Разновидности диодов: Виды диодов. Краткая информация | joyta.ru

Применение и разновидности диодов | ЭлектроАС

Дата: 24 января, 2017 | Рубрика: Разная Информация
Метки: разновидность диод

Этот материал подготовлен специалистами компании «ЭлектроАС».

Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!

Телевизоры, компьютеры, современные аудиосистемы – без диодов работа большинства видов бытовой и промышленной электроники была бы невозможной. Это специальные компоненты, которые обеспечивают одностороннюю проводимость электротока. Небольшие диоды есть даже в мобильных телефонах, поэтому роль этих компонентов переоценить очень сложно, пусть они и незаметны, скрываясь в микросхемах и внутренних узлах разных устройств, но перед ними стоит очень важная задача – проведение тока в одном направлении.

Внешне эти электронные компоненты выглядят как миниатюрная герметичная емкость без воздуха (он предварительно откачивается из цилиндра). Внутри этой небольшой емкости размещается катод и анод с разной электропроводностью. Существует несколько видов диодов в зависимости от назначения:

• варикапы – так называют компоненты, способные менять емкость с учетом величины обратного напряжения;
• СВЧ – в эту группу входят диоды, используемые в радиоприборах и других устройствах;
• импульсные – это высокочастотные компоненты, которые устанавливают в импульсные схемы.

Если вы используете диоды в работе, то можно ознакомиться с выбором компонентов в интернете, в каталогах представлены современные решения, используемые в радиоэлектронных устройствах.

Классификация электронных компонентов
Еще одна разновидность – это диодные столбы, их применяют в цепях с высоким напряжением, когда нет возможности подобрать один диод, выдерживающий заданную нагрузку. Такие компоненты применяют в сборке генераторов, преобразователей, импульсных, пусковых устройствах и других видах оборудования.

Диоды обеспечивают надежную защиту от высокого сетевого напряжения и преобразуют переменный ток, поддерживая стабильную работу той или иной аппаратуры, в которой они установлены.

Компоненты классифицируют по разным признакам, включая используемые материалы (кремень, германий и пр.), по конструктивным особенностям (сплавные, с барьером и пр.). Подробнее об электронных изделиях можно узнать на сайте компании, занимающейся их продажей.

Основная классификация диодов – это их назначение. Так, выпрямительные компоненты используют для выпрямления тока, в состав изделия входит трансформатор, фильтр и выпрямитель. Есть стабилизирующие диоды, они обеспечивают стабильность напряжения, защищая аппаратуру от перегрузки. Для каждой задачи можно подобрать подходящее изделие.

Прочая и полезная информация

Прочая и полезная информация

Введение в электронику. Диоды

Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций  Дригалкина В. В.  для начинающих радиолюбителей

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

Диоды

Данный элемент пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею полюсами: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод “наоборот”, то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление. Таким образом, проводимость диода сильно зависит от полярности приложенного напряжения. А это позволяет производить выпрямление переменного тока, детектировать1 сигналы и т.п. 

Разновидностей диодов существует несколько. Самый используемый в любых конструкциях – полупроводниковый. Вернее это название классификации, которая включает несколько классов диодов, среди них, в частности, – выпрямительные, импульсные, стабилитроны.

Выпрямительный полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т.д.

Диодный мост – определенная последовательность соединения четырех выпрямительных диодов, предназначенная для преобразования (“выпрямления”) переменного тока в пульсирующий постоянный. Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, или в виде монолитной диодной сборки (см. Рис. 16,ж). Преимуществом такой сборки является простота монтирования на плате. Используется в блоках питания.

Высокочастотные диоды являются приборами универсального назначения. Они могут работать в выпрямителях переменного тока широкого диапазона частот (до нескольких сотен мегагерц), а также в модуляторах, детекторах и других нелинейных преобразователях электрических сигналов.

Детектирование (от лат. detectio – открытие, обнаружение) – преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении – сигналов изображения и т.д

Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах. Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды обладают минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении. Импульсные диоды применяются в качестве ключевых элементов в схеме при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд) .

Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольтамперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это позволяет использовать его в усилителях, генераторах синусоидальных и релаксационных колебаний, переключающих схемах. Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта. Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.

Стабилитроны предназначенные для стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через диод тока, они подразделяются на маломощные и средней мощности с допустимой мощностью рассеивания до 0,3 Вт и от 0,3 до 5 Вт соответственно. Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. А в обратном направлении он сначала не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг “пробивается ” и начинает пропускать ток. Напряжение “пробоя” называют напряжением
стабилизации. Она будет оставаться неизменной даже при значительном увеличении входного напряжения. Благодаря этому свойству стабилитрон применяется во всех случаях, если надо получить стабильное напряжение питания какого-либо устройства при колебаниях, например сетевого напряжения. Этот прибор ранее был очень популярен в блоках питания.

Подобно стабилитрону работает стабистор. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации , которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или  трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.

Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Заметим, что у всех диодов по мере увеличения обратного напряжения емкость перехода уменьшается. Отличительная особенность варикапов состоит в том, что эта зависимость выражена более ярко — емкость может изменяться в 3—5 раз. Основными параметрами варикапов являются величина номинальной емкости и напряжения смещения (постоянное обратное напряжение, при котором емкость перехода равна номинальной
емкости) . Они используются в приемниках, генераторах и других радиоустройствах в качестве конденсатора переменной емкости.

Схемотехническое изображение диода (см. Рис. 1 справа) наглядно передает его проводимость: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости . Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. По другому обстоят дела с диодным мостом. Правильнее будет сказать, что он имеет вход и выход. Первый обозначен на схеме знаком(и) “~”, второй – “+” и “-“. На вход подается переменный ток, а на выходе получаем ток строго одной полярности.

В зависимости от использованного полупроводникового материала различают диоды германиевые, кремниевые и арсенид-галиевые. Германиевые диоды применяют в основном для детектирования слабых высокочастотных сигналов, а для выпрямителей используют кремниевые диоды.

Перейти к следующей статье: Транзисторы

Полупроводники. Разновидности диодов. Лекция 6

1. Полупроводники

Перио
д
Группа
III
Y
VI
VII
B C N
Лекция 6. Разновидности диодов
O
F
S
Cl
Полупроводники
1
IV
2
3
Al
4
Ga Ge As Se Br
5
In Sn Sb Te
6
Tl Pb Bi Po Al
Si
P
I

2. Полупроводники

1.Что такое n — полупроводник и
как его получают?

3. Полупроводники

2. Что такое р — полупроводник и как
его получают?

4. Полупроводники

3.Что такое электронно –
дырочный переход?

5. Полупроводники

4.Какое включение р-n перехода
называется прямым?

6. 5. Какая часть ВАХ р- n перехода:

Характеризует ток ОНЗ?
Характеризует ННЗ?
Характеризует пробой?

7. Полупроводники

6.Назовите прибор с одним р — n
переходом, имеющим УГО

8. Цель занятия

Изучить типы диодов, их характеристики
и область применения

9. Конфуций

Учиться и, когда
придёт время,
прикладывать
усвоенное к делу –
разве это не
прекрасно!

10. Автоматический регулятор скорости вращения корпусных кулеров компьютера

11.

Схема генератора звуковой частоты

12. Тестирование диода на исправность

13. Типы полупроводниковых диодов

15. Однополупериодная схема выпрямления тока

Полупроводниковый вентиль

16. Мостовая схема выпрямления тока на ПС

17. Схема выпрямления тока на ПС

18. Стабилитрон и стабистор

19. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

1
*
2
*
3
4
5
6
7
8

20. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
П
Р
О
В
2
3
4
5
6
7
8
О
Д
Н
И
К
И

21. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
П
Р
О
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
3
4
5
6
7
8
И

22. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
П
В
Р
Ы
О
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
П
Р
Я
М
И
Т
Е
4
5
6
7
8
И
Л
Ь
Н
Ы
Й

23.

ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
С
П
Р
О
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
Е
В
Ы
П
Р
Я
М
И
Т
Т
А
Б
И
С
Т
О
Р
5
6
7
8
И
Л
Ь
Н
Ы
Й

24. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
С
П
Р
О
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
Е
В
Ы
П
Р
Я
М
И
Т
Т
А
Б
И
С
Т
О
Р
С
Т
О
В
М
О
6
7
8
А
Я
И
Л
Ь
Н
Ы
Й

25. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
С
П
Р
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
Е
В
Ы
П
Р
Я
М
И
Т
Т
А
Б
И
С
Т
О
Р
М
О
С
Т
О
В
А
Т
У
Н
Н
7
8
О
Е
И
Л
Ь
Н
Ы
Ь
Н
Ы
Й
Я
Л
Й

26.

ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
С
П
Р
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
Е
В
Ы
П
Р
Я
М
И
Т
Т
А
Б
И
С
Т
О
Р
М
О
С
Т
О
В
А
Т
У
Н
Н
О
Б
О
Й
П
8
О
Р
Е
И
Л
Ь
Н
Ы
Ь
Н
Ы
Й
Я
Л
Й

27. ГЛОССАРИЙ ( Кроссворд)

П
О
Л
У
С
С
Т
А
Б
И
П
Р
О
В
О
Д
Н
И
К
В
А
Р
И
К
А
П
Е
В
Ы
П
Р
Я
М
И
Т
Т
А
Б
И
С
Т
О
Р
М
О
С
Т
О
В
А
Т
У
Н
Н
Й
Л
П
Р
О
Б
О
И
Т
Р
О
Н
Е
И
Л
Ь
Н
Ы
Ь
Н
Ы
Й
Я
Л
Й

28.

Ян Козельский

«Считай несчастным тот день
или тот час, в который ты не
усвоил ничего нового и ничего не
прибавил к своему образованию.»

29. Монолит кремния

30. Кремниевая пластина

31. Производство полупроводников

32. Производство полупроводников

33. Силовые полупроводники

34. Спасибо за работу!

38. Типы диодов｜Chip One Stop

диод | Определение, символ, типы и использование

Диод , электрический компонент, пропускающий ток только в одном направлении.На принципиальных схемах диод изображается треугольником с линией, проходящей через одну вершину.

Наиболее распространенный тип диода использует соединение p — n . В этом типе диода один материал ( n ), в котором электроны являются носителями заряда, граничит со вторым материалом ( p ), в котором дырки (места, обедненные электронами, действующие как положительно заряженные частицы) действуют как носители заряда. На их границе образуется обедненная область, через которую диффундируют электроны, заполняя дырки на p -стороне.Это останавливает дальнейший поток электронов. Когда этот переход смещен в прямом направлении (т. е. к стороне p приложено положительное напряжение), электроны могут легко перемещаться по переходу, заполняя отверстия, и через диод протекает ток. Когда переход смещен в обратном направлении (т. е. к стороне p приложено отрицательное напряжение), обедненная область расширяется, и электроны не могут свободно проходить через нее. Ток остается очень малым до тех пор, пока не будет достигнуто определенное напряжение (напряжение пробоя), после чего ток резко возрастет.

Светоизлучающие диоды (СИД) представляют собой p — n переходы, излучающие свет при протекании через них тока. Несколько диодов p — n могут быть соединены последовательно для получения выпрямителя (электрического компонента, преобразующего переменный ток в постоянный). Стабилитроны имеют четко определенное напряжение пробоя, так что при этом напряжении ток течет в обратном направлении, и постоянное напряжение может поддерживаться, несмотря на колебания напряжения или тока.В варакторных (или варикапных) диодах изменение напряжения смещения вызывает изменение емкости диода; эти диоды имеют множество применений для передачи сигналов и используются в радио- и телеиндустрии. (Подробнее об этих и других типах диодов см. в разделе полупроводниковое устройство.)

Ранние диоды представляли собой вакуумные трубки, вакуумированные стеклянные или металлические электронные трубки, содержащие два электрода — отрицательно заряженный катод и положительно заряженный анод. Они использовались в качестве выпрямителей и детекторов в электронных схемах, таких как радио- и телевизионные приемники.Когда к аноду (или пластине) прикладывается положительное напряжение, электроны, испускаемые нагретым катодом, текут к пластине и возвращаются к катоду через внешний источник питания. Если к пластине приложено отрицательное напряжение, электроны не могут покинуть катод, и ток пластины не течет. Таким образом, диод позволяет электронам течь от катода к пластине, но не от пластины к катоду. Если к пластине приложено переменное напряжение, ток течет только в то время, когда пластина положительна.Переменное напряжение называют выпрямленным или преобразованным в постоянный ток.

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

2.5: Другие типы диодов

Диоды были разработаны для использования различных аспектов PN-переходов. Помимо основного использования в качестве переключающего или выпрямительного устройства, диоды доступны для регулирования напряжения, переменной емкости, освещения и светочувствительного датчика. Схематические символы ряда популярных типов диодов показаны на рисунке \(\PageIndex{1}\).Обратите внимание на сходство символов. Часть «полоса» представляет собой катод для всех из них.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Условные обозначения диодов: a) переключающий или выпрямительный b) стабилитрон c) Шоттки d) варактор e) светодиод f) фотодиод

2.5.1: Стабилитрон

Стабилитрон ведет себя как обычный сигнальный диод при прямом смещении. Однако обычно стабилитроны используются в условиях обратного смещения. Вспомните из нашего предыдущего обсуждения, что если обратный потенциал достаточно высок, диод может выйти из строя, что приведет к быстрому увеличению тока. Это было вызвано одним из двух эффектов: зенеровской проводимостью или лавиной. Диод Зенера использует это преимущество для получения стабильного напряжения ¹ . Стабилитроны определяются их обратным потенциалом (обычно называемым «напряжением Зенера») и предназначены для работы с большими токами и мощностями, чем у среднего сигнального диода. Напряжения Зенера стандартизированы почти так же, как и резисторы, поэтому следует ожидать таких значений, как 3,9 вольт, 5,1 вольт и 6,8 вольт. Напряжение Зенера измеряется при \(I_{ZT}\), испытательном токе Зенера.Более низкий ток может не полностью перевести диод в проводимость, что приведет к более низкому, чем ожидалось, потенциалу диода.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): условное обозначение стабилитрона.

Вместо того, чтобы моделировать стабилитрон как открытый переключатель при обратном смещении, вместо этого мы моделируем его как открытый, когда его напряжение меньше номинального напряжения, и как источник напряжения, равный номинальному значению, если его напряжение пытается превысить это значение. . При анализе схем на основе стабилитрона первое, что нужно сделать, это определить, смещен ли диод в прямом направлении.Если да, то относитесь к нему как к обычному коммутационному диоду. Если, с другой стороны, он имеет обратное смещение, то обращайтесь с ним как с разомкнутым переключателем. Если результирующее напряжение на диоде больше, чем напряжение Зенера, пересчитайте схему, но на этот раз мысленно замените стабилитрон источником напряжения, равным напряжению Зенера. Наш следующий пример проиллюстрирует этот метод.

Пример \(\PageIndex{1}\)

Определите циркулирующий ток для цепи на рисунке \(\PageIndex{3}\).Также найдите напряжения диода и резистора. Предположим, что источник питания составляет 9 вольт, напряжение стабилитрона составляет 5,1 вольт, а сопротивление составляет 3,3 кОм\(\Омега\).

