Различные типы диодов и их использование

 

В этом уроке мы узнаем о различных типах диодов. К ним относятся диоды слабых сигналов, стабилитроны, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, туннельные диоды, лавинные диоды и т. д. Это будет краткая заметка о различных типах диодов с базовой функциональностью и символе на схеме.

Введение

Диоды - это электронные компоненты, функционирующие как односторонний клапан, это означает, что он позволяет току течь в одном направлении. Эти диоды изготовлены из полупроводниковых материалов германия, кремния и селена. Работу диода можно классифицировать двумя способами: если он допускает ток, то он включен в прямом направлении, в противном случае он включен в обратном направлении.

Различные типы диодов имеют разные требования к напряжению. Для кремниевых диодов прямое напряжение составляет 0,7 В, а для германия - 0,3 В. В кремниевом диоде темная полоса обозначает катодную клемму, а другая клемма является анодной. Обычно диоды используются в качестве защиты от переполюсовки и защиты от переходных процессов. Существует много типов диодов, и некоторые из них перечислены ниже. Купить выпрямительный диодможно на сайте https://k206.net/.

Давайте теперь кратко рассмотрим несколько распространенных типов диодов.

1. Диод слабых сигналов

Это небольшое устройство с диспропорциональными характеристиками, применение которого в основном относится к высокочастотным устройствам и устройствам с очень малым током, таким как радиоприемники, телевизоры и т. д. Чтобы защитить диод от загрязнения, он покрыт стеклом, поэтому его также называют пассивированным диодом.

Внешний вид сигнального диода очень мал по сравнению с силовым диодом. Для обозначения катодного вывода один край помечен черным или красным цветом. Для применений на высоких частотах производительность маленького сигнального диода очень эффективна.

Что касается функциональных частот сигнального диода, то пропускная способность по току и мощности очень мала, а максимальная - почти 150 мА и 500 мВт.

Сигнальный диод представляет собой кремниевый полупроводниковый диод или германиевый диод, но в зависимости от легирующего материала характеристики диода изменяются. В сигнальном диоде характеристики кремниевого легированного диода приблизительно противоположны германиевому легированному диоду.

Кремниевый сигнальный диод имеет высокое падение напряжения на соединении примерно от 0,6 до 0,7 вольт, поэтому он имеет очень высокое сопротивление, но низкое прямое сопротивление. С другой стороны, германиевый сигнальный диод имеет низкое сопротивление из-за низкого падения напряжения почти на 0,2–0,3 В и высокого прямого сопротивления. Из-за слабого сигнала функциональная точка в маленьком сигнальном диоде не нарушается.

2. Силовые диоды

Эти диоды имеют большой слой PN перехода. Таким образом, преобразование переменного напряжения в постоянное напряжение не ограничено. Это также увеличивает текущую пропускную способность и обратное блокирующее напряжение. Он не подходит для высокочастотных применений.

Основное применение этих диодов в устройствах зарядки аккумулятора, таких как инверторы. В этих диодах диапазон прямого сопротивления находится в омах, а обратное сопротивление блокировки - в мегомах. Поскольку он обладает высокими характеристиками тока и напряжения, их можно использовать в электрических устройствах, которые используются для подавления высоких пиковых напряжений.

3. Стабилитрон

Это пассивный элемент, работающий по принципу пробоя стабилитрона. Впервые произведенный Кларенсом Зинером в 1934 году. Он похож на обычный диод в прямом направлении, он также пропускает ток в обратном направлении, когда приложенное напряжение достигает напряжения пробоя. Он предназначен для предотвращения мгновенных импульсов напряжения на других полупроводниковых устройствах. Он действует как регулятор напряжения.

4. Светоизлучающий диод (СИД)

Эти диоды преобразуют электрическую энергию в энергию света. Первое производство началось в 1968 году. Он подвергается электролюминесцентному процессу, в котором дырки и электроны рекомбинируются для производства энергии в форме света в состоянии прямого включения.

Раньше они использовались в индукторных лампах, но теперь в недавних приложениях они используются в окружающей среде и задачах. В основном используется в таких приложениях, как авиационное освещение, светофоры, вспышки камер.

5. Диоды постоянного тока

Функция диода регулирует напряжение при определенном токе. Он функционирует как двухполюсный ограничитель тока.  Символ диода постоянного тока показан ниже.

6. Диод Шоттки

В этом типе диода соединение образуется при контакте полупроводникового материала с металлом. За счет этого прямое падение напряжения уменьшается до минимума. Полупроводниковый материал представляет собой кремний N-типа, который действует как анод, а металл действует как катод, чьи материалы - хром, платина, вольфрам и т. д.

Благодаря металлическому переходу эти диоды имеют высокую токопроводимость, поэтому время переключения сокращается. Таким образом, Шоттки более широко используется для переключения приложений. Главным образом из-за перехода металл-полупроводник падение напряжения низкое, что, в свою очередь, повышает производительность диода и снижает потери мощности. Таким образом, они используются в высокочастотных выпрямительных устройствах. Символ диода Шоттки показан ниже.

