Виды диодов и их характеристики. Виды диодов: основные типы, характеристики и применение

Каковы основные виды полупроводниковых диодов. Какие у них характеристики и особенности. Где применяются различные типы диодов. На какие параметры обращать внимание при выборе диода.

Основные типы полупроводниковых диодов

Диод является одним из базовых элементов электроники. Существует несколько основных типов диодов, отличающихся по своим характеристикам и назначению:

• Выпрямительные диоды
• Стабилитроны
• Светодиоды (LED)
• Диоды Шоттки
• Варикапы
• Импульсные диоды
• Туннельные диоды
• Лазерные диоды

Рассмотрим подробнее особенности и применение каждого из этих видов диодов.

Выпрямительные диоды: основа электропитания

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Это один из самых распространенных видов диодов, используемых в блоках питания и зарядных устройствах.

Основные характеристики выпрямительных диодов:

• Высокая пропускная способность по току — до нескольких ампер
• Низкое прямое падение напряжения — 0,7-1,2 В
• Высокое обратное напряжение — до 1000 В и более
• Высокая рабочая частота — до нескольких сотен кГц

Где применяются выпрямительные диоды:

• Импульсные и линейные источники питания
• Зарядные устройства
• Выпрямительные мосты
• Схемы защиты от переполюсовки

Стабилитроны: стабилизация напряжения

Стабилитрон (диод Зенера) — это полупроводниковый диод, работающий в режиме обратного пробоя и поддерживающий постоянное напряжение на участке вольт-амперной характеристики.

Ключевые особенности стабилитронов:

• Поддержание постоянного напряжения при изменении тока
• Малое динамическое сопротивление в области пробоя
• Напряжение стабилизации от 2 до 200 В
• Мощность рассеяния от десятков мВт до десятков Вт

Основные области применения стабилитронов:

• Параметрические стабилизаторы напряжения
• Источники опорного напряжения
• Ограничители напряжения
• Генераторы шума

Светодиоды: индикация и освещение

Светодиод (LED) — это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении через него электрического тока. Светодиоды широко используются для индикации и освещения.

Характерные свойства светодиодов:

• Высокая энергоэффективность
• Малые размеры
• Длительный срок службы (до 100 000 часов)
• Различные цвета свечения
• Высокое быстродействие

Где применяются светодиоды:

• Индикаторы на электронных устройствах
• Системы освещения
• Светофоры и дорожные знаки
• Подсветка ЖК-дисплеев
• Оптические линии связи

Диоды Шоттки: быстродействие и малое падение напряжения

Диод Шоттки — это полупроводниковый диод с очень малым падением напряжения в прямом направлении и высоким быстродействием. Он отличается от обычного диода тем, что вместо p-n перехода использует переход металл-полупроводник.

Основные характеристики диодов Шоттки:

• Малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 В)
• Высокое быстродействие (единицы наносекунд)
• Низкий обратный ток утечки
• Рабочие частоты до нескольких ГГц

Области применения диодов Шоттки:

• Высокочастотные выпрямители
• Импульсные источники питания
• Детекторы радиосигналов
• Схемы защиты от перенапряжения

Варикапы: управляемая ёмкость

Варикап (варактор) — это полупроводниковый диод, у которого используется зависимость барьерной ёмкости p-n перехода от приложенного обратного напряжения. Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью.

Ключевые свойства варикапов:

• Изменение ёмкости в широких пределах (до 10 раз)
• Высокая добротность (до 200-300)
• Малые размеры
• Низкое энергопотребление

Где используются варикапы:

• Системы автоподстройки частоты
• Генераторы, управляемые напряжением
• Перестраиваемые фильтры
• Умножители частоты

Импульсные диоды: высокое быстродействие

Импульсные диоды предназначены для работы в импульсных режимах с высокими скоростями переключения. Они отличаются малым временем восстановления обратного сопротивления.

Характерные особенности импульсных диодов:

• Малое время восстановления (единицы наносекунд)
• Низкая барьерная ёмкость
• Высокая предельная частота (до нескольких ГГц)
• Малый заряд переключения

Основные применения импульсных диодов:

• Формирователи импульсов
• Генераторы наносекундных импульсов
• Быстродействующие ключи
• Логические схемы

Параметры при выборе диода

При выборе диода для конкретного применения необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Максимальный прямой ток
• Максимальное обратное напряжение
• Прямое падение напряжения
• Быстродействие (время восстановления)
• Рабочая частота
• Допустимая мощность рассеяния
• Температурный диапазон

Правильный выбор типа диода и его параметров позволяет оптимизировать работу электронного устройства и повысить его надежность.

Заключение

Диоды являются одними из базовых компонентов современной электроники. Разнообразие типов диодов позволяет использовать их для решения широкого спектра задач — от выпрямления тока до генерации света. Понимание особенностей и характеристик различных видов диодов необходимо для их правильного применения в электронных схемах.

Полупроводниковые приборы — диод / Хабр

Введение

Каждый технически грамотный человек должен знать электронику. Подавляющее большинство устройств современной электроники изготавливаются из полупроводниковых материалов. По этому в рамках этой статьи, я бы хотел рассказать о диодах. Конечно, не зная основных свойств полупроводников, нельзя понять, как работает транзистор. Но одного знакомства только со свойствами полупроводников не достаточно. Необходимо разобраться в очень интересных и не всегда простых явлениях.

Краткая справка

Электро-дырочный переход (p-n переход) — это переходный слой между двумя областями полупроводника с разной электропроводностью, в котором существует диффузионное электрическое поле.
Диоды — это полупроводниковые приборы, основой которых является p-n переход. В основе применения полупроводниковых диодов лежит ряд их свойств, таких как асимметрия вольт-амперной характеристики, пробой электро-дырочного перехода, зависимость барьерной емкости от напряжения и т. д.

