Што е диода?

Диодата е електронска компонента со два терминали, го ограничува протокот струја во една насока и му овозможува слободно да тече во спротивна насока. Има многу намени во електронските кола и може да се користи за изградба на исправувачи, инвертери и генератори.

Во оваа статија, ќе земеме погледот што е диода и како функционира. Ќе разгледаме и некои од неговите вообичаени употреби во електронските кола. Па ајде да започнеме!

Како функционира диодата?

Диодата е електронски уред кој таа им овозможува на струјата мора да тече во една насока. Тие обично се наоѓаат во електрични кола. Тие работат врз основа на полупроводничкиот материјал од кој се направени, кој може да биде или N-тип или P-тип. Ако диодата е од типот N, таа ќе помине струја само кога напонот се применува во иста насока како стрелката на диодата, додека диодите од типот P ќе поминуваат струја само кога напонот се применува во спротивна насока од неговата стрелка.

Полупроводничкиот материјал овозможува струја да тече, создавајќизона на исцрпување“, ова е регионот каде што електроните се забранети. Откако ќе се примени напонот, зоната на исцрпување допира до двата краја на диодата и овозможува струја да тече низ неа. Овој процес се нарекува "пристрасност нанапред".

Ако се примени напон на обратно полупроводнички материјал, обратна пристрасност. Ова ќе предизвика зоната на исцрпување да се протега само од едниот крај на терминалот и да го запре протокот на струјата. Тоа е затоа што ако напонот се примени по истата рута како стрелката на полупроводник од P-тип, полупроводникот од P-тип би делувал како N-тип бидејќи ќе им овозможи на електроните да се движат во спротивна насока од неговата стрелка.

Тековен тек на диодата

За што се користат диодите?

Диодите се користат за конвертирате директна струја на наизменична струја, додека ја блокира обратната спроводливост на електричните полнежи. Оваа главна компонента може да се најде и во затемнувачи, електрични мотори и соларни панели.

Диодите се користат во компјутерите за защита компјутерски електронски компоненти од оштетување поради пренапони на струја. Тие го намалуваат или блокираат напонот поголем од оној што го бара машината. Исто така, ја намалува потрошувачката на енергија на компјутерот, заштедува енергија и ја намалува топлината што се создава внатре во уредот. Диодите се користат во висококвалитетни апарати како што се печки, машини за миење садови, микробранови печки и машини за перење. Тие се користат во овие уреди за заштита од штетата поради пренапони предизвикани од прекини на електричната енергија.

Примена на диоди

• корекција
• Како прекинувач
• Коло за изолација на изворот
• Како референтен напон
• Мешалка за фреквенција
• Заштита од обратна струја
• Заштита од обратен поларитет
• Заштита од пренапони
• AM детектор на обвивка или демодулатор (детектор на диоди)
• Како извор на светлина
• Во колото на позитивниот сензор за температура
• Во колото на светлосниот сензор
• Соларна батерија или фотоволтаична батерија
• Како машинка
• Како држач

Историја на диодата

Зборот „диода“ доаѓа од Греческий зборот „диодус“ или „диодос“. Целта на диодата е да дозволи струјата да тече само во една насока. Диодата може да се нарече и електронски вентил.

Беше пронајден Круг Хенри Џозеф преку неговите експерименти со електрична енергија во 1884 година. Овие експерименти беа спроведени со помош на вакуумска стаклена цевка, внатре во која имаше метални електроди на двата краја. Катодата има плоча со позитивен полнеж, а анодата има плоча со негативен полнеж. Кога струјата ќе помине низ цевката, таа ќе светне, што покажува дека енергијата тече низ колото.

Кој ја измислил диодата

Иако првата полупроводничка диода била измислена во 1906 година од Џон А. Флеминг, таа им се припишува на Вилијам Хенри Прајс и Артур Шустер за независното измислување на уредот во 1907 година.

Вилијам Хенри Прес и Артур Шустер

Видови диоди

• Мала сигнална диода
• Голема сигнална диода
• Зенер диода
• диода што емитува светлина (LED)
• DC диоди
• Шотки диода
• Шокли диода
• Диоди за обновување чекори
• тунел диода
• Варакторска диода
• ласерска диода
• Транзиторна диода за потиснување
• Златни допирани диоди
• Супер бариерни диоди
• Пелтиер диода
• кристална диода
• Лавинска диода
• Силиконски контролиран исправувач
• Вакуумски диоди
• ПИН-диода
• точка на контакт
• Диода Хана

Мала сигнална диода

Мала сигнална диода е полупроводнички уред со способност за брзо префрлување и ниско спроводливо пад на напон. Обезбедува висок степен на заштита од оштетување поради електростатско празнење.

