3 различни типа диоди

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Точно от електронния дизайн до производството и ремонта, диодите се използват широко за няколко приложения. Те са от различни видове и предават електрическия ток въз основа на свойствата и спецификациите на този конкретен диод. Това са предимно диоди за свързване P-N, фоточувствителни диоди, ценерови диоди, диоди на Шотки, диоди Varactor. Фоточувствителните диоди включват светодиоди, фотодиоди и фотоволтаични клетки. Някои от тях са обяснени накратко в тази статия.

1. Диод за свързване P-N

Преходът P-N е полупроводниково устройство, което е образувано от полупроводников материал от P-тип и N-тип. P-типът има висока концентрация на дупки, а N-типът има висока концентрация на електрони. Дифузията на дупките е от p-тип до n-тип, а дифузията на електрони е от n-тип до p-тип.




Донорните йони в областта от n-тип стават положително заредени, когато свободните електрони преминават от n-тип в p-тип. Следователно, положителен заряд е изграден от N-страната на кръстовището. Свободните електрони в кръстовището са отрицателни акцепторни йони чрез запълване на дупките, след което отрицателният заряд, установен от р-страната на кръстовището, е показан на фигурата.

Електрическо поле, образувано от положителните йони в n-тип региона и отрицателни йони в p-тип региони. Тази област се нарича дифузионна област. Тъй като електрическото поле бързо изхвърля свободните носители, следователно регионът е изчерпан от свободни носители. Вграден потенциал Vспоради Ê се образува на кръстовището е показано на фигурата.



Функционална диаграма на P-N съединителен диод:

Функционална схема на диод за свързване P-N

Функционална схема на диод за свързване P-N

Предни характеристики на P-N кръстовището:

Когато положителният терминал на батерията е свързан към P-тип, а отрицателният терминал е свързан към N-тип, се нарича пристрастие напред към P-N кръстовището, е показано на фигурата по-долу.

Предни характеристики на кръстовището P-N

Предни характеристики на кръстовището P-N

Ако това външно напрежение стане по-голямо от стойността на потенциалната бариера, приблизително 0,7 волта за силиций и 0,3 V за Ge, потенциалната бариера се пресича и токът започва да тече поради движението на електрони през кръстовището и същото за дупките.


Характеристики на пристрастие напред на P-N преход

Характеристики на пристрастие напред на P-N преход

Обратни характеристики на кръстовището P-N:

Когато положително напрежение е дадено на n-частта и отрицателно напрежение на p-частта на диода, се казва, че то е в състояние на обратно пристрастие.

Верига за обратни характеристики на кръстовището на P-N

Верига за обратни характеристики на кръстовището на P-N

Когато положително напрежение е дадено на N-част от диода, електроните се движат към положителния електрод и прилагането на отрицателно напрежение към р-част кара дупките да се движат към отрицателния електрод. В резултат на това електроните пресичат кръстовището, за да се комбинират с дупките в противоположната страна на кръстовището и обратно. В резултат на това се формира изчерпващ слой, който има висок импедансен път с висока потенциална бариера.

Характеристики на обратното пристрастие на P-N кръстовището

Характеристики на обратното пристрастие на P-N кръстовището

Приложения на P-N Junction Diode:

Диодът за свързване P-N е устройство, чувствително на полярност с два терминала, диодът провежда, когато е в пристрастие за пренасочване, а диодът не провежда, когато е обърнато. Поради тези характеристики, диодът за свързване P-N се използва в много приложения като

  1. Изправители в DC захранване
  2. Демодулационни вериги
  3. Мрежи за отрязване и затягане

2. Фотодиод

Фотодиодът е вид диод, който генерира ток, пропорционален на падащата светлинна енергия. Това е преобразувател на светлина към напрежение / ток, който намира приложение в системи за сигурност, конвейери, автоматични превключващи системи и др. Фотодиодът е подобен на светодиода в конструкцията, но неговият p-n кръстовище е силно чувствителен към светлина. Възелът p-n може да бъде изложен или опакован с прозорец, за да влезе светлина в кръстовището P-N. Под пристрастието напред, токът преминава от анода към катода, докато в състоянието на обратното пристрастие фототокът протича в обратна посока. В повечето случаи опаковката на фотодиода е подобна на LED с анод и катодни изводи, излизащи от кутията.

Фото диод

Фото диод

Има два вида фотодиоди - PN и PIN фотодиоди. Разликата е в тяхното представяне. ПИН фотодиодът има присъщ слой, така че трябва да бъде обратен пристрастен. В резултат на обратното отклонение, ширината на областта на изчерпване се увеличава и капацитетът на p-n прехода намалява. Това позволява генерирането на повече електрони и дупки в областта на изчерпване. Но един недостатък на обратното отклонение е, че генерира шумов ток, който може да намали съотношението S / N. Така че обратното отклонение е подходящо само в приложения, които изискват по-високи честотна лента . PN фотодиодът е идеален за приложения с по-ниска осветеност, тъй като операцията е безпристрастна.

