Halvledardioder används ofta ielektronik- och elektronikindustrin. De används både oberoende och som pn-korsningstransistorer och många andra enheter. Som en diskret komponent är dioder en viktig del av många elektroniska kretsar. De hittar en mängd olika applikationer som sträcker sig från applikationer med låg effekt till likriktare.
Vad är en diod?
Översatt från grekiska, namnet på dettaelektroniskt element betyder bokstavligen "två ledningar". De kallas anod och katod. I kretsen strömmar strömmen från anoden till katoden. Halvledardioden är ett enkelriktat element och strömmen i motsatt riktning blockeras.
Princip för verksamheten
Enheten för halvledardioder är väldigt annorlunda.Det är anledningen till att det finns många typer av dem, som skiljer sig både i nominellt värde och i de funktioner de utför. I de flesta fall är dock grundprincipen för drift av halvledardioder densamma. De innehåller en pn-korsning som ger deras grundläggande funktionalitet.
Denna term används vanligtvis i förhållande tillstandarddiodform. I verkligheten är det dock tillämpligt på nästan alla typer av dem. Dioder utgör ryggraden i den moderna elektronikindustrin. Allt - från enkla element och transistorer till moderna mikroprocessorer - är baserat på halvledare. Principen för drift av en halvledardiod baseras på egenskaperna hos halvledare. Tekniken förlitar sig på en grupp material, vars införande av föroreningar i kristallgitteret gör det möjligt att erhålla områden där laddningsbärarna är hål och elektroner.
Р-n-korsning
P-n-diodens namn fick sitt namn iDen använder en pn-korsning som gör att strömmen endast kan strömma i en riktning. Elementet har andra egenskaper som också används i stor utsträckning. Halvledardioder kan till exempel avge och registrera ljus, ändra kapacitans och reglera spänning.
P-n-korsning är en grundläggande halvledarestrukturera. Som namnet antyder är det en korsning mellan p- och n-typregioner. Övergången tillåter laddningsbärare att bara röra sig i en riktning, vilket till exempel gör det möjligt att omvandla växelström till likström.
Standarddioder är vanligtvis gjorda av kisel, även om germanium och andra halvledarmaterial också används, främst för speciella ändamål.
Volt-ampere egenskaper
Dioden kännetecknas av en volt-ampere-kurva,som kan delas in i två grenar: framåt och bakåt. I motsatt riktning är läckströmmen nära 0, men när spänningen stiger ökar den långsamt och när nedbrytningsspänningen uppnås börjar den öka kraftigt. I riktning framåt stiger strömmen snabbt när den applicerade spänningen stiger över ledningströskeln, vilket är 0,7 V för kiseldioder och 0,4 V för germanium. Element som använder olika material har olika strömspänningsegenskaper och spänningar för lednings- och nedbrytningströskeln.
En pn-korsningsdiod kan ses somgrundläggande enhet. Den används i stor utsträckning i många applikationer, från signalkretsar och detektorer till suppressorer eller transienta suppressorer i induktions- eller reläspolar och likriktare med hög effekt.
Egenskaper och parametrar
Diodspecifikationer ger hög volymdata. Exakta förklaringar om vad de är är dock inte alltid tillgängliga. Nedan följer detaljerna om de olika egenskaperna och parametrarna för dioden, som anges i specifikationerna.
Halvledarmaterial
Materialet som används i PN-korsningar harav största vikt eftersom det påverkar många av de grundläggande egenskaperna hos halvledardioder. Kisel används mest på grund av dess höga effektivitet och låga tillverkningskostnader. Ett annat vanligt element är germanium. Andra material används vanligtvis i specialdioder. Valet av halvledarmaterial är viktigt, eftersom konduktivitetströskeln beror på det - cirka 0,6 V för kisel och 0,3 V för germanium.
Spänningsfall i framåtströmsläge (U pr.)
Alla elektriska kretsar genom vilka den passerarström orsakar ett spänningsfall, och denna parameter för en halvledardiod är av stor betydelse, särskilt för korrigering, när effektförlusterna är proportionella mot Upr. Dessutom måste elektroniska element ofta ge ett litet spänningsfall, eftersom signalerna kan vara svag, men de behöver fortfarande övervinna hans.
Detta händer av två skäl.Den första ligger i pn-korsningens natur och är resultatet av ledningströskelspänningen, vilket gör att strömmen kan övervinna utarmningsskiktet. Den andra komponenten är normala resistiva förluster.
Indikatorn är av stor betydelse för likriktardioder, genom vilka stora strömmar kan passera.
Högsta omvänd spänning (U arr. Max)
Detta är den största omvända spänningen somhalvledardiod tål. Det kan inte överskridas, annars kan elementet misslyckas. Det är inte bara insignalens rms-spänning. Varje krets bör övervägas i huvudsak, men för en enkel envågslikriktare med en utjämnande kondensator, kom ihåg att kondensatorn kommer att hålla en spänning som är lika med insignalens topp. Dioden kommer då att utsättas för insignalens topp i motsatt riktning, och därför kommer det under dessa förhållanden att finnas en maximal omvänd spänning lika med vågens toppvärde.
Maximal framström (Upr. Max)
När du utformar en elektrisk krets är det nödvändigtse till att de maximala diodströmnivåerna inte överskrids. När strömmen ökar genereras ytterligare värme som måste avlägsnas.
Läckström (jag arr.)
I en ideal diod bör det inte finnas någon omvänd ström.Men i verkliga pn-korsningar beror det på närvaron av minoritetsladdningsbärare i halvledaren. Läckströmmen beror på tre faktorer. Uppenbarligen är den viktigaste av dessa omvänd spänning. Läckströmmen beror också på temperaturen - när den stiger stiger den betydligt. Dessutom är det mycket beroende av typen av halvledarmaterial. I detta avseende är kisel mycket bättre än germanium.
