Диоды что это: Что такое диод — простым языком

Ответ:

Количество электронов = N _E

Количество отверстий = N _H

в внутреннем полупроводнике, ne = n _h

ne / n _h = 1

Какова функция диода?

Диод представляет собой двухполюсное электронное устройство с однонаправленной проводимостью. Он делится на электронный диод и кристаллический диод. Из-за тепловых потерь нити накала эффективность электронного диода ниже, чем у кристаллического диода. Поэтому последний обычно используется в электронике.

Основной принцип работы диода заключается в использовании однонаправленной проводимости PN-перехода.А добавление выводов и пакетов к PN-переходу становится диодом.

Кристаллический диод представляет собой PN-переход, образованный полупроводником P-типа и полупроводником N-типа. Слой объемного заряда формируется по обеим сторонам интерфейса, и создается собственное электрическое поле. Когда нет приложенного напряжения, диффузионный ток, вызванный разницей в концентрации носителей между двумя сторонами PN-перехода, и дрейфовый ток, вызванный собственным электрическим полем, равны, то есть они находятся в состоянии электрического равновесия. .

Когда есть прямое смещение напряжения извне, взаимное подавление внешнего электрического поля и собственного электрического поля вызывает увеличение диффузионного тока носителей, вызывая прямой ток. Когда снаружи имеется смещение обратного напряжения, внешнее электрическое поле и собственное электрическое поле дополнительно усиливаются, образуя обратный ток насыщения, который не зависит от значения напряжения обратного смещения в определенном диапазоне обратного напряжения.

Когда приложенное обратное напряжение достигает определенного уровня, напряженность электрического поля в слое пространственного заряда PN-перехода достигает критического значения, что приводит к процессу умножения носителей для генерации большого количества электронно-дырочных пар и, наконец, генерации большой обратный ток пробоя, который называется явлением пробоя диода.Другими словами, обратный пробой PN-перехода делится на пробой Зинера и лавинный пробой.

Рисунок 1. Полупроводник P-типа и полупроводник N-типа особый процесс. Кроме того, полупроводники P-типа и полупроводники N-типа обычно называют P-областями и N-областями.Формирование PN-перехода связано с наличием большого количества положительных дырок в области P и большого количества свободных электронов в области N. Следовательно, разница концентраций носителей вызывает диффузионное движение. Положительные дырки из P-области диффундируют в N-область, а свободные электроны из N-области диффундируют в P-область. Кроме того, положительные дырки и свободные электроны движутся в противоположных направлениях.

Отвод соответственно подключен с двух сторон PN-перехода.Проводка в P-области называется положительным полюсом (анодом) и соединяется с положительным полюсом источника питания; вывод на N-области называется отрицательным полюсом (катодом) и соединяется с отрицательным полюсом источника питания.

1.2.1 Принцип

легированы собственными полупроводниками (полностью чистым, структурно неповрежденным кристаллом полупроводника) с небольшим количеством примесей трехвалентных элементов, таких как бор. Из-за атома трибора, когда он образует ковалентную связь с окружающим атомом кремния, из-за отсутствия электрона в кристалле создается вакансия.Когда электроны на соседних ковалентных связях получают энергию, ее можно заполнить, чтобы сделать атом бора неподвижным отрицательным анионом, в то время как ковалентная связь исходного атома кремния образует дырки из-за отсутствия электрона, но весь полупроводник еще нейтрально. В этом полупроводнике P-типа дырки в основном являются проводниками, дырки являются основными носителями и свободными электронами.

Принцип формирования полупроводников N-типа подобен принципу P-типа. Когда пятивалентные атомы, такие как фосфор, легируются в собственных полупроводниках, они образуют ковалентные связи с атомами кремния, создавая свободные электроны.В полупроводниках N-типа основными носителями являются электроны, а неосновными — дырки.

Рисунок 2. PN-соединение

Следовательно, трехвалентные и пятивалентные примесные элементы, легированные в две разные области собственного полупроводника, образуют область P-типа и область N-типа. По характеристикам полупроводника N-типа и полупроводника P-типа видно, что разница в концентрации электронов и дырок возникает на границе раздела между ними.Существует разница в концентрации электронов и дырок. Кроме того, и электроны, и дырки диффундируют из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией, что нарушает электрическую нейтральность в исходном соединении.

1.2.2 Характеристика: однонаправленная проводимость

На PN-переход подается прямое напряжение. Под действием этого приложенного электрического поля равновесное состояние PN-перехода нарушается. Дырки в области P и электроны в области N перемещают PN-переход, а отрицательные ионы нейтрализуют электроны и положительные ионы в области N PN-перехода, что сужает пространство PN-перехода.С увеличением приложенного электрического поля диффузионное движение еще более усиливается, а дрейфовое движение ослабевает. Когда приложенное напряжение превышает пороговое напряжение, PN-переход эквивалентен малому сопротивлению, то есть PN-переход включается.

1.2.3 Дополнение

Когда прямое напряжение подается на PN-переход, направление внутреннего тока такое же, как и в источнике питания, и ток может легко образовывать токовую петлю через PN-переход.В это время PN-переход находится в состоянии с низким импедансом (импеданс в состоянии прямого смещения мал), а схема находится в проводящем состоянии.

Когда обратное напряжение подается на PN-переход, направление тока внутри него противоположно источнику питания, и току не так просто образовать петлю через PN-переход. В это время PN устанавливается в состояние высокого импеданса, а схема находится в выключенном состоянии.

Диод является одним из первых полупроводниковых устройств, благодаря своей однонаправленной проводимости полупроводниковые диоды используются практически во всех электронных схемах.Он играет важную роль во многих электронных схемах. Диод — это фундаментальный компонент, который вы должны понимать, если хотите развить свое мастерство в области электроники.

Функция диода в цепи Использование

2.1 Основные функции

Диоды используются практически во всех электронных схемах. Использование полупроводниковых диодов в схеме может защитить схему и продлить срок службы схемы. Разработка полупроводниковых диодов улучшила интегральные схемы и сыграла активную роль в различных областях.Далее кратко описывается роль диода в следующих четырех схемах.

（1）В цепи переключения (управление током)

В цифровых и интегральных схемах однонаправленная проводимость диода используется для включения или выключения цепи, и эта технология получила широкое распространение. Например, переключающие диоды могут хорошо защитить цепь, предотвратить перегорание цепи из-за коротких замыканий и т. д., а также сохранить функцию традиционных переключателей. Еще одной особенностью переключающего диода является высокая скорость переключения.Это не сравнимо с традиционными переключателями.

（2）В цепи ограничителя (управление сигналом)

В электронных схемах схемы-ограничители обычно используются для обработки различных сигналов. Он используется для выборочной передачи части сигнала в пределах заданного диапазона уровней. Большинство диодов можно использовать в качестве ограничителей, но иногда необходимы специальные ограничительные диоды, например, защитные устройства.

(3) В цепи регулятора (защита от перенапряжения)

обычно используются в цепях стабилизации напряжения.Это кремниевый полупроводниковый диод с поверхностным переходом, изготовленный по специальной технологии. Этот специальный диод имеет высокую концентрацию примесей, высокую плотность заряда в зарядовом пространстве и легко формирует электрическое поле. Когда обратное напряжение на стабилитроне увеличивается до определенного значения, обратный ток резко возрастает, вызывая обратный пробой.

（4）В варакторной схеме (демодуляция сигналов)

обычно используются в варакторных схемах для реализации автоматического управления частотой, настройки, частотной модуляции и сканирования колебаний цепей.Они широко используются в микроволновых схемах, таких как параметрические усилители, электронные тюнеры и удвоители частоты.

Рисунок 3. Светодиод

С развитием технологий светодиоды стали широко применяться в индикаторах различных электронных изделий, источниках света для оптоволоконной связи, индикаторах различных приборов и осветительных приборов. Многие характеристики светодиодов не имеют себе равных у обычных светоизлучающих устройств, таких как безопасность, высокая эффективность, защита окружающей среды, длительный срок службы, быстрое реагирование, небольшой размер, прочная конструкция и так далее.Таким образом, светодиод является красивым источником света, отвечающим требованиям зеленого освещения.

Вот некоторые из их основных применений:

Светодиоды обычно используются в качестве подсветки экрана или дисплея и источника света в электронных устройствах. Например, от больших ЖК-телевизоров, компьютерных дисплеев до медиаплееров MP3, MP4 и мобильных дисплеев в качестве подсветки экрана используются светодиоды.

широко используются в автомобилях и крупной технике.Указатели поворота, внутреннее освещение, освещение машин и приборов, фары, указатели поворота, стоп-сигналы и задние фонари в автомобилях и крупном механическом оборудовании — все это светодиоды. Кроме того, срок службы светодиодов обычно больше, чем у автомобилей и крупной техники).

Поскольку светоизлучающие диоды обладают более высокой эффективностью, меньшим потреблением энергии, более длительным сроком службы и высокой яркостью, чем обычные осветительные устройства, они используются в таком оборудовании, как шахтерские лампы и подземное освещение.Они заменят обычные осветительные приборы в приложениях для майнинга.

В современном обществе неоновые огни являются важным символом городских городов, но неоновые огни имеют короткий срок службы. К счастью, использование светоизлучающих диодов для замены неоновых ламп имеет много преимуществ, поскольку светодиоды имеют такие преимущества, как долгий срок службы, энергосбережение, простота вождения и управления, а также отсутствие необходимости в длительном обслуживании. Поэтому замена неона светодиодами будет неизбежным результатом развития светотехники.