Используемое свойство перехода

• Выпрямительный — асимметрия вольт-амперной характеристики
• Стабилитрон — пробой
• Варикап — барьерная ёмкость
• Импульсный — переходные процессы

Познакомимся с ними подробнее.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного сигнала в постоянный.

Рассмотрим принцип действия простейшего однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Описание работы

При поступлении от первичного источника переменного напряжения, диод будет открыт на положительной полуволне и закрыт на отрицательной. В результате на полуволне через диод и сопротивление нагрузки будет протекать ток. конденсатор при этом заряжается до значения, близкого к пиковому. При уменьшении напряжения во входной цепи диод запирается. При этом конденсатор начинает разряжаться через сопротивление нагрузки.
Недостатком является то, что выпрямительное напряжение сильно зависит от сопротивления нагрузки и имеет большую амплитуду пульсаций. Поэтому такие выпрямители применяются только при высокомерных нагрузках. Для формирования Импульсов применяются амплитудные ограничители, которые могут быть последовательными и параллельными. В последовательных диодных ограничителях диод включается последовательно с сопротивлением нагрузки.

Варикапы

Варикап — полупроводниковый диод, используемый в качестве электрически управляемой емкости.
Эти параметрические диоды работают в обратном направлении, от которого зависит барьерная емкость. Таким образом, варикапы представляют собой конденсаторы переменной емкости, управляемой не механически, а электрически, при изменении обратного напряжения.
Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров. Простейшая схема включения варикапа в колебательный контур на рисунке.

Описание работы

Настройка колебательного контура на резонансную частоту может осуществляться двумя способами. Во-первых, посредством варьирования частоты проводимого к контуру переменного входного напряжения Uвх. Во-вторых, за счет изменения частоты собственных колебаний Wо, которая обусловлена индуктивностью и емкостью колебательного контура. Изменяя величину обратного напряжения Uобр., можно регулировать емкость варикапа, а следовательно и менять резонансную частоту контура. Конденсатор Cp является разделительным. Он необходим для предотвращения шунтирования варикапа индуктивностью.

Стабилитроны

Стабилитрон — это полупроводниковый диод, используемый для стабилизации напряжения.
Участок соответствующий электрическому пробою Uпроб. на котором напряжение слабо зависит от тока, является рабочим. При использовании стабилитрона для стабилизации постоянного напряжения, его включают параллельно нагрузке.

Наиболее часто стабилитрон работает в таком режиме, когда напряжение источника нестабильно, а сопротивление нагрузки Rн постоянно. Для установления и поддержания правильного режима стабилизации в этом случае сопротивление Rогр. должно иметь определенное значение. Для исключения температурного дрейфа напряжение используют последовательно соединенный диод. Подобные диоды называются термокомпенсированными стабилитронами.

Импульсные диоды

Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов и предназначены для работы в качестве коммутирующих элементов. Существуют различные типы импульсных диодов: сплавные, точечные меза-диоды, диоды Шоттки.
Импульсные диоды широко используют в качестве коммутирующих элементов, т.е. устройств, имеющих два устойчивых состояния: «открыто», когда сопротивления прибора мало и «закрыто», когда велико.
При использовании диода в качестве ключа, могут комбинироваться различные диодные и диодно-транзисторные схемы, предназначенные для работы в цифровой аппаратуре.

В заключении

Прошу прощения за рисунки, элементы схем не по госту(их соотношение), но думаю для наглядного примера сойдет.
PS: стоит ли рассказать о транзисторах?

Обозначение диодов. Виды, маркировка и назначение диодов :: SYL.ru

Обозначение диодов графическими элементами является условным показателем характеристик, которыми обладает устройство. На данный момент элементов довольно много, их база разнообразна. Поэтому между собой сокращения отличаются максимально.

Сложные графические обозначения имеют разные диоды, в том числе тоннельные, стабилитроны и другие. На данный момент имеются разновидности, которые могут напоминать газоразрядную лампочку. Более того, такие светодиоды горят, что помогает человеку запутаться еще больше в их применении.

Диоды полупроводниковые

Такие устройства являются максимально простыми, они известны большому количеству радиолюбителей. Имеется цилиндрическое основание, дисковая форма, на ножках нанесены обозначения диодов. Метки максимально понятны и заметны. То, каким цветом оформлен корпус, совершенно не играет никакой роли. На низкую мощность будет указывать небольшой размер.

Если говорить о довольно мощном диоде, то идет речь о наличии резьбы под гайку. Как правило, это нужно для крепления радиатора. Для осуществления работы системы охлаждения используются навесные элементы. На данный момент потребляемая мощность последовательно падает, соответственно, размеры корпусов любого прибора уменьшаются. Благодаря этому можно использовать стекло. Такой материал будет дешевле, прочнее и намного безопаснее при использовании.

Маркировка

Если говорить об обозначении диодов, то следует сказать, что на первом месте будет стоять буква или цифра, которая характеризует материал. В качестве такого может выступать галлий, кремний, германий и индий. Соответственно, на корпусе будут нанесены такие буквы (цифры): А (3), К (2), Г (1), И (4). На втором месте будет стоять характеристика диода. Нужно сказать, что, как правило, ее расшифровку следует смотреть в инструкции. Наиболее популярным является обозначение Д. Это означает, что устройство выпрямительное либо импульсивного типа. На третьем месте будет находиться цифра, которая охарактеризует сферу применения диода. Здесь используются числа от 1 до 9. Минимальной характеристикой является 1 – низкочастотные, которые имеют ток ниже 0,3. Девятка же означает импульсивность, при которой время жизни носителей будет намного ниже, чем показатель 1 нс. Номер разработки может либо быть указан, либо нет.

