Ülevaade erinevat tüüpi dioodidest ja nende kasutamisest

Diood on kahe terminaliga elektriseade, mis võimaldab voolu edastada ainult ühes suunas. Diood on tuntud ka oma ühesuunalise voolu omaduse poolest, kus elektrivoolul lastakse voolata ühes suunas. Põhimõtteliselt kasutatakse dioodi lainekujude parandamiseks raadio detektorites või nende sees toiteallikad . Neid saab kasutada ka erinevates elektri- ja elektroonikaahelates, kus on vajalik dioodi ühesuunaline tulemus. Enamik dioodidest on valmistatud pooljuhtidest, näiteks Si (räni), kuid mõnel juhul kasutatakse ka Ge (germaanium). Mõnikord on kasulik teha kokkuvõte on olemas erinevat tüüpi dioodid . Mõni tüüp võib kattuda, kuid erinevad definitsioonid võivad olla kasulikud, kui kitsendada välja ja pakkuda ülevaadet erinevat tüüpi dioodidest.

Mis on erinevat tüüpi dioodid?

Dioode on mitut tüüpi ja neid saab kasutada elektroonika kujundamisel, nimelt tagurpidi diood, BARRITT diood, Gunni diood, laserdiood, valgusdioodid, Kullaga legeeritud dioodid , kristalldiood , PN ristmik, Shockley diood , Sammu taastamise diood, tunneli diood, Varactori diood ja Zeneri diood.

Dioodide tüübid

Dioodide üksikasjalik selgitus

Räägime üksikasjalikult dioodi tööpõhimõte.

Tagurpidi diood

Seda tüüpi dioodi nimetatakse ka tagumiseks dioodiks ja seda pole eriti rakendatud. Tagurpidi diood on PN-ristmikdiood, millel on tunnelidioodiga sarnane toiming. Kvanttunnelite stsenaariumil on oluline vastutus praeguse peamiselt vastupidise tee läbiviimisel. Energiaribaga pildi abil saab teada dioodi täpse töö.

Tagurpidi dioodi töötamine

Riba, mis asub kõige kõrgemal tasemel, nimetatakse juhtivusribaks, alumise taseme ribaks aga valentsribaks. Kui elektronidele rakendatakse energiat, kipuvad nad energiat koguma ja liikuma juhtimisriba suunas. Kui elektronid sisenevad valentsist juhtivusriba, jäävad nende kohale valentsribas augud.

Nullbiaseerivas seisundis on okupeeritud valentsiriba vastuolus okupeeritud juhtimisriba omaga. Kui vastupidises eelarvamuses on P-piirkonnas liikumine N-piirkonnale vastava tõusu suunas. Nüüd on P-sektsiooni hõivatud bänd erinevalt N-sektsiooni vaba bändist. Niisiis, elektronid hakkavad tunneliseeruma P-sektsiooni hõivatud vööndist N-sektsiooni vaba ribani.

Niisiis, see tähendab, et voolu voog toimub ka vastupidises eelpingestuses. Ettepoole suunatud kallutatuse tingimustes on N-piirkonnas liikumine P-piirkonnale vastava tõusu suunas. Nüüd on N-sektsiooni hõivatud bänd vastupidine P-sektsiooni vaba bändile. Niisiis, elektronid alustavad tunneliseerumist hõivatud ribast N-sektsioonis P-sektsiooni vaba ribani.

Seda tüüpi dioodidel moodustub negatiivse takistuse piirkond ja seda kasutatakse peamiselt dioodi töötamiseks.

Tagurpidi diood

BARITT-diood

Selle dioodi pikendatud tähtaeg on Barrier Injection Transit Time diood, mis on BARITT diood. See on rakendatav mikrolaineahjus ja võimaldab palju võrdlusi laiemalt kasutatava IMPATT dioodiga. See link näitab selget kirjeldust selle kohta, mis on a BARRITT-diood ning selle töö ja rakendused.

