3 rôzne typy diód

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Od elektronického návrhu po výrobu a opravy sa diódy často používajú v rôznych aplikáciách. Jedná sa o rôzne typy a prenáša elektrický prúd na základe vlastností a špecifikácií konkrétnej diódy. Ide hlavne o prechodové diódy P-N, fotocitlivé diódy, Zenerove diódy, Schottkyho diódy, diódy Varactor. Medzi fotocitlivé diódy patria LED, fotodiódy a fotovoltaické články. Niektoré z nich sú stručne vysvetlené v tomto článku.

1. Dióda prechod P-N

Križovatka P-N je polovodičové zariadenie, ktoré je tvorené polovodičovým materiálom typu P a N. Typ P má vysokú koncentráciu otvorov a typ N má vysokú koncentráciu elektrónov. Difúzia otvorov je z typu p do typu n a elektrónová difúzia z typu n do typu p.




Donorové ióny v oblasti typu n sa stanú kladne nabitými, keď sa voľné elektróny pohybujú z typu n do typu p. Preto je kladný náboj vybudovaný na N-strane križovatky. Voľné elektróny cez spoj sú záporné akceptorné ióny vyplnením otvorov, potom je na obrázku znázornený záporný náboj vzniknutý na strane p spoja.

Elektrické pole tvorené kladnými iónmi v oblasti typu n a zápornými iónmi v oblastiach typu p. Táto oblasť sa nazýva oblasť difúzie. Pretože elektrické pole rýchlo vymetie voľné nosiče, región je bez voľných nosičov vyčerpaný. Zabudovaný potenciál Vskvôli Ê sa tvorí na križovatke je znázornené na obrázku.



Funkčná schéma diódy prepojenia P-N:

Funkčná schéma diódy prepojenia P-N

Funkčná schéma diódy prepojenia P-N

Dopredné charakteristiky križovatky P-N:

Keď je kladný pól batérie pripojený k typu P a záporný pól je pripojený k typu N, nazýva sa to predpätie spojenia P-N.

Dopredné charakteristiky križovatky P-N

Dopredné charakteristiky križovatky P-N

Ak toto vonkajšie napätie stúpne nad hodnotu potenciálnej bariéry, približne 0,7 voltu pre kremík a 0,3 V pre Ge, potenciálna bariéra sa prekročí a prúd začne tiecť v dôsledku pohybu elektrónov cez križovatku a to isté platí pre otvory.


Charakteristiky predpätia prechodu P-N

Charakteristiky predpätia prechodu P-N

Reverzné charakteristiky križovatky P-N:

Keď je kladné napätie privedené na n-časť a záporné napätie na p-časť diódy, je to vraj v stave spätného skreslenia.

Obvod reverzných charakteristík križovatky P-N

Obvod reverzných charakteristík križovatky P-N

Keď je kladné napätie privedené na N-časť diódy, elektróny sa pohybujú smerom k kladnej elektróde a pri aplikácii záporného napätia na p-časť sa otvory pohybujú smerom k zápornej elektróde. Výsledkom je, že elektróny prechádzajú križovatkou, aby sa spojili s otvormi na opačnej strane križovatky a naopak. Vo výsledku sa vytvorí deplečná vrstva, ktorá má cestu s vysokou impedanciou s bariérou s vysokým potenciálom.

Charakteristiky reverzného skreslenia spojenia P-N

Charakteristiky reverzného skreslenia spojenia P-N

Aplikácie prechodovej diódy P-N:

Prechodová dióda P-N je dvojpólové zariadenie citlivé na polaritu, dióda vedie, keď je v smerovom predpätí, a dióda nevedie, keď je v opačnom smere. Vďaka týmto vlastnostiam sa prechodová dióda P-N používa v mnohých aplikáciách, ako napríklad

  1. Usmerňovače v DC Zdroj
  2. Demodulačné obvody
  3. Orezávacie a upínacie siete

2. Fotodióda

Fotodióda je druh diódy, ktorá generuje prúd úmerný energii dopadajúceho svetla. Jedná sa o prevodník svetlo-napätie / prúd, ktorý nachádza uplatnenie v bezpečnostných systémoch, dopravníkoch, automatických spínacích systémoch atď. Fotodióda je konštrukciou podobná LED, ale jej prechod p-n je vysoko citlivý na svetlo. Križovatka p-n môže byť odkrytá alebo zabalená s okienkom pre vstup svetla do križovatky P-N. V stave predpätého predpätia prechádza prúd z anódy na katódu, zatiaľ čo v stave spätného predpätia prúdi fotoprúd v opačnom smere. Vo väčšine prípadov je balenie fotodiódy podobné ako LED s anódovými a katódovými vodičmi vyčnievajúcimi z puzdra.

Foto dióda

Foto dióda

Existujú dva druhy fotodiód - fotodiódy PN a PIN. Rozdiel je v ich výkone. Fotodióda PIN má vnútornú vrstvu, takže musí byť spätne predpätá. V dôsledku reverzného predpätia sa šírka oblasti vyčerpania zväčšuje a kapacita križovatky p-n klesá. To umožňuje generovanie ďalších elektrónov a dier v oblasti vyčerpania. Jednou z nevýhod reverzného predpätia je však to, že generuje šumový prúd, ktorý môže znižovať pomer S / N. Takže spätné predpätie je vhodné len v aplikáciách, ktoré vyžadujú vyššiu hodnotu šírka pásma . Fotodióda PN je ideálna pre použitie pri slabom osvetlení, pretože prevádzka je nestranná.