Läckströmmen bestäms vid en specifik omvänd spänning och en specifik temperatur. Det specificeras vanligtvis i mikroampere (μA) eller picoamperes (pA).
Överföringskapacitet
Alla halvledardioder har en kapacitansövergång. Den utarmade zonen är en dielektrisk barriär mellan två plattor, som bildas vid kanten av det utarmade området och regionen med huvudladdningsbärarna. Kapacitansens faktiska värde beror på omvänd spänning, som ändrar övergångszonen. Att öka den utvidgar utarmningszonen och minskar därför kapaciteten. Detta faktum används i varaktorer eller varicaps, men för andra applikationer, särskilt radiofrekvens, måste denna effekt minimeras. Parametern anges vanligtvis i pF vid en given spänning. Speciella lågimpedansdioder finns för många RF-applikationer.
Typ av skal
Beroende på syftet, halvledaredioder tillverkas i förpackningar av olika typer och former. I vissa fall, särskilt när det används i signalbehandlingskretsar, är paketet ett nyckelelement för att definiera de övergripande egenskaperna hos detta elektroniska element. I kraftkretsar där värmeavledning är viktigt kan paketet bestämma många av diodens vanliga parametrar. Enheter med hög effekt måste kunna monteras på en kylare. Små element kan produceras i blyhöljen eller som ytmonterade enheter.
Diodtyper
Ibland är det användbart att bekanta sig med klassificeringen av halvledardioder. Vissa element kan dock tillhöra flera kategorier.
Omvänd diod.Även om det inte används så mycket, är det en typ av pn-typelement som är mycket lik i ett tunnelelement. Den har ett lågt spänningsfall i öppet tillstånd. Hitta applikation i detektorer, likriktare och högfrekvensomkopplare.
Övergående injektionsdiod. Det har mycket gemensamt med den vanligaste lavinflyget. Används i mikrovågsgeneratorer och larmsystem.
Gunn-diod. Inte pn-typ, utan en halvledaranordning med två terminaler. Det används vanligtvis för att generera och konvertera mikrovågssignaler inom 1-100 GHz-området.
Ljusutsändande eller LED är en av de mestpopulära typer av elektroniska element. Framåtförspänd, strömmen som flyter genom korsningen får ljus att avges. De använder sammansatta halvledare (som galliumarsenid, galliumfosfid, indiumfosfid) och kan lysa i olika färger, även om de ursprungligen var begränsade till röda. Det finns många nya utvecklingar som förändrar hur skärmar fungerar och tillverkas, varav OLED är ett exempel.
Fotodiod. Används för att upptäcka ljus.När en foton träffar en pn-korsning kan den skapa elektroner och hål. Fotodioder fungerar vanligtvis under omvända förspända förhållanden där även små strömmar från ljus lätt kan detekteras. Fotodioder kan användas för att generera el. Ibland används stiftelement som fotodetektorer.
Stiftdiod.Namnet på det elektroniska elementet beskriver väl halvledardiodanordningen. Den har standardregioner av p- och n-typ, men mellan dem finns en inre region utan orenheter. Det har den effekten att området för utarmningsregionen ökar, vilket kan vara användbart för omkoppling, såväl som i fotodioder, etc.
En vanlig pn-korsning kan ses somden vanliga eller vanliga diodtypen som används idag. De kan användas i RF- eller andra lågspänningsapplikationer samt likriktare med hög spänning och hög effekt.
Schottky-dioder.Ha ett lägre framspänningsfall än vanliga kiselhalvledare av pn-typ. Vid låga strömmar kan den sträcka sig från 0,15 till 0,4 V och inte 0,6 V, som i kiseldioder. För att göra detta tillverkas de inte som vanligt - de använder en metall-halvledarkontakt. De används ofta som begränsare, likriktare och i radioutrustning.
Förvaring av diod.Det är en typ av mikrovågsdiod som används för att generera och forma pulser vid mycket höga frekvenser. Driften baseras på en mycket snabb utlösningskaraktäristik.
Laserdiod.Skiljer sig från konventionellt ljusavgivande eftersom det producerar sammanhängande ljus. Laserdioder används i många enheter, från DVD- och CD-enheter till laserpekare. De är mycket billigare än andra typer av lasrar, men betydligt dyrare än lysdioder. De har en begränsad livslängd.
Tunneldiod.Även om det inte används ofta idag, användes det tidigare i förstärkare, oscillatorer och omkopplingsanordningar och oscilloskoptidkretsar när det var mer effektivt än andra element.
Varactor eller varicap.Används i många RF-enheter. För denna diod ändrar omvänd förspänning utarmningsskiktets bredd beroende på den applicerade spänningen. I denna konfiguration fungerar den som en kondensator med en utarmningsregion som fungerar som ett isolerande dielektrikum och plattor bildade av de ledande regionerna. Används i spänningsstyrda generatorer och RF-filter.
Zener-diod.Det är en mycket användbar typ av diod eftersom den ger en stabil referensspänning. Tack vare detta används Zener-dioden i stora mängder. Fungerar under omvänd förspänningsförhållanden och bryter igenom när en viss potentialskillnad uppnås. Om strömmen begränsas av ett motstånd ger detta en stabil spänning. Det används ofta för att stabilisera strömförsörjningen. I zener-dioder finns det två typer av omvänd nedbrytning: Zener-sönderdelning och slagjonisering.
Således olika typer av halvledaredioder innehåller element för applikationer med låg effekt och hög effekt som avger och detekterar ljus med lågt spänningsfall framåt och variabel kapacitans. Utöver detta finns det ett antal sorter som används i mikrovågsteknik.