Стабилитрон , его ток меняется в широких пределах, но напряжение практически не меняется. Они классифицируются по напряжению пробоя. Если вы хотите получить более высокое напряжение, вы можете использовать его последовательно, что может обеспечить более высокое постоянное выходное напряжение. Например, 1N4620 стабилизировал 3,3 В, 1N4625 стабилизировал 5,1 В и т. д., а мощность варьируется от 200 мВт до 100 Вт.

Рисунок 4. Цепь стабилитрона

Выпрямительный диод может использовать одностороннюю электрическую проводимость для преобразования переменного тока в постоянный.Такое однонаправленное поведение называется исправлением. То есть диод выпрямителя может формировать схему выпрямителя на основе своих характеристик. Как правило, он широко используется в схемах с низкой частотой обработки, таких как схемы выпрямителей, встроенные схемы и схемы защиты. Кроме того, основным соображением при использовании выпрямительных диодов является то, что максимальный выпрямленный ток и максимальное обратное рабочее напряжение должны быть больше, чем значения при фактической работе.

Рисунок 5.Схема двухполупериодного выпрямителя

Для обратного времени восстановления частоты среза выпрямительного диода в обычном регулируемом источнике питания рабочие требования не очень строгие. Как правило, ключевыми моментами являются максимальный ток выпрямителя и максимальное обратное рабочее напряжение. К таким выпрямительным диодам относятся серии 1NXX и 2CZ. Для высокочастотных импульсных источников питания используются выпрямительные диоды с более высокой рабочей частотой и меньшим временем обратного восстановления, к таким диодам относятся серии РУ, серии В, серии 1СР.

обладают высокой эффективностью обнаружения и хорошими частотными характеристиками и обычно используются в слабых сигнальных цепях, таких как полупроводниковые радиоприемники и телевизоры. Что касается обнаружения, то он должен брать сигнал модуляции из входного сигнала, а размер выпрямленного тока обычно составляет 100 мА в качестве точки разделения, а выходной ток обычно меньше 100 мА.

Рисунок 6. Цепь детекторного диода

Диод Шоттки — маломощный сверхбыстродействующий диод.Его основными характеристиками являются короткое время обратного восстановления и малые потери при переключении. При работе его прямое падение напряжения составляет всего около 0,4 В. Такое маломощное сверхбыстродействующее полупроводниковое устройство широко используется в импульсных источниках питания, инверторах, драйверах и т. д. Они обычно используются в качестве высокочастотных, низковольтных, сильноточных выпрямительных диодов, обратных диодов. , защитные диоды или в СВЧ-связи и других цепях в качестве выпрямительных диодов, диодов обнаружения малых сигналов.

Переключающий диод — это тип полупроводникового диода.Когда есть прямой ток, ток течет, и устройство включается. Когда течет отрицательный ток, диод не проводит. Он играет роль переключения и изоляции в цепи.

Рис. 7. Цепь переключающего диода

VD1 является переключающим диодом в схеме, и его функция эквивалентна выключателю, который используется для включения и выключения конденсатора С2.

(обозначаемый как FRD) представляет собой полупроводниковый диод с хорошими характеристиками переключения и коротким временем обратного восстановления.Он в основном используется в импульсных источниках питания, широтно-импульсных модуляторах ШИМ, инверторах и других электронных схемах, в качестве высокочастотного выпрямительного диода, обратного диода или демпфирующего диода. В настоящее время быстровосстанавливающиеся диоды в основном используются в качестве выпрямителей в инверторных источниках питания, ограничивающих и зажимающих высокочастотные сигналы.

Ограничитель переходного напряжения TVS представляет собой твердотельный диод, специально разработанный для защиты от электростатических разрядов.

Рисунок 8. Символ диода

3.1 Вопрос

Почему мы используем диод в цепи?

3.2 Ответ

Наиболее распространенная функция диода — пропускать электрический ток в одном направлении (так называемое прямое направление диода) и блокировать его в противоположном (обратном). Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана. Это однонаправленное поведение называется выпрямлением и используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Формы выпрямителей-диодов можно использовать для таких задач, как выделение модуляции из радиосигналов в радиоприемниках.

Теперь, когда ваш ток течет в правильном направлении, пришло время применить ваши новые знания с пользой. Ищете ли вы отправную точку или просто запасаетесь, ниже приведены некоторые хорошие дистрибьюторы диодов, которые мы рекомендуем вам:

Часто задаваемые вопросы о функции диода

1. Для чего используется диод?
Основные функции. Наиболее распространенная функция диода — пропускать электрический ток в одном направлении (так называемое прямое направление диода) и блокировать его в противоположном (обратном) направлении.Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана.

2. Какова основная функция PN-диода?
Диод с p-n переходом представляет собой базовое полупроводниковое устройство, управляющее потоком электрического тока в цепи. Он имеет положительную (p) сторону и отрицательную (n) сторону, созданную добавлением примесей к каждой стороне кремниевого полупроводника.

3. Какова функция выпрямительного диода? Выпрямительные диоды
используются в источниках питания для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Этот процесс называется выпрямлением.Они также используются в других местах в цепях, где через диод должен проходить большой ток.

4. Диоды переменного или постоянного тока?
Один диод или четыре диода преобразуют бытовую электроэнергию 110 В в постоянный ток, образуя промежуточный (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель. Диод пропускает только половину волны переменного тока.

5. Какова функция стабилитрона? Стабилитроны
используются для регулирования напряжения, в качестве опорных элементов, ограничителей перенапряжения, а также в коммутационных устройствах и схемах ограничения.Напряжение нагрузки равно напряжению пробоя VZ диода. Последовательный резистор ограничивает ток через диод и сбрасывает избыточное напряжение, когда диод открыт.

6. В чем разница между диодом и выпрямителем?
Диод — это электронный компонент, позволяющий току течь только в одном направлении. Это двухконтактный полупроводниковый прибор. Выпрямитель представляет собой устройство, которое используется для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Диод используется в качестве переключателя, а выпрямитель используется для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока.

Альтернативные модели

Факты о диодах для детей

Диод представляет собой электронный компонент с двумя электродами (разъемами), который позволяет электричеству проходить через него в одном направлении, а не в другом.

Диоды можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный (диодный мост). Они используются в источниках питания, а иногда и для декодирования радиосигналов с амплитудной модуляцией (например, в кристаллическом радио). Светоизлучающие диоды (СИД) — это тип диодов, излучающих свет.

Сегодня наиболее распространены диоды из полупроводниковых материалов, таких как кремний или иногда германий.

История

Первые типы диодов назывались вентилями Флеминга. Это были вакуумные трубки. Они находились внутри стеклянной трубки (очень похожей на лампочку). Внутри стеклянной колбы была маленькая металлическая проволока и большая металлическая пластина. Небольшая металлическая проволока нагревалась и излучала электричество, которое улавливалось пластиной. Большая металлическая пластина не нагревалась, поэтому электричество могло проходить по трубе в одном направлении, но не в другом. Клапаны Флеминга больше не используются, потому что они были заменены полупроводниковыми диодами, которые меньше, чем клапаны Флеминга.Томас Эдисон также обнаружил это свойство, когда работал над своими лампочками.

Строительство

изготовлены из двух типов полупроводников, соединенных друг с другом. Один тип имеет атомы с дополнительными электронами (так называемая n-сторона). Другой тип имеет атомы, которым нужны электроны (так называемая p-сторона). Из-за этого электричество будет легко течь со стороны, где слишком много электронов, на сторону, где их слишком мало. Однако электричество не будет легко течь в обратном направлении.Эти различные типы изготавливаются путем легирования (полупроводник). Кремний с растворенным в нем мышьяком образует хороший полупроводник на n-стороне, тогда как кремний с растворенным в нем алюминием образует хороший полупроводник на p-стороне. Другие химические вещества также могут работать.

Разъем на стороне n называется катодом, разъем на стороне p называется анодом.

Функция диода

Положительное напряжение на стороне p

Если подать положительное напряжение на p-сторону и отрицательное на n-сторону, электроны на n-стороне захотят перейти к положительному напряжению на p-стороне, а дырки на p-стороне захотят перейти к отрицательному напряжению на n-стороне.Из-за этого ток может существовать, но для его запуска требуется определенное напряжение (очень малое напряжение недостаточно для протекания электрического тока). Это называется напряжением включения. Напряжение включения кремниевого диода составляет около 0,7 В. Для германиевого диода требуется напряжение включения около 0,3 В.

Отрицательное напряжение на стороне p

Если вместо этого подать отрицательное напряжение на p-сторону и положительное напряжение на n-сторону, электроны n-стороны захотят перейти к источнику положительного напряжения, а не к другой стороне диода.То же самое происходит и на стороне p. Таким образом, ток не будет течь между двумя сторонами диода. Увеличение напряжения в конечном итоге приведет к протеканию электрического тока (это напряжение пробоя). Многие диоды будут разрушены обратным потоком, но некоторые из них могут выдержать его.

Влияние температуры

При повышении температуры напряжение включения падает. Это облегчает прохождение электричества через диод.

Типы диодов

Существует множество типов диодов.Некоторые из них имеют очень специфическое использование, а некоторые имеют множество применений.

Символы

Вот некоторые распространенные обозначения полупроводниковых диодов, используемые на принципиальных схемах:

Стандартный выпрямительный диод

Это изменяет A/C (переменный ток, как в настенной розетке в доме) на D/C (постоянный ток, используемый в электронике). К стандартному выпрямительному диоду предъявляются особые требования. Он должен работать с большим током, не подвергаться сильному влиянию температуры, иметь низкое напряжение включения и поддерживать быстрое изменение направления тока.В современной аналоговой и цифровой электронике используются такие выпрямители.

