Přehled různých typů diod a jejich použití

Dioda je dvoukoncové elektrické zařízení, které umožňuje přenos proudu pouze v jednom směru. Dioda je také známá pro svou vlastnost jednosměrného proudu, kde je elektrický proud povolen protékat jedním směrem. V zásadě se dioda používá k usměrňování tvarů vln, uvnitř rádiových detektorů nebo uvnitř zásoby energie . Mohou být také použity v různých elektrických a elektronických obvodech, kde je vyžadován „jednosměrný“ výsledek diody. Většina diod je vyrobena z polovodičů, jako je Si (křemík), ale v několika případech se používá také Ge (germanium). Někdy je výhodné shrnout existují různé typy diod . Některé typy se mohou překrývat, ale různým definicím může pomoci zúžit pole a nabídnout přehled různých typů diod.

Jaké jsou různé typy diod?

Existuje několik typů diod a ty jsou k dispozici pro použití v elektronickém designu, jmenovitě zpětná dioda, dioda BARRITT, dioda Gunn, laserová dioda, světelné diody, Diody dotované zlatem , krystalová dioda , PN Junction, Shockleyova dioda , Kroková dioda, tunelová dioda, varaktorová dioda a Zenerova dioda.

Druhy diod

Podrobné vysvětlení diod

Pojďme si podrobně promluvit o pracovní princip diody.

Zpětná dioda

Tento typ diody se také nazývá zadní dioda a není extrémně implementován. Zpětná dioda je přechodová dioda PN, která má podobnou funkci jako tunelová dioda. Scénář kvantového tunelování má důležitou odpovědnost za vedení současné, hlavně reverzní dráhy. S obrazem energetického pásma lze znát přesnou práci diody.

Práce se zpětnou diodou

Pás, který leží na nejvyšší úrovni, se nazývá vodivé pásmo, zatímco pásmo nižší úrovně se označuje jako valenční pásmo. Když dochází k aplikaci energie na elektrony, mají tendenci získávat energii a pohybovat se směrem k vodivému pásmu. Když elektrony vstupují z valence do vodivého pásma, jejich místo ve valenčním pásmu je ponecháno s otvory.

Ve stavu nulového předpětí je obsazené valenční pásmo v protikladu k obsazenému pásmu vodivosti. Zatímco ve stavu obráceného předpětí má P-oblast pohyb směrem vzhůru odpovídající N-oblasti. Nyní je obsazené pásmo v sekci P na rozdíl od prázdného pásma v sekci N. Elektrony tedy začínají tunelovat z obsazeného pásma v P-sekci do prázdného pásma v N-sekci.

To tedy znamená, že tok proudu se děje také při reverzním předpětí. Ve stavu předpětí má N-oblast pohyb směrem vzhůru odpovídající P-oblasti. Nyní je obsazené pásmo v N-sekci na rozdíl od prázdného pásma v P-sekci. Elektrony tedy začínají tunelovat z obsazeného pásma v N-sekci do prázdného pásma v P-sekci.

U tohoto typu diody se vytváří oblast negativního odporu, která se používá hlavně pro práci diody.

Zpětná dioda

BARITT dioda

Prodlouženým termínem této diody je dioda Barrier Injection Transit Time, kterou je dioda BARITT. Je použitelný v mikrovlnných aplikacích a umožňuje mnoho srovnání s více používanou diodou IMPATT. Tento odkaz ukazuje jasný popis toho, co je Dioda BARRITT a jeho fungování a implementace.

Gunn Diode

Gunnova dioda je přechodová dioda PN, tento druh diody je polovodičové zařízení, které má dvě svorky. Obecně se používá k výrobě mikrovlnných signálů. Viz níže uvedený odkaz na Gunn Diode Working „Vlastnosti a jeho aplikace.

Gunnovy diody

Laserová dioda

Laserová dioda nemá podobný proces jako běžná LED (světelná dioda), protože produkuje koherentní světlo. Tyto diody jsou široce využívány pro různé účely, jako jsou DVD, CD mechaniky a laserová ukazovátka pro PPT. Ačkoli jsou tyto diody levné než jiné typy laserových generátorů, jsou mnohem dražší než LED. Mají také částečný život.

Laserová dioda

Světelná dioda

Termín LED znamená světelnou diodu, je jedním z nejstandardnějších typů diody. Když je dioda připojena v předpětí, proud protéká spojem a generuje světlo. Existuje také mnoho nových LED vývoj, které se mění, jsou to LED a OLED. Jedním z hlavních konceptů, které je třeba mít na paměti LED, jsou jeho IV charakteristiky. Pojďme si podrobně projít charakteristikami LED.