7. Диод Шокли

Это было изобретение первых полупроводниковых приборов, оно имеет четыре слоя. Он также называется диодом PNPN. Он равен тиристору без клеммы затвора, что означает, что клемма затвора отключена. Поскольку триггерных входов нет, единственным способом, которым диод может управлять, является подача прямого напряжения.

Диод имеет два рабочих состояния: проводящее и непроводящее. В непроводящем состоянии диод проводит с меньшим напряжением.


8. Туннельный диод

Он также называется отсоединяемым диодом или аккумулятором. Это особый тип диодов, который сохраняет заряд от положительного импульса и использует в отрицательном импульсе синусоидальные сигналы. Время нарастания импульса тока равно времени привязки. Благодаря этому явлению он имеет скорость восстановления импульсов.

Применения этих диодов находятся в умножителях высшего порядка и в схемах формирователя импульсов. Частота среза этих диодов очень высока и составляет порядка гигагерца.

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

Он используется как высокоскоростной переключатель порядка наносекунд. Благодаря эффекту туннелирования он работает очень быстро в области микроволновых частот. Это двухконтактное устройство, в котором концентрация присадок слишком высока.

10. Варикап

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 наличии постоянного напряжения.

Они могут варьировать емкость до высоких значений. Эти диоды имеют множество применений в качестве генератора, управляемого напряжением для сотовых телефонов, спутниковых предварительных фильтров и т. д. Символ варакторного диода приведен ниже.

11. Лазерный диод

Аналогично светодиоду, в котором активная область образована pn-переходом. Электрически лазерный диод - это пин-диод, в котором активная область находится во внутренней области. Используется в оптоволоконных коммуникациях, считывателях штрих-кодов, лазерных указках, считывании и записи CD / DVD / Blu-ray, лазерной печати.

12. Диод подавления переходного напряжения

В полупроводниковых приборах из-за внезапного изменения состояния будут возникать переходные напряжения. Они повредят выходной отклик устройства. Для решения этой проблемы используются диоды для подавления напряжения. Работа диода подавления напряжения аналогична работе диода Зенера.

Работа этих диодов является нормальной, как у диодов с pn-переходом, но во время переходного напряжения его работа меняется. В нормальных условиях сопротивление диода высокое. Когда в цепи возникает какое-либо переходное напряжение, диод входит в область лавинного пробоя, в которой обеспечивается низкое сопротивление.

Это спонтанно и очень быстро, потому что продолжительность пробоя лавины колеблется в пикосекундах. Диод подавления переходного напряжения будет фиксировать напряжение до фиксированных уровней, в основном его напряжение зажима находится в минимальном диапазоне.


13. Легированные золотом диоды

В этих диодах золото используется в качестве легирующей добавки. Эти диоды быстрее, чем другие диоды. В этих диодах ток утечки в состоянии обратного смещения также меньше. Даже при более высоком падении напряжения это позволяет диоду работать на частотах сигнала.

14. Супер Барьерные Диоды

Это выпрямительный диод с низким падением прямого напряжения в качестве диода Шоттки, способный выдерживать скачки напряжения и малый обратный ток утечки в качестве диода с pn-переходом. Он был разработан для приложений с высокой мощностью, быстрым переключением и низким уровнем потерь. Супербарьерные выпрямители - это выпрямители следующего поколения с более низким прямым напряжением, чем диод Шоттки.

15. Диод Пельтье

В этом типе диода в соединении двух материалов полупроводника он генерирует тепло, которое течет от одного контакта к другому. Этот поток осуществляется только в одном направлении, которое равно направлению тока.

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

16. Хрустальный диод

Его работа зависит от давления контакта между полупроводниковым кристаллом и точкой. При этом присутствует металлическая проволока, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. При этом полупроводниковый кристалл действует как катод, а металлическая проволока - как анод. Эти диоды устарели по своей природе. В основном используется в микроволновых приемниках и детекторах.

17. Лавинный диод

Это пассивный элемент, работающий по принципу лавинного пробоя. Он работает в режиме обратного смещения. Это приводит к большим токам из-за ионизации, вызванной pn-переходом во время обратного смещения.

Эти диоды специально разработаны для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы предотвратить повреждение. Символ лавинного диода показан ниже:

18. Кремниевый выпрямитель

Он состоит из трех клемм: анода, катода и затвора. Это почти равно диоду Шокли. Как видно из названия, он в основном используется для целей управления, когда в цепи подается небольшое напряжение. Символ кремниевого выпрямителя, как показано ниже:

19. Вакуумные диоды

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

Если катод покрыт оксидным материалом, то способность к эмиссии электронов высока. Анод немного длиннее по размеру, а в некоторых случаях его поверхность шероховата, чтобы снизить температуру, возникающую в диоде. Диод будет работать только в одном случае, когда анод положителен относительно катодной клеммы. Символ как показано на рисунке:

20. PIN-диод

Улучшенная версия обычного PN-диода дает PIN-диод. В ПИН-диодах допирование не нужно. Собственный материал означает, что материал, который не имеет носителей заряда, вставлен между областями P и N, которые увеличивают площадь обедненного слоя.

Когда мы прикладываем прямое напряжение смещения, дырки и электроны выталкиваются в собственный слой. В какой-то момент из-за этого высокого уровня инжекции электрическое поле также будет проходить через собственный материал.