Светодиод

Светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Это более долговечный и более эффективный способ создания света, чем лампы накаливания. В зависимости от того, как он был изготовлен, светодиод может иметь разный цвет. Впервые светодиоды были использованы в 1970-х годах. Светодиод может в конечном итоге заменить лампочку, поскольку развивающиеся технологии делают ее ярче и дешевле (она уже более эффективна и служит дольше).В 1970-х годах светодиоды использовались для отображения чисел в таких приборах, как калькуляторы, а также как способ показать, что питание включено для более крупных приборов.

Фотодиод

Фотодиод — это фотодетектор (противоположность светодиоду). Он реагирует на поступающий свет. Фотодиоды имеют оконное или оптоволоконное соединение, через которое свет попадает на чувствительную часть диода. Диоды обычно имеют сильное сопротивление; свет уменьшает сопротивление.

Стабилитрон

Стабилитрон похож на обычный диод, но вместо того, чтобы разрушаться большим обратным напряжением, он пропускает электричество.Напряжение, необходимое для этого, называется напряжением пробоя или напряжением Зенера. Поскольку он рассчитан на известное напряжение пробоя, его можно использовать для подачи известного напряжения.

Варакторный диод

Варикап или варакторный диод используется во многих приборах. Он использует область между p- и n-сторонами диода, где электроны и дырки уравновешивают друг друга. Это называется зоной истощения. При изменении величины обратного напряжения изменяется размер зоны обеднения. В этой области есть некоторая емкость, и она меняется в зависимости от размера зоны обеднения.Это называется переменной емкостью, или сокращенно варикапом. Он используется в PLL (петлях фазовой автоподстройки частоты), которые используются для управления высокоскоростной частотой, на которой работает микросхема.

Диод ступенчатого восстановления

Символ представляет собой символ диода с некой защелкой. Используется в цепях с высокими частотами до ГГц. Очень быстро выключается при прекращении подачи прямого напряжения. Для этого он использует ток, который течет после смены полярности.

PIN-диод

Конструкция этого диода имеет внутренний (нормальный) слой между n- и p-сторонами.На более медленных частотах он действует как стандартный диод. Но на высоких скоростях он не успевает за быстрыми изменениями и начинает работать как резистор. Внутренний слой также позволяет ему работать с высокой входной мощностью и может использоваться в качестве фотодиода.

Диод Шоттки

Символом этого является символ диода с буквой «S» на вершине. Вместо того, чтобы обе стороны были полупроводниками (как кремний), одна сторона металлическая, как алюминий или никель. Это снижает напряжение включения примерно до 0,3 вольта.Это примерно половина порогового напряжения обычного диода. Функция этого диода заключается в том, что неосновные носители не инжектируются — на n-стороне есть только дырки, а не электроны, а на p-стороне только электроны, а не дырки. Поскольку он чище, он может реагировать быстрее, без диффузионной емкости, которая может его замедлить. Он также создает меньше тепла и более эффективен. Но у него есть некоторая утечка тока при обратном напряжении.

Когда диод переключается с движущегося тока на неподвижный, это называется переключением.В типичном диоде это занимает десятки наносекунд; это создает некоторый радиошум, который временно ухудшает качество радиосигнала. Диод Шоттки переключается за небольшую часть этого времени, менее наносекунды.

Туннельный диод

В условном обозначении туннельного диода есть своего рода дополнительная квадратная скобка в конце обычного условного обозначения.

Туннельный диод состоит из сильнолегированного pn-перехода. Из-за этого сильного легирования существует только очень узкая щель, через которую могут пройти электроны.Этот туннельный эффект проявляется в обоих направлениях. После прохождения определенного количества электронов ток через промежуток уменьшается, пока не начинается нормальный ток через диод при пороговом напряжении. Это вызывает область отрицательного сопротивления. Эти диоды используются для работы с очень высокими частотами (100 ГГц). Также они устойчивы к радиации, поэтому их используют в космических кораблях. Они также используются в микроволновых печах и холодильниках.

Обратный диод

Символ имеет на конце диода знак, похожий на большую букву I.Он выполнен аналогично туннельному диоду, но n- и p-слои не так сильно легированы. Это позволяет току течь в обратном направлении с небольшими отрицательными напряжениями. Его можно использовать для выпрямления низких напряжений (менее 0,7 вольт).

Кремниевый выпрямитель (SCR)

Вместо двух слоев, как у обычного диода, он имеет четыре слоя, по сути, это два соединенных вместе диода с затвором посередине. Когда между затвором и катодом появится напряжение, нижний транзистор включится. Это позволяет протекать току, который активирует верхний транзистор, и тогда ток не нужно будет включать напряжением затвора.

Картинки для детей

• Крупный план кремниевого диода. Анод находится с правой стороны; катод находится с левой стороны (там, где он отмечен черной полосой). Между двумя выводами виден квадратный кристалл кремния.

• Вакуумная лампа с двумя силовыми диодами

• Крупный план германиевого точечного диода EFD108 в стеклянном корпусе DO7, на котором виден острый металлический провод ( кошачий ус ), образующий полупроводниковый переход.

• ВАХ (ток-напряжение) характеристики диода с p-n переходом

• Диод с PN-переходом в режиме прямого смещения, ширина обеднения уменьшается. И p-, и n-переходы легированы на уровне 1e15/см3, что приводит к встроенному потенциалу ~0,59 В. Обратите внимание на различные квазиуровни Ферми для зоны проводимости и валентной зоны в областях n и p (красные кривые).

• Схема базового блока питания переменного тока в постоянный

• Этот простой диодный ограничитель фиксирует отрицательные пики входящего сигнала до напряжения общей шины

Диоды

Что такое диод?

А Диод — простейший двухвыводной односторонний полупроводниковый прибор.Он позволяет току течь только в одном направлении и блокирует ток, который течет в противоположном направлении. Две клеммы диода называются анодом и катодом. Символ диода показан на рисунке ниже.

 Рис. 1: Символ диода

Рис. 2: График электрических характеристик идеального диода

В идеале, в одном направлении, указанном стрелкой, диод должен быть короткозамкнутым, а в другом направлении, противоположном направлению стрелки, должен быть разомкнут. По идеальным характеристикам диоды теоретически соответствуют этим характеристикам, но не достигаются на практике.Так что практические характеристики диода лишь близки к желаемым.

Рис. 3: График сравнения электрических характеристик идеальных и практических диодов

Как работают диоды?

Диод работает, когда на его клеммы подается сигнал напряжения. Приложение постоянного напряжения для работы диода в цепи называется «смещением».Как уже упоминалось выше, диод похож на односторонний переключатель, поэтому он может находиться либо в состоянии проводимости, либо в состоянии отсутствия проводимости. Состояние «ВКЛ» диода достигается за счет «прямого смещения», что означает, что к аноду прикладывается положительный или более высокий потенциал, а к катоду диода прикладывается отрицательный или более низкий потенциал. Другими словами, в состоянии «ВКЛ» диод имеет приложенный ток в том же направлении, что и стрелка. Состояние «ВЫКЛ» диода достигается за счет «обратного смещения», что означает, что положительный или более высокий потенциал прикладывается к катоду, а отрицательный или более низкий потенциал прикладывается к аноду диода.Другими словами, в состоянии «ВЫКЛ» диода приложен ток в направлении, противоположном направлению стрелки.

В состоянии «ВКЛ» практичный диод обеспечивает сопротивление, называемое «прямым сопротивлением». Диоду требуется прямое напряжение смещения для переключения в состояние «ВКЛ», которое называется напряжением включения. Диод начинает проводить в режиме обратного смещения, когда напряжение обратного смещения превышает его предел, который называется напряжением пробоя. Диод остается в состоянии «OFF», когда на него не подается напряжение.

Простой диод с p-n переходом изготавливается путем легирования слоев p- и n-типа на кремниевой или германиевой пластине. Материалы из германия и кремния предпочтительны для изготовления диодов, потому что:

·         Они доступны в высокой чистоте.

·         Небольшое легирование, например один атом на десять миллионов атомов желаемой примеси, может значительно изменить проводимость.

·         Свойства этих материалов изменяются при воздействии тепла и света, и, следовательно, это важно для разработки устройств, чувствительных к теплу и свету.

Типы диодов

Типы диодов:

Другие варианты диодов имеют другую конструкцию, характеристики и применение. различных типов диодов :

·          Малый сигнал или диод с малым током . Предполагается, что эти диоды не влияют на рабочую точку из-за слабого сигнала.

·          Большие сигнальные диоды – Рабочая точка этих диодов изменяется из-за большого сигнала.

·          Стабилитроны  – Этот диод работает в режиме обратного смещения, когда напряжение достигает точки пробоя. Стабильное напряжение может быть достигнуто путем размещения на нем резистора для ограничения тока. Этот диод используется для обеспечения опорного напряжения в цепях питания.

·          Светоизлучающие диоды (LED) – Это самый популярный вид диодов. Когда он работает в режиме прямого смещения, ток течет через переход для получения света.

·         Фотодиоды – Электроны и дырки генерируются, когда свет попадает на p-n переход, вызывая протекание тока. Эти диоды могут работать как фотодетекторы и используются для выработки электроэнергии.

·          Диоды постоянного тока  – Этот диод поддерживает постоянный ток, даже когда приложенное напряжение постоянно меняется. Он состоит из JFET (переход-полевой транзистор) с истоком, закороченным на затвор, чтобы функционировать как двухполюсный ограничитель тока или источник тока.

·         Диод Шоттки –  Эти диоды используются в радиочастотных устройствах и схемах фиксации. Этот диод имеет более низкое прямое падение напряжения по сравнению с кремниевыми диодами с PN-переходом.

·          Диод Шокли – четырехслойный диод, также известный как диод PNPN. Эта дидо похожа на тиристор, где затвор отключен.

