Przegląd różnych typów diod i ich zastosowań

Przegląd różnych typów diod i ich zastosowań

Dioda to dwuzaciskowe urządzenie elektryczne, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku. Dioda jest również znana ze swojej właściwości prądu jednokierunkowego, gdzie prąd elektryczny może płynąć w jednym kierunku. Zasadniczo dioda służy do prostowania przebiegów w detektorach radiowych lub w obrębie zasilacze . Można je również stosować w różnych obwodach elektrycznych i elektronicznych, w których wymagany jest „jednokierunkowy” wynik diody. Większość diod jest wykonana z półprzewodników, takich jak Si (krzem), ale w kilku przypadkach używany jest również Ge (german). Czasami warto podsumować istnieją różne typy diod . Niektóre typy mogą się pokrywać, ale różne definicje mogą przynieść korzyści, zawężając pole i oferując przegląd różnych typów diod.



Jakie są różne typy diod?

Istnieje kilka rodzajów diod i są one dostępne do wykorzystania w projektowaniu elektroniki, a mianowicie dioda wsteczna, dioda BARRITT, dioda Gunna, dioda laserowa, diody elektroluminescencyjne, Diody domieszkowane złotem , dioda krystaliczna , PN Junction, Dioda Shockley , Dioda odzysku stopniowego, dioda tunelowa, dioda Varactor i dioda Zenera.


Rodzaje diod

Rodzaje diod





Szczegółowe wyjaśnienie diod

Porozmawiajmy szczegółowo o zasada działania diody.

Dioda wsteczna

Ten typ diody jest również nazywany diodą tylną i nie jest zbytnio zaimplementowany. Dioda wsteczna jest diodą złączową PN, która ma podobne działanie do diody tunelowej. Scenariusz tunelowania kwantowego ponosi ważną odpowiedzialność za przewodzenie prądu, głównie ścieżki zwrotnej. Dzięki obrazowi pasma energii można poznać dokładną pracę diody.



Działanie diody wstecznej

Działanie diody wstecznej

Pasmo, które leży na najwyższym poziomie, jest określane jako pasmo przewodnictwa, podczas gdy pasmo niższego poziomu jest określane jako pasmo walencyjne. Kiedy następuje przyłożenie energii do elektronów, mają one tendencję do gromadzenia energii i poruszania się w kierunku pasma przewodnictwa. Kiedy elektrony przechodzą od wartościowości do pasma przewodnictwa, ich miejsce w paśmie walencyjnym pozostaje z dziurami.

W warunku odchylenia zerowego zajęte pasmo walencyjne jest przeciwstawne do zajętego pasma przewodnictwa. Podczas gdy w warunkach odwrotnej polaryzacji region P ma ruch w górę odpowiadający regionowi N. Teraz zajęte pasmo w sekcji P jest w przeciwieństwie do wolnego pasma w sekcji N. Tak więc elektrony rozpoczynają tunelowanie od zajętego pasma w sekcji P do wolnego pasma w sekcji N.


Oznacza to więc, że przepływ prądu odbywa się również w odwrotnym polaryzacji. W stanie odchylenia do przodu region N porusza się w górę, co odpowiada regionowi P. Teraz zajęte pasmo w sekcji N jest przeciwieństwem pasma wolnego w sekcji P. Tak więc elektrony rozpoczynają tunelowanie od zajętego pasma w sekcji N do pustego pasma w sekcji P.

W tego typu diodzie tworzy się ujemny obszar rezystancji, który jest wykorzystywany głównie do pracy diody.

Dioda wsteczna

Dioda wsteczna

Dioda BARITT

Wydłużonym okresem działania tej diody jest dioda Barrier Injection Transit Time czyli dioda BARITT. Ma zastosowanie w zastosowaniach mikrofalowych i pozwala na wiele porównań z szeroko stosowaną diodą IMPATT. Ten link pokazuje jasny opis tego, czym jest plik Dioda BARRITT oraz jego działanie i wdrożenia.

Dioda Gunna

Dioda Gunna to dioda złączowa PN, ten rodzaj diody to urządzenie półprzewodnikowe, które ma dwa zaciski. Zwykle służy do wytwarzania sygnałów mikrofalowych. Proszę zapoznać się z poniższym linkiem dla Dioda Gunna działa , Charakterystyka i jej zastosowania.