Голема сигнална диода

Голема сигнална диода е тип на диода што пренесува сигнали на повисоко ниво на моќност од мала сигнална диода. Голема сигнална диода обично се користи за конвертирање AC во DC. Голема сигнална диода ќе го пренесе сигналот без загуба на енергија и е поевтина од електролитски кондензатор.

Кондензаторот за одвојување често се користи во комбинација со голема сигнална диода. Употребата на овој уред влијае на времето на минлив одговор на колото. Кондензаторот за одвојување помага да се ограничат флуктуациите на напонот предизвикани од промените на импедансата.

Зенер диода

Зенер диодата е посебен тип што ќе спроведува електрична енергија само во областа директно под директен пад на напон. Ова значи дека кога еден терминал на зенер диодата е под напон, дозволува струјата да се движи од другиот терминал до напојуваниот терминал. Важно е овој уред да се користи правилно и да е заземјен, во спротивно може трајно да го оштети вашето коло. Исто така, важно е овој уред да се користи на отворено, бидејќи ќе пропадне ако се стави во влажна атмосфера.

Кога ќе се примени доволно струја на зенер диодата, се создава пад на напон. Ако овој напон го достигне или го надмине пробивниот напон на машината, тогаш дозволува струјата да тече од еден терминал.

диода што емитува светлина (LED)

Светлосна диода (LED) е направена од полупроводнички материјал кој испушта светлина кога низ неа ќе помине доволно количество електрична струја. Една од најважните својства на LED диодите е тоа што тие многу ефикасно ја претвораат електричната енергија во оптичка енергија. LED диодите исто така се користат како индикаторски светла за означување на цели на електронски уреди како што се компјутери, часовници, радија, телевизори итн.

ЛЕР е одличен пример за развој на технологијата за микрочипови и овозможи значајни промени во областа на осветлувањето. LED диодите користат најмалку два полупроводнички слоја за да генерираат светлина, еден pn-спој за да генерираат носители (електрони и дупки), кои потоа се испраќаат на спротивните страни на слојот „бариера“ кој ги зафаќа дупките од едната и електроните од другата страна. . Енергијата на заробените носители се рекомбинира во „резонанца“ позната како електролуминисценција.

ЛЕР се смета за ефикасен тип на осветлување бидејќи испушта малку топлина заедно со неговата светлина. Има подолг животен век од светилките со вжарено, кои можат да траат и до 60 пати подолго, имаат поголема излезна светлина и испуштаат помалку токсични емисии од традиционалните флуоресцентни светилки.

Најголемата предност на LED диодите е фактот што тие бараат многу малку енергија за работа, во зависност од типот на LED диоди. Сега е можно да се користат LED диоди со напојувања кои се движат од соларни ќелии до батерии, па дури и наизменична струја (AC).

Постојат многу различни типови на LED диоди и тие доаѓаат во различни бои, вклучувајќи црвена, портокалова, жолта, зелена, сина, бела и многу повеќе. Денес, LED диоди се достапни со прозрачен флукс од 10 до 100 лумени по вати (lm/W), што е речиси исто како и конвенционалните извори на светлина.

DC диоди

Диода со постојана струја, или CCD, е тип на регулаторна диода на напон за напојување. Главната функција на CCD е да ги намали загубите на излезна моќност и да ја подобри стабилизацијата на напонот со намалување на неговите флуктуации при промена на оптоварувањето. CCD може да се користи и за прилагодување на нивоата на DC влезна моќност и за контрола на нивоата на DC на излезните шини.

Шотки диода

Шотки диодите се нарекуваат и топли носители.

Шотки диодата била измислена од д-р Валтер Шотки во 1926 година. Пронајдокот на Шотки диодата ни овозможи да користиме LED диоди (диоди што емитуваат светлина) како сигурни извори на сигнал.

Диодата има многу корисен ефект кога се користи во кола со висока фреквенција. Шотки диодата се состои главно од три компоненти; P, N и метал-полупроводнички спој. Дизајнот на овој уред е таков што во внатрешноста на цврстиот полупроводник се формира остра транзиција. Ова им овозможува на носачите да преминат од полупроводнички во метал. За возврат, ова помага да се намали напонот напред, што пак ги намалува загубите на моќност и ја зголемува брзината на префрлување на уредите што користат Шотки диоди со многу голема маргина.