Charakteristika světelných diod

Předtím, než LED vyzařuje světlo, vyžaduje tok proudu diodou, protože se jedná o diodu založenou na proudu. Zde má intenzita světla přímý podíl na směru dopředného proudu, který protéká diodou.

Když dioda vede proud v předpětí, pak musí existovat sériový rezistor omezující proud, aby byla dioda chráněna před dalším tokem proudu. Je třeba poznamenat, že mezi napájecím zdrojem a LED nemusí existovat přímé spojení, kde by došlo k okamžitému poškození, protože toto připojení umožňuje extrémní množství proudu a spaluje zařízení.

LED pracuje

Každý typ zařízení LED má vlastní ztrátu dopředného napětí přechodem PN a toto omezení je známé podle použitého typu polovodiče. To určuje velikost úbytku napětí pro odpovídající množství předávacího proudu obecně pro aktuální hodnotu 20 mA.

Ve většině scénářů se funkce LED od minimálních úrovní napětí, které mají odpor v sériovém zapojení, používá Rs k omezení dopředného množství proudu na chráněnou úroveň, která je obecně 5 mA až 30 mA, když existuje požadavek na zvýšený jas .

Různé LED diody generují světlo v odpovídajících oblastech UV spektra, a tak generují různé úrovně intenzity světla. Specifický výběr polovodiče lze poznat podle celé vlnové délky emise fotonu, a tedy podle toho produkovaného odpovídajícího světla. Barvy LED jsou následující:

Přesná barva LED je tedy známa podle vzdálenosti emitované vlnové délky. A vlnová délka je známa podle specifického polovodičového složení, které se používá v PN přechodu v době jeho výrobního procesu. Bylo tedy jasné, že barva vyzařování světla z LED není způsobena použitými zakrytými plasty. Ale také zvyšují jas světla, pokud nejsou osvětleny přívodem proudu. S kombinací různých polovodičových, plynných a kovových látek lze generovat níže uvedené LED, které jsou:

• Gallium arsenid (GaAs), který je infračervený
• Fosfid arsenidu galia (GaAsP) se pohybuje od červené po infračervenou a oranžovou
• Fosfid hlinitý galium-arsenid (AlGaAsP), který zvýšil jasně červené, oranžové červené, oranžové a žluté barvy.
• Fosfid galia (GaP) existuje v červené, žluté a zelené barvě
• Fosfid hlinitý galium (AlGaP) - většinou v zelené barvě
• Gallium Nitrid (GaN), který je k dispozici v zelené a smaragdově zelené barvě
• Gallium Indium Nitrid (GaInN) blízký ultrafialovému záření, smíšená barva modré a zelené a modré
• Karbid křemíku (SiC) dostupný jako modrá jako substrát
• Selenid zinečnatý (ZnSe) existuje modře
• Nitrid hlinitý galium (AlGaN), který je ultrafialový

Fotodioda

Fotodioda se používá k detekci světla. Bylo zjištěno, že když světlo narazí na PN spojení, může vytvářet elektrony a díry. Fotodiody typicky pracují za podmínek obráceného předpětí, kde lze jednoduše zaznamenat i malé množství proudu, který je výsledkem světla. Tyto diody lze také použít k výrobě elektřiny.

Foto dioda

PIN dioda

Tento typ diody se vyznačuje svou konstrukcí. Má standardní oblasti typu P a N, ale oblast mezi těmito dvěma oblastmi, jmenovitě vnitřní polovodič, nemá doping. Oblast vlastního polovodiče má za následek zvětšení oblasti oblasti vyčerpání, což může být výhodné pro přepínání aplikací.

PIN dioda

Nosiče negativního a pozitivního náboje z oblastí typu N a P mají odpovídajícím způsobem přesun do vnitřní oblasti. Když je tato oblast zcela zaplněna elektronovými otvory, dioda začne dirigovat. V opačném předpětí může široká vnitřní vrstva diody bránit a nést vysoké úrovně napětí.

Při vyšších úrovních frekvence bude PIN dioda fungovat jako lineární rezistor. Funguje jako lineární rezistor, protože tato dioda má nedostatečná doba zpětného zotavení . To je příčina, že silně elektricky nabitá oblast „I“ nebude mít dostatek času na vybití v době rychlých cyklů. A při minimálních úrovních frekvence funguje dioda jako usměrňovací dioda, kde má dostatek času na vybíjení a vypínání.