Gunn Diodes

Gunn Diodes

Dioda laserowa

Dioda laserowa nie ma podobnego procesu jak zwykła dioda LED (dioda elektroluminescencyjna), ponieważ wytwarza spójne światło. Diody te są szeroko wykorzystywane do różnych celów, takich jak dyski DVD, napędy CD i wskaźniki światła laserowego do PPT. Chociaż diody te są niedrogie niż inne typy generatorów laserowych, są znacznie droższe niż diody LED. Mają też częściowe życie.

Dioda laserowa

Dioda laserowa

Dioda LED

Termin LED oznacza diodę elektroluminescencyjną, jest jednym z najbardziej standardowych typów diod. Gdy dioda jest podłączona w kierunku przewodzenia, wówczas prąd przepływa przez złącze i generuje światło. Istnieje również wiele nowych rozwiązań LED, które się zmieniają, są to diody LED i diody OLED. Jedną z głównych koncepcji, na które należy zwrócić uwagę diody LED, jest jej IV. Przyjrzyjmy się szczegółowo charakterystyce diod LED.

Charakterystyka diod elektroluminescencyjnych

Charakterystyka diod elektroluminescencyjnych

Zanim dioda LED zacznie świecić, wymaga przepływu prądu przez diodę, ponieważ jest to dioda prądowa. W tym przypadku natężenie światła jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu przepływającego przez diodę do przodu.

Kiedy dioda przewodzi prąd w kierunku przewodzenia, musi istnieć szeregowy rezystor ograniczający prąd, aby zabezpieczyć diodę przed dodatkowym przepływem prądu. Należy zauważyć, że nie może istnieć bezpośrednie połączenie między zasilaniem a diodą LED, ponieważ powoduje to natychmiastowe uszkodzenie, ponieważ to połączenie umożliwia ekstremalny przepływ prądu i spala urządzenie.

LED działa

LED działa

Każdy typ urządzenia LED ma swoją własną utratę napięcia przewodzenia przez złącze PN, a ograniczenie to jest znane z rodzaju zastosowanego półprzewodnika. Określa wielkość spadku napięcia dla odpowiedniej ilości prądu przewodzenia, ogólnie dla wartości prądu 20 mA.

W większości scenariuszy funkcja diody LED od minimalnych poziomów napięcia z rezystorem połączonym szeregowo, Rs jest wykorzystywana do ograniczenia przewodzenia prądu do poziomu chronionego, który na ogół wynosi od 5 mA do 30 mA, gdy istnieje wymóg zwiększonej jasności .

Różne diody LED generują światło w odpowiednich obszarach widma UV, dzięki czemu generują różne poziomy natężenia światła. Konkretny dobór półprzewodnika można poznać na podstawie całej długości fali emisji fotonów, a tym samym wytwarzanego odpowiedniego światła. Kolory diody LED są następujące:

Typ półprzewodnika

Odległość długości fali Kolor

Napięcie przewodzenia przy 20 mA

GaAS850-940nmPodczerwień1.2v
GaAsP630-660nmNetto1.8v
GaAsP605-620nmBursztyn2.0v
GaAsP: N585-595nmŻółty2.2v
AIGaP550-570nmZielony3.5v
Sic430-505nmniebieski3,6v
GalnN450nmBiały4.0v

Tak więc dokładny kolor diody LED jest znany z odległości emitowanej fali. A długość fali jest znana ze szczególnego składu półprzewodników, który jest stosowany w złączu PN w czasie jego procesu produkcyjnego. Stało się więc jasne, że kolor emisji światła z diod LED nie wynika z zastosowanego zmętniałego plastiku. Ale także zwiększają jasność światła, gdy nie są oświetlane przez dopływ prądu. Dzięki połączeniu różnych substancji półprzewodnikowych, gazowych i metalowych można wygenerować poniższe diody LED, a są to:

  • Arsenek galu (GaAs), który działa w podczerwieni
  • Fosforek arsenku galu (GaAsP) ma kolor od czerwonego do podczerwonego i pomarańczowego
  • Fosforan glinu i galu (AlGaAsP), który ma intensywniejszy czerwony, pomarańczowy typ czerwonego, pomarańczowego i żółtego koloru.
  • Fosforek galu (GaP) występuje w kolorach czerwonym, żółtym i zielonym
  • Fosforan galu glinu (AlGaP) - przeważnie w kolorze zielonym
  • Azotek galu (GaN), który jest dostępny w kolorze zielonym i szmaragdowozielonym
  • Azotek galu indu (GaInN) bliski ultrafioletowi, mieszany kolor niebieskiego, zielonego i niebieskiego
  • Węglik krzemu (SiC) dostępny jako podłoże w kolorze niebieskim
  • Selenek cynku (ZnSe) występuje w kolorze niebieskim
  • Azotek glinu i galu (AlGaN), który jest ultrafioletem

Fotodioda

Fotodioda służy do wykrywania światła. Stwierdzono, że kiedy światło pada na złącze PN, może tworzyć elektrony i dziury. Zazwyczaj fotodiody działają w warunkach odwróconej polaryzacji, w których nawet niewielki przepływ prądu wynikający ze światła można łatwo zauważyć. Diody te można również wykorzystać do produkcji energii elektrycznej.

Dioda fotograficzna

Dioda fotograficzna

Dioda PIN

Ten typ diody charakteryzuje się swoją konstrukcją. Ma standardowe obszary typu P i typu N, ale obszar między tymi dwoma regionami, a mianowicie wewnętrzny półprzewodnik, nie ma domieszkowania. Obszar wewnętrznego półprzewodnika powoduje zwiększenie obszaru regionu zubożenia, co może być korzystne dla zastosowań przełączania.

Dioda PIN

Dioda PIN

Nośniki ładunków ujemnych i dodatnich z regionów typu N i P odpowiednio przemieszczają się do obszaru wewnętrznego. Kiedy ten obszar jest całkowicie wypełniony dziurami elektronowymi, dioda inicjuje przewodzenie. W stanie odwrotnej polaryzacji szeroka wewnętrzna warstwa diody może zapobiegać wysokim poziomom napięcia i je przenosić.

Przy podwyższonych poziomach częstotliwości dioda PIN będzie działać jako rezystor liniowy. Działa jako rezystor liniowy, ponieważ ta dioda ma nieodpowiedni czas odzyskiwania wstecznego . Jest to przyczyna tego, że silnie naładowany elektrycznie obszar „I” nie będzie miał wystarczająco dużo czasu na rozładowanie w czasie szybkich cykli. Przy minimalnych poziomach częstotliwości dioda działa jak dioda prostownicza, gdzie ma wystarczająco dużo czasu na rozładowanie i wyłączenie.

Dioda złączowa PN

Standardowe złącze PN można uważać za normalny lub standardowy typ używanej obecnie diody. Jest to najważniejszy z różnych typów diod w domenie elektrycznej. Ale te diody mogą być stosowane jako typy małych sygnałów do użytku w RF (częstotliwości radiowej) lub innych zastosowaniach niskoprądowych, które można nazwać diodami sygnałowymi. Inne typy mogą być planowane do zastosowań wysokonapięciowych i wysokoprądowych i są zwykle nazywane diodami prostowniczymi. W przypadku diody złączowej PN należy unikać warunków polaryzacji. Istnieją głównie trzy warunki polaryzacji, które zależą od zastosowanego poziomu napięcia.

  • Odchylenie do przodu - Tutaj dodatnie i ujemne zaciski są podłączone do typów P i N diody.
  • Odwrotne odchylenie - tutaj zacisk dodatni i ujemny są podłączone do typów diody N i P.
  • Zerowe odchylenie - Nazywa się to odchyleniem „0”, ponieważ do diody nie jest przykładane żadne napięcie zewnętrzne.

Odchylenie w przód diody złączowej PN

W stanie polaryzacji do przodu złącze PN powstaje, gdy dodatnie i ujemne krawędzie akumulatora są połączone z typami P i N. Gdy dioda działa w kierunku przewodzenia, wówczas wewnętrzne i przyłożone pola elektryczne na skrzyżowaniu są przeciwne. Po zsumowaniu tych pól elektrycznych poziom wielkości wynikowej mocy wyjściowej jest mniejszy niż przyłożonego pola elektrycznego.