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Схема для примера \(\PageIndex{1}\).

Диод имеет обратное смещение. Если мы будем рассматривать его как обрыв, тогда упадет все напряжение источника, или 9 вольт. Это больше, чем потенциал Зенера, поэтому устройство должно иметь проводимость Зенера. Это означает, что обычный ток будет относительно легко течь по часовой стрелке.Напряжение на диоде будет равно номинальному значению 5,1 вольт, + к — от катода к аноду. По КВЛ падение резистора должно быть 9 В — 5,1 В, или 3,9 В.

\[I = \frac{E−V_{Zener}}{R} \nonnumber\]

\[I = \frac{9V−5.1V}{3.3k \Omega} \nonnumber\]

\[I = 1,182 мА \без номера\]

Если бы ориентация диода была перевернута, то он был бы смещен в прямом направлении и показывал ожидаемые 0,7 В при напряжении 8,3 В на резисторе.

Компьютерное моделирование

Цепь стабилитрона моделируется, как показано на рисунке \(\PageIndex{4}\).

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Моделирование схемы стабилитрона.

Без стабилитрона два резистора просто делили бы напряжение питания поровну, получая по 5 вольт каждый. Если бы использовался обычный диод, он был бы смещен в обратном направлении и действовал как открытый. Результирующие напряжения будут одинаковыми. В этом случае, однако, стабилитрон активируется при напряжении 3,6 вольт (типично включать напряжение стабилитрона как часть номера модели с буквой «V», заменяющей десятичную точку, когда это необходимо).Таким образом, мы видим примерно 3,6 вольта на стабилитроне и параллельном втором резисторе (узел 3 на землю). Точное значение напряжения будет зависеть от величины тока диода. Если симуляция повторяется с источником более высокого напряжения, увеличенный ток будет давать немного более высокое напряжение в узле 3. Это связано с тем, что кривая пробоя не становится бесконечно крутой после того, как она превышает номинальное напряжение Зенера. Эффект аналогичен эффекту \(R_{bulk}\) в диоде с прямым смещением. В технических характеристиках это значение называется дифференциальным сопротивлением или \(R_{dif}\).

Отличным применением стабилитрона является ограничение или регулировка напряжения. Когда стабилитрон размещается параллельно с другими компонентами, мы можем гарантировать, что эти компоненты не будут видеть потенциал выше номинального напряжения стабилитрона. Мы рассмотрим это более подробно в следующей главе.

2.5.2: светоизлучающий диод (LED) и фотодиод

Светодиод (LED) и фотодиод дополняют друг друга. В то время как светодиод излучает свет с электрическим входом, фотодиод вырабатывает ток при воздействии света.Оба устройства могут работать в пределах видимого человеком спектра, а также могут быть разработаны для работы на длинах волн за пределами этого диапазона, в инфракрасном (ИК) и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах. На самом деле, большинство пультов дистанционного управления телевизорами полагаются на пары ИК-излучатель/детектор для связи ² .

Рисунок \(\PageIndex{5}\): схематическое обозначение светоизлучающего диода (LED).

Светодиод вытеснил традиционные источники света накаливания (на основе нити накала) во многих приложениях из-за его высокой эффективности преобразования входной электрической энергии в выходной свет.Они маленькие, физически прочные, работают относительно прохладно и доступны в различных цветах. Схематический символ показан на рисунке \(\PageIndex{5}\). Основная идея его работы довольно проста. В PN-переходе с прямым смещением, когда свободные электроны рекомбинируют и «падают» на валентные дырки с более низкой энергией, они должны каким-то образом отказаться от этой разности энергий. В большинстве диодов эта энергия выделяется в виде тепла. В светодиодах энергетический переход разработан таким образом, что он излучается на более коротких длинах волн (т.д., видимый свет). Чтобы достичь этого, светодиоды не формируются только из кремния, как в типичном переключающем диоде. Вместо этого используются несколько более экзотические материалы. С точки зрения анализа или проектирования важно помнить, что прямое напряжение имеет тенденцию быть заметно выше, чем падение кремния на 0,7 вольта. Точное значение будет зависеть от материала, который, в свою очередь, влияет на цвет. Обычный красный светодиод, скорее всего, будет демонстрировать прямое падение напряжения около 1,8 вольта или около того. Другие цвета имеют тенденцию быть несколько выше по мере того, как мы движемся по радуге, заканчиваясь синими и УФ-светодиодами (а также версиями с высокой яркостью) примерно на 3-4 вольта.В лаборатории легко определить приблизительное прямое падение данного диода, подключив его последовательно с источником напряжения и токоограничивающим резистором. Питание увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая яркость, а затем с помощью цифрового мультиметра можно измерить падение напряжения на диоде. При обратном смещении светодиод ведет себя как переключающий диод, то есть выглядит как разомкнутый ключ. В отличие от коммутационных и выпрямительных диодов, максимальные обратные потенциалы светодиодов имеют тенденцию быть относительно низкими, возможно, всего несколько вольт.

Техническое описание светодиодов серии Cree C566D представлено на рисунке \(\PageIndex{6}\).Обратите внимание, что цвета указаны в терминах длины волны (в нанометрах), а сила света (яркость) указана в милликанделлах (мкд).

Рисунок \(\PageIndex{6a}\): Спецификация светодиодов. Предоставлено Cree, Inc.

Эти устройства соответствуют требованиям RoHS, что означает ограничение использования опасных веществ. Это директива ЕС, которая ограничивает использование токсичных материалов, таких как свинец, кадмий и ртуть. Продолжая, находим максимальные оценки устройства:

Рисунок \(\PageIndex{6b}\): Спецификация светодиодов (продолжение).

Обратите внимание на разные значения для разных цветов. Прямой ток указан как 50 мА для красного/желтого и 35 мА для зеленого/синего. Номинальные рабочие токи составляют от 10 до 30 мА. Обратное напряжение составляет 5 вольт, типичное для многих светодиодов, хотя и намного ниже, чем у среднего переключающего диода. Прямое напряжение обычно составляет 2,1 вольта для красного конца спектра и, как и ожидалось, 3,4 вольта для зелено-синего конца. Ожидаемая сила света также зависит от цвета. Кроме того, следует отметить, что светодиоды не излучают свет «чистого цвета», как лазер. Скорее, они создают диапазон длин волн, сгруппированных в определенной области. Длина волны, обеспечивающая максимальный выходной сигнал в этой области, называется пиковой или доминирующей длиной волны. Человеческое зрение охватывает диапазон примерно от 400 нанометров (фиолетовый) до 700 нанометров (красный) ³ .

Рисунок \(\PageIndex{6c}\): Спецификация светодиодов (продолжение).

На рисунке \(\PageIndex{6c}\) представлены соответствующие графические данные. Мы наблюдаем примерно линейное увеличение силы света с увеличением тока.Также обратите внимание на разницу в графиках обратного напряжения/тока между синим/зеленым и красным/желтым. Особый интерес представляет окончательный график, показывающий диаграмму направленности или угол луча. Вы можете думать об этом с точки зрения того, насколько узким или широким является шаблон освещения. При сравнении светодиодов разных моделей полезно помнить, что осевую яркость можно увеличить за счет сужения угла. Этот график разделен пополам с использованием двух разных способов отображения данных. Слева у нас есть линейный график, показывающий относительную яркость, когда мы удаляемся от центральной оси (ноль градусов).Справа мы видим полярную версию тех же данных.

Пример \(\PageIndex{2}\)

Определите циркулирующий ток для цепи на рисунке \(\PageIndex{7}\). Предположим, что источник питания составляет 5 вольт, прямое напряжение светодиода составляет 2,1 вольта, а резистор равен 330 \(\Омега\).

