Диод что это такое. Диод: принцип работы, устройство и разновидности полупроводникового элемента

Что такое диод и как он работает. Какие бывают типы диодов. Где применяются диоды в электронике. Как устроен полупроводниковый диод. В чем заключается принцип работы диода.

Что такое диод и как он устроен

Диод — это полупроводниковый электронный компонент с двумя электродами (анодом и катодом), который пропускает электрический ток преимущественно в одном направлении. Основные характеристики диода:

• Имеет два вывода — анод (+) и катод (-)
• Изготавливается из полупроводниковых материалов (кремний, германий)
• Обладает односторонней проводимостью тока
• Состоит из p-n перехода между областями с различной проводимостью

Простейший полупроводниковый диод состоит из двух областей с различным типом проводимости:

• p-область с дырочной проводимостью
• n-область с электронной проводимостью

На границе этих областей образуется p-n переход, который и обеспечивает основные свойства диода.

Принцип работы полупроводникового диода

Принцип работы диода основан на свойствах p-n перехода и заключается в следующем:

• При прямом включении (анод «+» и катод «-«) p-n переход открыт и пропускает ток
• При обратном включении (анод «-» и катод «+») p-n переход закрыт и ток не проходит

Таким образом, диод работает как электронный «клапан», пропуская ток только в одном направлении. Это свойство используется для выпрямления переменного тока, защиты от обратного тока и других применений.

Основные типы и разновидности диодов

Существует множество разновидностей диодов для различных применений:

• Выпрямительные диоды — для выпрямления переменного тока
• Светодиоды (LED) — излучают свет при прохождении тока
• Стабилитроны — поддерживают постоянное напряжение
• Варикапы — используются как переменные конденсаторы
• Фотодиоды — генерируют ток под действием света
• Туннельные диоды — для СВЧ-техники
• Импульсные диоды — для высокочастотных схем

Каждый тип диодов имеет свои особенности конструкции и характеристики, оптимизированные под конкретное применение.

Вольт-амперная характеристика диода

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода показывает зависимость тока через диод от напряжения на нем. Типичная ВАХ диода имеет следующий вид:

• Прямая ветвь — при прямом включении ток растет экспоненциально
• Обратная ветвь — при обратном включении ток близок к нулю до напряжения пробоя
• Напряжение пробоя — резкое возрастание обратного тока при высоком напряжении

ВАХ диода нелинейна и асимметрична, что определяет его основные свойства. Параметры ВАХ зависят от типа диода и используемого полупроводника.

Применение диодов в электронике

Благодаря своим свойствам диоды широко применяются в различных областях электроники:

• Выпрямление переменного тока в источниках питания
• Детектирование и демодуляция радиосигналов
• Защита от обратного тока и напряжения
• Стабилизация напряжения (стабилитроны)
• Генерация света (светодиоды)
• Фотоприемники (фотодиоды)
• Параметрические усилители и генераторы (туннельные диоды)

Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов и входят в состав практически любой электронной схемы.

Маркировка и обозначение диодов

Для идентификации диодов используется следующая система маркировки:

• Буквенно-цифровой код, обозначающий тип диода
• Цветовая маркировка катода (полоска)
• Условное графическое обозначение на схемах

Например, маркировка 1N4007 обозначает кремниевый выпрямительный диод на 1А и 1000В. На корпусе диода катод обычно отмечен полоской. На принципиальных схемах диод изображается треугольником со стрелкой, указывающей направление пропускания тока.

Параметры и характеристики диодов

Основными параметрами диодов являются:

• Максимальный прямой ток
• Максимальное обратное напряжение
• Прямое падение напряжения
• Обратный ток утечки
• Емкость p-n перехода
• Время восстановления
• Температурный коэффициент напряжения

Эти параметры определяют область применения диода и указываются в технической документации. При выборе диода для конкретной схемы необходимо учитывать все его характеристики.

Диоды в интегральных микросхемах

В интегральных микросхемах диоды широко используются в составе различных функциональных блоков:

• Логические элементы
• Источники опорного напряжения
• Защитные цепи
• Схемы смещения
• Температурные датчики

Интегральные диоды изготавливаются по планарной технологии в едином технологическом цикле с другими элементами микросхемы. Это позволяет создавать сложные функциональные блоки на одном кристалле.

Диод — полупроводниковый элемент. Принцип работы, устройство и разновидности.

