Prehľad rôznych typov diód a ich použitia

Prehľad rôznych typov diód a ich použitia

Dióda je elektrické zariadenie s dvoma svorkami, ktoré umožňuje prenos prúdu iba v jednom smere. Dióda je tiež známa pre svoju vlastnosť jednosmerného prúdu, kde je povolený tok elektrického prúdu jedným smerom. V zásade sa dióda používa na usmerňovanie kriviek, vo vnútri rádiových detektorov alebo vo vnútri napájacie zdroje . Môžu sa tiež použiť v rôznych elektrických a elektronických obvodoch, kde sa vyžaduje „jednosmerný“ výsledok diódy. Väčšina diód je vyrobená z polovodičov, ako je Si (kremík), ale v niekoľkých prípadoch sa používa aj Ge (germánium). Niekedy je užitočné zhrnúť existujú rôzne typy diód . Niektoré z typov sa môžu prekrývať, ale rôznym definíciám môže pomôcť zúžiť pole a poskytnúť prehľad rôznych typov diód.

Čo sú rôzne typy diód?

Existuje niekoľko typov diód, ktoré sú k dispozícii na použitie v elektronike, a to spätná dióda, dióda BARRITT, dióda Gunn, laserová dióda, svetlo emitujúce diódy, Diódy dotované zlatom , krištáľová dióda , PN križovatka, Shockleyova dióda , Kroková dióda, tunelová dióda, varaktorová dióda a Zenerova dióda.




Druhy diód

Druhy diód



Podrobné vysvetlenie diód

Poďme sa baviť podrobne o pracovný princíp diódy.

Spätná dióda

Tento typ diódy sa nazýva aj zadná dióda a nie je extrémne implementovaný. Spätná dióda je prechodová dióda PN, ktorá má podobnú činnosť ako tunelová dióda. Scenár kvantového tunelovania nesie dôležitú zodpovednosť pri vedení súčasnej, hlavne reverznej dráhy. S obrázkom energetického pásma je možné zistiť presnú prácu diódy.



Práca so spätnou diódou

Práca so spätnou diódou

Pás, ktorý leží na najvyššej úrovni, sa nazýva vodivé pásmo, zatiaľ čo pásmo dolnej úrovne sa označuje ako valenčné pásmo. Keď dôjde k aplikácii energie na elektróny, majú tendenciu energiu získavať a pohybovať sa smerom k vodivému pásmu. Keď elektróny vstupujú z valencie do vodivého pásma, ich miesto vo valenčnom pásme zostáva s otvormi.

V stave nulového predpätia je obsadené valenčné pásmo v rozpore s pásmom obsadeného vodivosti. Zatiaľ čo v stave reverzného skreslenia má P-oblasť pohyb smerom nahor, ktorý zodpovedá N-oblasti. Teraz je obsadené pásmo v sekcii P na rozdiel od prázdneho pásma v sekcii N. Takže elektróny začínajú tunelovať z obsadeného pásma v časti P do prázdneho pásma v časti N.




To znamená, že tok prúdu sa deje aj pri reverznom predpätí. V stave predpätia má N-región pohyb smerom nahor, ktorý zodpovedá P-regiónu. Obsadené pásmo v N-sekcii je teraz na rozdiel od prázdneho pásma v P-sekcii. Elektróny sa teda začínajú tunelovať z obsadeného pásma v N-časti na voľné pásmo v P-časti.

U tohto typu diódy sa vytvára oblasť negatívneho odporu, ktorá sa používa hlavne na prácu s diódou.

Spätná dióda

Spätná dióda

BARITTOVÁ dióda

Predĺženou dobou tejto diódy je prechodová časová dióda Barrier Injection, čo je BARITT dióda. Je použiteľný v mikrovlnných aplikáciách a umožňuje mnoho porovnaní s rozšírenejšou diódou IMPATT. Tento odkaz zobrazuje jasný popis toho, čo je BARRITTOVÁ dióda a jeho fungovanie a implementácie.

Gunn Diode

Gunnova dióda je prechodová PN dióda, tento druh diódy je polovodičové zariadenie, ktoré má dve svorky. Spravidla sa používa na výrobu mikrovlnných signálov. Odkaz na odkaz uvedený nižšie Gunnova dióda pracuje Charakteristika a jeho aplikácie.

