä diodeja on olemassa . Jotkut tyypit saattavat olla päällekkäisiä, mutta erilaiset määritelmät saattavat hyödyttää kentän kaventamista alaspäin ja tarjoavat yleiskuvan erityyppisistä diodeista.

Mitkä ovat erityyppiset diodit?

Diodityyppejä on useita, ja niitä on saatavana käytettäväksi elektroniikkasuunnittelussa, nimittäin taaksepäin oleva diodi, BARRITT-diodi, Gunn-diodi, laserdiodi, valoa lähettävät diodit, Kullalla seostetut diodit , kristallidiodi , PN-risteys, Shockley-diodi , Vaiheen palautusdiodi, Tunnelidiodi, Varactor-diodi ja Zener-diodi.

Diodityypit

Diodien yksityiskohtainen selitys

Puhutaanpa yksityiskohtaisesti diodin toimintaperiaate.

Taaksepäin diodi

Tämän tyyppistä diodia kutsutaan myös takadiodiksi, eikä sitä ole erittäin toteutettu. Taaksepäin oleva diodi on PN-liitosdiodi, jolla on samanlainen toiminta kuin tunnelidiodilla. Kvanttitunneloinnin skenaariossa on tärkeä vastuu nykyisen pääosin käänteisen radan johtamisessa. Energiakaistakuvan avulla diodin tarkka toiminta voidaan tietää.

Taaksepäin olevan diodin toiminta

Ylimmällä tasolla olevaa kaistaa kutsutaan johtamiskaistaksi, kun taas alemman tason kaistaa kutsutaan valenssikaistaksi. Kun elektroneihin kohdistuu energiaa, niillä on taipumus hankkia energiaa ja siirtyä kohti johtamiskaistaa. Kun elektronit siirtyvät valenssista johtokanavaan, niiden paikka valenssikaistalla jätetään reikiin.

Nolla-esijännitetilassa miehitetty valenssikaista on vastakohtana miehitetyn johtamiskaistan omalle. Kun päinvastaisessa esijännityksessä P-alueella on liike kohti N-aluetta vastaavaa nousua. Nyt P-osan varattu taajuus on päinvastoin kuin N-osan vapaalla kaistalla. Joten elektronit alkavat tunneloitua miehitetystä kaistasta P-osassa N-osan tyhjään kaistaan.

Joten tämä tarkoittaa, että virtavirta tapahtuu myös käänteisessä esijännityksessä. Eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä N-alueella on liike kohti P-aluetta vastaavaa nousua. Nyt miehitetty kaista N-osassa on toisin kuin P-osan vapaa alue. Joten elektronit alkavat tunneloitua miehitetystä kaistasta N-osassa tyhjään kaistaan ​​P-osassa.

Tämän tyyppisessä diodissa muodostuu negatiivisen vastuksen alue, jota käytetään pääasiassa diodin toimintaan.

Taaksepäin diodi

BARITT-diodi

Tämän diodin pidennetty aika on Barrier Injection Transit Time -diodi, joka on BARITT-diodi. Sitä voidaan käyttää mikroaaltosovelluksissa ja se mahdollistaa monia vertailuja laajemmin käytettyyn IMPATT-diodiin. Tämä linkki näyttää selkeän kuvauksen siitä, mikä on BARRITT-diodi ja sen toiminta ja toteutukset.

Gunn-diodi

Gunn-diodi on PN-liitosdiodi, tällainen diodi on puolijohdelaite, jolla on kaksi päätelaitetta. Yleensä sitä käytetään mikroaaltosignaalien tuottamiseen. Katso alla olevasta linkistä Gunn-diodi toimii , Ominaisuudet ja sen sovellukset.

Gunn-diodit

Laserdiodi

Laserdiodilla ei ole samanlaista prosessia kuin tavallisella LEDillä (valodiodi), koska se tuottaa koherenttia valoa. Näitä diodeja käytetään laajasti erilaisiin tarkoituksiin, kuten DVD-levyihin, CD-asemiin ja laservalo-osoittimiin PPT-levyille. Vaikka nämä diodit ovat halpoja kuin muun tyyppiset lasergeneraattorit, ne ovat paljon kalliimpia kuin LEDit. Heillä on myös osittainen elämä.