ФотодиодФотодиодът работи в два режима, а именно Фотоволтаичен режим и Фотопроводим режим. Във фотоволтаичния режим (наричан още режим на нулево пристрастие) фототокът от устройството е ограничен и се натрупва напрежение. Фотодиодът вече е в предубедено състояние напред и „Тъмен ток“ започва да тече през p-n прехода. Този поток от тъмен ток възниква противоположно на посоката на фототока. Тъмният ток се генерира при липса на светлина. Тъмният ток е фототокът, индуциран от фоновото излъчване плюс тока на насищане в устройството.

Фотопроводимият режим се появява, когато фотодиодът е обратен пристрастен. В резултат на това ширината на изчерпващия слой се увеличава и води до намаляване на капацитета на p-n прехода. Това увеличава времето за реакция на диода. Отговорността е съотношението на генерирания фототок към падащата светлинна енергия. В фотопроводимия режим диодът генерира само малък ток, наречен ток на насищане или обратен ток по неговата посока. Фототокът остава същият в това състояние. Фототокът винаги е пропорционален на луминесценцията. Въпреки че фотопроводимият режим е по-бърз от фотоволтаичния, електронният шум е по-висок при фотопроводимия режим. Фотодиодите на основата на силиций генерират по-малко шум от фотодиодите на базата на германий, тъй като силициевите фотодиоди имат по-голяма лента.

3. Ценеров диод

ценерЦенеровият диод е тип диод, който позволява протичането на ток в посока напред, подобно на токоизправителния диод, но в същото време, той може да позволи обратния поток на ток също, когато напрежението е над пробивната стойност на ценеровите. Това обикновено е с един до два волта по-високо от номиналното напрежение на Zener и е известно като Zener напрежение или точка на лавина. Ценерът е кръстен така на Кларънс Зенер, който е открил електрическите свойства на диода. Ценеровите диоди намират приложение в регулирането на напрежението и за защита на полупроводниковите устройства от колебания на напрежението. Ценеровите диоди се използват широко като еталонни напрежения и като шунтови регулатори за регулиране на напрежението във веригите.

Зенеровият диод използва своя p-n преход в режим на обратното пристрастие, за да даде Zener ефект. По време на Zener ефект или разпадане на Zener, Zener поддържа напрежението близо до постоянна стойност, известна като Zener напрежение. Конвенционалният диод също има свойството на обратното отклонение, но ако напрежението на обратното отклонение бъде превишено, диодът ще бъде подложен на силен ток и ще бъде повреден. Ценеровият диод, от друга страна, е специално проектиран да има намалено напрежение на пробив, наречено ценерово напрежение. Ценеровият диод също проявява свойството на контролиран пробив и позволява на тока да поддържа напрежението в ценеровия диод близо до напрежението на пробив. Например, 10 волта Zener ще падне 10 волта в широк диапазон от обратни токове.

ЗЕНЕР СИМВОЛКогато Zener диодът е обратен пристрастен, неговият p-n кръстовище ще изпита авария на лавина и Zener провежда в обратна посока. Под въздействието на приложеното електрическо поле валентните електрони ще се ускорят, за да почукат и освободят други електрони. Това завършва с ефекта на Лавина. Когато това се случи, малка промяна в напрежението ще доведе до голям токов поток. Разпадането на Zener зависи от приложеното електрическо поле, както и от дебелината на слоя, върху който се прилага напрежението.

Разбивка на ZENERЦенеровият диод изисква последователно ограничаващ тока резистор към него, за да ограничи токовия поток през ценеровия. Обикновено ценеровият ток е фиксиран като 5 mA. Например, ако се използва 10 V ценер с захранване от 12 волта, 400 ома (близка стойност е 470 ома) е идеален за поддържане на тока на ценера като 5 mA. Ако захранването е 12 волта, има 10 волта през ценеровия диод и 2 волта през резистора. С 2 волта през 400 ома резистор, тогава токът през резистора и ценеровия ще бъде 5 mA. Така че като правило 220 Ома до 1K резистори се използват последователно със Zener в зависимост от захранващото напрежение. Ако токът през Zener е недостатъчен, изходът ще бъде нерегулиран и по-малък от номиналното напрежение на пробив.

1Следната формула е полезна за определяне на тока през Zener:

Zener = (VIn - V Out) / R ома

Стойността на резистора R трябва да отговаря на две условия.

  1. Трябва да е с ниска стойност, за да се позволи достатъчен ток през ценера
  2. Номиналната мощност на резистора трябва да е достатъчно висока, за да защити ценерови.

Снимка:

  • Ценер от wikimedia
  • Функционална диаграма на P-N съединителен диод от Кожа