Рисунок \(\PageIndex{7}\): Схема для примера \(\PageIndex{2}\).

Светодиод смещен в прямом направлении, и поскольку источник больше, чем потенциал светодиода, он должен загореться.Использование КВЛ,

\[I = \frac{E−V_{LED}}{R} \nonnumber\]

\[I = \frac{5V−2.1V}{330 \Omega} \nonnumber\]

\[I = 8,788 мА \не число\]

В результате должен получиться относительно яркий светодиод. Резистор можно использовать для эффективного программирования яркости путем изменения уровня тока (меньшее сопротивление дает более высокий ток и, следовательно, более яркий светодиод). Учитывая прямой потенциал 2,1 В, вполне вероятно, что это желтый или желтый светодиод. Если использовался другой цвет, скажем, 1.6 вольт красный или 3,2 вольт синий, было бы изменение тока и скорее всего изменение яркости. Изменение яркости может не полностью отражать изменение тока, поскольку эффективность преобразования для двух диодов может быть разной (см. рисунок \(\PageIndex{7b}\), чтобы сравнить силу света при 20 мА для разных длин волн). .

Рисунок \(\PageIndex{8}\): Приложение с двумя светодиодами.

На рисунке \(\PageIndex{8}\) показана интересная схема с использованием двух светодиодов разного цвета.Источник переменного тока используется для управления светодиодами. Только один из двух будет смещен в прямом направлении в любой момент времени. При положительном напряжении источника \(D_1\) будет включено, а \(D_2\) будет выключено. Для отрицательных напряжений источника будет верно обратное. Резистор \(R\) служит для ограничения тока для них обоих. Предположим, что \(D_1\) красный, а \(D_2\) синий. Кроме того, предположим, что частота источника относительно низкая, скажем, 1 герц. Для положительного полупериода (0,5 секунды) загорится красный светодиод, а для отрицательного полупериода загорится синий светодиод.Эта чередующаяся картина продолжается до тех пор, пока применяется источник, но любопытная вещь происходит, когда мы увеличиваем частоту. Сначала частота мигания будет увеличиваться, а красный и синий будут мигать все быстрее и быстрее. В какой-то момент, возможно, около 30 Гц или около того, будет казаться, что оба светодиода горят постоянно. Это связано с тем, что человеческое зрительное восприятие стремится интегрировать быстрое движение, и мы эффективно видим «среднюю» интенсивность. На самом деле, этот прием «вкл-выкл» часто используется в цифровых схемах для управления яркостью светодиодов или скоростью двигателей.Двухцветные светодиоды доступны в одном корпусе. Используя общий провод и два контрольных провода (по одному на каждый цвет), можно добиться смешения цветов.

Логической инверсией светодиода является фотодиод, условное обозначение которого показано на рисунке \(\PageIndex{9}\). Фотодиод включает в себя какой-то порт, который позволяет свету попадать на переход. Достаточно энергичный фотон света может выбить электрон. Это создает электронно-дырочную пару, которая приводит к протеканию тока.Чем больше световой энергии добавляется в систему, тем больше ток или напряжение будет ⁴ .

Рисунок \(\PageIndex{9}\): условное обозначение фотодиода.

Фотодиоды

могут работать в одном из двух режимов. Первый режим — фотоэлектрический режим. Он использует нулевое смещение (то есть отсутствие внешнего потенциала смещения). В этом режиме фотодиод работает как источник напряжения. Это режим, используемый фотоэлектрическими солнечными батареями. Их можно рассматривать как очень большие фотодиоды.Второй режим работы — фотопроводящий. Этот режим требует обратного смещения диода внешним потенциалом. В этом режиме диод действует больше как источник тока. Преимущество заключается в том, что отклик быстрее, чем в фотогальваническом режиме. Недостатком является то, что шум и темновой ток хуже. Темновой ток — это ток, создаваемый даже тогда, когда на фотодиод не падает свет. В идеале это будет ноль. Большой темновой ток снижает эффективный динамический диапазон прибора.

2.5.3: Диоды Шоттки и варакторы

Диод Шоттки — устройство специального назначения. Он назван в честь Вальтера Шоттки, немецкого физика. В отличие от других диодов, в которых используется переход полупроводник-полупроводник, диод Шоттки состоит из контакта полупроводник-металл. Диод Шоттки имеет два основных преимущества по сравнению с традиционными диодами. Во-первых, у них очень быстрое время переключения, возможно, на несколько порядков лучше. Во-вторых, они демонстрируют относительно низкое напряжение включения.Вместо 0,6–0,7 вольт, наблюдаемых с кремниевым диодом, диод Шоттки может включиться при напряжении всего 0,2–0,3 вольт. Следовательно, диоды Шоттки используются, когда важны очень высокая скорость переключения и/или минимизация прямого падения напряжения. Примеры включают шунтирующие диоды в импульсных источниках питания и схемах ВЧ-детекторов. Его условное обозначение показано на рисунке \(\PageIndex{10}\).

Рисунок \(\PageIndex{10}\): условное обозначение диода Шоттки.

Варакторный диод — еще одно специальное устройство.Его условное обозначение показано на рисунке \(\PageIndex{11}\). Он используется как электрически управляемая емкость (обратите внимание, что схематический символ выглядит как гибрид обычных символов диода и конденсатора).

Рисунок \(\PageIndex{11}\): условное обозначение варакторного диода.

Варакторы используются в режиме обратного смещения. Ключом к пониманию их работы является рассмотрение конструкции диода и сравнение ее с конструкцией конденсатора. Считайте область обеднения диэлектриком конденсатора с анодом и катодом, являющимися пластинами конденсатора.Следовательно, все переходные диоды обладают некоторой емкостью. Обычно дизайнеры стараются свести к минимуму этот эффект, но он используется с варакторами. Как отмечалось в нашем предыдущем обсуждении, увеличение потенциала обратного смещения на диоде приводит к расширению его области обеднения. При прочих равных условиях увеличение расстояния между пластинами конденсатора уменьшает его емкость. Таким образом, увеличивая потенциал обратного смещения, мы увеличиваем эффективное расстояние между пластинами и уменьшаем емкость диодного перехода. Теперь у нас есть емкость, значение которой определяется постоянным напряжением смещения.Эта емкость может использоваться как часть электронных схем настройки для таких приложений, как генераторы и фильтры. По сравнению с постоянными конденсаторами значения имеют тенденцию быть небольшими, от десятков до сотен пикофарад, но этого достаточно для многих работ на радиочастотах. Преимущества перед механически регулируемыми конденсаторами многочисленны, включая малые размеры, высокую надежность, низкую стоимость и возможность быстрого изменения емкости ⁵ .

Каталожные номера

¹ Хотя они и называются стабилитронами, они основаны либо на эффекте Зенера, либо на лавинном эффекте, в зависимости от величины напряжения.

² Использование инфракрасного спектра в этом случае имеет ряд преимуществ перед видимым. Он, как правило, менее чувствителен к условиям освещения в помещении, и нет потенциально раздражающих видимых вспышек света, исходящих от пульта дистанционного управления.

³ Интересно отметить, что зрительная система человека работает в диапазоне частот менее 2:1, в то время как слуховая система человека работает в диапазоне частот примерно 1000:1 (от 20 до 20 000 герц).Если бы человеческий слух имел диапазон, эквивалентный нашему зрению, мы бы услышали в общей сложности менее полной октавы. Другими словами, do-re-mi-fa-sol-la-ti-do оканчивалось бы на ti, и все остальное было бы неслышно. В таком случае ясно одно: фортепианные клавиатуры были бы намного короче.