Laserdiodi

Valodiodi

Termi LED tarkoittaa valoa emittoivaa diodia, on yksi diodin tavallisimmista tyyppeistä. Kun diodi on kytketty eteenpäin suuntautuvaan esijännitteeseen, virta kulkee risteyksen läpi ja tuottaa valon. On myös monia uusia LED-kehityksiä, jotka muuttuvat. Ne ovat LED-valot ja OLED-valot. Yksi tärkeimmistä käsitteistä LED: n tuntemiseksi on sen IV-ominaisuudet. Käydään läpi LED-ominaisuuksien yksityiskohdat.

Valoa säteilevien diodien ominaisuudet

Ennen kuin LED lähettää valoa, se vaatii virran virtauksen diodin läpi, koska tämä on virtapohjainen diodi. Tässä valon voimakkuuden määrällä on suora suhde diodin yli virtaavan virran eteenpäin suuntautuvaan suuntaan.

Kun diodi johtaa virtaa eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä, on oltava virtaa rajoittava sarjavastus diodin suojaamiseksi ylimääräiseltä virralta. On huomattava, että LED-virtalähteen välillä ei saa olla suoraa yhteyttä, jos tämä aiheuttaa välitöntä vahinkoa, koska tämä yhteys sallii äärimmäisen määrän virtaa ja polttaa laitetta.

LED toimii

Kaikilla LED-laitetyypeillä on oma eteenpäin suuntautuva jännitehäviö PN-liitoksen kautta, ja tämä rajoitus tunnetaan käytetyn puolijohdetyypin perusteella. Tämä määrittää jännitehäviön määrän vastaavalle siirtovirran määrälle yleensä 20 mA: n virran arvolle.

Suurimmassa osassa skenaarioita LED: n toiminta pienimmistä jännitetasoista, joissa on vastus sarjaliitännässä, Rs: ää käytetään virran eteenpäin suuntautuvan määrän rajoittamiseen suojattuun tasoon, joka on yleensä 5 mA - 30 mA, kun vaaditaan parannettua kirkkautta. .

Erilaiset LED-valot tuottavat valoa vastaavilla UV-spektrin alueilla, joten ne tuottavat eri valovoimatasoja. Puolijohdekohtainen valinta voidaan tunnistaa fotonipäästöjen ja siten tuotetun vastaavan valon koko aallonpituudesta. LEDin värit ovat seuraavat:

Joten LEDin tarkka väri tunnetaan säteilyn aallonpituuden etäisyydellä. Ja aallonpituus tunnetaan erityisestä puolijohdekoostumuksesta, jota käytetään PN-risteyksessä sen valmistusprosessin aikana. Joten oli selvää, että LED-valon väri ei johdu käytetyistä värjätyistä muoveista. Mutta myös ne parantavat valon kirkkautta, kun virran syöttö ei valaise niitä. Erilaisten puolijohde-, kaasumaisten ja metallisten aineiden yhdistelmällä voidaan tuottaa alla olevat LED-valot, jotka ovat:

• Galliumarsenidi (GaAs), joka on infrapuna
• Galliumarsenidifosfidi (GaAsP) vaihtelee punaisesta infrapunaan ja oranssiin
• Alumiinigalliumarsenidifosfidi (AlGaAsP), joka on lisääntynyt kirkkaan punaisella, oranssilla punaisella, oranssilla ja keltaisella värillä.
• Galliumfosfidi (GaP) esiintyy punaisena, keltaisena ja vihreänä
• Alumiinigalliumfosfidi (AlGaP) - enimmäkseen vihreää
• Galliumnitridi (GaN), jota on saatavana vihreänä ja smaragdinvihreänä
• Galliumindiumnitridi (GaInN) lähellä ultraviolettia, sinisen, vihreän ja sinisen sekaväri
• Piikarbidi (SiC) saatavana sinisenä substraattina
• Sinkkiselenidi (ZnSe) on sinisenä
• Alumiinigalliumnitridi (AlGaN), joka on ultraviolettisäteilyä

Valodiodi

Valodiodia käytetään valon havaitsemiseen. On havaittu, että kun valo osuu PN-risteykseen, se voi luoda elektroneja ja reikiä. Tyypillisesti fotodiodit toimivat käänteisissä esijännitysolosuhteissa, joissa jopa pieni määrä valosta johtuvaa virtausta voidaan yksinkertaisesti havaita. Näitä diodeja voidaan käyttää myös sähkön tuottamiseen.