Gunn Diood

Gunni diood on PN-ühenddiood, selline diood on pooljuhtseade, millel on kaks klemmi. Üldiselt kasutatakse seda mikrolainesignaalide tootmiseks. Palun vaadake allolevat linki Gunni diood töötab , Omadused ja selle rakendused.

Gunni dioodid

Laserdiood

Laserdioodil ei ole sarnast protsessi kui tavalisel LED-il (valgusdioodil), kuna see tekitab koherentset valgust. Neid dioode kasutatakse laialdaselt erinevatel eesmärkidel, näiteks DVD-d, CD-draivid ja laservalgusnäitajad PPT-de jaoks. Kuigi need dioodid on odavamad kui muud tüüpi lasergeneraatorid, on need palju kallimad kui valgusdioodid. Neil on ka osaline elu.

Laserdiood

Valgusdiood

Termin LED tähistab valgusdioodi, mis on dioodi tüüpilisem tüüp. Kui diood on ühendatud ettepoole suunatud eelsoodumusega, siis voolab ristmik läbi voolu ja tekitab valguse. Samuti on palju uusi LED-arendusi, mis muutuvad. Need on LED-id ja OLED-id. Üks peamisi LED-i teadvustamise mõisteid on selle IV omadused. Lähme üksikasjalikult läbi LED-i omadused.

Valgusdioodide omadused

Enne kui valgusdiood kiirgab valgust, vajab see voolu läbi dioodi, kuna see on voolupõhine diood. Siin on valgustugevuse suurusel otsene suhe üle dioodi voolava voolu edasisuunas.

Kui diood juhib voolu ettepoole suunatud eelpinge korral, peab dioodi kaitsmiseks täiendava voolu eest olema voolu piirav jadatakisti. Tuleb märkida, et LED-i toiteallika vahel ei tohi olla otsest ühendust, kui see põhjustab koheseid kahjustusi, kuna see ühendus võimaldab äärmiselt palju voolu ja põletab seadet.

LED töötab

Igat tüüpi LED-seadmetel on PN-ristmiku kaudu oma ettepoole suunatud pinge kadu ja seda piirangut tuntakse kasutatava pooljuhi tüübi järgi. See määrab pingelanguse suuruse vastava edastusvoolu suuruse jaoks voolutugevuse korral 20mA.

Enamikus stsenaariumides kasutatakse LED-i funktsiooni minimaalsetest pingetasemetest, millel on jadatud ühendusega takisti, Rs, et piirata ettepoole suunatud vooluhulka kaitstud tasemeni, mis on üldiselt 5mA kuni 30mA, kui on vaja kõrgendatud heleduse nõuet .

Erinevad LED-id tekitavad valgust UV-spektri vastavates piirkondades ja nii tekitavad nad erineva valgustugevuse taseme. Spetsiifilise pooljuhi valiku saab teada footoni kiirguse kogu lainepikkuse ja sellest tuleneva vastava valguse järgi. LED-i värvid on järgmised:

Nii et LED-i täpne värv on teada kiiratava lainepikkuse kauguse järgi. Lainepikkus on teada konkreetse pooljuhtkoostise järgi, mida kasutatakse PN-ristmikul selle valmistamise ajal. Niisiis, oli selge, et LED-i valguse kiirgusvärv ei tulene kasutatud värvitud plastist. Kuid ka need suurendavad valguse eredust, kui neid ei valgusta voolu toide. Erinevate pooljuht-, gaasiliste ja metallist ainete kombinatsiooniga saab genereerida allpool olevaid LED-e ja need on:

• Infrapunane galliumarseniid (GaAs)
• Galliumarseniidfosfiid (GaAsP) varieerub punasest infrapunase ja oranžini
• Alumiinium galliumarseniidfosfiid (AlGaAsP), millel on suurenenud erepunane, oranž punane, oranž ja kollane värv.
• Galliumfosfiid (GaP) on punase, kollase ja rohelise värviga
• Alumiinium-galliumfosfiid (AlGaP) - enamasti rohelist värvi
• Galliumnitriid (GaN), mis on saadaval rohelise ja smaragdrohelise värviga
• Galliumindiumnitriid (GaInN) on ultraviolettlähedane, sinise, rohelise ja sinise segavärv
• Ränikarbiid (SiC) on substraadina saadaval sinisena
• Tsinkseleniid (ZnSe) eksisteerib sinisena
• Alumiinium-galliumnitriid (AlGaN), mis on ultraviolett