Нужно заметить, что номинал, который имеет однозначное число, всегда впереди дополняется нулем. К примеру, партия 7 будет записываться как 07. Номер группы производители, как правило, обозначают буквой. Благодаря ей можно узнать различные свойства и параметры устройства. Она также указывает на напряжение, подаваемый ток и так далее.

Нюансы

В дополнение к таким обозначениям диодов используются также некоторые графические показатели. Благодаря им, можно решить задачу и понять, насколько высокой является рабочая точка устройства. Иногда на диоды наносятся данные о том, какая техника производства выбрана, какой имеется материал корпуса, масса устройства. В принципе, такая информация будет полезна тому, кто создает аппаратуру, любителям такие данные не нужны.

Нужно заметить, что импортные производители работают по другой схеме. Маркировка диода такого типа будет довольно простой, ее значение можно посмотреть в специальной таблице. Именно поэтому аналоги будет отыскать очень легко.

Цветовая маркировка

Многие радиолюбители знают, что большинство диодов, к сожалению, на одно лицо. Однако нужно заметить, что на некоторые устройства все же наносится специальная цветовая маркировка, которая позволяет сразу опознать такие устройства. Если смотреть на таблицу маркировки диодов, то можно сказать, что делятся они на 2 основных типа. Речь идет об обозначении анода и катода, а также нередко производители цвет корпуса заменяют обычной цветной точкой.

С первого взгляда можно отличить любые цветные диоды, о которых пойдет речь ниже.

Например, диоды семейства КД410 отличаются тем, что имеют точку в районе расположения анода. Корпус прозрачный у диодов КД102. У устройства КД274 возле катода можно заметить два цветных кольца. Нужно заметить, что существуют еще и другие различимые метки, которые позволят с легкостью отличить устройства друг от друга.

Многие новички, рассматривая виды диодов, к сожалению, не могут определить, где находится анод, где катод. Нужно заметить, что новые устройства, которые создаются в современное время, работают таким образом, что анод имеет усик немного длиннее, чем катод. Также, если человек умеет использовать мультиметр, он сможет с легкостью отличить анод от катода. Катод можно также найти по темной полосе, если рассматривать боковину цилиндра. Это также является цветной маркировкой.

У иностранных производителей есть своя система обозначений. Если необходимо выбрать аналог, то следует использовать таблицы соответствий. В остальном характеристики устройств от отечественных не отличаются. Цветная маркировка, а также многие другие обозначения параметров диодов, как правило, соответствует либо стандартам США, либо европейской системе.

SMD-диоды

К сожалению, при создании SMD-устройств они получаются настолько маленькими, что маркировка нередко не наносится. Нужно заметить, что характеристики таких устройств от габаритов практически не зависят.

Единственное, что необходимо указать: габариты влияют на рассеиваемую мощность. Для того чтобы большой ток мог пройти по цепи, необходимо, чтобы диод имел большие размеры.

Нюансы маркировки SMD-диодов

Если все же рассматривать устройства, которые имеют цветовое обозначение, у диодов следует выделить следующие виды маркировки:

• полная;
• сокращенная.

В электронике, к сожалению, SMD-элементы занимают около 80 % всех приспособлений. Их можно поверхностно устанавливать. Особенно, если говорить об автоматизированных сборках, эти устройства максимально удобны.

Следует заметить, что нередко маркировка не соответствует действительным наполнениям корпуса. Когда создается огромный объем партии, производитель иногда начинает хитрить: характеристики указываются одни, а диод работает совершенно по-другому. Из-за таких несоответствий может быть путаница, если говорить об использовании устройства в микросхемах.

Корпус

Что касается корпуса, то здесь обозначение полупроводниковых диодов, точно так же, как и других, является уникальным. Указывается четыре цифры, которые обозначают типоразмер. В целом они никак не соответствуют габаритам. Если хочется об этом узнать более подробно, то необходимо обратиться к ГОСТам. Люди, которые не имеют возможности работать с нормативными актами в следствии каких-либо нюансов, могут использовать обычные справочные таблицы.

Следует заметить, что корпуса SMD-устройств от производителя к производителю могут между собой отличаться по мелочам. Дело в том, что любой производитель создает базу под свою технику, соответственно, некоторые детали приходится менять.

Соответственно, также габариты корпусов вышеописанных приборов SMD нужны разные, они также должны выполнять другие требования для корректной работы, такие как условие отвода тепла и так далее. Поэтому перед покупкой следует не только руководствоваться цифрами справочника, но и сделать замеры. Особенно если речь идет о ремонте какой-либо техники. Иначе такие диоды могут попросту не установиться в те места, где они необходимы.

Дополнительная информация

Устройство SMD довольно сложное в монтаже, поэтому многие новички не рискуют с ними работать. Однако мастера должны отлично уметь руководить такой электроникой, так как на данный момент подобные устройства является одними из самых популярных среди других видов диодов. Также следует принять во внимание то, что при выборе приборов необходимо смотреть на их характеристики и внешние отличия. Иногда корпуса по сути одни и те же, а маркировка другая. В некоторых обозначениях могут отсутствовать буквы или цифры. Соответственно, необходимо иметь под рукой таблицы, которые позволяют максимально ориентироваться в подобном вопросе. Обозначение выпрямительного диода также можно найти в аналогичной справочной таблице.

10 различных типов диодов

Диод представляет собой электронный компонент с двумя выводами, позволяющий току течь в одном направлении. В зависимости от области применения существуют различные типы диодов. Они используются в схемах умножителя напряжения , схемах смещения напряжения, схемах ограничения напряжения и схемах регулятора напряжения . Некоторые из них перечислены ниже с их приложениями.