Gunnove diódy

Gunnove diódy

Laserová dióda

Laserová dióda nemá podobný proces ako bežná LED (dióda vyžarujúca svetlo), pretože produkuje koherentné svetlo. Tieto diódy sa veľmi často používajú na rôzne účely, ako sú DVD, CD mechaniky a ukazovatele laserového svetla pre PPT. Aj keď sú tieto diódy lacné ako iné typy laserových generátorov, sú oveľa nákladnejšie ako LED. Majú tiež čiastočný život.

Laserová dióda

Laserová dióda

Dióda vyžarujúca svetlo

Pojem LED znamená svetelnú diódu, je jedným z najštandardnejších typov diód. Keď je dióda pripojená v predpätí, potom prúd preteká križovatkou a vytvára svetlo. Existuje tiež veľa nových vývojových postupov v oblasti LED, ktoré sa menia a sú to LED a OLED. Jedným z hlavných konceptov, ktoré treba mať na pamäti LED, sú jeho IV charakteristiky. Poďme si podrobne prejsť charakteristikami LED.

Charakteristika svetelných diód

Charakteristika svetelných diód

Predtým, ako LED vyžaruje svetlo, vyžaduje tok prúdu cez diódu, pretože ide o prúdovú diódu. Tu má intenzita svetla priamy podiel na miere smeru prúdu vpred, ktorý preteká cez diódu.

Keď dióda vedie prúd v prednom predpätí, musí existovať sériový rezistor obmedzujúci prúd, aby sa dióda chránila pred dodatočným tokom prúdu. Je potrebné poznamenať, že medzi napájacím zdrojom a diódou LED nemusí byť priame spojenie, kde by došlo k okamžitému poškodeniu, pretože toto spojenie umožňuje extrémne veľké množstvo prúdu a spaľuje zariadenie.

LED pracuje

LED pracuje

Každý typ zariadenia LED má svoju vlastnú doprednú stratu napätia prechodom PN a toto obmedzenie je známe podľa použitého typu polovodiča. Toto určuje mieru poklesu napätia pre zodpovedajúce množstvo smerovacieho prúdu všeobecne pre hodnotu prúdu 20mA.

Vo väčšine scenárov sa funkcia LED diódy od minimálnych úrovní napätia, ktoré majú odpor zapojený do série, používa Rs na obmedzenie priepustného množstva prúdu na chránenú úroveň, ktorá je všeobecne 5 mA až 30 mA, ak existuje požiadavka na zvýšený jas. .

Rôzne LED diódy generujú svetlo v zodpovedajúcich oblastiach UV spektra, a tak vytvárajú rôzne úrovne intenzity svetla. Konkrétny výber polovodiča je možné poznať podľa celej vlnovej dĺžky vyžarovania fotónov a teda podľa toho, aké zodpovedajúce svetlo vzniká. Farby diódy LED sú nasledujúce:

Typ polovodiča

Vzdialenosť vlnovej dĺžky Farba

Dopredné napätie pri 20 mA

GaAS850-940nmInfračervená1,2v
GaAsP630-660nmNetto1,8v
GaAsP605-620nmJantárová2,0 v
GaAsP: N585-595nmžltá2,2 v
AIGaP550-570nmzelená3,5 V
Sic430-505nmModrá3,6v
GalnN450 nmbiely4,0 v

Takže presná farba LED je známa podľa vzdialenosti emitovanej vlnovej dĺžky. A vlnová dĺžka je známa podľa špecifického polovodičového zloženia, ktoré sa používa v PN prechode v čase jeho výrobného procesu. Bolo teda zrejmé, že farba vyžarovania svetla z LED nie je spôsobená použitými zakrytými plastmi. Ale tiež zvyšujú jas svetla, keď nie sú osvetlené prívodom prúdu. Pomocou kombinácie rôznych polovodičových, plynných a kovových látok je možné generovať nižšie uvedené LED, ktoré sú:

