Обзор различных типов диодов и способов их использования

Диод - это электрическое устройство с двумя выводами, которое позволяет передавать ток только в одном направлении. Диод также известен своим свойством однонаправленного тока, когда электрический ток может течь в одном направлении. В основном, диод используется для выпрямления сигналов в радиодетекторах или внутри Источники питания . Они также могут использоваться в различных электрических и электронных схемах, где требуется «односторонний» результат диода. Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как Si (кремний), но в некоторых случаях также используется Ge (германий). Иногда полезно резюмировать существуют разные типы диодов . Некоторые из типов могут перекрываться, но различные определения могут быть полезны для сужения области и предложения обзора различных типов диодов.

Какие бывают типы диодов?

Существует несколько типов диодов, и они доступны для использования в электронике, а именно: обратный диод, диод БАРРИТТ, диод Ганна, лазерный диод, светоизлучающие диоды, Легированные золотом диоды , кристаллический диод , PN Junction, Диод Шокли , Ступенчатый восстанавливающий диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон.

Типы диодов

Подробное объяснение диодов

Поговорим подробнее о принцип работы диода.

Обратный диод

Этот тип диода также называют обратным диодом, и он не очень широко используется. Обратный диод - это диод с PN-переходом, который работает так же, как туннельный диод. Сценарий квантового туннелирования несет важную ответственность за проведение тока в основном в обратном направлении. По изображению энергетической зоны можно узнать точную работу диода.

Работа обратного диода

Зона, расположенная на самом верхнем уровне, называется зоной проводимости, а зона нижнего уровня - валентной зоной. Когда происходит приложение энергии к электронам, они стремятся набрать энергию и двигаться в сторону зоны проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, их место в валентной зоне остается с дырками.

В состоянии нулевого смещения занятая валентная зона противоположна занятой зоне проводимости. Тогда как в условиях обратного смещения P-область имеет движение вверх, соответствующее N-области. Теперь занятая полоса в P-секции контрастирует с пустой полосой в N-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в P-секции в свободную зону в N-секции.

Таким образом, это означает, что ток протекает также и при обратном смещении. В состоянии прямого смещения N-область имеет движение вверх, соответствующее P-области. Теперь занятая полоса в N-секции контрастирует с пустой полосой в P-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в N-секции в свободную зону в P-секции.

В этом типе диода формируется область отрицательного сопротивления, которая используется в основном для работы диода.

Обратный диод

Диод Барита

Расширенный член этого диода - диод времени прохождения через барьер, который является диодом BARITT. Он применим в микроволновых приложениях и позволяет проводить много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Эта ссылка показывает четкое описание того, что такое БАРРИТ диод и его работа и реализации.

Диод Ганна

Диод Ганна - это диод с PN переходом, этот тип диода представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для создания микроволновых сигналов. Пожалуйста, обратитесь к приведенной ниже ссылке для Диод Ганна работает , Характеристики и их применение.

Диоды Ганна

Лазерный диод

Лазерный диод не имеет аналогичного процесса, как у обычного светодиода (светоизлучающего диода), потому что он производит когерентный свет. Эти диоды широко используются для различных целей, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже, чем светодиоды. У них тоже неполная жизнь.

Лазерный диод

Светодиод

Термин LED расшифровывается как LED, это один из самых стандартных типов диодов. Когда диод подключен с прямым смещением, ток течет через переход и генерирует свет. Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они представляют собой светодиоды и OLED. Одна из основных концепций светодиода - это его ВАХ. Разберемся подробнее с характеристиками светодиодов.

Характеристики светоизлучающих диодов

Прежде чем светодиод излучает свет, он требует прохождения тока через диод, потому что это диод, основанный на токе. Здесь интенсивность света прямо пропорциональна прямому направлению тока, протекающего через диод.

Когда диод проводит ток в прямом смещении, тогда должен быть установлен резистор, ограничивающий ток, чтобы защитить диод от дополнительного протекания тока. Следует отметить, что не должно быть прямого соединения между источником питания и светодиодом, где это вызывает мгновенное повреждение, потому что это соединение позволяет протекать очень сильному току и сжигать устройство.

Светодиод рабочий

Каждый тип светодиодного устройства имеет собственные потери прямого напряжения через PN-переход, и это ограничение определяется типом используемого полупроводника. Это определяет величину падения напряжения для соответствующей величины передаваемого тока, как правило, для значения тока 20 мА.

В большинстве сценариев светодиоды работают от минимальных уровней напряжения при последовательном включении резистора, Rs используется для ограничения прямого тока до защищенного уровня, который обычно составляет от 5 мА до 30 мА, когда требуется повышенная яркость. .