Odchylenie w przód w typach złączy PN diod

Odchylenie w przód w typach złączy PN diod

To połączenie skutkuje minimalną ścieżką rezystancyjną i cieńszym obszarem zubożenia. Rezystancja obszaru zubożenia staje się bardziej pomijalna, gdy wartość przyłożonego napięcia jest większa. Na przykład w półprzewodniku krzemowym, gdy wartość przyłożonego napięcia wynosi 0,6 V, wówczas wartość rezystancji warstwy zubożonej staje się całkowicie nieistotna i będzie przez nią swobodny przepływ prądu.

Odwrotne odchylenie diody złączowej PN

Tutaj połączenie polega na tym, że dodatnie i ujemne krawędzie akumulatora są połączone z regionami typu N i P, co tworzy złącze PN z odwrotnym polaryzacją. W tej sytuacji zastosowane i wewnętrzne pola elektryczne mają podobny kierunek. Kiedy sumowane są oba pola elektryczne, wówczas wypadkowa ścieżka pola elektrycznego jest podobna do ścieżki wewnętrznego pola elektrycznego. Powoduje to powstanie grubszego i wzmocnionego rezystancyjnego regionu wyczerpania. Obszar zubożenia doświadcza większej czułości i grubości, gdy przyłożony poziom napięcia jest coraz większy.

Odwrotne odchylenie w diodach typu złącza PN

Odwrotne odchylenie w diodach typu złącza PN

Charakterystyka V-I diody złączowej PN

Ponadto jeszcze ważniejsze jest, aby mieć świadomość właściwości V-I diody złączowej PN.

Gdy dioda działa w warunkach polaryzacji „0”, co oznacza, że ​​do diody nie jest podawane zewnętrzne napięcie. Oznacza to, że potencjalna bariera ogranicza przepływ prądu.

Podczas gdy dioda działa w warunkach polaryzacji przekazywania, będzie cieńsza bariera potencjału. W diodach silikonowych, gdy wartość napięcia wynosi 0,7 V, aw diodach germanowych, gdy wartość napięcia wynosi 0,3 V, zmniejsza się szerokość bariery potencjału, co pozwala na przepływ prądu przez diodę.

VI Charakterystyka diody złączowej PN

VI Charakterystyka diody złączowej PN

W tym przypadku nastąpi stopniowy wzrost wartości prądu, a wynikowa krzywa jest nieliniowa, ponieważ przyłożony poziom napięcia przekracza barierę potencjału. Gdy dioda pokona tę barierę potencjału, dioda działa w normalnym stanie, a kształt krzywej stopniowo staje się ostry (nabiera liniowego kształtu) wraz ze wzrostem wartości napięcia.

Tam, gdzie dioda działa w stanie odwrotnego polaryzacji, pojawi się zwiększona bariera potencjału. Ponieważ w złączu będą obecne mniejszościowe nośniki ładunku, umożliwia to przepływ wstecznego prądu nasycenia. Przy zwiększonym poziomie przyłożonego napięcia nośniki ładunków mniejszościowych mają zwiększoną energię kinetyczną, która ma wpływ na większość nośników ładunku. Na tym etapie dochodzi do awarii diody, co może doprowadzić do jej uszkodzenia.

Dioda Schottky'ego

Dioda Schottky'ego ma niższy spadek napięcia przewodzenia niż zwykłe diody złączowe Si PN. Przy niskich prądach spadek napięcia może wynosić od 0,15 do 0,4 wolta, w przeciwieństwie do 0,6 wolta dla diody a-Si. Aby osiągnąć tę wydajność, zostały zaprojektowane w inny sposób niż zwykłe diody ze stykami metal-półprzewodnik. Diody te są szeroko stosowane w zastosowaniach prostowniczych, diodach zaciskowych, a także w aplikacjach RF.

Dioda Schottky

Dioda Schottky'ego

Dioda stopniowego odzyskiwania

Dioda stopniowego odzyskiwania energii to rodzaj diody mikrofalowej używanej do generowania impulsów o bardzo wysokich częstotliwościach (HF). Diody te są zależne od diody, która podczas ich pracy ma bardzo szybkie wyłączanie.

Diody odzysku stopniowego

Diody odzysku stopniowego

Dioda tunelowa

Dioda tunelowa jest używana w zastosowaniach mikrofalowych, gdzie jej wydajność przewyższa inne urządzenia tego dnia.