Valodiodi

PIN-diodi

Tämän tyyppiselle diodille on tunnusomaista sen rakenne. Siinä on tavalliset P-tyypin ja N-tyypin alueet, mutta kahden alueen välisellä alueella, nimittäin sisäisellä puolijohteella, ei ole dopingia. Sisäisen puolijohdealueen vaikutus lisää tyhjennysalueen pinta-alaa, mikä voi olla hyödyllistä sovellusten vaihdossa.

PIN-diodi

Negatiivisten ja positiivisten varausten kantajilla N- ja P-tyyppisiltä alueilta on vastaavasti liike sisäiselle alueelle. Kun tämä alue on täysin täytetty elektronireikillä, diodi aloittaa johtamisen. Käänteisessä esijännitetilassa diodin laaja sisäinen kerros saattaa estää ja kantaa suuria jännitetasoja.

Korotetuilla taajuustasoilla PIN-diodi toimii lineaarisena vastuksena. Se toimii lineaarisena vastuksena, koska tällä diodilla on riittämätön käänteinen palautumisaika . Tämä on syy siihen, että voimakkaasti sähköllä ladatulla 'I' -alueella ei ole riittävästi aikaa purkautua nopean jakson aikana. Pienimmillä taajuustasoilla diodi toimii tasasuuntausdiodina, jossa sillä on riittävästi aikaa purkautumiseen ja sammuttamiseen.

PN-liitosdiodi

Standardin PN-liitoksen voidaan ajatella olevan nykyisin käytössä oleva normaali tai vakiotyyppinen diodi. Tämä on merkittävin erityyppinen diodi, joka on sähköalueella. Mutta näitä diodeja voidaan käyttää pieninä signaalityyppeinä käytettäväksi RF (radiotaajuus) tai muissa matalavirtaisissa sovelluksissa, joita voidaan kutsua signaalidiodeiksi. Muita tyyppejä voidaan suunnitella suurjännite- ja suurvirtasovelluksiin, ja niitä kutsutaan normaalisti tasasuuntausdiodeiksi. PN-liitosdiodissa täytyy olla vapaa esijännitysolosuhteista. Esijännitysolosuhteita on pääasiassa kolme ja tämä riippuu käytetystä jännitetasosta.

• Eteenpäin suuntautuva esijännitys - Tässä positiivinen ja negatiivinen pääte on kytketty diodin P- ja N-tyyppeihin.
• Käänteinen esijännitys - Tässä positiivinen ja negatiivinen pääte on kytketty diodin N- ja P-tyyppeihin.
• Nollapoikkeama - Tätä kutsutaan 0-esijännitykseksi, koska diodiin ei kohdistu ulkoista jännitettä.

Eteenpäin suuntautuva PN-liitosdiodi

Eteenpäin suuntautuvassa tilassa PN-liitos kehittyy, kun pariston positiiviset ja negatiiviset reunat on kytketty P- ja N-tyyppeihin. Kun diodi toimii eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä, sisäiset ja sovelletut sähkökentät risteyksessä ovat vastakkaisilla poluilla. Kun nämä sähkökentät lasketaan yhteen, seurauksena olevan tehon voimakkuustaso on pienempi kuin käytetyn sähkökentän.

Välitä ennakkoasento PN-liitäntätyyppisissä diodeissa

Tämä yhteys johtaa minimaaliseen resistiiviseen polkuun ja ohuempaan ehtymisalueeseen. Pura-alueen vastus muuttuu vähäisemmäksi, kun käytetyn jännitteen arvo on suurempi. Esimerkiksi piin puolijohteessa, kun käytetty jännitearvo on 0,6 V, tyhjenemiskerroksen vastusarvo muuttuu täysin merkityksettömäksi ja sen läpi kulkee esteetön virta.