Шокли диода

Шокли диодата е полупроводнички уред со асиметричен распоред на електроди. Диодата ќе спроведува струја во една насока и многу помалку ако поларитетот е обратен. Ако надворешен напон се одржува преку Шокли диодата, тогаш тој постепено ќе се пристрасува напред како што се зголемува применетиот напон, до точка наречена „исклучен напон“ во која нема забележлива струја бидејќи сите електрони се рекомбинираат со дупките . Надвор од исклучениот напон на графичкиот приказ на карактеристиката на струја-напон, постои регион на негативен отпор. Shockley ќе дејствува како засилувач со негативни вредности на отпор во овој опсег.

Работата на Шокли најдобро може да се разбере со нејзино разложување на три дела познати како региони, струјата во обратна насока од дното кон врвот е 0, 1 и 2 соодветно.

Во регионот 1, кога се применува позитивен напон за пристрасност нанапред, електроните дифундираат во полупроводникот од n-тип од материјалот од p-тип, каде што се формира „зона на осиромашување“ поради замената на мнозинските носители. Зоната на исцрпување е регионот каде што носителите на полнеж се отстрануваат кога се применува напон. Зоната на исцрпување околу pn-спојот спречува струја да тече низ предниот дел на еднонасочниот уред.

Кога електроните влегуваат во n-страната од страната на типот p, се формира „зона на осиромашување“ во преминот од дното кон врвот додека не се блокира струјната патека на дупката. Дупките што се движат од врвот до дното се рекомбинираат со електроните што се движат од дното кон врвот. Односно, помеѓу зоните на исцрпување на лентата за спроводливост и валентната лента, се појавува „зона на рекомбинација“, што го спречува понатамошниот проток на главните носители низ диодата Шокли.

Тековниот тек сега е контролиран од еден носач, кој е малцински носач, т.е. електрони во овој случај за полупроводник од n-тип и дупки за материјал од типот p. Така, можеме да кажеме дека овде протокот на струјата е контролиран од мнозинските носители (дупки и електрони), а протокот на струјата е независен од применетиот напон, се додека има доволно слободни носители за спроведување.

Во регионот 2, електроните емитирани од зоната на исцрпување се рекомбинираат со дупки од другата страна и создаваат нови мнозински носители (електрони во материјал од p-тип за полупроводник од n-тип). Кога овие дупки ќе влезат во зоната на исцрпување, тие ја завршуваат тековната патека низ Шокли диодата.

Во регионот 3, кога се применува надворешен напон за обратна пристрасност, во спојот се појавува простор за полнење или зона на исцрпување, составена и од мнозински и од малцински носители. Паровите електрони-дупки се одвоени поради примената на напон преку нив, што резултира со струја на дрифт низ Шокли. Ова предизвикува мала количина на струја да тече низ Шокли диодата.

Диоди за обновување чекори

Диодата за обновување на чекори (SRD) е полупроводнички уред кој може да обезбеди фиксна, безусловно стабилна состојба на спроводливост помеѓу нејзината анода и катодата. Преминот од исклучена состојба во вклучена состојба може да биде предизвикана од негативни напонски импулси. Кога е вклучен, SRD се однесува како совршена диода. Кога е исклучен, SRD е претежно непроводен со одредена струја на истекување, но генерално не е доволно за да предизвика значителна загуба на енергија во повеќето апликации.

Сликата подолу ги прикажува брановите форми за обновување чекори за двата типа на SRD. Горната крива го покажува типот на брзо обновување, кој испушта голема количина светлина кога оди во исклучена состојба. Спротивно на тоа, долната крива покажува ултра-брза диода за обновување оптимизирана за работа со голема брзина и покажува само занемарливо видливо зрачење за време на преминот од-на-исклучување.

За да го вклучите SRD, напонот на анодата мора да го надмине прагот на машината (VT). SRD ќе се исклучи кога анодниот потенцијал е помал или еднаков на катодниот потенцијал.