Fotodiood

Fotodioodi kasutatakse valguse tuvastamiseks. On leitud, et kui valgus tabab PN-ristmikku, võib see tekitada elektrone ja auke. Tavaliselt töötavad fotodioodid vastupidises eelhäälestustingimustes, kus isegi valgusest tulenevat väikest vooluhulka võib lihtsalt märgata. Neid dioode saab kasutada ka elektri tootmiseks.

Fotodiood

PIN-diood

Seda tüüpi dioodi iseloomustab selle ehitus. Sellel on standardsed P-tüüpi ja N-tüüpi piirkonnad, kuid kahe piirkonna vahelisel alal, nimelt sisemisel pooljuhil, puudub doping. Sisemise pooljuhi piirkond suurendab ammendumispiirkonna pindala, mis võib olla kasulik rakenduste vahetamiseks.

PIN-diood

N- ja P-tüüpi piirkondade negatiivsete ja positiivsete laengukandjate liikumine toimub vastavalt sisemisse piirkonda. Kui see piirkond on elektroniaukudega täielikult täidetud, käivitab diood juhtima. Vastupidise eelhäälestuse korral võib dioodi lai sisemine kiht takistada ja taluda kõrgepinge taset.

Suurenenud sagedustasemel töötab PIN-diood lineaartakistina. See toimib lineaartakistina, kuna sellel dioodil on ebapiisav vastupidine taastumisaeg . See on põhjus, miks tugevalt elektriliselt laetud “I” piirkonnas pole kiirete tsüklite ajal tühjenemiseks piisavalt aega. Ja minimaalsel sagedustasemel töötab diood alaldi dioodina, kus tal on piisavalt aega tühjendamiseks ja väljalülitamiseks.

PN ühendusdiood

Tavalist PN-ristmikku võib pidada tavaliseks või standardseks diooditüübiks, mida täna kasutatakse. See on kõige silmatorkavam erinevat tüüpi dioodidest, mis on elektrivaldkonnas. Kuid neid dioode saab rakendada väikeste signaalitüüpidena kasutamiseks RF (raadiosagedus) või muude nõrkvooluliste rakenduste korral, mida võib nimetada signaalidioodideks. Muid tüüpe võib kavandada kõrgepinge- ja kõrgevoolu rakenduste jaoks ning neid nimetatakse tavaliselt alaldidioodideks. PN-ristmikdioodis peab olema eelpingestust selge. Põhimõtteliselt on kolm eelpingestustingimust ja see sõltub rakendatavast pingetasemest.

• Edasine eelarvamus - siin on positiivne ja negatiivne klemm ühendatud dioodi P ja N tüüpidega.
• Vastupidine eelarvamus - siin on positiivne ja negatiivne klemm ühendatud dioodi N- ja P-tüüpidega.
• Nullbias - seda nimetatakse 0-eelarvamuseks, kuna dioodile ei rakendata välist pinget.

PN-ühendusdioodi ettepoole suunatud kallutamine

Ettepoole suunatud kallutamise tingimustes tekib PN-ristmik, kui aku positiivsed ja negatiivsed servad on ühendatud P- ja N-tüüpidega. Kui diood toimib ettepoole suunitlusega, siis ristmikul asuvad sisemised ja rakendatavad elektriväljad vastassuunas. Kui need elektriväljad on kokku liidetud, on tagajärgväljundi suurusjärk väiksem rakendatud elektrivälja omast.