PN-liitosdiodin käänteinen esijännitys

Tässä yhteydessä yhteys on, että pariston positiiviset ja negatiiviset reunat on kytketty N- ja P-tyypin alueisiin. Tämä muodostaa päinvastaisen esijännitetyn PN-liitoksen. Tässä tilanteessa käytetyt ja sisäiset sähkökentät ovat samansuuntaisia. Kun molemmat sähkökentät lasketaan yhteen, tuloksena oleva sähkökentän reitti on samanlainen kuin sisäisen sähkökentän polku. Tämä kehittää paksumman ja parannetun resistiivisen ehtymisalueen. Puuttumisalueella on enemmän herkkyyttä ja paksuutta, kun käytetty jännitetaso on enemmän ja enemmän.

Käänteinen esijännitys diodien PN-liitäntätyypissä

PN-liitosdiodin V-I-ominaisuudet

Lisäksi on vielä tärkeämpää olla tietoinen PN-liitosdiodin V-I-ominaisuuksista.

Kun diodia käytetään 0-esijännityksessä, mikä tarkoittaa, että diodiin ei kohdistu ulkoista jännitettä. Tämä tarkoittaa, että potentiaalinen este rajoittaa virtaa.

Kun diodi toimii eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä, potentiaalinen este on ohuempi. Silikonityyppisissä diodeissa, kun jännitteen arvo on 0,7 V ja germanium-tyyppisissä diodeissa, kun jännitteen arvo on 0,3 V, potentiaalisen esteen leveys pienenee ja tämä sallii virran virtauksen diodin läpi.

VI PN-liitosdiodin ominaisuudet

Tässä nykyinen arvo nousee asteittain ja tuloksena oleva käyrä on epälineaarinen, koska koska käytetty jännitetaso ylittää potentiaalisen esteen. Kun diodi ylittää tämän potentiaalisen esteen, diodi toimii normaalissa tilassa, ja käyrän muoto tulee vähitellen teräväksi (saavuttaa lineaarisen muodon) jännitteen arvon nousun myötä.

Jos diodi toimii päinvastaisessa esijännitetilassa, potentiaalinen este on lisääntynyt. Koska risteyksessä on vähemmistövarauksen kantajia, tämä mahdollistaa käänteisen kyllästysvirran virtauksen. Kun käytetyn jännitteen taso on korkeampi, vähemmistövarauskantajilla on kohonnut kineettinen energia, joka osoittaa vaikutuksen enemmistön latauskantajiin. Tässä vaiheessa tapahtuu diodin hajoaminen, mikä voi johtaa diodin vaurioitumiseen.

Schottky-diodi

Schottky-diodilla on pienempi eteenpäin suuntautuva jännitehäviö kuin tavallisilla Si PN-liitosdiodeilla. Pienillä virroilla jännitehäviö voi olla välillä 0,15 - 0,4 volttia verrattuna 0,6 volttiin a-Si-diodilla. Tämän suorituskyvyn saavuttamiseksi ne on suunniteltu eri tavalla verrattaessa normaaleihin diodeihin, joissa on metalli-puolijohde-kontakti. Näitä diodeja käytetään laajasti tasasuuntaajasovelluksissa, kiinnitysdiodeissa ja myös RF-sovelluksissa.

Schottky-diodi

Vaiheen palautusdiodi

Vaihepalautumisdiodi on eräänlainen mikroaaltodiodi, jota käytetään tuottamaan pulsseja erittäin suurella taajuudella (suurilla taajuuksilla). Nämä diodit riippuvat diodista, jolla on erittäin nopea sammutusominaisuus niiden toiminnalle.

Vaiheen palautusdiodit

Tunnelidiodi

Tunnelidiodia käytetään mikroaaltosovelluksissa, joissa sen suorituskyky ylitti muiden päivän laitteiden suorituskyvyn.

Tunnelidiodi

Sähköalueella tunnelointi merkitsee sitä, että se on elektronien suora liike tyhjenemisalueen vähimmäisleveyden läpi johtavuuskaistalta valenssikaistalle. PN-liitosdiodissa tyhjennysalue kehittyy sekä elektronien että reikien takia. Näiden positiivisten ja negatiivisten varauskantajien takia sisäinen sähkökenttä kehittyy tyhjennysalueelle. Tämä luo voiman ulkoisen jännitteen vastakkaiselle polulle.