Список различных типов диодов

Вот полный список различных типов диодов, которые когда-либо производились:

• Zener diode
• Light Emitting diode
• Rectifier diode
• Schottky diode
• Laser diode
• Varactor diode
• Transition voltage suppression diode(TVS)
• Tunnel diode
• Vacuum diode
• Shockhly diode
• Stabistors или прямой опорный диод
• Супербарьерный диод
• PIN-диод
• Диод, легированный золотом
• Диод с отсечкой или ступенчатым восстановлением
• Термодиод
• Фотодиод
• Диод Ганна
• Кристаллический диод
• Лавинный диод
• Диод постоянного тока

Modbus RTU TCP Удаленный контроллер ввода-вывода. .. Конфигурирование

Наиболее распространенные среди них диоды подробно описаны ниже.

Стабилитрон

Зенеровский диод

Зенеровский диод представляет собой сильно легированное полупроводниковое устройство предназначен для работы в обратном направлении . Он проводит, когда напряжение в режиме обратного смещения достигает определенного предела. Это напряжение известно как напряжение Зенера или напряжение обратного пробоя .

 Обычно используются стабилитроны серий  BZX55 и BZX85.  

Что такое обратное напряжение пробоя?

Это напряжение, при котором стабилитрон начинает проводить ток и непрерывно работает в режиме обратного смещения, не повреждаясь. Это напряжение может варьироваться от от 2,4 В до примерно 200 В ; она может доходить до 1 кВ . Максимальное напряжение для устройства, установленного на поверхности (SMD), составляет около 47 В.

Применение

• в Регуляции напряжения
• в качестве эталонных элементов
• в качестве супрессоров.
• .

  Светодиод (светодиод)

  Светодиод (светоизлучающий диод)

  Светодиод излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Когда электроны в полупроводнике рекомбинируют с дырками,0003 высвобождает энергию в виде фотонов . Цвет излучаемого света зависит от ширины запрещенной зоны используемого полупроводника.

   Миниатюрные светодиоды, мощные светодиоды, мигающие светодиоды, двухцветные и трехцветные, красные, зеленые, синие светодиоды, буквенно-цифровые светодиоды и светодиоды освещения — это разные типы светодиодов. 

  Характеристики светодиода

  • Низкое энергопотребление
  • Длительный срок службы
  • Монохромный
  • Низкое рабочее напряжение
  Применение
  • Indicators
  • 7 segment LED displays
  • Displays

  Read also: A Beginner’s Guide to Diode (Definition, symbol & working)

  Laser Diode

  Laser diode

  LASER stands for Light Amplification by Stimulated Эмиссия радиации . Он подобен светодиоду, который излучает мощный свет через стеклянную линзу для уменьшения потери сигнала. Он использует p-n переход для создания когерентного излучения с той же частотой и фазой, что и в видимый или инфракрасный спектр .

    U-LD-650543A  — красный лазерный диод с длиной волны 650 нм. 

  Характеристики лазерного диода
  • Высокая директива
  • CAN LONGE DISTAL
  • . Она демонстрирует монохроматичность
  • . Это когерентный источник света
  • Потребляет меньшую мощность
  • .
    • Запись и чтение данных на CD-ROM, DVD и Blu-ray Disc
    • Волоконно-оптические коммуникации
    • Лазерная обработка материалов, такая как резка, сверление и т. д.
    • Медицинское применение: лечение зубов, удаление нежелательных тканей и опухолей диод , емкость которого может изменяться электрически. Эти диоды также известны как варикапы , подстроечные диоды, диоды с переменным конденсатором, параметрические диоды и диоды с переменным конденсатором.

      Один конец символа состоит из диода, а другой конец имеет две параллельные линии, которые представляют собой проводящие пластины конденсатора. Зазор между пластинами показывает их диэлектрик.

      Варакторный диод используется для накопления заряда, а не для протекания заряда . При прямом смещении общий заряд диода становится равным нулю, что нежелательно. Таким образом, варакторный диод всегда работает при обратном смещении.

        Серия Zetex 830, MV210 и BB910  — некоторые из варакторных диодов. 

      Advantages
      • Low noise
      • Low cost
      • Small in size and weightless
      Applications
      • RF industry
      • Voltage controlled oscillator
      • Auto tuning
      • Adjustable circuits
      • Automatic Frequency Controllers

      Диод Шоттки

      Диод Шоттки

      Диод Шоттки также известен как диод с горячими носителями или диод с барьером Шоттки . Это тип металл-полупроводникового диода с низким падением прямого напряжения и очень высокой скоростью переключения.

      В диодах Шоттки такие металлы, как алюминий или платина , заменяют материал P-типа обычных PN-переходов.

      Что такое барьер Шоттки?

      В диодах Шоттки переход образуется между металлом и полупроводником N-типа. Этот переход известен как переход металл-полупроводник или переход M-S 9.0004 . Переход металл-полупроводник, образованный между металлом и полупроводником n-типа, создает барьер или обедненный слой, известный как барьер Шоттки.

      Основным преимуществом является то, что прямое падение напряжения диода Шоттки значительно меньше, чем у обычного кремниевого диода с PN-переходом, которое составляет 0,7 вольт.

        T0247 SR3010, TO218 STPS3045, DO35 SD103B  и т. д. являются некоторыми из диодов Шоттки. 