Dioda tunelowa

Dioda tunelowa

W dziedzinie elektrycznej tunelowanie oznacza, że ​​jest to bezpośredni ruch elektronów przez minimalną szerokość obszaru zubożenia od pasma przewodnictwa do pasma walencyjnego. W diodzie złączowej PN obszar zubożenia powstaje z powodu zarówno elektronów, jak i dziur. Z powodu tych dodatnich i ujemnych nośników ładunku wewnętrzne pole elektryczne rozwija się w obszarze zubożenia. Tworzy to siłę na przeciwnej ścieżce napięcia zewnętrznego.

Z efektem tunelowania, gdy jest minimalna wartość napięcia przewodzenia, wówczas wartość prądu przewodzenia będzie większa. Może działać zarówno w warunkach polaryzacji do przodu, jak i do tyłu. Ze względu na wysoki poziom doping , może również działać w odwrotnym odchyleniu. Wraz ze spadkiem potencjału bariery, napięcie przebicia w odwrotnym kierunku również maleje i osiąga prawie zero. Przy tym minimalnym napięciu wstecznym dioda może dojść do stanu przebicia. Z tego powodu tworzy się ujemny obszar oporu.

Dioda Varactor lub dioda Varicap

Jednym z rodzajów jest dioda varactor półprzewodnik mikrofalowe urządzenie półprzewodnikowe i jest stosowane tam, gdzie wybiera się zmienną pojemność, którą można osiągnąć poprzez sterowanie napięciem. Diody te nazywane są również diodami żylakowymi. Nawet jeśli w / p zmiennej pojemności mogą być wykazywane przez normalne diody złączowe PN. Ale ta dioda została wybrana w celu zapewnienia preferowanych zmian pojemności, ponieważ są to różne typy diod. Diody te są precyzyjnie zaprojektowane i ulepszone tak, że pozwalają na duży zakres zmian pojemności.

Dioda Varactor

Dioda Varactor

Dioda Zenera

Dioda Zenera zapewnia stabilne napięcie odniesienia. W rezultacie jest używany w ogromnych ilościach. Działa w warunkach odwrotnego polaryzacji i stwierdza, że ​​po osiągnięciu określonego napięcia ulega awarii. Jeśli przepływ prądu jest ograniczony przez rezystor, aktywuje on stabilne napięcie, które ma zostać wygenerowane. Ten typ diody jest szeroko stosowany jako źródło napięcia odniesienia w zasilaczach.

Dioda Zenera

Dioda Zenera

W pakiecie diody Zenera istnieją różne metody. Niewiele z nich jest stosowanych w celu zwiększenia poziomu rozpraszania mocy, podczas gdy inne są wykorzystywane do konstrukcji z mocowaniem krawędziowym. Generał rodzaj diody Zenera składa się z minimalnej warstwy szkła. Ta dioda ma pasmo na jednej krawędzi, które oznacza ją jako katodę.

Dioda Zenera działa podobnie jak dioda, gdy pracuje w stanie polaryzacji przekazywania. Podczas gdy w odwrotnym nastawieniu wystąpi minimalne prąd upływu . Kiedy następuje wzrost napięcia wstecznego aż do napięcia przebicia, powoduje to przepływ prądu przez diodę. Aktualna wartość zostanie osiągnięta do maksimum i jest to przechwytywane przez rezystor szeregowy.

Zastosowania diody Zenera

Istnieją szerokie zastosowania diody Zenera, a kilka z nich to:

  • Służy jako ogranicznik napięcia do regulacji poziomów napięcia przy minimalnej wartości obciążenia
  • Stosowane w aplikacjach wymagających zabezpieczenia przeciwprzepięciowego
  • Wykorzystane w obwody obcinania

Poniżej przedstawiono kilka innych typów diod, które mają zasadnicze znaczenie dla różnych zastosowań:

  • Dioda laserowa
  • Dioda lawinowa
  • Dioda tłumiąca napięcie przejściowe
  • Dioda typu Gold Domed
  • Typ diody stałoprądowej
  • Dioda Peltiera
  • Prostownik sterowany krzemem dioda

Każda dioda ma swoje zalety i zastosowania. Niewiele z nich jest szeroko stosowanych w różnych aplikacjach w wielu domenach, podczas gdy kilka jest wykorzystywanych tylko w kilku aplikacjach. A zatem chodzi o różne typy diod i ich zastosowania. Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieliście tę koncepcję lub w celu realizacji projektów elektrycznych, prosimy o przekazanie cennych sugestii, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, Co to jest funkcja diody ?