Диод (Diode -eng.) – электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную.

То есть при передаче тока в одну сторону он проходит без проблем, а при передаче в другую, сопротивление многократно увеличивается, не давая току пройти без сильных потерь в мощности. При этом диод довольно сильно нагревается.

Диоды бывают электровакуумные, газоразрядные и самые распространённые – полупроводниковые. Свойства диодов, чаще всего в связках между собой, используются для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток, для нужд полупроводниковых и других приборов.

 

Конструкция диодов.

Конструктивно, полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния или германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно созданный недостаток электронов («дырочная»)), другая обладает электропроводимостью n-типа, то есть отдающей электроны (содержащей избыток электронов («электронной»)).

Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n — первые в латинских словах negative — «отрицательный», и positive — «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода.

 

Электровакуумные (ламповые) диоды, представляют собой лампу с двумя электродами внутри, один из которых имеет нить накаливания, таким образом подогревая себя и создавая вокруг себя магнитное поле.

При разогреве, электроны отделяются от одного электрода (катода) и начинают движение к другому электроду (аноду), благодаря электрическому магнитному полю. Если направить ток в обратную сторону (изменить полярность), то электроны практически не будут двигаться к катоду из-за отсутствия нити накаливания в аноде. Такие диоды, чаще всего применяются в выпрямителях и стабилизаторах, где присутствует высоковольтная составляющая.

Диоды на основе германия, более чувствительны на открытие при малых токах, поэтому их чаще используют в высокоточной низковольтной технике, чем кремниевые.

 

Типы диодов:

• · Смесительный диод — создан для приумножения двух высокочастотных сигналов.

• · pin диод — содержит область проводимости между легированными областями. Используется в силовой электронике или как фотодетектор.

• · Лавинный диод — применяется для защиты цепей от перенапряжения. Основан на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики.

• · Лавинно-пролётный диод — применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике. Основан на лавинном умножении
  носителей заряда.

• · Магнитодиод. Диод, характеристики сопротивления которого зависят от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.

• · Диоды Ганна. Используются для преобразования и генерации частоты в СВЧ диапазоне.

• · Диод Шоттки. Имеет малое падение напряжения при прямом включении.

• · Полупроводниковые лазеры.

Применяются в лазеростроении, по принципу работы схожи с диодами, но излучают в когерентном диапазоне.

• · Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием светового излучения. Применяются в датчиках света, движения
  и т. д.

• · Солнечный элемент (вариация солнечных батарей). При попадании света, происходит движение электронов от катода к аноду, что генерирует электрический ток.

• · Стабилитроны — используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.

• · Туннельные диоды, использующие квантовомеханические эффекты. Применяются как усилители, преобразователи, генераторы и пр.

• · Светодиоды (диоды Генри Раунда, LED). При переходе электронов, у таких диодов происходит излучение в видимом диапазоне света.

Для данных диодов используют прозрачные корпуса для возможности рассеивания света. Также производят диоды, которые могут давать излучение в ультрафиолетовом, инфракрасном и других требуемых диапазонах (в основном, литографической и космической сфере).

• · Варикапы (диод Джона Джеумма) Благодаря тому, что закрытый p—n-переход обладает немалой ёмкостью, ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов с переменной ёмкостью.

Светодиод — что это такое, принцип работы — Светал

Светодиод — что это такое, принцип работы

Светодиод — это довольно простое изобретение с огромным потенциалом для изменения отрасли освещения в лучшую сторону. Светодиодные лампы отличаются от обычных ламп накаливания тем, как они излучают свет. Лампы накаливания пропускают электричество через тонкую проволочную нить, в то время как светодиоды излучают свет при помощи полупроводника, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток (подробнее об этом чуть ниже).

Этот способ получения света отличается и от энергосберегающих лампочек, которые для создания ультрафиолетового излучения пропускают энергию через пары ртути (а, как известно, ртуть – это очень опасный химический элемент), которые затем поглощаются люминофорным покрытием внутри лампы, тем самым вызывая ее свечение.

Если вы не особо осведомлены о том, что такое светодиод, то в этой статье мы расскажем вам три важных аспекта, которые вы должны знать о нем знать! Приступим!

1. Что такое светодиод?