      Характеристики диода Шоттки
      • Низкое прямое падение напряжения
      • Быстрое обратное восстановление (из состояния ВКЛ в ВЫКЛ)
      • Низкое напряжение включения (от 0,2 до 0,3 В)
      • Низкая емкость перехода
      • Высокая плотность тока
      • Высокий обратный ток
      • 9
      • Меньше нежелательных шумов, чем у обычного PN-перехода
      Применения
      • ВЧ смесители
      • Применение солнечных элементов
      • Логические схемы
      • Источники питания

      Диоды TVS

      Диод TVS

      Диод подавления переходного напряжения (TVS) также известен как Transil или Tyrector . Он защищает электронные компоненты от скачков напряжения, возникающих на подключенных проводах, или фиксирует напряжение на заданном уровне перед входом в цепь. Диоды TVS доступны как в однонаправленных (однополярных), так и в двунаправленных (биполярных) схемах диодов.

      Как диоды TVS защищают цепи?

      На приведенной выше схеме показано, как TVS отводит переходный ток на землю. Напряжение, полученное на клемме нагрузки, всегда равно уровню напряжения ограничения TVS.

      TVS-диод на нагрузке

        SMBJ15CA, SM4T28CAY и ESD9L5.0ST5G  — некоторые из диодов TVS для защиты цепи. 

      Характеристики диодов TVS
      • Низкое добавочное сопротивление импульсным перенапряжениям
      • Доступны однонаправленные и двунаправленные полярности
      • Обратные напряжения противостояния варьируются от 3,3 В до 600 В
      • Поверхностные мощные рейтинги от 200 Вт до 5 кВт
      • Очевые рейтинги свинца от 400 Вт до 30 кВт
      • Высокий ток Доступен до 20 тыс.
      .
    • Автомобильная промышленность
    • Самолеты
    • Интерфейсы ввода-вывода
    • Телекоммуникации
    • В _куб.0012

    Туннельный диод

    Туннельный диод

    Туннельный диод также известен как диод Эсаки . Это сильно легированный диод с PN-переходом, который демонстрирует отрицательное сопротивление и высокую проводимость из-за туннельного эффекта. Они обычно изготавливаются из германия , но также могут быть изготовлены из арсенида галлия и кремниевых материалов .

    Какая концентрация примеси в туннельном диоде?

    Концентрация примесей в обычном диоде с PN-переходом составляет около 1 часть в 10 ⁸ . В то время как в туннельном диоде концентрация примеси составляет около 1 часть на 10 ³ .

      1N3716, IN3712 и IN3714  — некоторые из туннельных диодов.  

    Примечание: Отрицательное сопротивление используется для создания колебаний.

    Что такое туннелирование?

    Туннелирование — это явление проводимости в полупроводниковом материале. При этом носитель заряда пробивает преграду 9.0004 вместо того, чтобы лазить по нему.

    Characteristics of Tunnel Diode
    • Long life
    • Low noise
    • High-speed operation
    Applications
    • Very fast switching device in computers
    • High-frequency oscillators and amplifiers
    • Logic memory запоминающие устройства
    • FM-приемники

    Выпрямительные диоды

    Выпрямительный диод

    Выпрямительный диод представляет собой двухпроводный полупроводник , пропускающий ток только в одном направлении. Как правило, диод с PN-переходом формируется путем соединения полупроводниковых материалов n-типа и p-типа. Он используется для выпрямления переменного тока (переменного тока) в постоянный (постоянный ток) с помощью приложения выпрямительного моста.

    Из чего сделаны выпрямительные диоды?

    Диоды выпрямителя обычно изготавливаются из кремния . Но для изготовления выпрямительных диодов используются полупроводниковые материалы Ge или арсенида галлия . Они способны проводить высокие значения электрического тока.

      1N4001, 1N4002, 1N4003, 1N4004, 1N4007, 1N5002, 1N5006, 1N5008  — некоторые из наиболее часто используемых выпрямительных диодов. 

    Применение
    • Устранение напряжения, такого как превращение переменного тока в постоянное напряжение
    • Изолирующие сигналы из питания
    • Ссылка на напряжение
    • . системы

    Вакуумные диоды

    Вакуумные диоды

    Этот диод изготовлен из вакуумных ламп . Он состоит из двух электродов (анода и катода), заключенных в вакуумную трубку. Он позволяет току течь от катода к аноду и блокирует ток от анода к катоду. Катод этого диода обычно испускает свободные электроны, поэтому он называется эмиттером , тогда как анод собирает свободные электроны, так называемый коллектор .

      UBF 89 и T-6DC8  - некоторые вакуумные диоды. 

    Характеристики вакуумного диода
    • Электрический поток в вакууме
    • Большой по размеру
    • Применения высокой мощности
    • Низкий входной импеданс
    • Меньшая температурная зависимость
    Приложения
    • Radio Fi-передачи и даже устройства спутниковой и радиолокационной связи
    • Электронно-лучевые трубки, рентгеновские трубки, фотоумножители и магнетроны.
    • Вакуумные электронные устройства
    • Вакуумные панельные дисплеи

    См. также: Руководство для начинающих по конденсаторам (символ, формула, работа) анод и катод) диод. Эквивалентная схема двух транзисторов этого диода показана ниже. В этой схеме вывод коллектора транзистора «Т1» соединен с выводом базы транзистора Т2.

    Диод Шокли

    Shockley Diode не является широко доступным в продаже. Тем не менее, он составляет основу таких устройств, как Diac, Triac и SCR.

    Примечание: Этот диод был первым устройством в семействе тиристоров.

    Характеристики диода Шокли
    • Быстрое время восстановления
    • Низкое напряжение включения
    • Меньшие потери энергии на более высоких частотах0053
      Применение
      • Этот диод можно использовать в качестве пускового переключателя в цепях для включения тиристора.
      • Может использоваться в релаксационных генераторах.