Dioda PN Junction

Standardní přechod PN lze považovat za běžný nebo standardní typ diody, který se dnes používá. Toto je nejvýznamnější z různých typů diod, které jsou v elektrické doméně. Ale tyto diody lze použít jako malé typy signálů pro použití v RF (vysokofrekvenční) nebo jiných slaboproudých aplikacích, které lze nazvat signální diody. Pro vysokonapěťové a silnoproudé aplikace mohou být plánovány i jiné typy, které se obvykle nazývají usměrňovací diody. Ve spojovací diodě PN musí být vyloučeny předpětí. Existují hlavně tři předpínací podmínky, což závisí na použité úrovni napětí.

• Předpětí - Zde je kladný a záporný terminál připojen k P a N typům diody.
• Reverzní zkreslení - Zde jsou kladná a záporná svorka připojeny k N a P typům diody.
• Nulové zkreslení - Toto se nazývá zkreslení „0“, protože na diodu není přivedeno žádné externí napětí.

Forward Bias of PN Junction Diode

Ve stavu dopředného zkreslení se PN přechod vytvoří, když jsou kladné a záporné hrany baterie připojeny k typům P a N. Když dioda funguje v předpětí, pak jsou vnitřní a aplikovaná elektrická pole na křižovatce v opačných drahách. Když se tato elektrická pole sečtou, pak je úroveň následného výkonu menší než aplikované elektrické pole.

Dopředné zkreslení u typů diod LED s přechodem PN

Toto spojení má za následek minimální odporovou cestu a tenčí oblast vyčerpání. Odpor vyčerpávající oblasti se stává zanedbatelnějším, když je hodnota aplikovaného napětí větší. Například v křemíkovém polovodiči, když je aplikovaná hodnota napětí 0,6 V, pak se hodnota odporu depleční vrstvy stane zcela zanedbatelnou a bude přes ni nerušený tok proudu.

Reverzní zkreslení diody PN Junction

Zde je spojení to, že kladné a záporné hrany baterie jsou připojeny k regionům typu N a typu P, Toto tvoří PN přechod s předpětím. V této situaci jsou aplikovaná a vnitřní elektrická pole v podobném směru. Když se sečtou obě elektrická pole, pak je výsledná cesta elektrického pole podobná dráze cesty vnitřního elektrického pole. Tím se vyvine silnější a zesílený odporový vyčerpaný region. Oblast vyčerpání zažívá větší citlivost a tloušťku, když je aplikovaná úroveň napětí stále více.

Reverzní zkreslení u typu diody PN Junction

Charakteristiky V-I diody PN Junction

Kromě toho je ještě důležitější uvědomit si V-I charakteristiky přechodové diody PN.

Pokud je dioda provozována v předpětí „0“, což znamená, že na diodu není přivedeno žádné externí napětí. To znamená, že potenciální bariéra omezuje tok proudu.

Zatímco když dioda pracuje v podmínkách předpětí, bude existovat tenčí potenciální bariéra. U silikonových diod, kdy je hodnota napětí 0,7 V, a u germánských typů diod, kdy je hodnota napětí 0,3 V, se zmenší šířka potenciální bariéry, což umožňuje tok proudu diodou.

Charakteristiky VI v diodě PN Junction

V tomto dojde k postupnému zvyšování aktuální hodnoty a výsledná křivka je nelineární, kde protože použitá úroveň napětí převyšuje potenciální bariéru. Když dioda překoná tuto potenciální bariéru, dioda funguje v normálním stavu a tvar křivky se s nárůstem hodnoty napětí postupně ostře (dostává do lineárního tvaru).

Pokud dioda pracuje v opačném předpětí, dojde ke zvýšení potenciální bariéry. Protože ve spoji bude přítomnost menšinových nosičů náboje, umožňuje to tok proudu zpětné saturace. Když dojde ke zvýšené úrovni aplikovaného napětí, mají menšinové nosiče náboje zvýšenou kinetickou energii, která vykazuje dopad na většinové nosiče náboje. V této fázi dojde k poruše diody, což může vést k jejímu poškození.

Schottkyho dioda

Schottkyho dioda má nižší pokles napětí vpřed než běžné diody Si PN. Při nízkých proudech může být pokles napětí mezi 0,15 a 0,4 volty na rozdíl od 0,6 voltu pro a-Si diodu. K dosažení tohoto výkonu jsou navrženy odlišným způsobem pro srovnání s normálními diodami, které mají kontakt kov na polovodič. Tyto diody se hojně používají v aplikacích usměrňovačů, upínacích diodách a také v RF aplikacích.