LED = светодиод

(СД, СИД; англ. light-emitting diode, LED). Диод — это электрическое устройство с двумя электродами (анодом и катодом), через которые проходит электричество. Диоды, как правило, изготавливаются из полупроводящих материалов, таких как кремний или селен, — веществ, которые при одних обстоятельствах проводят электричество, а при других — нет (например, при определенных напряжениях, уровнях тока или интенсивности света).

2. Что такое светодиодное освещение?

Светодиод представляет собой полупроводниковое устройство, которое излучает видимый свет, когда через него проходит электрический ток.  По сути, это противоположность фотоэлектрохимической ячейке (устройство, которое преобразует видимый свет в электрический ток).

А вы знали, что устройство, похожее на светодиод, называется IRED (инфракрасный излучающий диод). Вместо видимого света IRED излучает инфракрасную энергию, когда через нее проходит электрический ток.

3. Чем хороши светодиодные светильники?

Светодиоды, хоть и являются самым дорогими лампами, тем не менее имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами ламп:

1. Во-первых, они являются максимально энергосберегающими, так как потребляют на 90% меньше энергии, чем лампы накаливания, и могут окупить себя за счет экономии энергии всего за пару месяцев. Для сравнения, те же самые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) потребляют на 60-80% меньше энергии, чем лампы накаливания, а галогены на 20-30% меньше.
2. Во-вторых, светодиоды претендуют на сверхдлительный срок службы – 35 000-50 000 часов (около 6 лет).
3. В-третьих, когда вы нажимаете на включатель, то светодиоды начинают излучать свет практически мгновенно. Те же самые люминесцентные лампы после включения начинают мигать и только после этого начинают ярко светить.
4. В-четвертых, исследования показали, что светодиодные и галогенные лампы отлично работают даже в условиях низких температур, в то время как КЛЛ с этой задачей не справляется.

 

---

НПО «Светал» — это ведущий производитель светодиодных осветительных приборов, предлагающий высококачественные, инновационные, экологически чистые светодиодные светильники по конкурентоспособным ценам.

1. О нас
2. Объекты
3. Отзывы
4. Контакты

---

 

Что такое диод? — Определение из WhatIs.com

По

• Участник TechTarget

Диод — это специализированный электронный компонент с двумя электродами, называемыми анодом и катодом. Большинство диодов изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен. Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, вакуумированной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении. Диоды могут использоваться в качестве выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов, демодуляторов сигналов и генераторов.

Основным свойством диода является его склонность проводить электрический ток только в одном направлении. Когда катод заряжается отрицательно по отношению к аноду при напряжении больше определенного минимума, называемого прямым прорывом , через диод протекает ток. Если катод положителен по отношению к аноду, находится под тем же напряжением, что и анод, или имеет отрицательное значение, меньшее, чем прямое напряжение пробоя, то диод не проводит ток. Это упрощенный взгляд, но он верен для диодов, работающих как выпрямители, переключатели и ограничители. Прямое напряжение пробоя составляет примерно шесть десятых вольта (0,6 В) для кремниевых устройств, 0,3 В для германиевых устройств и 1 В для селеновых устройств.

Несмотря на приведенное выше общее правило, если напряжение на катоде достаточно положительное по отношению к напряжению на аноде, диод будет проводить ток. Напряжение, необходимое для возникновения этого явления, известное как лавинное напряжение , сильно различается в зависимости от природы полупроводникового материала, из которого изготовлено устройство. Лавинное напряжение может варьироваться от нескольких вольт до нескольких сотен вольт.

Когда аналоговый сигнал проходит через диод, работающий в точке прямого пробоя или вблизи нее, форма волны сигнала искажается. это нелинейность позволяет осуществлять модуляцию, демодуляцию и микширование сигналов. Кроме того, генерируются сигналы с гармониками или целыми кратными входной частоты. Некоторые диоды также имеют характеристику, которую неточно называют отрицательным сопротивлением . Диоды этого типа при подаче напряжения соответствующего уровня и полярности генерируют аналоговые сигналы на микроволновых радиочастотах.

Полупроводниковые диоды

могут быть спроектированы для выработки постоянного тока (DC) при воздействии на них видимого света, инфракрасного (ИК) или ультрафиолетового (УФ) излучения. Эти диоды известны как фотогальванические элементы и являются основой солнечных электроэнергетических систем и фотодатчиков. Еще одна форма диода, обычно используемая в электронном и компьютерном оборудовании, излучает видимый свет или инфракрасную энергию, когда через него проходит ток. Таким устройством является всем знакомый светоизлучающий диод (LED).