  • Gálium arzenid (GaAs), ktorý je infračervený
  • Fosfid arzenidu gálnatého (GaAsP) sa pohybuje od červenej po infračervenú a oranžovú
  • Fosfid hlinitý a gálium arzenid (AlGaAsP), ktorý zvýšil jasne červenú, oranžovú farbu červenej, oranžovej a žltej farby.
  • Fosfid gália (GaP) existuje v červenej, žltej a zelenej farbe
  • Fosfid hlinitý a gálium (AlGaP) - väčšinou v zelenej farbe
  • Nitrid gália (GaN), ktorý je dostupný v zelenej a smaragdovo zelenej farbe
  • Nitrid gália india (GaInN) blízko ultrafialového žiarenia, zmiešaná farba modrej a zelenej a modrej
  • Karbid kremíka (SiC) dostupný ako modrá ako substrát
  • Selenid zinočnatý (ZnSe) existuje modrou farbou
  • Nitrid hlinitý gália (AlGaN), ktorý je ultrafialový

Fotodióda

Fotodióda sa používa na detekciu svetla. Zistilo sa, že keď svetlo dopadne na spojenie PN, môže vytvárať elektróny a diery. Fotodiódy typicky pracujú za podmienok reverzného predpätia, kde je možné jednoducho zaznamenať aj malé množstvo prúdu prúdiaceho zo svetla. Tieto diódy sa dajú použiť aj na výrobu elektriny.

Foto dióda

Foto dióda

PIN dióda

Tento typ diódy sa vyznačuje svojou konštrukciou. Má štandardné oblasti typu P a N, ale oblasť medzi týmito dvoma oblasťami, a to vnútorný polovodič, nemá doping. Oblasť vlastného polovodiča má za následok zväčšenie plochy oblasti vyčerpania, čo môže byť výhodné pre prepínanie aplikácií.

PIN dióda

PIN dióda

Nosiče negatívnych a pozitívnych nábojov z oblastí typu N a P zodpovedajúcim spôsobom majú presun do vnútornej oblasti. Keď je táto oblasť úplne zaplnená elektrónovými otvormi, dióda začne viesť. V opačnom predpätí môže široká vnútorná vrstva v dióde zabrániť a niesť vysoké úrovne napätia.

Pri zvýšených úrovniach frekvencie bude PIN dióda fungovať ako lineárny rezistor. Funguje ako lineárny odpor, pretože táto dióda má nedostatočný reverzný čas na zotavenie . To je príčina, že silne elektricky nabitá oblasť „I“ nebude mať dostatok času na vybitie v čase rýchlych cyklov. A pri minimálnych úrovniach frekvencie pracuje dióda ako usmerňovacia dióda, kde má dostatok času na vybíjanie a vypínanie.

Dióda PN Junction

O štandardnom prechode PN sa dá dnes uvažovať ako o bežnom alebo štandardnom type diódy. Toto je najvýraznejší z rôznych typov diód, ktoré sú v elektrickej doméne. Tieto diódy však možno použiť ako typy malého signálu na použitie v RF (vysokofrekvenčné žiarenie) alebo v iných slaboprúdových aplikáciách, ktoré sa môžu nazývať signálne diódy. Pre vysokonapäťové a silnoprúdové aplikácie môžu byť plánované iné typy a obvykle sa nazývajú usmerňovacie diódy. V prechodovej dióde PN musí byť človek očistený od predpínacích podmienok. Existujú hlavne tri predpínacie podmienky, ktoré závisia od použitej úrovne napätia.

  • Predpätie vpred - Tu sú kladné a záporné póly pripojené k typom P a N diódy.
  • Reverzné predpätie - Tu je kladný a záporný pól pripojený k N a P typom diódy.
  • Zero bias - Toto sa nazýva predpätie „0“, pretože na diódu nie je pripojené žiadne vonkajšie napätie.

Forward Bias of PN Junction Diode

V stave predpätia je prechod PN vyvinutý, keď sú kladné a záporné hrany batérie pripojené k typom P a N. Keď dióda funguje v predpätí, potom sú vnútorné a aplikované elektrické polia v križovatke v opačných dráhach. Keď sa tieto elektrické polia spočítajú, potom je úroveň následného výkonu menšia ako úroveň použitého elektrického poľa.