·          Диоды с ступенчатым восстановлением . Этот полупроводниковый диод способен генерировать короткие импульсы, поэтому он используется в микроволновых устройствах в качестве генератора импульсов.

·          Туннельные диоды . Этот диод сильно легирован в условиях прямого смещения, имеет отрицательное сопротивление при очень низком напряжении и короткое замыкание в отрицательном направлении смещения. Этот диод используется в качестве микроволнового усилителя и в генераторах.

·          Варакторные диоды . Этот диод работает в условиях обратного смещения и ограничивает протекание тока через переход. В зависимости от величины смещения ширина обедненной области продолжает меняться.Этот диод состоит из двух обкладок конденсатора, между которыми находится область обеднения. Изменение емкости зависит от области обеднения, и это можно изменить, изменив обратное смещение на диоде.

·         PIN-диоды – Этот диод имеет собственный полупроводник, расположенный между областями P-типа и N-типа. В диоде этого типа не происходит легирования, и поэтому собственный полупроводник увеличивает ширину обедненной области. Они используются в качестве ohtodiodes и радиочастотных переключателей.

·         ЛАЗЕРНЫЙ диод . Этот диод излучает свет лазерного типа и стоит дороже светодиодов. Они широко используются в приводах CD и DVD.

·          Диоды для подавления переходных напряжений – Этот диод используется для защиты электроники, чувствительной к скачкам напряжения.

·         Диоды, легированные золотом . В этих диодах в качестве легирующей примеси используется золото, и они могут работать на частоте сигнала, даже если прямое падение напряжения увеличивается.

·          Супербарьерные диоды – их также называют выпрямительными диодами. Эти диоды обладают низким обратным током утечки, как у обычного диода с p-n переходом, и низким падением прямого напряжения, как у диода Шоттки с возможностью обработки скачков напряжения.

·         Диоды с точечным контактом . Конструкция этого диода проще и используется в аналоговых приложениях и в качестве детектора в радиоприемниках. Этот диод изготовлен из полупроводника n-типа и нескольких проводящих металлов, находящихся в контакте с полупроводником.Некоторые металлы движутся по направлению к полупроводнику, образуя небольшую область полупроводника pt-pye вблизи контакта.

·          Диоды Пельтье – Этот диод используется в качестве тепловой машины и датчика для термоэлектрического охлаждения.

·          Диод Ганна . Этот диод изготовлен из таких материалов, как GaAs или InP, которые имеют область отрицательного дифференциального сопротивления.

·          Кристаллический диод – это тип диодов с точечным контактом, которые также называют диодами с кошачьими усами.Эта дидо состоит из тонкой заостренной металлической проволоки, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. Металлическая проволока является анодом, а полупроводниковый кристалл — катодом. Эти диоды устарели.

·          Лавинный диод  – Этот диод работает в условиях обратного смещения, когда напряжение обратного смещения, приложенное к p-n переходу, создает волну ионизации, приводящую к протеканию большого тока. Эти дидоны предназначены для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы избежать каких-либо повреждений.

·          Кремниевый управляемый выпрямитель . Как следует из названия, этим диодом можно управлять или переводить в состояние ВКЛ благодаря приложению небольшого напряжения. Они принадлежат к семейству тиристоров и используются в различных областях управления двигателями постоянного тока, регулирования поля генератора, управления системами освещения и частотно-регулируемым приводом. Это трехвыводное устройство с анодом, катодом и третьим управляемым выводом или затвором.

·          Вакуумные диоды . Этот диод представляет собой двухэлектродную вакуумную лампу, которая может выдерживать высокое обратное напряжение.

Рис. 4: Изображение, показывающее символы различных типов диодов

 Рис. 5: Изображение, показывающее различные типы диодов

Универсальные диоды (слабый сигнал и большой сигнал):  

Диод с p-n переходом — простейший полупроводниковый прибор. Это двухполюсное двухполюсное одностороннее выпрямительное устройство, проводящее ток только в одном направлении. Общие диоды используются в следующих областях:

·          Выпрямление в цепях электропитания

·         Извлечение модуляции из радиосигналов в радиоприемнике и в схемах защиты, где могут возникать большие переходные токи на слаботочных транзисторах или ИС при взаимодействии с реле или другими устройствами большой мощности.

·         Используется последовательно с вводом питания для электронных схем, где требуется только одно напряжение отрицательной или положительной полярности.

 Рис. 6. Изображение, показывающее конструкцию типового диода

Строительство

Строительство:  

Простой диод p-n представляет собой переход, в котором слои p-типа и n-типа легированы на кремниевой или германиевой пластине. Полупроводник p-типа формируется путем легирования трехвалентных или акцепторных атомов примеси на чистый кремний или германий, что приводит к избыточной концентрации дырок.Полупроводник n-типа образуется путем легирования пятивалентных или донорных примесных атомов на чистый кремний или германий, что приводит к избыточной концентрации электронов. Таким образом, дырки являются основными носителями заряда в области p-типа, тогда как электроны в области n-типа. Пары электрон-дырка генерируются термически в обоих типах, которые составляют неосновные носители заряда. Примечательно, что материал p-типа не заряжен положительно, несмотря на наличие избыточных дырок, в то время как материал n-типа не заряжен отрицательно, несмотря на избыточное количество электронов.Это связано с тем, что в материале p-типа наряду с дырками генерируются анионы, а общее количество протонов и электронов остается прежним. Аналогично это наблюдается и для материала n-типа.

Соединение легирования p-типа и n-типа на кремниевой или германиевой пластине создает небольшую область порядка микрометров, обедненную свободными носителями заряда. Эта область образуется за счет диффузии дырок из материала p-типа и электронов из материала n-типа, называемого областью обеднения, областью пространственного заряда или переходной областью.Область p-типа слева от обедненной области имеет акцепторный слой отрицательных ионов, а справа — донорный слой положительных ионов, который индуцирует электрический поток или разность потенциалов через соединение. Концентрация заряда положительна слева от перехода и отрицательна справа от перехода. Этот потенциальный барьер не позволяет дыркам мигрировать в область n-типа, а электронам мигрировать в область p-типа, поскольку потенциал для дырок и электронов повышается, позволяя мигрировать в области n-типа и p-типа.Области носителей заряда вокруг обедненных областей также называются непокрытыми областями. Это показано на графике ниже.

Рис. 7: График линейного градиента Dioe и ступенчатого диода

Также важно, что токи неосновного заряда, т. е. ток электронов в области p-типа и ток дырок в области n-типа, экспоненциально уменьшаются по длине диода. Ток меньшинства возникает из-за электронно-дырочных пар, генерируемых термически и зависящих от температуры.Эти токи настолько малы по величине, порядка микроампер. Однако в состоянии проводимости ток через кристалл диода остается стабильным. Общий ток представляет собой сумму токов заряда меньшинства и большинства зарядов из-за биполярной природы диода. Большинство токов заряда представляет собой ток дырок в p-типе и ток электронов в n-типе, которые уменьшаются, поскольку они мигрируют вблизи перехода из-за рекомбинации. Незначительные токи представляют собой электронный ток в p-типе и дырочный ток в n-типе, максимальны вблизи перехода и уменьшаются по мере их миграции от перехода как экспоненциальная функция.Большинство зарядовых токов в их областях после пересечения перехода являются диффузионными токами, а до перехода — дрейфовыми.

Концепция омических контактов. В дополнение к диоду с PN-переходом, для подключения устройства от выводов отходят два перехода металл-полупроводник. Предполагается, что сопротивление этих металлических полупроводниковых контактов остается постоянным независимо от величины и направления тока. Во время работы диода приложенное напряжение эффективно только для увеличения или уменьшения высоты потенциального барьера PN-перехода.

Примечание. Использование ступенчатого диода может улучшить характеристики диода.

Принцип действия и действие

Принцип и действие:  

Возможные конфигурации диода:  

1.      Разомкнутая цепь

2.      Короткое замыкание

3.      Смещение вперед

4.      Обратное смещение

1.      Разомкнутая цепь: В разомкнутом состоянии ток, протекающий через диод, равен нулю (I = 0).Потенциальный барьер на PN-переходе остается таким же, как и при изготовлении диода.

Рис. 8. Изображение, показывающее работу диода в разомкнутой конфигурации

2.      Короткое замыкание: В состоянии короткого замыкания суммарное напряжение в контуре должно быть равно нулю. Поэтому предполагается, что потенциальный барьер на PN-переходе компенсируется падением потенциала на переходах металл-полупроводник. Дырки, поставляемые n-областью, должны быть загнаны в p-область, что физически невозможно.Аналогичное обсуждение относится к электронному току в n-области.

Вывод: Высота потенциального барьера не может быть измерена напрямую мультиметром.

Рис. 9. Изображение, показывающее работу диода в конфигурации короткого замыкания

3.      Прямое смещение: В условиях прямого смещения на анод диода подается более высокий или положительный потенциал, а на катод диода подается отрицательный или более низкий потенциал.Положительный потенциал на аноде отталкивает дырки в p-области к n-области, а отрицательный потенциал на катоде отталкивает электроны в n-области к p-области. Таким образом, высота потенциального барьера уменьшается. Область обеднения исчезает, когда приложенное напряжение становится равным потенциальному барьеру и через диод протекает большой ток. Напряжение, необходимое для перевода диода в состояние проводимости, называется «напряжение включения/смещения/порога/срабатывания». Ток имеет значительную величину, поскольку он в основном состоит из токов большинства зарядов, то есть дырочного тока в p-области и электронного тока в n-области.Ток, протекающий от анода к катоду, ограничен объемным сопротивлением кристалла, рекомбинацией зарядов и омическими контактными сопротивлениями в двух переходах металл-полупроводник. Ток ограничен порядка миллиампер.

