3 erinevat tüüpi dioodid

3 erinevat tüüpi dioodid

Alates elektroonilisest kujundusest kuni tootmise ja parandamiseni kasutatakse dioode laialdaselt mitmete rakenduste jaoks. Need on erinevat tüüpi ja edastavad elektrivoolu selle konkreetse dioodi omaduste ja spetsifikatsioonide põhjal. Need on peamiselt P-N liitumisdioodid, valgustundlikud dioodid, Zeneri dioodid, Schottky dioodid, Varactori dioodid. Valgustundlike dioodide hulka kuuluvad LED-id, fotodioodid ja fotogalvaanilised elemendid. Mõnda neist on käesolevas artiklis lühidalt selgitatud.



1. P-N ühendusdiood

P-N ristmik on pooljuhtseade, mis on moodustatud P- ja N-tüüpi pooljuhtmaterjalist. P-tüüpi aukude kontsentratsioon on kõrge ja N-tüüpi elektronide kontsentratsioon on kõrge. Aukude difusioon toimub p-tüüpi n-tüüpi ja elektronide difusioon n-tüüpi p-tüüpi.


N-tüüpi piirkonna doonorioonid laenguvad positiivselt, kui vabad elektronid liiguvad n-tüüpi p-tüüpi. Seega on ristmiku N-poolele ehitatud positiivne laeng. Ristmikul asuvad vabad elektronid on aukude täitmisel negatiivsed aktseptorioonid, seejärel on ristmiku p-poolel tuvastatud negatiivne laeng näidatud joonisel.





N-tüüpi piirkonna positiivsete ioonide ja p-tüüpi piirkondade negatiivsete ioonide poolt moodustatud elektriväli. Seda piirkonda nimetatakse difusioonipiirkonnaks. Kuna elektriväli pühib vabakandjad kiiresti välja, on piirkond vabakandjatest otsas. Sisseehitatud potentsiaal Vkoostõttu Ê moodustub ristmikul on näidatud joonisel.

P-N ühendusdioodi funktsionaalne skeem:

P-N ühendusdioodi funktsionaalne skeem

P-N ühendusdioodi funktsionaalne skeem



P-N ristmiku edasised omadused:

Kui aku positiivne klemm on ühendatud P-tüübiga ja negatiivne klemm on ühendatud N-tüübiga, nimetatakse allpool joonisel P-N ristmiku ettepoole kallutatuks.

P-N ristmiku edasised omadused

P-N ristmiku edasised omadused

Kui see väline pinge muutub potentsiaalse tõkke väärtusest suuremaks, umbes 0,7 volti räni ja 0,3 V Ge jaoks, ületatakse potentsiaalne tõke ja vool hakkab voolama tänu ristmikul olevate elektronide liikumisele ja aukude puhul sama.


P-N ristmiku ettepoole suunatud eelarvamused

P-N ristmiku ettepoole suunatud eelarvamused

P-N ristmiku pöördomadused:

Kui dioodi n-osale antakse positiivne pinge ja dioodi p-osale negatiivne pinge, siis öeldakse, et see on vastupidises eelarvamuses.

P-N ristmiku pöördomaduste ahel

P-N ristmiku pöördomaduste ahel

Kui dioodi N-osale antakse positiivne pinge, liiguvad elektronid positiivse elektroodi suunas ja negatiivse pinge rakendamine p-osale paneb augud liikuma negatiivse elektroodi suunas. Selle tulemusel ületavad elektronid ristmiku, et ühendada ristmiku vastaskülje aukudega ja vastupidi. Selle tulemusena moodustub ammendumiskiht, millel on kõrge impedantsi rada koos suure potentsiaalse tõkkega.

P-N ristmiku vastupidise eelarvamuse omadused

P-N ristmiku vastupidise eelarvamuse omadused

P-N ühendusdioodi rakendused:

P-N ristmikdiood on kaheterminaalne polaarsustundlik seade, diood juhib siis, kui edastussuunal on eelvaade, ja diood ei toimi, kui vastupidine eelpinge. Nende omaduste tõttu kasutatakse P-N ristmikdioodi paljudes rakendustes, näiteks

  1. Alaldid alalisvoolus toiteallikas
  2. Demoduleerimisahelad
  3. Võrkude lõikamine ja kinnitamine

2. Fotodiood

Fotodiood on omamoodi diood, mis tekitab voolu, mis on proportsionaalne langeva valguse energiaga. See on valguse pinge / voolu muundur, mis leiab rakendusi turvasüsteemidest, konveieritest, automaatsetest lülitussüsteemidest jne. Fotodiood sarnaneb ehituselt LED-iga, kuid selle p-n ristmik on valgustundlik. P-n ristmik võib olla avatud või pakitud aknaga, et sisestada valgus P-N ristmikule. Ettepoole kallutatud olekus läheb vool anoodilt katoodile, samal ajal kui vastupidises kallutatud olekus, voolab fotovool vastupidises suunas. Enamikul juhtudel on fotodioodi pakend sarnane anoodi ja korpusest väljaulatuvate katoodjuhtmetega LED-idele.

Fotodiood

Fotodiood

Fotodioode on kahte tüüpi - PN ja PIN fotodioodid. Erinevus seisneb nende esituses. PIN-fotodioodil on sisemine kiht, seega peab see olema vastupidine. Tagurpidi kallutamise tagajärjel suureneb ammendumispiirkonna laius ja p-n ristmiku mahtuvus väheneb. See võimaldab ammendumispiirkonnas tekkida rohkem elektrone ja auke. Kuid vastupidise kallutamise üks puudus on see, et see tekitab müra voolu, mis võib vähendada S / N suhet. Nii et vastupidine kallutamine sobib ainult rakendustes, mis nõuavad suuremat ribalaius . PN-fotodiood sobib ideaalselt madalama valguse jaoks, kuna töö on erapooletu.