Последнее обновление: июнь 2015 г.

Продолжить чтение О диоде
• Введение в диоды и выпрямители
• См. руководство по диодам
• См. все наши определения электроники

неизменяемая инфраструктура

Неизменяемая инфраструктура — это подход к управлению службами и развертыванием программного обеспечения на ИТ-ресурсах, при котором компоненты заменяются, а не изменяются.

ПоискСеть

• восточно-западный трафик

  Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.

• CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)

  Служба широкополосной радиосвязи для граждан, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и …

• частный 5G

  Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью . ..

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• пространственные вычисления

  Пространственные вычисления в широком смысле характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который будет обеспечивать положительные и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса . ..

• удержание сотрудников

  Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …

• гибридная рабочая модель

  Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…

SearchCustomerExperience

• CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика

  Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют…

• разговорный маркетинг

  Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.

• цифровой маркетинг

  Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.

Определение, работа, типы и применение

Полупроводники имеют удельное сопротивление между проводниками и изоляторами. существует также влияние температуры на проводимость полупроводника, когда к нему добавляется подходящая металлическая примесь. Проводящие свойства полупроводника меняются. Полупроводники бывают двух типов: собственные полупроводники и внешние полупроводники.

Самая внешняя валентная оболочка атома содержит слабо связанный электрон. когда валентные электроны таких двух типов атомов расположены близко друг к другу, то валентные электроны обоих этих атомов объединяются, образуя « электронных пар ». Этот тип связи является ковалентной связью, потому что они слабы по своей природе.

Некоторые электроны имеют тенденцию смещаться со своего места и разрывать ковалентные связи из-за тепловой энергии, подводимой к кристаллу. Эти разорванные ковалентные связи создают свободное пространство из-за свободного электрона, который беспорядочно блуждает. это свободное пространство, созданное удалением электронов, называется отверстие .

Что такое диод?

Диод состоит из двух слов, т. е. «Di» означает два, а «Ode» означает электроды, что означает, что устройство или компонент имеет два электрода. (то есть катод и анод). Диод представляет собой электронное устройство с двухполюсным однонаправленным источником питания. Полупроводниковый диод — это первый диод, который появляется в полупроводниковых электронных устройствах, после чего появилось много новых инноваций. но чаще всего используется полупроводниковый диод.

Диод имеет две клеммы с низким сопротивлением протеканию тока в одном направлении, низкое сопротивление с одной стороны и высокое сопротивление с другой, что ограничивает протекание тока в одном направлении. Полупроводниковые диоды представляют собой двухвыводные устройства, состоящие из p-n перехода и металлических контактов на двух концах.

Материалы, которые используются для изготовления диода: германий, кремний, арсенид германия и т. д.

P-n переход известен как полупроводниковый диод. поскольку он проводит только в одном направлении, поэтому его используют с целью ректификации. Так как он сделан из кристаллоподобного кремния или германия. Он также известен как кристаллический диод. символ диода:

Конструкция диода

Мы знаем, что существует два типа полупроводниковых материалов: внутренние и внешние полупроводники. В собственных полупроводниках число электронов и концентрация дырок равны при комнатной температуре. Во внешнем полупроводнике к полупроводнику добавляют примеси, чтобы увеличить количество электронов или количество дырок. Эти примеси бывают пятивалентными (мышьяк, сурьма, фосфор) или трехвалентными (бор, индий, алюминий).

Полупроводниковый диод имеет два слоя. один слой — полупроводник p-типа, а другой — полупроводник n-типа.

• Если мы добавим трехвалентные примеси в полупроводник (кремний и германий), то появится большее количество дырок и это положительный заряд. поэтому этот тип слоя известен как слой p-типа.
• Если добавить пятивалентные примеси в полупроводники (кремний или германий), то из-за избытка электронов возникает отрицательный заряд. поэтому этот тип слоя известен как слой n-типа.
Работа диода

В области N-типа основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда являются дырки. Принимая во внимание, что в области P-типа большинство носителей заряда являются дырками, а носителями отрицательного заряда являются электроны. Из-за разницы концентраций диффузия происходит в основных носителях заряда, и они рекомбинируют с противоположным зарядом. Он образует положительный или отрицательный ион. они собираются возле перекрестка. и этот регион известен как область истощения .