⁴ В качестве примечания: в зависимости от конструкции некоторые светодиоды можно использовать в качестве грубых фотодиодов. Хотя они не оптимизированы для такого использования, может быть интересно посветить на светодиод и посмотреть, как он производит напряжение.

⁵ Механическая версия потребует поворотного регулируемого конденсатора, подключенного к небольшому двигателю или соленоиду для перемещения пластин конденсатора. Хотя это может работать на более низких частотах, если необходимы быстрые изменения, возникающее в результате тепло, выделяемое трением, может привести к тому, что это хитрое изобретение загорится. Вообще говоря, это не то, что мы хотим, чтобы наши схемы делали.

Символы и схемы диодов всех типов

Диод — это полупроводниковое электронное устройство, которое действует как переключатель электрического тока.Как правило, диод пропускает ток только в одном направлении без каких-либо ограничений. Кроме того, он допускает протекание тока в противоположном направлении при некоторых условиях.

Диод представляет собой двухконтактное устройство, называемое анодом и катодом. Полярность диода очень важна при использовании в электрических или электронных схемах.

Диод является активным устройством, поскольку он не может работать без внешнего напряжения. Для работы диода необходимо подать внешний источник питания или смещение.

Различные типы диода,

• PN-соединительный диод
• ZENER DIOODE
• Shoctky Diode
• Shockley Diode
• Avalange Diode
• Diode Diode
• Diode Diode
• Туннельная диода
• Diode
• Paractor Diode
• Step Recovery Диод
• PIN-диод
• Диод Gunn
• Лазерный диод
• Светоизлучающий диод (LED)

PN-переходной диод

PN-переходной диод является самым простым диодом среди других.Это двухполюсное устройство. В нормальных условиях он пропускает ток только в одном направлении. Основным применением PN-диода является преобразователь переменного тока в постоянный или выпрямительная цепь. Здесь вы можете увидеть символ PN Junction Diode.

Стабилитрон

Стабилитрон также выполняет практически те же функции, что и диод с PN-переходом. Он также позволяет течь току только в одном направлении. Разница лишь в том, что он допускает протекание тока в обратном направлении, когда напряжение на его выводах пересекает напряжение Зенера.Здесь вы можете увидеть символ стабилитрона.

Диод Шоттки

Диод Шоттки также известен как диод с горячей несущей или диод с горячим барьером. Диод Шоттки образован соединением полупроводника с металлом. Преимущества диода Шоттки перед обычным диодом заключаются в том, что он имеет очень низкое прямое падение напряжения, очень высокую скорость переключения. Здесь вы можете увидеть символ диода Шоттки.

Диод Shockley

Это многослойный диод PNPN.Его конструкция почти такая же, как у тиристора без вывода затвора. У Шокли есть две развязки PN. Кроме того, он может иметь несколько узлов PN. Пока приложенное напряжение не пересекает напряжение срабатывания, оно не допускает протекания тока. Как только приложенное напряжение пересекает напряжение срабатывания, его сопротивление уменьшается до низкого уровня и начинает протекать ток. Здесь вы можете увидеть символ Shockley Diode.

Лавинный диод

Лавинный диод — это те, которые работают в режиме лавинного пробоя, не повреждая себя.В общем, он не пропускает ток, но когда напряжение на нем пересекает напряжение пробоя, он начинает проводить ток. Здесь вы можете увидеть символ лавинного диода.

Диод постоянного тока

Диод постоянного тока также известен как диод ограничения тока или диод регулирования тока. Основной функцией этого диода является ограничение протекания через него тока ниже определенного значения. Здесь вы можете увидеть символ диода постоянного тока.

Туннельный диод

Туннельный диод также известен как диод Эсаки.Это полупроводниковый прибор с эффективным отрицательным сопротивлением из-за квантового эффекта. Туннельный диод представляет собой сильно легированный PN-диод. Здесь вы можете увидеть символ туннельного диода.

Варакторный диод

Варакторный диод — полупроводниковый прибор, зависящий от напряжения. Он всегда работает в условиях обратного смещения. Основная характеристика варакторного диода состоит в том, что его внутренняя емкость изменяется при изменении обратного напряжения. Он также известен как варикап-диод или диод с переменным конденсатором.Здесь вы можете увидеть символ варакторного диода.

Ступенчатый восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод также известен как отщелкивающий диод или накопительный диод. Это специально разработанный чрезвычайно короткий импульсный сигнал. Плотность легирования ступенчатого восстанавливающего диода чрезвычайно мала. Здесь вы можете увидеть символ диода ступенчатого восстановления.

PIN-диод

PIN-диод изготавливается путем вставки нелегированного собственного полупроводникового материала между областями полупроводника P-типа и полупроводника N-типа.Таким образом, у него есть дополнительный слой между P- и N-переходами. Это отличает PIN-диод от обычного диода. Здесь вы можете увидеть символ PIN-диода.

Диод Ганна

Диод Ганна представляет собой электронный полупроводниковый прибор, состоящий только из полупроводникового материала N-типа. В диоде Ганна нет полупроводникового материала P-типа. Диоды Ганна в основном используются для создания микроволновых сигналов. Диод Ганна также имеет свойство отрицательного сопротивления. Здесь вы можете увидеть символ Gunn Diode.

Светоизлучающий диод (LED)

Светоизлучающий диод или LED — это специальный тип диода, который излучает свет при подключении к источнику питания при прямом смещении. При обратном смещении он не может работать или излучать свет. Светодиод изготовлен из особого типа полупроводникового материала, такого как фосфид алюминия, индия, галлия (AlInGiP). Здесь вы можете увидеть символ светодиода.

Лазерный диод

Лазерный диод также представляет собой полупроводниковое устройство, почти похожее на светодиод.Он излучает когерентный свет от своего PN-перехода. Лазерный диод использует процесс «усиления света за счет стимулированного излучения». Здесь вы можете увидеть символ лазерного диода.

Спасибо за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Диоды — обзор | ScienceDirect Topics

8.4.2 Диоды

Диод представляет собой двухслойный полупроводниковый прибор с двумя выводами. Когда полупроводниковые материалы n-типа и p-типа соединяются вместе, это образует PN-переход, который называется диодом.Полупроводниковый диод позволяет току течь через него в одном направлении, но не в другом. Базовая структура и условное обозначение полупроводникового диода показаны на рис. 8.34. Две клеммы называются анодом (А) и катодом (К).

Рисунок 8.34. Полупроводниковый диод

Обычный ток течет через диод от анода к катоду (электроны текут от катода к аноду). Носителями тока в полупроводниках р-типа являются дырки, тогда как в полупроводниках n-типа носителями тока являются электроны.Нормальная диффузия на стыке двух материалов заставит часть дырок дрейфовать в материал n-типа, а часть электронов — в материал p-типа. Это создает небольшой заряд на стыке, который отталкивает любую дальнейшую диффузию дырок и электронов. Заряженная область на стыке называется обедненной областью или барьерной областью. Работа диода рассматривается, когда диод смещен либо в прямом, либо в обратном направлении, как показано на рис. 8.35.Здесь прикладывается напряжение (V) и может быть измерен ток (I).

Рисунок 8.35. Работа с полупроводниковым диодом

Типичные области применения полупроводникового диода включают выпрямление сигнала переменного тока в источниках питания, цепи пикового детектора, фиксацию уровня сигнала (для предотвращения превышения уровня напряжения сигнала безопасного уровня, называемого защитой входа цепи), телекоммуникации и индуктивные цепи. схемы улавливания обратной ЭДС (для снятия больших напряжений, создаваемых быстро меняющимся током в катушке индуктивности).