Schottkyho dioda

Krok obnovovací diody

Dioda s krokovým zotavením je typ mikrovlnné diody používané k generování pulsů při velmi vysokofrekvenčních vlnách (vysoké frekvence). Tyto diody závisí na diodě, která má pro svůj provoz velmi rychlou vypínací charakteristiku.

Krokové diody pro obnovení

Tunelová dioda

Tunelová dioda se používá pro mikrovlnné aplikace, kde její výkon předčil výkon ostatních zařízení dne.

Tunelová dioda

V elektrické doméně tunelování znamená, že se jedná o přímý pohyb elektronů přes minimální šířku oblasti vyčerpání z vodivého pásma do valenčního pásma. V přechodové diodě PN je oblast vyčerpání vyvinuta jak pro elektrony, tak pro díry. Kvůli těmto kladným a záporným nosičům náboje je vnitřní elektrické pole vyvíjeno v oblasti vyčerpání. To vytváří sílu v opačné dráze vnějšího napětí.

S efektem tunelování, když je minimální hodnota dopředného napětí, bude hodnota dopředného proudu větší. Lze jej provozovat jak v předpjatém, tak v opačném směru. Kvůli vysoké úrovni doping , může fungovat i při reverzním předpětí. S poklesem bariérového potenciálu průrazné napětí v opačném směru také klesá a dosahuje téměř k nule. S tímto minimálním zpětným napětím může dioda dosáhnout poruchového stavu. Z tohoto důvodu se vytváří oblast negativního odporu.

Varactor Diode nebo Varicap Diode

Varaktorová dioda je jeden druh polovodič mikrovlnné polovodičové zařízení a používá se tam, kde je zvolena proměnná kapacita, které lze dosáhnout ovládáním napětí. Tyto diody se také nazývají varikální diody. I když normální proměnné diody PN mohou vykazovat o / p proměnné kapacity. Tato dioda je ale zvolena pro preferované změny kapacity, protože jde o různé typy diod. Tyto diody jsou přesně navrženy a vylepšeny tak, aby umožňovaly vysoký rozsah změn kapacity.

Varaktorová dioda

Zenerova dioda

Zenerova dioda se používá k zajištění stabilního referenčního napětí. Výsledkem je, že se používá v obrovských množstvích. Funguje za podmínek reverzního zkreslení a zjistil, že když je dosaženo konkrétního napětí, rozpadne se. Pokud je tok proudu omezen odporem, aktivuje se stabilní stabilní napětí. Tento typ diody je široce používán k nabízení referenčního napětí v napájecích zdrojích.

Zenerova dioda

V balíčku Zenerovy diody existují různé metody. Několik z nich se používá pro zvýšení úrovně ztrátového výkonu, zatímco jiné se používají pro návrhy pro montáž na hranu. Generál typ Zenerovy diody se skládá z minimální skleněné krytiny. Tato dioda má na jednom okraji pásek, který ji označuje jako katodu.

Zenerova dioda funguje podobným způsobem jako dioda při provozu v předpětí. Zatímco v opačném zkreslení bude výskyt minima svodový proud . Když dojde ke zvýšení zpětného napětí až na průrazné napětí, vytvoří se tím tok proudu přes diodu. Aktuální hodnoty bude dosaženo na maximum, což je zachyceno sériovým rezistorem.

Aplikace Zenerovy diody

Zenerova dioda má rozsáhlé aplikace a jen málo z nich je:

• Používá se jako omezovač napětí k regulaci úrovní napětí napříč minimální hodnotou zátěže
• Jsou zaměstnáni v aplikacích, které potřebují ochranu proti přepětí
• Použito v ořezové obvody

Několik dalších typů diod zásadně implementovaných v různých aplikacích je uvedeno níže:

• Laserová dioda
• Lavinová dioda
• Dioda pro potlačení přechodného napětí
• Dioda se zlatou doskou
• Typ diody s konstantním proudem
• Peltierova dioda
• Křemíkem řízený usměrňovač dioda

Každá dioda má své vlastní výhody a aplikace. Několik z nich je široce používáno v různých aplikacích napříč více doménami, zatímco jen málo z nich je využíváno pouze v několika aplikacích. Jedná se tedy o různé typy diod a jejich použití. Doufáme, že jste lépe porozuměli tomuto konceptu nebo implementovali elektrotechnické projekty. Uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, Co je to funkce diody ?