Edasine eelarvamus dioodide PN-ühenduste tüüpides

Selle ühenduse tulemuseks on minimaalne takistuslik rada ja õhem ammendumisala. Tühjenduspiirkonna takistus muutub tühiseks, kui rakendatava pinge väärtus on suurem. Näiteks räni pooljuhis, kui rakendatud pinge väärtus on 0,6 V, muutub ammendumiskihi takistuse väärtus täiesti tähtsusetuks ja üle selle toimub takistusteta vool.

PN-ühendusdioodi vastupidine eelarvamus

Siin on ühendus sellega, et aku positiivsed ja negatiivsed servad on ühendatud N-tüüpi ja P-tüüpi piirkondadega. See moodustab vastupidise kallutusega PN-ristmiku. Selles olukorras on rakendatavad ja sisemised elektriväljad sarnases suunas. Kui mõlemad elektriväljad on kokku liidetud, on saadud elektrivälja rada sarnane sisemise elektrivälja teega. See arendab paksemat ja tõhustatud takistuslikku ammendumispiirkonda. Tühjenduspiirkonnas on suurem tundlikkus ja paksus, kui rakendatav pingetase on üha suurem.

Dioodide PN-ristmiku tüübi vastupidine eelarvamus

V-I ühenduslüli dioodi omadused

Lisaks on veelgi olulisem olla teadlik PN-ühendusdioodi V-I omadustest.

Kui dioodi töötab 0-eelhäälingutingimustes, mis tähendab, et dioodile ei rakendata välist pinget. See tähendab, et potentsiaalne tõke piirab voolu.

Kui diood töötab edasisuunamise eelhäälestustingimustes, on potentsiaalne õhem õhuke. Silikoontüüpi dioodides, kui pinge väärtus on 0,7 V, ja germaaniumi tüüpi dioodides, kui pinge väärtus on 0,3 V, väheneb potentsiaalse tõkke laius ja see võimaldab voolu läbi dioodi läbida.

VI omadused PN-diooddioodil

Selles suureneb praegune väärtus järk-järgult ja tulemuseks olev kõver on mittelineaarne, kuna rakendatud pinge ületab potentsiaalse tõkke. Kui diood ületab selle potentsiaalse barjääri, toimib diood normaalsetes oludes ja kõvera kuju muutub pinge väärtuse tõusuga järk-järgult teravaks (saab lineaarseks).

Kui diood töötab vastupidises eelpinge tingimustes, suureneb potentsiaalne tõke. Kuna ristmikul on vähemuslaengukandjaid, võimaldab see vastupidise küllastusvoolu voogu. Rakendatud pinge kõrgendatud taseme korral on vähemuslaengukandjatel suurenenud kineetiline energia, mis näitab mõju enamusele laengukandjatele. Selles etapis toimub dioodide lagunemine ja see võib põhjustada dioodi kahjustamise.

Schottky diood

Schottky dioodil on väiksem pinge langus kui tavalistel Si PN-ristmikdioodidel. Väikese voolu korral võib pingelang olla vahemikus 0,15 kuni 0,4 volti, erinevalt a-Si dioodi 0,6 volti. Selle jõudluse saavutamiseks on need loodud erineval viisil, et võrrelda neid tavaliste dioodidega, millel on metallist pooljuhtkontakt. Neid dioode kasutatakse laialdaselt alaldi rakendustes, kinnitusdioodides ja ka RF-rakendustes.

Schottky diood

Samm taastamise diood

Samm-taastav diood on mikrolaineahju diood, mida kasutatakse impulsside genereerimiseks väga kõrge sagedusega (kõrgetel sagedustel). Need dioodid sõltuvad dioodist, millel on nende töö jaoks väga kiire väljalülitusomadus.

Samm taastamise dioodid

Tunnelidiood

Tunnelidioodi kasutatakse mikrolaineahjudes, kus selle jõudlus ületas teiste päeva seadmete jõudlust.

Tunnelidiood

Elektrilises valdkonnas tähendab tunneldamine, et see on elektronide otsene liikumine läbi tühjenemispiirkonna minimaalse laiuse juhtivusribast valentsribani. PN-ühendusdioodis on ammendumispiirkond arenenud nii elektronide kui ka aukude tõttu. Nende positiivsete ja negatiivsete laengukandjate tõttu areneb sisemine elektriväli ammendumispiirkonnas. See loob jõu välise pinge vastupidises suunas.