Tunnelointivaikutuksella, kun eteenpäin suuntautuvan jännitteen arvo on minimaalinen, myötävirran arvo on suurempi. Sitä voidaan käyttää sekä eteen- että taaksepäin esijännitetyissä olosuhteissa. Korkean tason vuoksi doping , se voi toimia myös käänteisessä esijännityksessä. Estepotentiaalin laskiessa läpilyöntijännite myös päinvastaisessa suunnassa laskee ja saavuttaa lähes nollan. Tämän minimaalisen vastakkaisen jännitteen avulla diodi voi saavuttaa hajoamistilan. Tämän vuoksi muodostuu negatiivinen vastusalue.

Varactor-diodi tai Varicap-diodi

Varaktoridiodi on eräänlainen puolijohde mikroaaltouunin kiinteän tilan laite ja sitä käytetään, kun valitaan muuttuva kapasitanssi, joka voidaan saavuttaa säätämällä jännitettä. Näitä diodeja kutsutaan myös variceal-diodeiksi. Vaikka muuttuvan kapasitanssin o / p voidaan osoittaa normaaleilla PN-liitosdiodeilla. Mutta tämä diodi on valittu antamaan edulliset kapasitanssimuutokset, koska ne ovat erityyppisiä diodeja. Nämä diodit on suunniteltu ja parannettu tarkasti siten, että ne mahdollistavat suuren kapasitanssimuutoksen.

Varactor-diodi

Zener-diodi

Zener-diodia käytetään vakaan referenssijännitteen aikaansaamiseen. Tämän seurauksena sitä käytetään valtavasti. Se toimii päinvastaisessa esijännitetilassa ja havaitsi, että kun tietty jännite saavutetaan, se hajoaa. Jos virran virtausta rajoittaa vastus, se aktivoi vakaan syntyvän jännitteen. Tämän tyyppistä diodia käytetään laajalti vertailujännitteen tarjoamiseen virtalähteissä.

Zener-diodi

Zener-diodin pakkauksessa on useita menetelmiä. Harvat niistä käytetään lisääntyneeseen tehohäviöön, kun taas toisia käytetään reunakiinnitysmalleihin. Yleinen Zener-diodin tyyppi koostuu vähäisestä lasipäällysteestä. Tämän diodin toisella reunalla on kaista, joka merkitsee sen katodiksi.

Zener-diodi toimii samalla tavalla kuin diodi, kun sitä käytetään eteenpäin suuntautuvassa bias-tilassa. Käänteisessä ennakkoluulossa esiintyy minimaalista vuotovirta . Kun käänteinen jännite kasvaa rikkoutumisjännitteeseen, se luo virran diodin yli. Nykyinen arvo saavutetaan maksimiin, ja se kaapataan sarjavastuksella.

Zener-diodin sovellukset

Zener-diodilla on laaja käyttö ja harvat niistä ovat:

• Sitä käytetään jännitteenrajoittimena jännitetasojen säätämiseen kuormien minimiarvon yli
• Työntekijät tarvitsevat ylijännitesuojaa sovelluksissa
• Käytetty leikkauspiirit

Muutama muun tyyppinen diodi, joka on ratkaisevasti toteutettu eri sovelluksissa, ovat seuraavat:

• Laserdiodi
• Lumivyörydiodi
• Ohimenevä jännitteenvaimennusdiodi
• Kullanmuotoinen diodityyppi
• Diodin vakiovirtatyyppi
• Peltier-diodi
• Piin ohjattu tasasuuntaaja diodi

Jokaisella diodilla on omat edut ja sovellukset. Harvat niistä ovat laajalti käytössä erilaisissa sovelluksissa useilla aloilla, kun taas harvat ovat käytössä vain muutamissa sovelluksissa. Näin ollen kyse on erityyppisistä diodeista ja niiden käytöstä. Toivomme, että olet saanut paremman käsityksen tästä konseptista tai sähköprojektien toteuttamiseksi, anna arvokkaat ehdotuksesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, Mikä on diodin toiminto ?