Рис. 10: Изображение, показывающее работу диода в конфигурации прямого смещения

4.      Обратное смещение: В условиях обратного смещения  на катод подается более высокий или положительный потенциал, а на анод подается отрицательный или более низкий потенциал.Отрицательный потенциал на аноде притягивает дырки в p-области, которые находятся вдали от n-области, в то время как положительный потенциал на катоде притягивает электроны в n-области, которые находятся вдали от p-области. Приложенное напряжение увеличивает высоту потенциального барьера. Ток течет преимущественно из-за токов неосновного заряда, то есть тока электронов в p-области и тока дырок в n-области. Таким образом, постоянный ток незначительной величины течет в обратном направлении, который называется «обратным током насыщения».Практически диод остается в непроводящем состоянии. Обратный ток насыщения составляет порядка микроампер в германиевом диоде или наноампер в кремниевом диоде. Если обратное напряжение превышает предел «пробой/стабилитрон/пиковое обратное/пиковое обратное напряжение», возникающий потенциальный пробой приводит к большому обратный ток.

Рис. 11. Изображение, показывающее работу диода в конфигурации с обратным смещением

Характеристики

Характеристики:

Рис.12: График, показывающий характеристики кривую диода

 Ток, протекающий через диод, определяется уравнением:

             I _S – постоянный обратный ток насыщения

             В – приложенное напряжение. (положительный для прямого хода и отрицательный для обратного)

                 германий и 2 для кремния)

            V _T  – вольтовый эквивалент температуры, определяемый как T/11600. (Т равно

                Температура в Кельвинах)

Когда на клеммы диода подается прямое напряжение, диод начинает проводить. Во время проводимости включающее или пороговое напряжение превышает приложенное прямое напряжение. Пороговое напряжение для германиевого диода составляет 0,3 В, а для кремниевого диода — 0.7В. Прямой ток (диапазон миллиампер) сначала увеличивается линейно, а затем увеличивается экспоненциально для больших токов.

При подаче обратного напряжения через диод протекает обратный ток насыщения. Диод остается в непроводящем состоянии до тех пор, пока обратное напряжение не упадет ниже напряжения стабилитрона. Когда обратное напряжение приближается к пиковому обратному напряжению, происходит пробой, называемый «лавинным пробоем». Во время пробоя неосновные носители заряда ионизируют стабильные атомы, за которыми следует цепная ионизация с образованием большого количества свободных носителей заряда.Таким образом, диод замыкается накоротко и повреждается.

Примечание. При последовательном соединении диодов увеличивается их эквивалентное пиковое обратное напряжение, а при параллельном соединении увеличивается пропускная способность по току.

По мере повышения температуры количество электронных пар, генерируемых термически, также увеличивается, что увеличивает проводимость в обоих направлениях. Обратный ток насыщения также увеличивается с ростом температуры.Изменение составляет 11% на °C для германиевого диода и 8% на °C для кремниевого диода. С другой стороны, ток диода удваивается на каждые 10°C. С увеличением напряжения напряжение срабатывания в прямой характеристике уменьшается, а пиковое обратное напряжение увеличивается.

Примечание. Пиковое обратное напряжение можно уменьшить, увеличив уровень легирования. Та же концепция используется для разработки стабилитронов.

Сопротивление диода: Сопротивление, связанное с диодом, может быть оценено тремя способами, и соответственно три типа сопротивлений связаны с диодом.

·         Постоянное или статическое сопротивление: отношение напряжения диода к току диода в любой точке его характеристических кривых. Он определяется в точке на характеристических кривых.

·         Переменное или динамическое сопротивление: отношение изменения напряжения диода к изменению тока диода. Он определяется в точке характеристических кривых над касательной.

·         Среднее сопротивление переменному току: отношение изменения напряжения диода к изменению тока диода на прямой линии, соединяющей два рабочих предела.

Рис. 13: График, показывающий характеристики сопротивления диода

Емкости диода: Диод имеет два типа емкостей: переходную емкость и диффузионную емкость.

. Переходная емкость: емкость, возникающая между слоем положительных ионов в n-области и слоем отрицательных ионов в p-области.

·         Диффузионная емкость: Эта емкость возникает из-за диффузии носителей заряда в противоположных областях.

Переходная емкость очень мала по сравнению с диффузионной емкостью.

При переходе с обратным смещением емкость является доминирующей и определяется как:

А – сечение диода

             W – ширина обедненной области

При прямом смещении преобладает диффузионная емкость, которая определяется как:

               dQ  – изменение заряда сохраняется в области истощения

                В – изменение приложенного напряжения

                 g  – проводимость диода

                 r  – сопротивление диода

 Диффузионная емкость на низких частотах определяется по формуле:

Время переключения диода: В приложениях переменного тока, когда диод мгновенно переключается из состояния проводимости в состояние отсутствия проводимости, ему требуется некоторое время, чтобы вернуться в состояние отсутствия проводимости, и в течение небольшого периода времени происходит короткое замыкание в обратном направлении. Это происходит потому, что при внезапном изменении смещения диода основные носители заряда мигрируют в другую область, а неосновные носители заряда в этой области. В частности, дырки — это неосновные носители, мигрировавшие из p-типа в n-тип при обратном смещении.. Этим отверстиям требуется некоторое время, чтобы вернуться в состояние отсутствия проводимости, которое называется «обратным временем восстановления». Время обратного восстановления представляет собой сумму времени хранения и времени перехода.

·          Срок хранения: Период времени, в течение которого диод остается в состоянии проводимости даже в обратном направлении.

·         Время перехода: Время, прошедшее до возврата в состояние отсутствия проводимости.

Желательно, чтобы диоды имели минимальное время переключения или обратного восстановления t _rr .Время переключения диодов составляет от нескольких наносекунд до 1 микросекунды. Теперь также доступны быстродействующие диоды с временем переключения до нескольких пикосекунд.

 Рис. 14: График, показывающий характеристики времени переключения диода

Идентификационный номер:  

Диод помечен полосой, которая указывает катодный вывод диода, как показано на рисунке ниже:

Рис. 15: Изображение, показывающее идентификацию диодных клемм

Примечание. Различные малые сигнальные диоды, такие как IN4148, 0A90, и выпрямительные диоды, такие как IN4001-4007, IN5400-5408, BY125-127, доступны с различными значениями тока, обратного тока насыщения и пикового обратного напряжения.

Приложения

Заявка:  

используются в различных приложениях, таких как выпрямление, ограничитель, ограничитель, умножитель напряжения, компаратор, вентили выборки и фильтры.

1.      Выпрямление – Выпрямление означает преобразование напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Обычными схемами выпрямления являются однополупериодный выпрямитель (HWR), двухполупериодный выпрямитель (FWR) и мостовой выпрямитель.

·                    Однополупериодный выпрямитель: эта схема выпрямляет положительный или отрицательный импульс входного переменного тока.Цифра показана ниже:   

Рис. 16: Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя на основе диода

·                    Двухполупериодный выпрямитель. Эта схема преобразует весь сигнал переменного тока в постоянный. Цифра как показано ниже:

Рис. 17: Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя на основе диода

·                    Мостовой выпрямитель. Эта схема преобразует весь сигнал переменного тока в постоянный. Цифра как показано ниже:

Рис.18: Принципиальная схема диодного мостового выпрямителя

2.      Ограничитель . Диод можно использовать для отсекания некоторой части импульса без искажения оставшейся части сигнала. Цифра как показано ниже:

Рис. 19: Принципиальная схема клипера на диодной основе

3.      Фиксатор — Фиксирующая схема ограничивает уровни напряжения до превышения предела путем смещения уровня постоянного тока. Размах от пика до пика не зависит от зажима.Диоды с резисторами и конденсаторами используются для создания фиксирующих цепей. Иногда для обеспечения дополнительного сдвига могут использоваться независимые источники постоянного тока. Цифра показана ниже:

 Рис. 20: Принципиальная схема диодного фиксатора

Анализ технических данных

Анализ технических данных:

В технических описаниях диодов содержится ценная информация об их различных параметрах, таких как:

·         Пиковое обратное напряжение,

·         Обратные токи насыщения при указанных обратных напряжениях,

·         Максимальный прямой ток,

·         Уровни емкости,

rse время восстановления,

·         Температура хранения и рабочая температура,

·         Пиковый повторяющийся прямой ток,

·         Пиковый прямой ударный ток,

·         Средний импульсный ток и многое другое..

Также прилагаются графики для отображения вольтамперных характеристик и температурных зависимостей.

Выпрямительные диоды на рынке:

·         Доступны диоды с обозначениями от IN4001 до IN4007 с максимальным прямым напряжением 1,1 В и максимальным током выпрямления 1 А. Максимальный обратный ток составляет 5 мкА, а PIV (пиковое обратное напряжение) варьируется от 50 до 1000 В.

·         Другая серия диодов — от IN5400 до IN5408 с максимальным прямым напряжением 1.2 В и 3 А — максимальный ток выпрямления. Максимальный обратный ток составляет 5 мкА, а PIV (пиковое обратное напряжение) варьируется от 50 до 1000 В.

Проверка диода

Проверка диода:  

Диод может быть разомкнут или замкнут накоротко при повреждении. Его можно проверить с помощью мультиметра, выполнив следующие действия:

1.      Вставьте щупы в необходимые разъемы: цифровой мультиметр имеет несколько разъемов для тестовых щупов.Вставьте эти щупы и проверьте, находятся ли они уже в правильных гнездах. Как правило, они помечены COM для общего, а другие для тока или напряжения. Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.

2.      Включите мультиметр и выберите диапазон максимального сопротивления.