Dopadové skreslenie v typoch diód PN spojenia

Dopadové skreslenie v typoch diód PN spojenia

Výsledkom tohto spojenia je minimálna odporová cesta a tenšia oblasť vyčerpania. Odpor oblasti vyčerpania sa stáva zanedbateľnejším, keď je hodnota aplikovaného napätia vyššia. Napríklad v kremíkovom polovodiči, keď je aplikovaná hodnota napätia 0,6 V, potom sa hodnota odporu vrstvy vyčerpania stane úplne zanedbateľnou a bude cez ňu prebiehať neobmedzený tok prúdu.

Opačné skreslenie diódy PN Junction

Tu je spojenie také, že kladné a záporné hrany batérie sú spojené s oblasťami typu N a typu P, Toto vytvára PN priechod s reverzným predpätím. V tejto situácii sú aplikované a vnútorné elektrické polia v podobnom smere. Keď sa spočítajú obidve elektrické polia, potom je výsledná dráha elektrického poľa podobná dráhe dráhy vnútorného elektrického poľa. Tak sa vyvinie hrubšia a zosilnená oblasť rezistencie na vyčerpanie. Keď je aplikovaná úroveň napätia stále viac, oblasť vyčerpania prežíva väčšiu citlivosť a hrúbku.

Opačné skreslenie pri diódach typu PN

Opačné skreslenie pri diódach typu PN

Charakteristika V-I diódy PN Junction

Okrem toho je ešte dôležitejšie uvedomiť si V-I charakteristiky prechodovej diódy PN.

Keď je dióda prevádzkovaná v predpätí „0“, čo znamená, že na diódu nie je vyvíjané žiadne vonkajšie napätie. To znamená, že potenciálna bariéra obmedzuje tok prúdu.

Zatiaľ čo keď dióda pracuje v podmienkach predpätia, bude existovať tenšia potenciálna bariéra. V prípade silikónových diód, keď je hodnota napätia 0,7 V, a v germánskych typoch diód, keď je hodnota napätia 0,3 V, sa zmenší šírka potenciálnej bariéry, čo umožňuje prúdiť cez diódu.

Charakteristiky VI v dióde spojenia PN

Charakteristiky VI v dióde spojenia PN

V tomto bude dochádzať k postupnému zvyšovaniu aktuálnej hodnoty a výsledná krivka je nelineárna, kde pretože použitá úroveň napätia prevyšuje potenciálnu bariéru. Keď dióda prekoná túto potenciálnu bariéru, dióda funguje v normálnom stave a tvar krivky sa so stúpaním hodnoty napätia postupne zostruje (dostáva sa do lineárneho tvaru).

Tam, kde keď bude dióda pracovať v opačnom predpätí, dôjde k zvýšeniu potenciálnej bariéry. Pretože v križovatke bude prítomnosť menšinových nosičov náboja, umožňuje to tok prúdu spätnej saturácie. Ak dôjde k zvýšenej úrovni aplikovaného napätia, majú menšinové nosiče náboja zvýšenú kinetickú energiu, ktorá vykazuje vplyv na väčšinové nosiče náboja. V tomto štádiu dôjde k poruche diódy a mohlo by to viesť k jej poškodeniu.

Schottkyho dióda

Schottkyho dióda má nižší pokles napätia vpred ako bežné Si PN prechodové diódy. Pri nízkych prúdoch môže byť pokles napätia medzi 0,15 a 0,4 voltu na rozdiel od 0,6 voltu pre a-Si diódu. Na dosiahnutie tohto výkonu sú navrhnuté iným spôsobom v porovnaní s normálnymi diódami s kontaktom kov na polovodič. Tieto diódy sa široko používajú v aplikáciách usmerňovačov, upínacích diódach a tiež v aplikáciách RF.

Schottkyho dióda

Schottkyho dióda

Krok obnovovacej diódy

Dióda s postupným zotavením je typ mikrovlnnej diódy používanej na generovanie impulzov pri veľmi vysokej frekvencii (vysokých frekvenciách). Tieto diódy závisia od diódy, ktorá má pre svoju činnosť veľmi rýchlu charakteristiku vypínania.

Krokové obnovovacie diódy

Krokové obnovovacie diódy

Tunelová dióda

Tunelová dióda sa používa v mikrovlnných aplikáciách, kde svojím výkonom prekonala výkon ostatných zariadení dňa.