Различные светодиоды излучают свет в соответствующих областях УФ-спектра, поэтому они генерируют разные уровни интенсивности света. О конкретном выборе полупроводника можно узнать по всей длине волны излучения фотонов и, следовательно, по произведенному соответствующему свету. Цвета светодиода следующие:

Таким образом, точный цвет светодиода определяется расстоянием излучаемой длины волны. А длина волны известна по определенному составу полупроводника, который используется в PN-переходе во время его производственного процесса. Итак, было ясно, что цвет свечения светодиода не связан с используемым матовым пластиком. Но также они увеличивают яркость света, когда они не освещаются источником тока. С помощью комбинации различных полупроводниковых, газообразных и металлических веществ могут быть созданы следующие светодиоды, а именно:

• Арсенид галлия (GaAs), который является инфракрасным
• Фосфид арсенида галлия (GaAsP) варьируется от красного до инфракрасного и оранжевого.
• Фосфид арсенида алюминия-галлия (AlGaAsP), который имеет ярко-красный, оранжевый тип красного, оранжевого и желтого цветов.
• Фосфид галлия (GaP) бывает красного, желтого и зеленого цветов.
• Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) - в основном зеленого цвета
• Нитрид галлия (GaN) доступен в зеленом и изумрудно-зеленом цветах.
• Нитрид галлия-индия (GaInN) близок к ультрафиолетовому, смешанный цвет синего, зеленого и синего
• Карбид кремния (SiC) доступен в синем цвете в качестве подложки.
• Селенид цинка (ZnSe) существует в синем цвете
• Нитрид алюминия-галлия (AlGaN), ультрафиолетовый

Фотодиод

Фотодиод используется для обнаружения света. Обнаружено, что когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество тока, проистекающего из света, можно просто заметить. Эти диоды также могут использоваться для выработки электроэнергии.

Фото диод

PIN-диод

Этот тип диодов отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования. Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади обедненной области, что может быть полезно для переключения приложений.

PIN-диод

Отрицательные и положительные носители заряда из областей N- и P-типа соответственно имеют движение к собственной области. Когда эта область полностью заполнена электронными дырками, диод начинает проводить. В состоянии обратного смещения широкий внутренний слой диода может предотвращать и выдерживать высокие уровни напряжения.

На повышенных уровнях частоты PIN-диод будет работать как линейный резистор. Он работает как линейный резистор, потому что этот диод имеет недостаточное время обратного восстановления . Это причина того, что сильно заряженная электрическая область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов. А на минимальных частотах диод работает как выпрямительный диод, где у него достаточно времени для разрядки и выключения.

PN переходный диод

Стандартный PN переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диодов, используемых сегодня. Это самый известный из различных типов диодов, используемых в электрической сфере. Но эти диоды могут применяться как малосигнальные для использования в ВЧ (радиочастоты) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть спроектированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами. В диоде с PN-переходом необходимо избегать условий смещения. Есть три основных условия смещения, и это зависит от приложенного уровня напряжения.

• Прямое смещение - здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам P и N.
• Обратное смещение - здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам N и P диода.
• Нулевое смещение - это называется смещением «0», потому что на диод не подается внешнее напряжение.

Прямое смещение PN-переходного диода

В состоянии прямого смещения PN-переход возникает, когда положительный и отрицательный края батареи подключены к типам P и N. Когда диод работает в режиме прямого смещения, то внутренние и приложенные электрические поля на переходе имеют противоположные пути. Когда эти электрические поля суммируются, то величина последующего выхода меньше, чем у приложенного электрического поля.

Прямое смещение в типах диодов PN-перехода

Это соединение приводит к минимальному резистивному пути и меньшей площади истощения. Сопротивление обедненной области становится более незначительным, когда значение приложенного напряжения больше. Например, в кремниевом полупроводнике, когда значение приложенного напряжения составляет 0,6 В, тогда значение сопротивления обедненного слоя становится совершенно незначительным, и через него будет проходить беспрепятственный ток.

Обратное смещение PN-переходного диода

Здесь соединение состоит в том, что положительный и отрицательный края батареи подключены к областям N-типа и P-типа. Это формирует PN-переход с обратным смещением. В этой ситуации приложенные и внутренние электрические поля имеют одинаковое направление. Когда оба электрических поля суммируются, то результирующий путь электрического поля аналогичен пути внутреннего электрического поля. Это приводит к образованию более толстой и увеличенной резистивной области истощения. Область истощения становится более чувствительной и толстой, когда прикладываемый уровень напряжения все больше и больше.

Обратное смещение в диодах типа PN-переход

V-I характеристики диода с PN переходом

Кроме того, еще более важно знать характеристики V-I диода с PN переходом.