Когда диод смещен в прямом направлении, это приводит к уменьшению области обеднения. Если диод достаточно смещен (при достаточно высоком значении V), то начинает течь ток (I). Однако, если диод смещен в обратном направлении, это приводит к увеличению области обеднения и предотвращает протекание тока.

Идеальный диод проводит только тогда, когда диод смещен в прямом направлении, и тогда падение напряжения на диоде (Vd) равно нулю. Когда идеальный диод смещен в обратном направлении, ток не течет.

В реальном диоде, когда диод смещен в прямом направлении, существует конечное падение напряжения (Vd) на диоде: примерно 0,6 В для кремниевого диода и примерно 0,4 В для германиевого диода. При любом приложенном напряжении ниже этого значения ток не будет течь. Когда реальный диод смещен в обратном направлении, ток утечки будет небольшим, но конечным. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) кремниевого диода показана на рис. 8.36.

Рисунок 8.36. Характеристика полупроводникового диода (масштабы прямого и обратного смещения не равны)

При прямом смещении уравнение диода задается следующим образом:

v/KT-1)

где I — ток, протекающий через диод, Is — ток насыщения или утечки (обычно порядка 10 ^–14 А), V — напряжение на диоде (т. е. V _d ), q — заряд электрона, k — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура (в градусах Кельвина). Для схемы, работающей при температуре около 20°C, k.T/q обычно принимается равной 25 мВ.

Варианты полупроводниковых диодов, которые обычно используются в электронных схемах, включают стабилитрон, светоизлучающий диод (LED) и фотодиод.

Если обратное напряжение смещения превышает максимальное значение напряжения пробоя, диод будет проводить ток, и чрезмерный ток может разрушить устройство. Это называется лавинным срывом. Также может возникнуть вторая форма пробоя, туннельный (или зенеровский) пробой.

Стабилитрон имеет регулируемое обратное напряжение пробоя. Туннелирование или пробой Зенера происходит при превышении управляющего напряжения. Символ стабилитрона показан на рис. 8.37. Диод Зенера используется в таких приложениях, как источники питания и схемы опорного напряжения.

Рисунок 8.37. Символ стабилитрона

Светодиод — это диод, который заставляет устройство излучать свет, когда через него протекает ток (прямое смещение). Доступные цвета: красный, зеленый, оранжевый, синий и белый. Символ светодиода показан на рис. 8.38.

Рисунок 8.38. Символ светодиода

Типичное применение светодиода показано на рис. 8.39. Здесь светодиод подключен к напряжению источника питания цепи и используется для индикации наличия питания в цепи. Напряжение питания составляет +5 В постоянного тока.Прямое падение напряжения на светодиоде составляет 2 В (фактическое значение зависит от конкретного светодиода), а прямой ток для стандартных светодиодов составляет 20 мА (фактическое значение зависит от конкретного светодиода). Чтобы подключить светодиод к источнику +5 В, ток, протекающий через диод, должен быть ограничен резистором подходящего номинала.

Рисунок 8.39. Работа светодиода

Фотодиод можно использовать для измерения интенсивности света, поскольку он вырабатывает ток, зависящий от количества света, падающего на p-n-переход.

Диод Электронный компонент – определение, типы, символы, использование диодов

Узнайте, что такое диодный электронный компонент — определение, типы, символы, использование и применение диодов в электронике.

Здесь мы узнаем Что такое диодный электронный компонент — определение, типы, символы, использование и применение диодов в электронике.

Что такое диод?

A Диод — это электронный компонент , пропускающий электрический ток только в одном направлении.Это полупроводниковый прибор, состоящий из p-n перехода.

Они чаще всего используются для преобразования переменного тока в постоянный, потому что они пропускают положительную ( + ) часть волны и блокируют отрицательную ( – ) часть сигнала переменного тока, или, если они перевернуты, они передать только отрицательную часть, а не положительную часть.

Как p-тип , так и n-тип кремний будут проводить электричество так же, как любой проводник; однако, если кусок кремния легирован p-типом в одной секции и n-типом в соседней секции, ток будет течь только в одном направлении через соединение между двумя областями.

Диоды одни из самых основных полупроводниковых приборов.

Что такое диод прямого смещения?

Диод называется смещенным в прямом направлении, если на нем присутствует положительное напряжение от материала p- к n-типу. В этом состоянии диод ведет себя скорее как хороший проводник, и может течь ток, как показано на следующем рисунке:

Диод прямого смещения

На диоде будет небольшое напряжение, около 0,6 вольт для Si, и это напряжение будет в значительной степени не зависеть от тока, что сильно отличается от резистора.

Что такое диод с обратным смещением?

Если изменить полярность приложенного напряжения, то диод будет смещен в обратном направлении и будет казаться непроводящим. Ток почти не будет течь и на устройстве будет большое напряжение.

Диод обратного смещения

Типы диодов, обозначение и применение

Характеристики и применение диодов

Несимметричное поведение диодов связано с подробными свойствами p-n-перехода. Диод действует как односторонний клапан для тока, и это очень полезная характеристика.

Одним из применений является преобразование переменного тока ( AC ), который периодически меняет полярность, в постоянный ток ( DC ), который всегда имеет одну и ту же полярность.

Проверка : Как преобразовать переменный ток в постоянный с помощью диода

Обычная бытовая электроэнергия представляет собой переменный ток, в то время как батареи обеспечивают постоянный ток, и преобразование переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Диоды используются для этой цели настолько часто, что их иногда называют выпрямителями, хотя существуют и другие типы выпрямительных устройств.

На рисунке ниже показаны входной и выходной ток для простого однополупериодного выпрямителя. Схема получила свое название из-за того, что выходной сигнал представляет собой только положительную половину входного сигнала.

Однополупериодный выпрямитель

В схеме двухполупериодного выпрямителя ( на рисунке ниже ) используются четыре диода, расположенных таким образом, что обе полярности входного сигнала могут использоваться на выходе. Полноволновая схема более эффективна, чем полуволновая.

Двухполупериодный выпрямитель

Как преобразовать переменный ток в постоянный с помощью диода

Похожие сообщения:

Типы, обозначение, характеристики и применение

Диод — это простейший полупроводник, который может выполнять широкий спектр операций, и они бывают разных форм и размеров.В 1874 году немецкий физик Фердинанд Браун обнаружил асимметричную электрическую проводимость при контакте между кристаллическим материалом и металлом. Lets

Диод

Диод представляет собой электрический компонент с двумя выводами, который проводит электричество в основном в одном направлении. На одном конце он имеет высокое сопротивление и низкое сопротивление на другом конце.

Диоды используются для ограничения напряжения в цепях, а также для преобразования переменного тока в постоянный. Они также защищают цепи. Полупроводники, такие как кремний и германий, чаще всего используются для изготовления диодов.Они передают электричество в одном и том же направлении, но способ передачи электричества различается. Диоды бывают разных форм и размеров и имеют свой собственный набор приложений.

Обозначение диода

Диод состоит из двух выводов, называемых анодом и катодом. Стрелка представляет собой анод. Анод символизирует обычное направление протекания тока в условиях прямого смещения. Вертикальная полоса представляет собой катод. Обозначение типичного диода показано на рисунке ниже.

Подробное описание диода

Конструкция диода

Кремний и германий — это два полупроводниковых материала, которые можно использовать для изготовления диодов. Диод считается смещенным в прямом направлении, когда напряжение на аноде больше, чем напряжение на катоде, и он легко проводит ток при минимальном падении напряжения. Диод считается смещенным в обратном направлении, когда напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде. Стрелка на символе показывает направление обычного течения тока.