FotodiódaFotodióda pracuje v dvoch režimoch, a to vo fotovoltickom režime a vo fotovodivom režime. Vo fotovoltaickom režime (nazývanom tiež režim nulového predpätia) je fotovoltaický prúd zo zariadenia obmedzený a zvyšuje sa napätie. Fotodióda je teraz v predpätom stave dopredu a cez prechod p-n začne tiecť „temný prúd“. Tento tok tmavého prúdu nastáva opačne ako v smere fotoprúdu. Tmavý prúd sa vytvára pri neprítomnosti svetla. Tmavý prúd je fotoprúd indukovaný žiarením pozadia plus saturačný prúd v prístroji.

Fotovodivý režim nastáva, keď je fotodióda spätne predpätá. V dôsledku toho sa šírka vyčerpávajúcej vrstvy zväčšuje a vedie k zníženiu kapacity križovatky p-n. To zvyšuje čas odozvy diódy. Responzivita je pomer generovaného fotoprúdu k energii dopadajúceho svetla. V fotovodivom režime dióda generuje iba malý prúd, ktorý sa v danom smere nazýva saturačný prúd alebo spätný prúd. Fotoprúd zostáva v tomto stave rovnaký. Fotoprúd je vždy úmerný luminiscencii. Aj keď je fotovodivý režim rýchlejší ako fotovoltický režim, elektronický šum je vo fotovodivom režime vyšší. Fotodiódy na báze kremíka generujú menší šum ako fotodiódy na báze germánia, pretože kremíkové fotodiódy majú väčšiu priepustnosť.

3. Zenerova dióda

zenerZenerova dióda je typ diódy, ktorá umožňuje tok prúdu v priepustnom smere podobne ako dióda usmerňovača, ale súčasne umožňuje spätný tok prúdu, aj keď je napätie nad hodnotou prierazu Zenerovej. To je zvyčajne o jeden až dva volty vyššie ako menovité napätie Zenerovej a je známe ako Zenerovo napätie alebo lavínový bod. Zener bol pomenovaný tak po Clarence Zenerovi, ktorý objavil elektrické vlastnosti diódy. Zenerove diódy nachádzajú uplatnenie v regulácii napätia a na ochranu polovodičových zariadení pred výkyvmi napätia. Zenerove diódy sa často používajú ako referencie napätia a ako bočníkové regulátory na reguláciu napätia v obvodoch.

Zenerova dióda používa svoj prechod p-n v režime reverzného skreslenia na získanie Zenerovho efektu. Počas Zenerovho efektu alebo Zenerovho rozpadu Zener udržuje napätie blízke konštantnej hodnote známej ako Zenerovo napätie. Konvenčná dióda má tiež vlastnosť spätného predpätia, ale ak dôjde k prekročeniu napätia spätného predpätia, bude dióda vystavená vysokému prúdu a dôjde k jej poškodeniu. Zenerova dióda je na druhej strane špeciálne navrhnutá tak, aby mala znížené prierazné napätie, ktoré sa nazýva Zenerovo napätie. Zenerova dióda tiež vykazuje vlastnosť riadeného prerušenia a umožňuje prúdu udržiavať napätie na Zenerovej dióde blízko prierazného napätia. Napríklad 10-voltový Zener poklesne o 10 voltov v širokom rozsahu spätných prúdov.

ZENEROVÝ SYMBOLKeď je Zenerova dióda spätne predpätá, dôjde na jej p-n križovatke k zrúteniu lavíny a Zener vedie opačným smerom. Pod vplyvom aplikovaného elektrického poľa sa záclonové elektróny urýchlia, aby klepali a uvoľňovali ďalšie elektróny. Týmto sa končí lavínový efekt. Ak k tomu dôjde, malá zmena napätia bude mať za následok veľký tok prúdu. Zenerov rozklad závisí od použitého elektrického poľa, ako aj od hrúbky vrstvy, na ktorú je aplikované napätie.

ROZDELENIE ZENERAZenerova dióda vyžaduje do série zapojený odpor obmedzujúci prúd, aby obmedzila prúdenie Zenerom. Zenerov prúd je zvyčajne fixný ako 5 mA. Napríklad, ak sa použije 10 V Zener s napájaním 12 V, je ideálne udržiavať Zenerov prúd na hodnote 5 mA 400 Ohmov (blízka hodnota je 470 Ohmov). Ak je napájanie 12 voltov, cez Zenerovu diódu je 10 voltov a cez odpor 2 volty. Pri 2 voltoch cez odpor 400 ohmov bude potom prúd cez odpor a Zenerov prúd 5 mA. Spravidla sa teda v sérii so Zenerom používajú rezistory 220 Ohmov až 1K v závislosti od napájacieho napätia. Ak je prúd Zenerovým prúdom nedostatočný, výstup bude neregulovaný a menší ako menovité prierazné napätie.

1Nasledujúci vzorec je užitočný na určenie prúdu cez Zener:

Zener = (VIn - V Out) / R ohmov

Hodnota odporu R musí spĺňať dve podmienky.

  1. Musí to byť nízka hodnota, aby sa cez Zener umožnil dostatočný prúd
  2. Výkon rezistora musí byť dostatočne vysoký na ochranu Zenerovej ochrany.

Fotografický kredit:

  • Zener by wikimedia
  • Funkčná schéma diódy prepojenia P-N podľa Koža