Когда диод работает в состоянии смещения «0», это означает, что на диод не подается внешнее напряжение. Это означает, что потенциальный барьер ограничивает прохождение тока.

В то время как, когда диод работает в условиях прямого смещения, потенциальный барьер будет тоньше. В диодах силиконового типа, когда значение напряжения составляет 0,7 В, и в диодах германиевого типа, когда значение напряжения составляет 0,3 В, ширина потенциального барьера уменьшается, и это позволяет протекать току через диод.

Характеристики VI в диоде с PN переходом

При этом будет происходить постепенное увеличение значения тока, и результирующая кривая будет нелинейной, поскольку приложенный уровень напряжения преодолевает потенциальный барьер. Когда диод преодолевает этот потенциальный барьер, диод функционирует в нормальном состоянии, и форма кривой постепенно становится резкой (приобретает линейную форму) с увеличением значения напряжения.

Когда диод работает в режиме обратного смещения, будет повышенный потенциальный барьер. Поскольку в переходе будут присутствовать неосновные носители заряда, это позволяет протекать обратному току насыщения. Когда есть повышенный уровень приложенного напряжения, неосновные носители заряда обладают повышенной кинетической энергией, которая оказывает влияние на большинство носителей заряда. На этом этапе происходит пробой диода, что может привести к его повреждению.

Диод Шоттки

Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом. При низких токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для диода a-Si. Для достижения этих характеристик они сконструированы иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Эти диоды широко используются в выпрямителях, ограничивающих диодах, а также в ВЧ приложениях.

Диод Шоттки

Шаг восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод - это тип микроволнового диода, который используется для генерации импульсов на очень ВЧ (высоких частотах). Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику выключения для их работы.

Ступенчатые восстановительные диоды

Туннельный диод

Туннельный диод используется в микроволновых устройствах, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.

Туннельный диод

В электрической области туннелирование означает прямое движение электронов через минимальную ширину обедненной области от зоны проводимости к валентной зоне. В диоде с PN-переходом обедненная область создается как электронами, так и дырками. Из-за этих положительных и отрицательных носителей заряда в области обеднения возникает внутреннее электрическое поле. Это создает силу в направлении, противоположном внешнему напряжению.

При туннельном эффекте, когда есть минимальное значение прямого напряжения, значение прямого тока будет больше. Он может работать как в прямом, так и в обратном режиме смещения. Из-за высокого уровня допинг , он также может работать при обратном смещении. С уменьшением барьерного потенциала напряжение пробоя в обратном направлении также уменьшается и приближается к нулю. При таком минимальном обратном напряжении диод может выйти из состояния пробоя. Из-за этого образуется область отрицательного сопротивления.

Варакторный диод или варикап диод

Варакторный диод - это один из видов полупроводник СВЧ твердотельное устройство, и оно используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды еще называют варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами с PN-переходом. Но этот диод выбран для получения предпочтительных изменений емкости, так как это разные типы диодов. Эти диоды сконструированы и усовершенствованы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

Варакторный диод

Стабилитрон

Диод Зенера используется, чтобы обеспечить стабильное опорное напряжение. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в условиях обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться. Этот тип диода широко используется для предоставления опорного напряжения в источниках питания.

Стабилитрон

В корпусе стабилитрона существуют различные методы. Некоторые из них используются для увеличения рассеиваемой мощности, тогда как другие используются для монтажа на краю. Генерал тип стабилитрона состоит из минимального остекления. У этого диода есть полоса на одном крае, которая обозначает его как катод.

Стабилитрон работает так же, как диод, когда он работает в режиме прямого смещения. В то время как при обратном смещении произойдет минимальное ток утечки . Когда происходит увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя, это создает ток через диод. Текущее значение будет достигнуто до максимума, и это будет зафиксировано последовательным резистором.

Применение стабилитрона

Стабилитроны находят широкое применение, и лишь некоторые из них:

• Он используется как ограничитель напряжения для регулирования уровней напряжения при минимальном значении нагрузки.
• Используется в приложениях, требующих защиты от перенапряжения
• Используется в схемы отсечения

Ниже приведены некоторые другие типы диодов, которые критически используются в различных приложениях:

• Лазерный диод
• Лавинный диод
• Диод подавления переходных напряжений
• Тип диода, легированного золотом
• Тип постоянного тока диода
• Диод Пельтье
• Выпрямитель с кремниевым управлением диод

У каждого диода есть свои преимущества и применение. Немногие из них широко используются в различных приложениях в нескольких областях, тогда как некоторые из них используются только в нескольких приложениях. Таким образом, речь идет о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Что функция диода ?