      Типы диодов | Слабый сигнал, светодиод, Шоттки, стабилитрон

      В этом уроке мы узнаем о различных типах диодов. К ним относятся маломощные диоды, стабилитроны, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, туннельные диоды, лавинные диоды и т. д. Это будет краткая заметка о различных типах диодов с их основными функциями и соответствующими условными обозначениями.

      Введение

      Диоды представляют собой двухполюсные электронные устройства/компоненты, которые функционируют как односторонний переключатель, т. е. пропускают ток только в одном направлении. Эти диоды изготавливаются с использованием полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий и арсенид галлия.

      Две клеммы диода известны как анод и катод. Основываясь на разнице потенциалов между этими двумя выводами, работу диода можно классифицировать двумя способами:

      • Если анод имеет более высокий потенциал, чем катод, то говорят, что диод находится в прямом смещении и пропускает ток.

      • Если катод имеет более высокий потенциал, чем анод, говорят, что диод находится в обратном смещении и не пропускает ток.

      Различные типы диодов имеют разные требования к напряжению. Для кремниевых диодов прямое напряжение составляет 0,7 В, а для германиевых диодов — 0,3 В. Обычно в кремниевых диодах темная полоса на одном конце диода указывает на вывод катода, а другой вывод — на анод.

      Одним из основных применений диодов является выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный. Поскольку диоды позволяют току течь только в одном направлении и блокируют ток в другом направлении, диоды используются в устройствах защиты от обратной полярности и защиты от переходных процессов.

      Существует множество различных типов диодов, некоторые из них перечислены ниже.

      Различные типы диодов

      Давайте теперь кратко рассмотрим несколько распространенных типов диодов.

      1. Диод слабого сигнала

      Это небольшое устройство с непропорциональными характеристиками, применение которого в основном связано с высокочастотными и очень слаботочными приложениями, такими как радиоприемники, телевизоры и т. д. Для защиты диода от загрязнения он покрыт стекло, поэтому его также называют стеклянным пассивированным диодом. Одним из популярных диодов этого типа является 1N4148. По внешнему виду сигнальные диоды очень малы по сравнению с силовыми диодами. Для обозначения катодного вывода одна грань маркируется черным или красным цветом. Для применений на высоких частотах характеристики маломощного диода очень эффективны. Что касается других функций, то сигнальные диоды обычно имеют малую пропускную способность по току и рассеиваемую мощность. Обычно они находятся в диапазоне 150 мА и 500 мВт соответственно. Диод малого сигнала может быть изготовлен из полупроводникового материала типа кремния или германия, но характеристики диода варьируются в зависимости от легирующего материала. Диоды с малым сигналом используются в диодных устройствах общего назначения, высокоскоростном переключении, параметрических усилителях и многих других приложениях. Некоторые важные характеристики диода малого сигнала:

      • Пиковое обратное напряжение (VPR) — это максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено к диоду, прежде чем он выйдет из строя.

      • Обратный ток (IR) — ток (очень маленькое значение), протекающий при обратном смещении.

      • Максимальное прямое напряжение при пиковом прямом токе (VF при IF)

      • Время обратного восстановления — время, необходимое для снижения обратного тока от прямого тока до IR.

      2. Большой сигнальный диод

      Эти диоды имеют большой слой PN-перехода. Таким образом, они обычно используются для выпрямления, то есть преобразования переменного тока в постоянный. Большой PN-переход также увеличивает пропускную способность по прямому току и обратное запирающее напряжение диода. Большие сигнальные диоды не подходят для высокочастотных применений.

      Эти диоды в основном используются в источниках питания (выпрямители, преобразователи, инверторы, зарядные устройства и т. д.). В этих диодах значение прямого сопротивления составляет несколько Ом, а значение сопротивления обратного запирания — мегаом.

      Поскольку он обладает высокими характеристиками по току и напряжению, его можно использовать в электрических устройствах, предназначенных для подавления высоких пиковых напряжений.

      3. Стабилитрон

      Это пассивный элемент, работающий по принципу «стабилитрона». Впервые произведен Кларенсом Зенером в 1934, он аналогичен обычному диоду в условиях прямого смещения, т. е. позволяет протекать току. Но в условиях обратного смещения диод работает только тогда, когда приложенное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как пробой Зенера. Он предназначен для защиты других полупроводниковых приборов от мгновенных импульсов напряжения. Он действует как регулятор напряжения.

      4. Светоизлучающий диод (LED)

      Эти диоды преобразуют электрическую энергию в энергию света. Первое производство началось в 1968. Он подвергается процессу электролюминесценции, в котором дырки и электроны рекомбинируются для получения энергии в виде света в условиях прямого смещения.

      В первые дни светодиоды были очень дорогими и использовались только в специальных целях. Но с годами стоимость светодиодов значительно снизилась. Это, а также тот факт, что они чрезвычайно энергоэффективны, делает светодиоды основным источником освещения в домах, офисах, улицах (для уличного освещения, а также светофоров), автомобилях, мобильных телефонах.

      5. Диоды постоянного тока

      Они также известны как токорегулирующие диоды, токоограничивающие диоды или транзисторы с диодным соединением. Функция диода заключается в регулировании напряжения при определенном токе.

      Функционирует как двухконтактный ограничитель тока. При этом JFET действует как ограничитель тока для достижения высокого выходного импеданса. Символ диода постоянного тока показан ниже.

      6. Диод Шоттки

      В этом типе диода переход формируется путем контакта полупроводникового материала с металлом. Благодаря этому прямое падение напряжения уменьшается до минимума. Полупроводниковым материалом является кремний N-типа, который действует как анод, а металлы, такие как хром, платина, вольфрам и т. д., действуют как катод.