3.      Проверьте сопротивление в прямом и обратном направлении. Поместите красный щуп на анод диода и черный щуп на катод, чтобы измерить прямое сопротивление. Поместите красный щуп на катод диода и черный щуп на анод, чтобы измерить обратное сопротивление.Прямое сопротивление должно быть очень маленьким, несколько ом, а обратное сопротивление должно быть очень высоким, порядка мегаом. Если прямое сопротивление очень велико, диод разомкнут, а если обратное сопротивление очень мало, диод закоротит.

4.      Другой способ – подобрать диод на мультиметре. Поместите красный щуп на анод диода, а черный щуп на катод, и мультиметр издаст звуковой сигнал, что указывает на короткое замыкание, в противном случае он разомкнут. Поместите красный щуп на катод диода, а черный щуп на анод, и если мультиметр не издает звуковой сигнал, это указывает на обрыв цепи, в противном случае, если он издает звуковой сигнал, диод закорочен.

5.      Выключите мультиметр. После измерения сопротивления мультиметр можно выключить, чтобы сохранить батарейки. Также целесообразно установить переключатель функций в положение высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа показаний, не будет причинен ущерб, если он будет использован непреднамеренно без выбора правильного диапазона и функции.

Как работает диод?

Диоды являются одним из важнейших элементов схем силовой электроники.Этот специальный элемент имеет уникальный принцип работы.

Диод представляет собой двухэлементный полупроводниковый прибор, содержащий анод и катод и обеспечивающий однонаправленную проводимость. Диод позволяет току течь в одном направлении, но не в другом. Многие типы используются в таких устройствах, как выпрямители, детекторы, ограничители пиков, смесители, модуляторы, усилители, генераторы и контрольно-измерительные приборы.

В схемных символах катод показан в виде полосы, а анод — в виде треугольника.На некоторых принципиальных схемах анод диода также может быть обозначен буквой «а», а катод буквой «к».

Чтобы понять принцип работы диода, мы должны знать, что такое полупроводник.

Материалы, допускающие поток электронов, называются проводниками. Материалы, блокирующие поток электронов, называются изоляторами. Материалы, проводимость которых находится между проводниками и изоляторами, называются полупроводниками. Полупроводники — это «частичные» проводники, проводимость которых можно контролировать.Полупроводники оказались весьма полезными в области электроники.

Диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном из кремния, с добавлением различных соединений (комбинаций более чем одного элемента) и металлов в зависимости от функции диода. Ранние типы полупроводниковых диодов изготавливались из селена и германия, но эти типы диодов были почти полностью заменены более современными конструкциями из кремния.

Кремний является наиболее распространенным материалом, используемым для создания полупроводниковых устройств.Si является основным компонентом песка, и считается, что кубическая миля морской воды содержит 15 000 тонн Si. Si прядут и выращивают в кристаллическую структуру, а затем разрезают на пластины для изготовления электронных устройств.

Атомы в пластине из чистого кремния содержат четыре электрона на внешней орбите (называемые валентными электронами). Германий — еще один полупроводниковый материал с четырьмя валентными электронами.

В структуре кристаллической решетки Si валентные электроны каждого атома Si связаны ковалентными связями с валентными электронами четырех соседних атомов Si.Чтобы сделать полезные полупроводниковые устройства, к Si добавляют такие материалы, как фосфор (P) и бор (B), чтобы изменить проводимость Si.

Кремний N-типа

Пятивалентные примеси, такие как фосфор, мышьяк, сурьма и висмут, имеют 5 валентных электронов.

При добавлении к Si примеси фосфора четыре валентных электрона каждого атома фосфора замыкаются в ковалентную связь с валентными электронами четырех соседних атомов Si. Однако 5-й валентный электрон атома фосфора не находит связывающего электрона и, таким образом, остается свободным в плавании.Когда к кремний-фосфорной смеси прикладывается напряжение, свободные электроны мигрируют в сторону положительного напряжения.

Когда фосфор добавляется к Si для получения описанного выше эффекта, мы говорим, что Si легирован фосфором. Полученная смесь называется кремнием N-типа (N: кремний с отрицательным зарядом).

Пятивалентные примеси называются донорными примесями.

Кремний P-типа

Трехвалентные примеси, например бор, алюминий, индий и галлий, имеют 3 валентных электрона.

Когда бор добавляется к Si, три валентных электрона каждого атома бора замыкаются в ковалентную связь с валентными электронами трех соседних атомов Si. Однако внутри ковалентной связи между одним атомом бора и соседним атомом Si создается вакантное пятно «дырка». Дырки считаются носителями положительного заряда.

Когда на смесь кремния и бора подается напряжение, дырка перемещается в сторону отрицательного напряжения, а соседний электрон заполняет ее место.

Когда бор добавляется к Si для получения описанного выше эффекта, мы говорим, что Si легирован бором. Полученная смесь называется кремнием P-типа (P: кремний с положительным зарядом).

Трехвалентные примеси называются акцепторными примесями.

Отверстие атома бора указывает на отрицательную клемму. Электрон соседнего атома кремния направлен к положительному полюсу. Электрон от соседнего атома кремния попадает в атом бора, заполняя дырку в атоме бора и создавая «новую» дырку в атоме кремния.Кажется, что отверстие движется к отрицательной клемме!

Как работает диод?

Диод создается из так называемого PN-перехода. Два полупроводниковых материала соединяются вместе. Этот компонент обеспечивает чрезвычайно низкое сопротивление протеканию тока в одном направлении и чрезвычайно высокое сопротивление протеканию тока в другом. Эта характеристика позволяет использовать диод в приложениях, требующих, чтобы цепь вел себя по-разному в зависимости от направления протекающего в ней тока.

Идеальный диод пропускал бы бесконечный ток в одном направлении и совсем не пропускал бы ток в другом направлении. Кроме того, диод начинал бы проводить ток при наименьшем напряжении. На практике необходимо приложить небольшое напряжение, прежде чем произойдет проводимость. Кроме того, небольшой ток утечки будет течь в обратном направлении. Этот ток утечки обычно составляет очень небольшую часть тока, который течет в прямом направлении.

Если полупроводниковый материал P-типа становится положительным по отношению к материалу N-типа на величину, превышающую его прямое пороговое напряжение (около 0.6 В, если материал кремний, и 0,2 В, если материал германий), диод будет свободно пропускать ток. Если, с другой стороны, материал P-типа сделать отрицательным по отношению к материалу N-типа, ток практически не будет течь, если приложенное напряжение не превысит максимальное (пробойное) напряжение, которое может выдержать устройство. Обратите внимание, что нормальный диод будет разрушен, если его обратное напряжение пробоя будет превышено.

Соединение с материалом P-типа называется анодом, а соединение с материалом N-типа называется катодом.Без приложенного извне потенциала электроны из материала N-типа переходят в область P-типа и заполняют некоторые из вакантных отверстий. Это действие приведет к образованию области по обе стороны от перехода, в которой нет свободных носителей заряда. Эта зона известна как область истощения.

В режиме прямого смещения диод свободно пропускает ток. В этом состоянии с обратным смещением диод пропускает незначительный ток. В свободно проводящем состоянии с прямым смещением диод действует скорее как замкнутый переключатель.В состоянии обратного смещения диод действует как открытый ключ.

Если к материалу P-типа приложить положительное напряжение, свободные носители положительного заряда будут отталкиваться и перемещаться от положительного потенциала к соединению. Точно так же отрицательный потенциал, приложенный к материалу N-типа, заставит свободные носители отрицательного заряда двигаться от отрицательного потенциала к переходу.

Когда положительные и отрицательные носители заряда достигают соединения, они будут притягиваться друг к другу и объединяться (напомним, что разные заряды притягиваются).По мере того, как каждый отрицательный и положительный носитель заряда объединяется на стыке, новый отрицательный и положительный носитель заряда будет вводиться в полупроводниковый материал от источника напряжения. Когда эти новые носители заряда входят в полупроводниковый материал, они будут двигаться к переходу и соединяться. Таким образом устанавливается протекание тока, и оно будет продолжаться до тех пор, пока приложено напряжение.

Типовая характеристика диода

Перед тем, как диод начнет проводить ток, должно быть превышено прямое пороговое напряжение.Прямое пороговое напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы полностью удалить обедненный слой и заставить носители заряда двигаться через переход. Для кремниевых диодов это прямое пороговое напряжение составляет приблизительно от 0,6 В до 0,7 В. Для германиевых диодов прямое пороговое напряжение составляет приблизительно от 0,2 В до 0,3 В.

На рисунке ниже показаны типичные характеристики небольших германиевых и кремниевых диодов. Стоит отметить, что диоды ограничены величиной прямого тока и обратного напряжения, которые они могут выдержать.Этот предел основан на физическом размере и конструкции диода.

В случае диода с обратным смещением материал P-типа смещен отрицательно по отношению к материалу N-типа. В этом случае отрицательный потенциал, приложенный к материалу P-типа, притягивает носители положительного заряда, уводя их от перехода. Точно так же положительный потенциал, приложенный к материалу N-типа, оттягивает носители отрицательного заряда от соединения. Это оставляет область соединения истощенной; практически отсутствуют носители заряда.Таким образом, область перехода становится изолятором, и протекание тока подавляется. Потенциал обратного смещения может быть увеличен до обратного напряжения пробоя, на которое рассчитан конкретный диод. Как и в случае с максимальным номинальным прямым током, обратное напряжение пробоя указывается производителем. Обратное напряжение пробоя обычно намного выше, чем прямое пороговое напряжение. Типичный диод общего назначения может иметь прямое пороговое напряжение, равное 0.6 В и обратное напряжение пробоя 200 В. Превышение последнего может привести к необратимому повреждению диода.