тунел диода

Тунелската диода е форма на квантно инженерство што зема две делови од полупроводник и спојува едно парче со другата страна свртена кон надвор. Тунелската диода е единствена по тоа што електроните течат низ полупроводникот наместо околу него. Ова е една од главните причини зошто овој тип на техника е толку уникатен, бидејќи ниту една друга форма на транспорт на електрони до овој момент не успеала да постигне таков подвиг. Една од причините зошто тунел диодите се толку популарни е тоа што тие заземаат помалку простор од другите форми на квантно инженерство и исто така можат да се користат во многу апликации во многу области.

Варакторска диода

Варакторска диода е полупроводник што се користи во променлива капацитивност регулирана на напон. Варакторската диода има две врски, едната на анодната страна на PN спојот, а другата на катодната страна на PN спојот. Кога нанесувате напон на варактор, тој дозволува да се формира електрично поле што ја менува ширината на неговиот слој на исцрпување. Ова ефикасно ќе го промени неговиот капацитет.

ласерска диода

Ласерска диода е полупроводник кој емитува кохерентна светлина, исто така наречена ласерска светлина. Ласерската диода емитува насочени паралелни светлосни зраци со мала дивергенција. Ова е во спротивност со другите извори на светлина, како што се конвенционалните LED диоди, чија емитирана светлина е многу дивергентна.

Ласерските диоди се користат за оптичко складирање, ласерски печатачи, скенери за баркодови и комуникации со оптички влакна.

Транзиторна диода за потиснување

Преодна диода за потиснување на напон (TVS) е диода дизајнирана да штити од напонски бранови и други видови на минливи. Тој исто така е способен да ги одвојува напонот и струјата за да спречи високонапонски транзиенти да влезат во електрониката на чипот. TVS диодата нема да се спроведува при нормална работа, туку ќе се спроведува само за време на минливото време. За време на електричното минливо, ТВС диодата може да работи и со брзи шила dv/dt и со големи врвови dv/dt. Уредот обично се наоѓа во влезните кола на микропроцесорски кола, каде што обработува сигнали за префрлување со голема брзина.

Златни допирани диоди

Златните диоди може да се најдат во кондензатори, исправувачи и други уреди. Овие диоди главно се користат во електронската индустрија бидејќи не бараат многу напон за да спроведат електрична енергија. Диодите намачкани со злато можат да се направат од полупроводнички материјали од типот p или n. Диодата обложена со злато поефикасно ја спроведува струјата на високи температури, особено кај диодите од n-тип.

Златото не е идеален материјал за допинг полупроводници бидејќи атомите на злато се премногу големи за лесно да се вклопат во полупроводничките кристали. Ова значи дека обично златото не се дифузира многу добро во полупроводникот. Еден начин да се зголеми големината на атомите на злато за да можат да се дифузираат е да се додаде сребро или индиум. Најчестиот метод што се користи за натопување на полупроводници со злато е употребата на натриум борохидрид, кој помага да се создаде легура од злато и сребро во полупроводничкиот кристал.

Диодите намачкани со злато вообичаено се користат во апликациите за напојување со висока фреквенција. Овие диоди помагаат да се намалат напонот и струјата со враќање на енергијата од задниот EMF на внатрешниот отпор на диодата. Диоди со злато се користат во машини како што се отпорни мрежи, ласери и тунелни диоди.

Супер бариерни диоди

Супер бариерните диоди се тип на диоди што може да се користат во апликации со висок напон. Овие диоди имаат низок напреден напон при висока фреквенција.

Супер бариерните диоди се многу разновиден тип на диоди бидејќи можат да работат на широк опсег на фреквенции и напони. Тие главно се користат во кола за префрлување на електрична енергија за системи за дистрибуција на електрична енергија, исправувачи, инвертери на погонски мотори и напојувања.

Супербариерната диода главно се состои од силициум диоксид со додаден бакар. Супербариерната диода има неколку опции за дизајн, вклучувајќи рамна германиумова супербариерна диода, спојна супербариерна диода и изолациона супербариерна диода.

Пелтиер диода

Пелтиеровата диода е полупроводничка. Може да се користи за генерирање електрична струја како одговор на топлинската енергија. Овој уред е сè уште нов и сè уште не е целосно разбран, но се чини дека може да биде корисен за претворање на топлина во електрична енергија. Ова може да се користи за бојлери или дури и во автомобили. Ова би овозможило користење на топлината што се создава од мотор со внатрешно согорување, што обично е потрошена енергија. Исто така, ќе му овозможи на моторот да работи поефикасно, бидејќи нема да има потреба да произведува толку многу енергија (со што ќе користи помалку гориво), туку наместо тоа, диодата Пелтие би ја претворила отпадната топлина во моќност.