FotodioodFotodiood töötab kahes režiimis, nimelt fotogalvaaniline režiim ja fotojuhtiv režiim. Fotogalvaanilises režiimis (nimetatakse ka nullrežiimi režiimiks) on seadme fotovool piiratud ja pinge koguneb. Fotodiood on nüüd ettepoole kallutatud olekus ja p-n ristmikul hakkab voolama “tume vool”. See tumeda voolu voog toimub vastupidiselt fotovoolu suunale. Tume vool tekib valguse puudumisel. Tume vool on taustkiirguse ja seadme küllastusvoolu indutseeritud fotovool.

Fotojuhtimisrežiim tekib siis, kui fotodiood on vastupidise kallutusega. Selle tulemusel suureneb ammendumiskihi laius ja see viib p-n ristmiku mahtuvuse vähenemiseni. See pikendab dioodi reageerimisaega. Tundlikkus on tekkinud fotovoolu suhe langeva valguse energiaga. Fotojuhtimisrežiimis tekitab diood selle suunas ainult väikese voolu, mida nimetatakse küllastusvooluks või tagasivooluks. Fotovool jääb selles olukorras samaks. Fotovool on alati luminestsentsiga proportsionaalne. Kuigi fotojuhtiv režiim on kiirem kui fotogalvaaniline režiim, on elektrooniline müra fotojuhtivas režiimis kõrgem. Ränipõhised fotodioodid tekitavad vähem müra kui germaaniumil põhinevad fotodioodid, kuna ränifotodioodidel on suurem ribalaius.

3. Zeneri diood

zenerZeneri diood on dioodi tüüp, mis võimaldab voolu edasi liikuda alaldi dioodiga sarnaselt, kuid samal ajal võimaldab see voolu vastupidist voolu ka siis, kui pinge on üle Zeneri lagunemisväärtuse. See on tavaliselt üks kuni kaks volti suurem kui Zeneri nimipinge ja seda nimetatakse Zeneri pingeks või laviinipunktiks. Zener sai selle nime Clarence Zeneri järgi, kes avastas dioodi elektrilised omadused. Zeneri dioodid leiavad rakendusi pinge reguleerimisel ja pooljuhtseadmete kaitsmisel pinge kõikumiste eest. Zeneri dioode kasutatakse laialdaselt pinge referentsidena ja šundiregulaatoritena, et reguleerida vooluahelate pinget.

Zeneri diood kasutab oma p-n-ristmikku vastupidises eelpinge režiimis, et anda Zeneri efekt. Zeneri efekti või Zeneri lagunemise ajal hoiab Zener pinget lähedal konstantsele väärtusele, mida nimetatakse Zeneri pingeks. Tavalisel dioodil on ka vastupidise eelhälbe omadus, kuid kui vastupidine eelpinge ületatakse, allub diood suurele voolule ja see kahjustub. Zeneri diood seevastu on spetsiaalselt loodud vähendatud purunemispinge saamiseks, mida nimetatakse Zeneri pingeks. Zeneri dioodil on ka kontrollitud lagunemise omadus ja see võimaldab voolul hoida Zeneri dioodi pinget purunemispinge lähedal. Näiteks langeb 10-voldine Zener 10 volti laias tagasivoolu vahemikus.

ZENERI SÜMBOLKui Zeneri diood on vastupidiselt kallutatud, tekib selle p-n-ristmikul laviini lagunemine ja Zener juhib vastupidises suunas. Rakendatud elektrivälja mõjul kiirendatakse passiivelektrone teiste elektronide koputamiseks ja vabastamiseks. See lõpeb laviini efektiga. Kui see juhtub, põhjustab väike pingemuutus suure voolu. Zeneri lagunemine sõltub nii rakendatud elektriväljast kui ka kihi paksusest, millele pinget rakendatakse.

ZENERI JAOTUSZeneri dioodi jaoks on vaja voolu piiravat takistit järjestikku, et piirata voolu läbi Zeneri. Tavaliselt on Zeneri vool fikseeritud 5 mA. Näiteks kui 10 V Zenerit kasutatakse 12-voldise toiteallikaga, on 400 oomi (Lähiväärtus on 470 Ohmi) ideaalne Zeneri voolu hoidmiseks 5 mA. Kui toiteallikas on 12 volti, on kogu Zeneri dioodil 10 volti ja üle takisti 2 volti. Kui 2 volti on üle 400 oomi takisti, on takisti ja Zeneri kaudu vool 5 mA. Niisiis kasutatakse Zeneriga järjestikku 220 oomi kuni 1K takisti sõltuvalt toitepingest. Kui Zeneri läbiv vool on ebapiisav, on väljund reguleerimata ja väiksem kui nominaalne purunemispinge.

1Zeneri kaudu voolu määramiseks on kasulik järgmine valem:

Zener = (VIn - V välja) / R oomi

Takisti R väärtus peab vastama kahele tingimusele.

  1. Piisava voolu võimaldamiseks Zeneri kaudu peab see olema madal väärtus
  2. Takisti võimsus peab olema Zeneri kaitsmiseks piisavalt kõrge.

Foto krediit:

  • Zener poolt wikimedia
  • Funktsionaalne skeem P-N ühendusdioodi poolt Nahk