Tunelová dióda

Tunelová dióda

V elektrickej oblasti tunelovanie znamená, že ide o priamy pohyb elektrónov cez minimálnu šírku oblasti vyčerpania z vodivého pásma do valenčného pásma. V prechodovej dióde PN je oblasť vyčerpania vyvinutá kvôli elektrónom aj dieram. Kvôli týmto nosičom pozitívneho a negatívneho náboja sa v oblasti vyčerpania vyvíja vnútorné elektrické pole. To vytvára silu v opačnej dráhe vonkajšieho napätia.

Ak bude mať efekt tunelovania minimálnu hodnotu dopredného napätia, bude hodnota dopredného prúdu vyššia. Môže byť funkčný v predpätých aj spiatočných podmienkach. Z dôvodu vysokej úrovne doping , môže fungovať aj pri spätnom predpätí. S poklesom bariérového potenciálu prierazné napätie v opačnom smere tiež klesá a dosahuje takmer nulu. Pri tomto minimálnom spätnom napätí môže dióda dosiahnuť poruchový stav. Z tohto dôvodu sa vytvára oblasť negatívneho odporu.

Dióda Varactor alebo Varicap Diode

Varaktorová dióda je jedným z druhov polovodič mikrovlnné polovodičové zariadenie a používa sa tam, kde je zvolená variabilná kapacita, ktorú je možné dosiahnuť riadením napätia. Tieto diódy sa tiež nazývajú varikálne diódy. Aj keď normálna PN-prechodová dióda môže vykazovať o / p premenlivej kapacity, môže sa prejaviť. Táto dióda je však zvolená na účely preferovaných zmien kapacity, pretože ide o rôzne typy diód. Tieto diódy sú presne navrhnuté a vylepšené tak, aby umožňovali vysoký rozsah zmien kapacity.

Varaktorová dióda

Varaktorová dióda

Zenerova dióda

Zenerova dióda sa používa na zabezpečenie stabilného referenčného napätia. Vďaka tomu sa používa v obrovských množstvách. Funguje za podmienok reverzného skreslenia a zistilo sa, že keď sa dosiahne konkrétne napätie, rozpadne sa. Ak je tok prúdu obmedzený odporom, aktivuje sa stabilné generované napätie. Tento typ diódy sa často používa na ponúknutie referenčného napätia v napájacích zdrojoch.

Zenerova dióda

Zenerova dióda

V balení Zenerovej diódy existujú rôzne metódy. Len málo z nich sa používa na zvýšenie úrovne rozptylu energie, zatiaľ čo iné sa používajú na návrhy na montáž na hranu. Všeobecné typ Zenerovej diódy sa skladá z minimálnej sklenenej krytiny. Táto dióda má na jednom okraji pásik, ktorý ju označuje ako katódu.

Zenerova dióda funguje podobným spôsobom ako dióda pri prevádzke v stave predpätia. Zatiaľ čo pri opačnom skreslení bude výskyt minima unikajúci prúd . Ak dôjde k zvýšeniu spätného napätia až k prieraznému napätiu, vytvorí sa tým tok prúdu cez diódu. Aktuálna hodnota bude dosiahnutá na maximum a je zachytená sériovým rezistorom.

Aplikácie Zenerovej diódy

Zenerova dióda má široké použitie a len niektoré z nich sú:

  • Používa sa ako obmedzovač napätia na reguláciu úrovní napätia pri minimálnej hodnote záťaží
  • Zamestnaní v aplikáciách, ktoré potrebujú ochranu proti prepätiu
  • Použité v orezávacie obvody

Niekoľko ďalších typov diód zásadne implementovaných v rôznych aplikáciách je uvedených nižšie:

  • Laserová dióda
  • Lavínová dióda
  • Dióda na potlačenie prechodného napätia
  • Dióda podporovaná zlatom
  • Typ diódy s konštantným prúdom
  • Peltierova dióda
  • Silikónom riadený usmerňovač dióda

Každá dióda má svoje vlastné výhody a aplikácie. Len málo z nich je široko používaných v rôznych aplikáciách vo viacerých doménach, zatiaľ čo málo z nich sa používa iba v niekoľkých aplikáciách. Jedná sa teda o rôzne typy diód a ich použitie. Dúfame, že ste lepšie pochopili tento koncept alebo aby ste mohli implementovať elektrické projekty, prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka pre vás, Čo je funkcia diódy ?