Tunneliefekti korral, kui esipinge väärtus on minimaalne, on edasivoolu väärtus suurem. Seda saab kasutada nii ettepoole kui ka tagasi kallutatud tingimustes. Kõrge taseme tõttu doping , see võib toimida ka vastupidises kallutamises. Tõkkepotentsiaali vähenemisega on purunemispinge ka vastupidises suunas väheneb ja jõuab peaaegu nulli. Selle minimaalse vastupidise pinge korral võib diood jõuda lagunemiseni. Selle negatiivse resistentsuse tõttu moodustub piirkond.

Varaktori diood või Varicapi diood

Varaktori diood on ühte tüüpi pooljuht mikrolaineahjus tahkiseadet ja seda kasutatakse juhul, kui valitakse muutuv mahtuvus, mida on võimalik saavutada pinge juhtimisega. Neid dioode nimetatakse ka variceal dioodideks. Isegi kui muutuva mahtuvuse o / p-d saab näidata tavaliste PN-ühendusdioodidega. Kuid see diood on valitud eelistatud mahtuvuse muutuste andmiseks, kuna need on erinevat tüüpi dioodid. Need dioodid on täpselt projekteeritud ja täiustatud nii, et need võimaldavad mahtuvuses palju muutusi.

Varaktori diood

Zeneri diood

Zeneri dioodi kasutatakse stabiilse võrdluspinge saamiseks. Seetõttu kasutatakse seda tohututes kogustes. See töötab vastupidises eelarvamuses ja leidis, et konkreetse pinge saavutamisel see laguneb. Kui voolu voolu piirab takisti, aktiveerib see genereeritava stabiilse pinge. Seda tüüpi dioodi kasutatakse laialdaselt toiteallikate võrdluspinge pakkumiseks.

Zeneri diood

Zeneri dioodi pakendis on erinevaid meetodeid. Väheseid neist kasutatakse suurenenud võimsuse hajutamiseks, teisi kasutatakse servakinnituse kujundamisel. Üldine Zeneri dioodi tüüp koosneb minimaalsest klaaskattest. Selle dioodi ühes servas on riba, mis tähistab seda katoodina.

Zeneri diood toimib sarnaselt dioodiga, kui seda kasutatakse ettepoole suunatud kallutatult. Kui vastupidises kallutatuses esineb minimaalselt lekkevool . Kui vastupidine pinge suureneb kuni purunemispingeni, tekitab see voolu läbi dioodi. Praegune väärtus saavutatakse maksimaalsena ja selle fikseerib seeria takisti.

Zeneri dioodi rakendused

Zeneri dioodil on palju rakendusi ja mõned neist on:

• Seda kasutatakse pinge piirajana pingetasemete reguleerimiseks kogu koormuse minimaalse väärtuse ulatuses
• Kasutatakse rakendustes, mis vajavad ülepinge kaitset
• Kasutatakse kärpimisahelad

Mõned muud tüüpi rakendused, mida rakendatakse olulisel määral erinevates rakendustes, on järgmised:

• Laserdiood
• Laviinidiood
• Mööduva pinge summutamise diood
• Kulddopitud tüüpi diood
• Dioodi konstantse voolu tüüp
• Peltieri diood
• Räni kontrollitav alaldi diood

Igal dioodil on oma eelised ja rakendused. Väheseid neist kasutatakse laialdaselt erinevates rakendustes mitmes valdkonnas, samas kui väheseid rakendatakse ainult mõnes rakenduses. Seega on see kõik erinevat tüüpi dioodide ja nende kasutamise kohta. Loodame, et olete sellest kontseptsioonist paremini aru saanud või elektriprojektide elluviimiseks. Palun esitage oma väärtuslikud ettepanekud, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, Mis on dioodi funktsioon ?