Типы диодов

Доступно множество типов диодов. Некоторые из широко используемых и важных диодов упоминаются ниже:

1. Светодиодные диода
2. PN Переходные диод
3. ZENER DIOODE
4. PhotoDiode
5. Diode
6. Лазерный диод
7. Лазерный диод
8. Avalanche Diode
9. Вариатор диода

Светоизлучающий диод (LED)

Свет образуется при прохождении электрического тока между электродами через этот диод.Другими словами, Свет производится, когда через него проходит достаточное количество поступательного тока. Этот свет не виден во многих диодах, потому что уровни частоты слишком низкие, чтобы его можно было увидеть. Светодиоды доступны в различных цветах. Трехцветные светодиоды — это светодиоды, которые могут излучать три цвета одновременно. Энергетическая щель полупроводника, используемого в диоде, определяет цвет света.

Диод с соединением P-N

Диоды с соединением P-N также называются выпрямительными диодами. Эти диоды изготовлены из полупроводникового материала и используются в процессе выпрямления.Два слоя полупроводников используются для изготовления диода с PN-переходом. Материал p-типа легирован на один слой полупроводникового материала, а материал n-типа легирован на другой. PN-переход образован комбинацией слоев p-типа и n-типа. В результате диод известен как диод с PN-переходом.

Диод P-N перехода позволяет току течь в прямом направлении, но предотвращает его протекание в обратном направлении.

Стабилитрон

Зенеровский диод является наиболее полезным типом диода, поскольку он обеспечивает стабильное опорное напряжение.Они смещены в обратном направлении и выходят из строя при приложении определенного напряжения. Стабильное напряжение генерируется, когда ток, протекающий через резистор, ограничен. В источниках питания обычно используются стабилитроны для получения опорного напряжения.

Фотодиод

С помощью фотодиода можно обнаружить даже небольшое количество электрического тока, вызванного светом. Они весьма полезны при обнаружении света. Фотодиод — это диод обратного смещения, который обычно используется в солнечных элементах и ​​фотометрах.Они даже используются для выработки электроэнергии.

Диод Шоттки

В диодах Шоттки прямое напряжение ниже, чем у других кремниевых диодов с P-N переходом. При слабом токе и изменении напряжения от 0,15 до 0,4 вольта можно увидеть падение напряжения. Для достижения этой производительности они построены по-разному. Диоды Шоттки широко используются в выпрямительных устройствах.

Лазерный диод

Лазерный диод — это уникальный тип диода, поскольку он излучает когерентный свет.Его можно найти во многих проигрывателях компакт-дисков, DVD-плеерах и лазерных принтерах. Они дороже, чем светодиоды, но дешевле, чем другие лазерные генераторы. Единственным недостатком этих диодов является их короткий срок службы.

Лавинный диод

Лавинный диод — это диод с обратным смещением, в работе которого используется лавинный эффект. Лавина разрушается, когда падение напряжения постоянно и не зависит от тока. Они используются для фотодетектирования из-за их высокой чувствительности.

Варакторный диод

Варакторный диод представляет собой диод с P-N переходом с обратным смещением и электрически изменяемой емкостью. Варикапы, настроечные диоды, диоды с переменным конденсатором, параметрические диоды и диоды с переменным конденсатором — все это термины, используемые для описания этих диодов.

Туннельный диод

Туннельный диод (также известный как диод Эсаки) имеет практически отрицательное сопротивление из-за квантово-механического процесса, известного как туннелирование. PN-переход в туннельных диодах сильно легирован и имеет ширину около 10 нм. Электронные состояния зоны проводимости на n-стороне более или менее выровнены с состояниями дырок валентной зоны на p-стороне, что приводит к нарушению запрещенной зоны.

Характеристики диода

Ниже приведены характеристики диода:

1. Диод с прямым смещением
2. Диод с обратным смещением
3. Диод с нулевым смещением

течет, на нем небольшое падение напряжения.Прямое напряжение для кремниевых диодов составляет 690 мВ, а для германиевых диодов прямое напряжение составляет 300 мВ. Потенциальная энергия материала p-типа положительна, а потенциальная энергия материала n-типа отрицательна.

Диод с обратным смещением

Диод считается смещенным в обратном направлении, когда напряжение батареи полностью разряжено. Обратное напряжение кремниевых диодов составляет -20 мкА, а обратное напряжение германиевых диодов -50 мкА. Потенциальная энергия материала p-типа отрицательна, а потенциальная энергия материала n-типа положительна.

Диод с нулевым смещением

Если потенциал напряжения на диоде равен нулю, говорят, что диод смещен по нулю.

Применение диода

Некоторые из основных применений диода перечислены ниже:

• Диоды в защите от обратного тока
• Диоды в цепях фиксации
• Диоды в логических элементах

в качестве выпрямителя

Что следует помнить на основе диода

• Диод – это электронный компонент с двумя выводами, который проводит электричество в одном направлении.
• Он имеет высокое сопротивление на одном конце и низкое сопротивление на другом конце.
• В обозначении диода стрелка обозначает анод, а вертикальная черта — катод.
• Анод представляет обычное направление тока в прямом смещении к катоду.
• Диоды обычно состоят только из двух полупроводниковых материалов: кремния и германия.

Вопросы прошлых лет на основе диода

Вопросы: Какой диод используется в солнечных элементах и ​​фотометрах? (Вся Индия, 2015 г. , 1 балл)

Ответ: Фотодиод представляет собой полупроводниковое устройство с p-n переходом, которое преобразует свет в электричество.Когда фотоны поглощаются фотодиодом, образуется электричество. В фотодиодах можно найти оптические фильтры, встроенные линзы, а также большие или малые площади поверхности. Обычный традиционный солнечный элемент, используемый для выработки электрической солнечной энергии, представляет собой фотодиод большой площади.

Вопросы: Какой полупроводниковый материал используется для производства диодов? (Вся Индия, 2016 г., 1 балл)

Ответ: Кремний и германий обычно используются для производства диодов.

Вопросы: .Нарисуйте символ (i) и (ii) обратную ВАХ стабилитрона. Кратко объясните, какое свойство характеристики позволяет использовать стабилитроны в качестве регулятора напряжения. (All India 2008 C, 2 балла)

Ответ: (i)

(ii)  

Стабилитрон работает в области обратного пробоя, и напряжение на нем остается постоянным благодаря этому. они используются в качестве регуляторов напряжения.

Вопросы: Нарисуйте принципиальную схему освещенного фотодиода в обратном смещении.Напишите основное использование фотодиода и стабилитрона (Дели, 2010 г., 2 балла)

Ответ: Принципиальная схема фотодиода —

Фотодиоды используются для демодуляции оптического сигнала и обнаружения оптического сигнала. Стабилитроны используются в качестве стабилизаторов постоянного напряжения.

Вопрос: Назовите устройство D, которое используется в качестве регулятора напряжения в данной цепи, и укажите его условное обозначение. (Дели, 2011 г., 2 балла)

Ответ: Устройство D представляет собой стабилитрон.

Обозначение стабилитрона 

Вопрос: Объясните, как в переходном диоде образуется обедненная область? (Дели, 2011 г., 2 балла) 

Ответ: При образовании pn-перехода дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область, и электронно-дырочные пары объединяются. и быть уничтоженным.

Этот ввод создает потенциальный барьер VB на стыке, который препятствует дальнейшей диффузии через стык.Таким образом, вблизи перехода образуется небольшая область, обедненная свободными носителями заряда. В нем есть только неподвижные ионы, называемые обедненной областью.

Вопрос: Нарисуйте принципиальную схему диода с p-n переходом

Как влияет ширина обедненного слоя в обоих случаях? (All India 2011 C, 2 балла)

Ответ: Принципиальная схема диода с p-n переходом, смещенным в прямом и обратном направлении, показана ниже:

Диаграмма иллюстрирует принципиальную схему диодов с p-n переходом с обратным смещением.