кристална диода

Кристалните диоди најчесто се користат за филтрирање со тесен опсег, осцилатори или напонски контролирани засилувачи. Кристалната диода се смета за посебна примена на пиезоелектричниот ефект. Овој процес помага да се генерираат напонски и струјни сигнали користејќи ги нивните својствени својства. Кристалните диоди исто така најчесто се комбинираат со други кола кои обезбедуваат засилување или други специјализирани функции.

Лавинска диода

Лавинска диода е полупроводник кој генерира лавина од еден електрон од проводниот опсег до валентниот опсег. Се користи како исправувач во високонапонски DC струјни кола, како детектор на инфрацрвено зрачење и како фотоволтаична машина за ултравиолетово зрачење. Ефектот на лавина го зголемува напредниот пад на напонот преку диодата, така што може да се направи многу помал од пробивниот напон.

Силиконски контролиран исправувач

Силиконски контролиран исправувач (SCR) е тиристор со три терминали. Тој беше дизајниран да делува како прекинувач во микробрановите печки за да ја контролира моќноста. Може да се активира од струја или напон, или и двете, во зависност од поставката за излез на портата. Кога иглата на портата е негативна, дозволува струја да тече низ SCR, а кога е позитивна, го блокира протокот на струја низ SCR. Локацијата на иглата на портата одредува дали струјата поминува или е блокирана кога е поставена.

Вакуумски диоди

Вакуум диодите се друг тип на диоди, но за разлика од другите типови, тие се користат во вакуумски цевки за регулирање на струјата. Вакуумските диоди овозможуваат струја да тече со постојан напон, но имаат и контролна мрежа која го менува тој напон. Во зависност од напонот во контролната мрежа, вакуумската диода или дозволува или ја запира струјата. Вакуум диоди се користат како засилувачи и осцилатори во радио приемници и предаватели. Тие исто така служат како исправувачи кои го претвораат AC во DC за употреба од страна на електрични уреди.

ПИН-диода

PIN-диодите се тип на диоди за поврзување pn. Општо земено, PIN-овите се полупроводник кој покажува низок отпор кога на него се применува напон. Овој низок отпор ќе се зголемува како што се зголемува применетиот напон. PIN-кодовите имаат праг напон пред да станат спроводливи. Така, ако не се примени негативен напон, диодата нема да помине струја додека не ја достигне оваа вредност. Количината на струја што тече низ металот ќе зависи од потенцијалната разлика или напонот помеѓу двата терминали и нема да има истекување од еден до друг терминал.

Диода за контакт со точка

Точка диода е еднонасочен уред способен да го подобри RF сигналот. Точка-контакт се нарекува и транзистор без спој. Се состои од две жици прикачени на полупроводнички материјал. Кога овие жици се допираат, се создава „точка на штипкање“ каде што електроните можат да преминат. Овој тип на диоди особено се користи со AM радија и други уреди за да им се овозможи да детектираат RF сигнали.

Диода Хана

Ган диодата е диода која се состои од два антипаралелни pn спојки со асиметрична висина на бариерата. Ова резултира со силно потиснување на протокот на електрони во напредна насока, додека струјата сè уште тече во обратна насока.

Овие уреди најчесто се користат како микробранови генератори. Тие биле измислени околу 1959 година од страна на Џ. Б. Ган и А. на Институтот за комуникации Едисон). Бел лаборатории, каде што работел на полупроводнички уреди).

Првата голема примена на Gunn диодите беше првата генерација на британска воена радио опрема UHF, која стапи во употреба околу 1965 година. Воените AM радија, исто така, широко користеа Gunn диоди.

Карактеристиката на Gunn диодата е дека струјата е само 10-20% од онаа на конвенционалната силиконска диода. Покрај тоа, падот на напонот преку диодата е околу 25 пати помал од конвенционалната диода, обично 0 mV на собна температура за XNUMX.

Видео туторијал

Што е диода - Упатство за електроника за почетници

Заклучок

Се надеваме дека сте научиле што е диода. Ако сте заинтересирани да дознаете повеќе за тоа како функционира оваа неверојатна компонента, проверете ги нашите написи на страницата со диоди. Веруваме дека и овој пат ќе го примените сето она што сте го научиле.