      Благодаря металлическому переходу эти диоды обладают высокой проводимостью по току, что сокращает время переключения. Таким образом, диод Шоттки чаще используется в коммутационных приложениях. В основном из-за перехода металл-полупроводник падение напряжения низкое, что, в свою очередь, увеличивает производительность диода и снижает потери мощности. Таким образом, они используются в высокочастотных выпрямителях. Символ диода Шоттки показан ниже.

      7. Диод Шокли

      Это был один из первых изобретенных полупроводниковых приборов. Shockley Diode имеет четыре слоя. Его также называют диодом PNPN. Он равен тиристору без затворной клеммы, что означает, что затворная клемма отключена. Поскольку триггерный вход отсутствует, диод может работать только при прямом напряжении.

      Он остается включенным после включения и остается выключенным после включения. Диод имеет два рабочих состояния: проводящее и непроводящее. В непроводящем состоянии диод проводит с меньшим напряжением.

      Обозначение диода Шокли:

      Применение диода Шокли

      Триггерные переключатели для SCR.

      Действует как генератор релаксации.

      8. Диоды ступенчатого восстановления

      Их также называют отщелкивающими диодами или накопительными диодами. Это особый тип диодов, который накапливает заряд положительного импульса и использует отрицательный импульс синусоидального сигнала. Время нарастания импульса тока равно времени скачка. Из-за этого явления у него есть импульсы восстановления скорости.

      Эти диоды применяются в умножителях более высокого порядка и в схемах формирования импульсов. Частота среза этих диодов очень высока, порядка гигагерца.

      В качестве умножителя этот диод имеет диапазон частот среза от 200 до 300 ГГц. В операциях, выполняемых в диапазоне 10 ГГц, эти диоды играют жизненно важную роль. Эффективность высока для множителей более низкого порядка. Символ этого диода показан ниже.

      9. Туннельный диод

      Используется как высокоскоростной переключатель со скоростью переключения порядка нескольких наносекунд. Благодаря туннельному эффекту он очень быстро работает в микроволновом диапазоне частот. Это двухконтактное устройство, в котором концентрация примесей слишком высока.

      Переходная характеристика ограничена емкостью перехода и паразитной емкостью проводки. В основном используется в микроволновых генераторах и усилителях. Он действует как устройство с самой отрицательной проводимостью. Туннельные диоды можно настраивать как механически, так и электрически. Символ туннельного диода показан ниже.

      Применение туннельных диодов

      Колебательные цепи.

      Микроволновые цепи.

      Стойкость к ядерному излучению.

      10. Варакторный диод

      Они также известны как варикапы. Он действует как переменный конденсатор. Операции выполняются в основном только в состоянии обратного смещения. Эти диоды очень известны благодаря своей способности изменять диапазоны емкости в цепи при постоянном протекании напряжения.

      Они могут изменять емкость до высоких значений. В варакторном диоде мы можем уменьшить или увеличить слой обеднения, изменив обратное напряжение смещения. Эти диоды имеют множество применений в качестве управляемого напряжением генератора для сотовых телефонов, предварительных фильтров спутников и т. д. Символ варакторного диода приведен ниже.

      Варакторные диоды

      Конденсаторы, управляемые напряжением

      Генераторы, управляемые напряжением

      Параметрические усилители

      Умножители частоты

      FM-передатчики и контуры фазовой автоподстройки частоты в радиоприемниках, телевизорах и сотовых телефонах

      11.

      Лазерный диод

      Аналогичен светодиоду, в котором активная область образована p-n переходом. Электрически лазерный диод представляет собой P-I-N диод, в котором активная область находится во внутренней области. Используется в оптоволоконной связи, считывателях штрих-кодов, лазерных указках, чтении и записи CD/DVD/Blu-ray, лазерной печати.

      Типы лазерных диодов:

      Двойной гетероструктурный лазер: свободные электроны и дырки доступны одновременно в области.

      Лазеры с квантовыми ямами: лазеры, имеющие более одной квантовой ямы, называются лазерами с несколькими квантовыми ямами.

      Квантовые каскадные лазеры: это лазеры с гетеропереходом, которые обеспечивают лазерное воздействие на относительно длинных волнах.

      Лазеры на гетероструктурах с раздельным удержанием: Чтобы компенсировать проблему тонкого слоя в квантовых лазерах, мы используем гетероструктурные лазеры с раздельным удержанием.

      Лазеры с распределенным брэгговским отражателем: это могут быть лазеры с краевым излучением или VCSELS.

      Символ лазерного диода:

      12. Диод подавления переходных процессов

      В полупроводниковых устройствах переходные процессы возникают из-за резкого изменения напряжения в состоянии. Они повредят выходной отклик устройства. Чтобы решить эту проблему, используются диоды подавления напряжения. Работа диода подавления напряжения аналогична работе стабилитрона.

      Работа этих диодов нормальная, как у диодов с p-n переходом, но во время переходного напряжения их работа меняется. В нормальных условиях импеданс диода высок. При появлении в цепи любого переходного напряжения диод попадает в область лавинного пробоя, в которой обеспечивается низкий импеданс.

      Очень спонтанно, потому что продолжительность лавинного срыва колеблется в пикосекундах. Диод подавления переходного напряжения будет ограничивать напряжение до фиксированных уровней, в основном его фиксирующее напряжение находится в минимальном диапазоне.

      Они применяются в области телекоммуникаций, медицины, микропроцессоров и обработки сигналов. Он быстрее реагирует на перенапряжение, чем варисторы или газоразрядные трубки.

      Символ для диода подавления переходного напряжения показан ниже.