Продолжить чтение

Использование диода — символ, применение, примеры и часто задаваемые вопросы

Диод — это электронное/полупроводниковое устройство с двумя выводами. Диод используется как электрический компонент, в котором ток имеет однонаправленное течение только в том случае, если диод работает при заданном напряжении.

Этот компонент имеет две клеммы, одна из которых имеет высокое сопротивление, а другая — низкое.

У нас есть другой тип диода, который называется идеальным, потому что он имеет нулевое сопротивление только в одном направлении и бесконечное сопротивление в другом сопротивлении.

На этой странице мы рассмотрим примеры диодов, их использование и применение диодов.

Что такое диоды?

Диоды состоят из полупроводников, таких как кремний или германий, которые были вставлены для создания PN-связей. Полупроводники P-типа и N-типа объединяются для создания PN-перехода.Буквы P и N обозначают положительные и отрицательные значения соответственно. Полупроводники имеют положительную стоимость в виде дырок и отрицательную стоимость в виде свободных электронов.

Стрелка представляет собой диод и указывает направление, в котором может течь сила. Когда ток течет таким образом, он называется прямым смещением. Когда вы переходите на другую сторону, на стрелке появляется полоса, указывающая на то, что волна заблокирована. Реверсивные диоды с током, протекающим в неправильном месте. Фактически, обратимые диоды сначала ограничивают протекание тока, но в конечном итоге разрешают другие, если поток слишком велик в неправильном направлении.

Светодиоды — это светоизлучающие диоды, предназначенные для излучения света. Когда стабилитроны с обратным смещением, они работают вместо того, чтобы разрушать себя. Варисторы представляют собой обратимые стабилитроны и могут выдерживать 1000 вольт. Варакторы работают так же, как конденсаторы, изменяющие напряжение.

Использование диодов

Диоды используются в различных приложениях. Удаляя составляющую сигнала, некоторые из них преобразуют переменный ток в постоянный ток. Они известны как выпрямители при использовании в этом положении.Они действуют как электрические выключатели и могут блокировать скачки напряжения, что делает их идеальными для хирургической защиты. Их нанимают для цифровой логики. Блок питания и удвоители напряжения также выполнены с его помощью. Датчики, а также свет на осветительных приборах и лазерах основаны на светодиодах. Варакторы используются для электронной настройки, а варисторы используются для сжатия переходных процессов в линиях переменного тока. Стабилитроны используются в качестве регуляторов напряжения, варакторы используются для электронной настройки, а варисторы используются для сжатия переходных процессов в линиях переменного тока.

Транзисторы и операционные усилители построены на базе диодов. P-n-переход является наиболее распространенным типом диодов. Один (n) объект с электронами в качестве зарядного проводника закрывает второй объект (p) с дырками (обедненными электронами областями, действующими как хорошо заряженные частицы) в качестве носителей заряда на этом типе диода. Сужающееся пространство образуется там, где они соединяются, где электроны рассеиваются, чтобы заполнить дыры на p-стороне. Это эффективно останавливает поток электронов. Когда на p-сторону этого перехода подается положительное напряжение, электроны могут легко двигаться от него, чтобы заполнить дырки, и ток течет в диод.Площадь усадки увеличивается по мере взаимодействия отрицательного смещения (т. Е. На p-сторону подается отрицательное напряжение), что затрудняет движение электронов.

Электронная трубка из прессованного стекла или металла с двумя электродами — плохо заряженным катодом и хорошо заряженным анодом — была первым диодом. Они используются в электронных схемах, таких как радио- и телевизионные приемники, в качестве фильтров и приемников. Когда анод (или пластина) получает положительное напряжение, электроны, выпущенные из горячего катода, перемещаются к пластине, а затем обратно к катоду с внешним источником питания.Электроны не могут быть удалены с катода, когда на пластину подается неправильное напряжение, и по пластине не протекает ток. В результате электроны могут течь от катода к пластине, но не от пластины к катоду в диоде. Когда пластина подвергается воздействию переменного напряжения, ток течет только тогда, когда пластина правильная. Когда переменное напряжение регулируется или преобразуется в постоянный ток, говорят, что оно регулируется.

Символ диода

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

Для чего используется диод?

Одним из наиболее важных применений диодов является использование их в качестве электронного компонента для регулирования однонаправленного потока тока.

Примеры диодов

Ниже приведены примеры использования диодов в повседневной жизни:

Стабилитроны — используются для регулирования напряжения для защиты цепей от скачков высокого напряжения,

Лавинные диоды — используются для электронной настройки радио- и телеприемников.

Варакторные диоды используются для генерации радиочастотных колебаний

Туннельные диоды — Эти диоды используются в качестве радиочастотных цепей.

Диоды Ганна, диоды IMPATT

Светодиод или светоизлучающий диод для получения света при положительной форме волны напряжения.

PIN-диоды имеют стандартные области как P-типа, так и N-типа, но пространство между двумя областями представляет собой собственный полупроводник, и эти диоды не легированы.

Диоды переменной емкости для настройки.

Знаете ли вы?

Диод выглядит как разомкнутая цепь с отрицательным напряжением, что похоже на короткое замыкание.Поскольку диод показывает некоторую неэффективность, график между током и напряжением выглядит нелинейным.

Одно из невероятных и простых полупроводниковых устройств с двумя выводами, такое как диод, имеет жизненно важное значение в современной электронике.

Итак, мы находим применение диода в различных областях, вот некоторые из них:

Применение диода

• Исправление напряжения: поворот переменного тока в напряжение DC

• Контроль размера сигнала

• Смешивание (мультиплексирование) сигналы

• Как свободный ход индуктивной энергии

Для чего используются диоды?

Ниже приведены примеры применения диода в реальной жизни:

1.Выпрямление напряжения

Мы используем диоды для преобразования мощности переменного тока в постоянный. Один или четыре диода могут преобразовывать бытовую электроэнергию 110 В в постоянный ток, образуя полуволновой (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель.

Итак, как это происходит?

Диод пропускает только половину волны переменного тока. Когда эта волна напряжения заряжает конденсатор, выходное напряжение кажется устойчивым напряжением постоянного тока с небольшой формой волны напряжения.

Использование двухполупериодного выпрямителя делает этот процесс более эффективным, направляя импульсы переменного тока таким образом, что как положительные, так и отрицательные половины входной синусоиды воспринимаются как только положительные импульсы, конструктивно удваивая частоту входных импульсов. к конденсатору, который помогает держать его заряженным и передавать более стабильное напряжение.

2. Диоды и конденсаторы 

Диоды и конденсаторы могут создавать умножители переменного напряжения для генерирования небольшого напряжения переменного тока и умножать их для создания очень высоких выходных напряжений.

Выходы переменного и постоянного тока возможны при использовании правильной конфигурации конденсаторов и диодов.

3. Диод, используемый в качестве фонарика

Светодиодный фонарик представляет собой светящийся светодиод, который светится при наличии положительного напряжения.

4. Фотодиод

Фотодиод улавливает ток или свет через коллектор (например, устройство с мини-солнечной панелью) и преобразует его в небольшой ток.

Почему используется диод?

1. Диод как средство управления током

Основная функция, для которой используется диод, заключается в управлении током и обеспечении его протекания в правильном направлении.

Одной из областей, в которой обнаружена способность диодов управлять током, является их хороший эффект при переключении с питания, поступающего от источника питания, на питание от батареи.

Когда устройство подключено к сети и заряжается, как и мобильный телефон или источник бесперебойного питания, устройство получает питание только от внешнего источника питания, а не от аккумулятора, а когда устройство подключено к сети, питание потребляет аккумулятор. и перезаряжается. Как только источник питания удаляется, батарея питает устройство, так что пользователь не замечает перебоев.

2. Диод, используемый для демодуляции сигналов

Чаще всего диоды используются для удаления отрицательной составляющей сигнала переменного тока.

Поскольку отрицательная часть волны переменного тока обычно идентична положительной половине, в процессе удаления части волны теряется очень мало информации; следовательно, что приводит к более эффективной обработке сигналов.

Демодуляция сигналов обычно используется в радиоприемниках как компонент системы фильтрации для извлечения радиосигнала из несущей волны.

Диоды — Электроника Ссылка

Что такое диоды?

Диоды являются одним из наиболее распространенных электрических компонентов и присутствуют практически в каждой электронной схеме. Диоды — это электронные компоненты, которые позволяют электрическому току течь в одном направлении и предотвращают его протекание в противоположном направлении. Они являются электрическим эквивалентом механического обратного клапана (также известного как односторонний клапан), поскольку пропускают ток только в одном направлении.

Диоды имеют один вход и один выход, что делает их двумя оконечными устройствами, такими как резисторы.В отличие от резисторов, диоды имеют полярность, а это означает, что они будут работать только при правильной ориентации в цепи. Если диод установлен с неправильной направленностью, он будет работать с точностью до наоборот; это предотвратит ток, который вы хотите, позволяя току течь с неправильного направления.

Идеальный диод имеет нулевое сопротивление току в одном направлении и бесконечное сопротивление току в противоположном направлении. Реальные диоды никогда не бывают идеальными, но, выбирая правильный диод для правильного применения, мы часто можем игнорировать неидеальные характеристики диодов.

Первые диоды были изготовлены на электронных лампах, которые до сих пор иногда используются в устройствах большой мощности. Диоды на самом деле являются простейшим типом электронных ламповых устройств. Но наиболее распространенными диодами сегодня являются твердотельные полупроводниковые диоды, изготовленные из легированной кремниевой подложки. Эти устройства обычно изготавливаются из специально разработанных P-N переходов.