Вопросы: Объясните с помощью принципиальной схемы, как стабилитрон работает в качестве регулятора постоянного напряжения? Нарисуйте его ВАХ. (Вся Индия, 2009 г., 3 балла)

Ответ: Стабилитрон обычно используется в качестве регулятора напряжения.

Принцип: Стабилитрон работает в области обратного пробоя. Напряжение на нем остается постоянным. Напряжение равно напряжению пробоя при высоком заряде обратным током.

Вопрос: С помощью подходящей диаграммы объясните образование областей обеднения в p-n переходе.Как изменится его ширина, если соединение

(i) смещено вперед и

(ii) смещено назад? (All India 2009, 3 балла)

Ответ: Когда формируется pn-переход, дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область и электронно-дырочные пары. комбинируй и уничтожай.

Этот ввод создает потенциальный барьер, VB через соединение препятствует дальнейшей диффузии через соединение.Из-за этой небольшой области, образующейся вблизи перехода, которая обеднена свободными носителями заряда и имеет только неподвижные ионы, называется областью обеднения.

Принципиальная схема диода с p-n переходом с прямым и обратным смещением показана ниже:

(i) Ширина обедненного слоя уменьшается при прямом смещении.

(ii) Ширина обедненного слоя увеличивается при обратном смещении.

Вопросы: (i) Описать работу светоизлучающих диодов (СИД).

(ii) Какие полупроводники предпочтительны для изготовления светодиодов и почему?

(iii) Укажите два преимущества использования светодиодов по сравнению с обычными маломощными лампами накаливания. (Вся Индия, 2011 г., 3 балла)

Ответ: (i) Работа светодиода: светодиод представляет собой диод с p-n переходом, смещенным в прямом направлении. Он преобразует электрическую энергию в оптическую энергию инфракрасного и видимого света.

Он всегда имеет прямое смещение. Благодаря этому тонкий обедненный слой и низкий потенциальный барьер облегчают диффузию электронов и дырок через переход, когда высокоэнергетические электроны зоны проводимости объединяются с низкоэнергетическими дырками в валентной зоне.Энергия высвобождается в виде фотонов, и ее можно увидеть в виде света.

(ii) Полупроводники с подходящей шириной запрещенной зоны (близкой к 1,5 эВ) предпочтительны для изготовления светодиодов GaAs, CdTe и т. д. Другими причинами выбора этих материалов являются высокое оптическое поглощение, доступность сырья и низкая стоимость

( iii) Использование светодиодов:

(a) Светодиоды могут работать при очень низком напряжении и потреблять очень меньше энергии по сравнению с лампами накаливания

(b) Им требуется меньше времени для работы и они имеют долгий срок службы.

Вопросы: Нарисуйте принципиальную схему двухполупериодного выпрямителя с использованием диода с p-n переходом. Объясните его работу и покажите формы выходных входных сигналов. (Дели 2012, 3 балла)

Ответ: Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя показана ниже:

Форма сигнала основана на том принципе, что переходные диоды имеют очень низкое сопротивление в прямом направлении смещения и высокое сопротивление в обратном направлении смещения.

Вопрос: Как изготавливается диод Зенера, чтобы сделать его диодом специального назначения? Нарисуйте 7-вольтовые характеристики стабилитрона и объясните значение напряжения пробоя. (ii) Кратко объясните с помощью принципиальной схемы, как диод с p-n переходом работает как однополупериодный выпрямитель. (Delhi 2009C, 5 баллов)

Ответ: (i) Стабилитрон работает только в области обратного пробоя, поэтому он считается полупроводником специального назначения.

Обратный ток возникает из-за потока электронов со стороны n на сторону p и дырок со стороны p на сторону n. Обратно смещенное напряжение увеличивает электрическое поле на переходе, значительно увеличивается, а затем обратное смещенное напряжение V – V _z . После этого напряженность электрического поля становится достаточно высокой, чтобы притягивать электроны с p-стороны и ускорять их к n-стороне.

Эти электроны ответственны за большой ток при пробое.

Регулятор напряжения преобразует нестабилизированный постоянный ток на выходе выпрямителя в постоянное регулируемое постоянное напряжение с помощью стабилитронов.Таким образом, падение напряжения на RL увеличивается без изменения падения напряжения на стабилитроне. Это связано с тем, что в области пробоя напряжение Зенера остается постоянным, даже если ток через диод Зенера изменяется.

При снижении входного напряжения ток через диоды Rs и Зенера уменьшается. Падение напряжения на Rs уменьшается без изменения напряжения на стабилитроне.

Теперь любое изменение входного напряжения приводит к изменению падения напряжения на Rs.Это изменение происходит без изменения напряжения на стабилитроне. Таким образом, стабилитрон действует как регулятор напряжения.

(ii) Принципиальная схема диода с p-n переходом в качестве однополупериодного выпрямителя представлена ​​ниже. Следовательно, переменный ток преобразуется диодом в однонаправленный пульсирующий постоянный ток. Это также известно как полуволновое выпрямление.

Вопросы: а) Объясните с помощью схемы, как в переходном диоде образуются обедненный слой и барьерный потенциал.

(b) Нарисуйте принципиальную схему двухполупериодного выпрямителя. Объясните его работу и нарисуйте входные и выходные сигналы. (Дели, 2014 г., 5 баллов)

Ответ: (а) Формирование p-n перехода происходит путем диффузии заряда. Когда полупроводник p-типа соединяется с полупроводником n-типа, начинается диффузия свободных зарядов через переход.

Из-за образования p-n перехода дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область.Пара электрон-дырка объединяется и уничтожается.

Этот ввод создает потенциальный барьер VB на стыке, который препятствует дальнейшей диффузии через стык. Таким образом, небольшая область, которая образуется в переходе, обедненном свободными носителями заряда и имеющем только неподвижные ионы, называется обедненной областью.

Потенциальный барьер: Распределение потенциала вблизи p-n перехода известно как потенциальный барьер.

Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя показана ниже:

Форма входного и выходного сигналов представлена ​​на схеме ниже: очень низкое сопротивление в прямом направлении смещения и высокое сопротивление в обратном направлении смещения.

Вопрос: Почему стабилитрон считается полупроводниковым диодом специального назначения? Нарисуйте ВАХ стабилитронов и кратко объясните, как резко возрастает обратный ток при напряжении пробоя? Кратко опишите с помощью принципиальной схемы, как работает стабилитрон для получения постоянного напряжения постоянного тока с нерегулируемого выхода постоянного тока выпрямителя. (Дели 2009 C; Иностранный 2012, 5 баллов)

Ответ: Стабилитрон работает в области обратного пробоя, поэтому он считается полупроводником специального назначения.

Обратный ток возникает из-за потока электронов со стороны n на сторону p и дырок со стороны p на сторону n. Обратно смещенное напряжение увеличивает электрическое поле на переходе, значительно увеличивается, а затем обратное смещенное напряжение V – V _z . После этого напряженность электрического поля становится достаточно высокой, чтобы притягивать электроны с p-стороны и ускорять их к n-стороне.

Регулятор напряжения преобразует нестабилизированный постоянный ток на выходе выпрямителя в постоянное регулируемое постоянное напряжение с помощью стабилитронов.Таким образом, падение напряжения на RL увеличивается без изменения падения напряжения на стабилитроне. Это связано с тем, что в области пробоя напряжение Зенера остается постоянным, даже если ток через диод Зенера изменяется.

При уменьшении входного напряжения ток через R _s и стабилитроны уменьшается. Падение напряжения на R _s уменьшается без изменения напряжения на стабилитроне.

Теперь любое изменение входного напряжения приводит к изменению падения напряжения на R _s .