      Диод характеризуется:

      Ток утечки

      Максимальное обратное напряжение зазора

      Напряжение пробоя

      Напряжение фиксации

      Паразитная емкость

      Паразитная индуктивность

      Количество энергии, которое он может поглотить

      13. Диоды, легированные золотом

      В этих диодах в качестве легирующей примеси используется золото. Эти диоды быстрее, чем другие диоды. В этих диодах ток утечки в условиях обратного смещения также меньше. Даже при более высоком падении напряжения это позволяет диоду работать на сигнальных частотах. В этих диодах золото способствует более быстрой рекомбинации неосновных носителей.

      14. Супербарьерные диоды

      Это выпрямительный диод с малым падением прямого напряжения, как у диода Шоттки, с возможностью обработки скачков напряжения и низким обратным током утечки, как у диода с P-N-переходом. Он был разработан для приложений с высокой мощностью, быстрым переключением и малыми потерями. Выпрямители с супербарьером представляют собой выпрямители следующего поколения с более низким прямым напряжением, чем диод Шоттки.

      15. Диод Пельтье

      В этом типе диода он выделяет тепло на стыке двух материалов полупроводника, которое течет от одного контакта к другому. Этот поток выполняется только в одном направлении, которое совпадает с направлением текущего потока.

      Это тепло вырабатывается за счет электрического заряда, возникающего при рекомбинации неосновных носителей заряда. В основном это используется в системах охлаждения и обогрева. Этот тип диодов используется в качестве датчика и теплового двигателя для термоэлектрического охлаждения.

      16. Кристаллический диод

      Он также известен как кошачий ус, тип диода с точечным контактом. Его работа зависит от давления контакта между полупроводниковым кристаллом и острием.

      В этом присутствует металлическая проволока, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. При этом полупроводниковый кристалл действует как катод, а металлическая проволока — как анод. Эти диоды морально устарели. В основном используется в микроволновых приемниках и детекторах.

      Кристаллический диод Применение

      Кристаллический диодный выпрямитель

      Кристаллический диодный детектор

      Кристаллический радиоприемник

      17. Лавинный диод

      Это пассивный элемент, работающий по принципу лавинного пробоя. Он работает в условиях обратного смещения. Это приводит к большому току из-за ионизации, производимой P-N-переходом в условиях обратного смещения.

      Эти диоды специально разработаны для предотвращения повреждения при определенном обратном напряжении. Символ лавинного диода показан ниже:

      Лавинный диод Использование

      Генерация РЧ-шума: Он действует как источник РЧ-сигнала для мостов антенного анализатора, а также как генератор белого шума.

      Используется в радиооборудовании, а также в аппаратных генераторах случайных чисел.

      Генерация микроволновой частоты: В этом случае диод действует как устройство с отрицательным сопротивлением.

      Однофотонный лавинный детектор: Это фотонные детекторы с высоким коэффициентом усиления, используемые для измерения уровня освещенности.

      18. Выпрямитель с кремниевым управлением

      Состоит из трех выводов: анода, катода и затвора. Он почти равен диоду Шокли. Как следует из названия, он в основном используется для целей управления, когда в цепи применяются небольшие напряжения. Символ выпрямителя с кремниевым управлением показан ниже:

      Режимы работы:

      Режим прямой блокировки (отключенное состояние): В этом случае J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 смещен в обратном направлении. Он предлагает высокое сопротивление ниже напряжения пробоя и, следовательно, считается выключенным состоянием.

      Режим прямой проводимости (включенное состояние): Увеличив напряжение на аноде и катоде или подав положительный импульс на затвор, мы можем включить. Единственный способ выключить — уменьшить ток, протекающий через него.

      Режим блокировки реверса (состояние выключения): Тиристор, блокирующий обратное напряжение, называется асимметричным тиристором. В основном используется в инверторах источника тока.

      19. Вакуумные диоды

      Вакуумные диоды состоят из двух электродов, которые действуют как анод и катод. Катод состоит из вольфрама, который испускает электроны в направлении анода. Всегда поток электронов будет только от катода к аноду. Таким образом, он действует как переключатель.

      Если катод покрыт оксидным материалом, то способность эмиссии электронов высока. Аноды немного длинноваты, а в некоторых случаях их поверхность шероховатая для снижения температуры, развивающейся в диоде. Диод будет проводить только в одном случае, когда анод положителен по отношению к катоду. Символ показан на рисунке:

      20. PIN-диод

      PIN-диод представляет собой улучшенную версию обычного диода с соединением P-N. В PIN-диоде легирование не требуется. Собственный материал, то есть материал, не имеющий носителей заряда, вставляется между областями P и N, что увеличивает площадь обедненного слоя.

      Когда мы прикладываем прямое напряжение смещения, дырки и электроны выталкиваются во внутренний слой. В какой-то момент из-за этого высокого уровня инжекции электрическое поле также будет проводить через собственный материал. Это поле заставляет носители течь из двух областей. Символ PIN-диода показан ниже:

      PIN-диод Применение:

      ВЧ-переключатели: PIN-диод используется как для сигнала, так и для выбора компонентов. Например, PIN-диоды действуют как катушки индуктивности переключателя диапазона в генераторах с низким фазовым шумом.

      Аттенюаторы: используются в качестве мостового и шунтирующего сопротивления в мостовом Т-аттенюаторе.

      Фотодетекторы: обнаруживают рентгеновские и гамма-фотоны.

      21. Устройства точечного контакта

      Золотая или вольфрамовая проволока используется в качестве точечного контакта для создания области PN-перехода путем пропускания через нее сильного электрического тока. Небольшая область PN-перехода создается вокруг края провода, который соединяется с металлической пластиной, как показано на рисунке.

      В прямом направлении его работа очень похожа, но в условиях обратного смещения провод действует как изолятор.