Диоды также могут называться выпрямителями , потому что они «выпрямляют» направление тока. Обычно выпрямитель представляет собой диод, который используется для преобразования переменного тока в постоянный.Одним из наиболее распространенных применений диодов являются схемы выпрямления переменного тока в постоянный. В схемах выпрямителя используется комбинация диодов для минимизации потерь при преобразовании переменного тока в постоянный.

Как работают диоды?

Диоды пропускают ток, когда они расположены в конфигурации с прямым смещением, но предотвращают прохождение тока в конфигурации с обратным смещением.

В диоде ток может только течь от анода к катоду:

Анод : положительный вывод компонента схемы (например, диода).

Катод : отрицательный вывод компонента схемы (например, диода).

Когда положительный вывод диода (анод) соединен с положительным выводом источника питания, эта конфигурация называется прямым смещением . Прямое смещение фактически относится к степени, в которой прямой потенциал приложен к диоду. Большее прямое смещение означает, что на диод подается более высокая разность электрических потенциалов (напряжение), при этом напряжение толкает ток от анода к катоду.Обратное смещение будет относиться либо к диоду, расположенному в противоположной конфигурации, либо к отрицательному напряжению, приложенному к диоду. В любом случае обратное смещение — это напряжение, которое пытается протолкнуть ток от катода к аноду (т. е. в направлении, противоположном обычному направлению, в котором допускается протекание тока через диод).

При прямом смещении ток течет от анода через диод и выходит из катода, который соединен с отрицательной клеммой источника питания.Поток электронов всегда противоположен потоку тока. Итак, в диоде физически происходит то, что электроны движутся от катода к аноду.

Таким образом, идеальный диод спроектирован таким образом, чтобы пропускать ток только тогда, когда на него подается прямое смещение, и предотвращать протекание тока, когда используется обратное смещение.

Два основных типа диодов

Существует два основных класса диодов; вакуумная трубка (также известная как термоэлектронная) и твердотельная .У них разные функции, которые позволяют каждому из них работать, и мы кратко рассмотрим оба, поскольку понимание одного полезно для понимания другого.

Ламповые диоды

Ламповые диоды используют нагретый металл для инжекции электронов от катода к аноду, таким образом генерируя ток от анода к катоду. Схематическое изображение дает достаточно хорошую основу для понимания того, как это работает:

На этом рисунке кружок представляет вакуумную трубку. Катод находится в нижней части трубки, а точка его подключения торчит влево. Анод находится в верхней части вакуумной трубки. Под катодом находится нагреватель в форме буквы «n», который нагревает катод. Когда катод достигает достаточно высокой температуры, он начинает выбрасывать электроны, которые улавливаются анодом в верхней части трубки.

Из этого простого объяснения мы можем понять, почему ламповый диод пропускает ток только в одном направлении.Это потому, что анод не нагревается; он просто не может выбрасывать электроны так, как катод.

Твердотельные диоды

Твердотельные диоды работают по совершенно другому принципу, то есть по P-N переходу.

В PN-переходе полупроводниковая подложка легирована таким образом, что на одной стороне перехода есть свободные электронные дырки, что называется материалом «P-типа». Это достигается добавлением атомов, у которых на один электрон меньше, чем у атомов объемного полупроводникового кристалла.Другая сторона соединения имеет свободные электроны и называется материалом «N-типа». Это делается путем добавления атомов, у которых на один электрон больше, чем у атомов полупроводникового кристалла.

На самом переходе образуется обедненная область, через которую не может пройти ток. Если напряжение приложено в одном направлении, обедненная область сожмется и пропустит ток. Если напряжение подается в другом направлении, область обеднения будет расти, и PN-переход будет еще больше сопротивляться току.

Большинство полупроводниковых диодов представляют собой версии P-N перехода. У диода в прямом смещении его сторона P соединена с положительной клеммой источника питания, а его N-образный кристалл соединен с отрицательной клеммой источника питания.

Кривая ВАХ (ВАХ) диода

Как и большинство компонентов схемы, настоящие диоды не вести себя идеально.При прямом смещении диод будет иметь значительную проводимость только при приложении определенного напряжения; это известно как пороговое значение или напряжение включения. Это одно из основных различий между идеальными и реальными диодами.

Другое существенное неидеальное поведение диодов называется напряжением пробоя. Если к диоду приложить достаточно большое обратное смещение, он начнет пропускать ток от катода к аноду.

Прямое напряжение, также известное как пороговое напряжение, также известное как напряжение включения

Диоды будут нормально работать только при подаче минимального прямого напряжения.

Это напряжение известно как прямое, пороговое или напряжение включения и чаще всего обозначается как V _F . Пороговое напряжение соответствует напряжению, необходимому для проталкивания носителей заряда через обедненную область. Нажмите здесь, чтобы узнать об области истощения в PN-переходе.

При очень низком напряжении диод может вообще не пропускать ток. При более высоких напряжениях, которые ниже порогового напряжения, диод проявляет значительное сопротивление, но при этом пропускает некоторый ток.Выше порогового напряжения сопротивление падает, и диод пропускает ток с небольшим падением напряжения на нем.

Напряжение пробоя

Диоды также демонстрируют неидеальное поведение при обратном смещении. Диод пропускает ток при обратном смещении, если на него подается достаточно большое отрицательное напряжение. Это явление называется пробоем при обратном смещении, а напряжение, при котором оно возникает, называется напряжением пробоя, V _BR .

В некоторых случаях это действительно так, а в других может означать выход из строя самого диода.

При выборе правильного диода для цепи напряжение пробоя является одним из наиболее важных факторов. Необходимо рассчитать максимально возможное обратное смещение на диоде. Затем диод, который имеет более высокое напряжение пробоя, чем максимально возможное обратное смещение, используется в качестве основного параметра для выбора.

Где и как используются диоды?

Диоды выполняют множество функций и используются во многих различных типах схем. Диоды не подходят всем. Хотя все диоды имеют общую функциональность диода, различные типы диодов разработаны для конкретных применений.

Одним из наиболее распространенных применений диодов является преобразование переменного тока в постоянный. Эффективная схема выпрямителя эффективно преобразует переменный ток в постоянный с минимальными потерями мощности.

Диоды часто используются для защиты цепей, предотвращая протекание тока в неправильном направлении.

Светоизлучающие диоды (СИД) обеспечивают выпрямляющую функцию диода, а также излучают свет. Это может быть полезно в качестве индикатора производительности или функциональности схемы или может быть основным назначением, как в случае со светодиодным освещением.Светодиоды также используются в большинстве современных телевизоров, в которых они обеспечивают освещение каждого пикселя.

Типы твердотельных диодов

Существует несколько различных типов твердотельных диодов, функции которых немного отличаются от функций обычных диодов с P-N переходом.

Светоизлучающие диоды (СИД)

Светодиоды или светоизлучающие диоды являются одним из наиболее распространенных электронных компонентов. Они функционируют как выпрямители, как обычные диоды, но также излучают свет, когда через них проходит ток.Излучаемый свет зависит конкретно от материалов и конструкции диода.

Во всех диодах на основе PN-перехода происходит высвобождение энергии при рекомбинации электронов и дырок в центре перехода при приложении прямого смещения. Светодиоды используют это высвобождение энергии, разрабатывая диод так, чтобы энергия находилась в диапазоне частот видимого света.

В отличие от ламп накаливания, они излучают свет только на определенных частотах.Это делает их чрезвычайно эффективными при преобразовании электрической энергии в свет, а также позволяет им работать при гораздо более низких температурах, чем у большинства традиционных источников света.

Лазерные диоды (ЛД)

Лазерные диоды составляют основу большинства коммерчески доступных лазеров, включая лазерные указки, обычно используемые на работе и дома.

Лазерные диоды очень похожи на светодиоды с точки зрения их работы. Как и светодиоды, лазерные диоды генерируют свет за счет рекомбинации носителей на стыке.Однако лазерные диоды производят свет определенной частоты из-за явления, называемого вынужденным излучением, при котором один фотон света стимулирует излучение большего количества фотонов с той же точной частотой.

Кроме того, свет, излучаемый ЛД, ограничивается, а затем фокусируется так, что получается единый коллимированный пучок света.

Стабилитроны

Стабилитроны предназначены для использования с обратным смещением. Они имеют тщательно подобранное напряжение пробоя, которое позволяет проходить току, если применяется достаточно высокое обратное смещение.Стабилитроны также рассчитаны на то, чтобы выдерживать это обратное смещение, не повреждаясь при этом.

Фотодиоды

Фотодиоды несколько отличаются от других диодов. В то время как большинство диодов сконструированы так, чтобы свет не попадал на соединение, фотодиоды используют энергию света для генерации тока. Вместо того, чтобы функционировать как тип выпрямителя, фотодиоды представляют собой датчики, которые поглощают свет, используя энергию света для рекомбинации носителей заряда на стыке.

Фотогальванические солнечные элементы, пожалуй, самый распространенный пример фотодиода.

Как выбрать диод

Существует несколько полезных шагов для определения правильного диода для использования в цепи:

1. Определите максимальное обратное смещение на диоде. Напряжение пробоя диода должно быть выше этой цифры.
2. Рассчитайте максимальный прямой ток. Диод должен быть рассчитан как минимум на этот ток.
3. Определите максимально допустимое падение напряжения на диоде.

Используйте комбинацию этих параметров для определения характеристик используемого диода.

модуль 5 — Полупроводники

Урок 0 : Модуль 5 Введение

Урок 1 : Введение в полупроводники

Урок 2 : Полупроводниковая допинг

Урок 3 : PN Урок

Урок 4 : Diodes

Урок 5: Светодиоды

Урок 6 : ZENER DIODES

Урок 7 : Транзисторы

Урок 8 : Биполярные перевозки транзисторов