• Когда анод или диод p-типа подключен к отрицательной клемме, а n-тип или катод подключен к положительной клемме батареи, этот тип диода подключается в с обратным смещением.
• когда анод или клемма p-типа подключены к положительной клемме, а n-тип или катод подключены к отрицательной клемме батареи, этот тип диода подключается к прямому смещению.

Прямое смещение

Прямое смещение

При смещении полупроводник подключен к внешнему источнику. когда полупроводник p-типа подключен к положительной клемме источника или батареи, а отрицательная клемма к n-типу, то этот тип соединения называется прямым смещением. При прямом смещении направление встроенного электрического поля вблизи перехода и приложенного электрического поля противоположны по направлению. это означает, что результирующее электрическое поле имеет меньшую величину, чем встроенное электрическое поле. из-за этого меньше удельное сопротивление и, следовательно, область истощения тоньше. В кремнии при напряжении 0,6 В сопротивление области обеднения становится совершенно пренебрежимо малым.

Обратное смещение

Обратное смещение

При обратном смещении n-тип подключается к положительной клемме, а p-тип подключается к отрицательной клемме батареи. В этом случае приложенное электрическое поле и встроенное электрическое поле имеют одинаковое направление, и результирующая электрического поля имеет более высокую величину, чем встроенное электрическое поле, создавая более активное сопротивление, поэтому обедненная область толще. если приложенное напряжение становится больше, то область обеднения становится более резистивной и толстой.

Несмещенный диод

Когда к полупроводникам не подключен внешний источник, называется несмещенным диодом. электрическое поле создается поперек обедненного слоя между материалом p-типа и n-типа. это происходит из-за несбалансированного нет. электронов и дырок из-за легирования. При комнатной температуре для кремниевого диода барьерный потенциал составляет 0,7 В.

Типы полупроводниковых диодов

Существуют различные типы полупроводниковых диодов:-

1. Светодиод — Термин «светодиод» означает «светоизлучающий диод». Это наиболее полезный вид диода.
2. Стабилитрон — Зенеровский диод представляет собой тип диода, он позволяет протекать току в прямом направлении, он также может работать в обратном направлении, но в состоянии пробоя. Зенеровский диод применяется для регулирования напряжения. использует p-n переход в режиме обратного смещения, чтобы получить эффект Зенера.
3. Туннельный диод – Туннельный диод используется для СВЧ.
4. Диод с переменной емкостью — этот тип диода также называется диодом VARICAP, несмотря на то, что выход переменной емкости может иметь обычный диод с p-n переходом, но этот диод одобрен для обеспечения предпочтительного изменения емкости, поскольку они относятся к другому типу диода. .
5. Фотодиод – Этот тип диода, который производит ток при определенном количестве световой энергии, падает на него. два типа фотодиода, т. е. фотодиод PN и фотодиод PIN.
6. Переключающий диод и т. д.

Применение полупроводникового диода

Применение полупроводникового диода: .

• Светодиод – Светодиод используется для излучения инфракрасного спектра.
• Стабилитрон – Стабилитрон используется для стабилизации тока и напряжения в электронных системах.
• Фотодиод – работает как фотодетектор.
• Переключающий диод- , который используется для быстрого переключения.
• A Туннельный диод – Туннельный диод – это особый тип диода, который используется в области отрицательного сопротивления.

Пример вопроса

Вопрос 1: Дайте определение термину «допинг».

Ответ: 

Легирование — это процесс добавления примесей в полупроводник, так что образуется больше электронно-дырочных пар. Добавляемые примеси, как правило, пятивалентные и трехвалентные. поэтому они являются полупроводниками p-типа и n-типа.

Вопрос 2: Что происходит, когда –

• Положительное напряжение диода приложено к аноду.
• Отрицательное напряжение диода подается на анод.

Ответ:

• Этот тип диода имеет прямое смещение.
• Этот тип диода имеет обратное смещение.

Вопрос 3: Как влияет температура на полупроводники:

Ответ:

• Для собственных полупроводников проводимость увеличивается с повышением температуры, потому что генерируется большее количество электронно-дырочных пар.
• Для внешних полупроводников – при повышении температуры количество электронно-дырочных пар увеличивается, что приводит к меньшему эффекту легирования и большему количеству этих пар нейтрализуется.

Вопрос 4: Дайте определение термину напряжение пробоя p-n перехода.