Ce este o diodă?

O diodă este o componentă electronică cu două terminale, restrânge fluxul curent într-un sens și îi permite să curgă liber în sens opus. Are multe utilizări în circuitele electronice și poate fi folosit pentru a construi redresoare, invertoare și generatoare.

În acest articol, vom lua privirea ce este o diodă și cum funcționează. Ne vom uita, de asemenea, la unele dintre utilizările sale comune în circuitele electronice. Asadar, haideti sa începem!

Cum funcționează o diodă?

O diodă este un dispozitiv electronic care Acesta permite curentul trebuie să circule într-o singură direcție. Ele se găsesc de obicei în circuitele electrice. Acestea funcționează pe baza materialului semiconductor din care sunt fabricate, care poate fi de tip N sau de tip P. Dacă dioda este de tip N, va trece curentul numai atunci când tensiunea este aplicată în aceeași direcție cu săgeata diodei, în timp ce diodele de tip P vor trece curentul doar atunci când tensiunea este aplicată în direcția opusă săgeții sale.

Materialul semiconductor permite curgerea curentului, creândzona de epuizare', aceasta este regiunea în care electronii sunt interziși. După aplicarea tensiunii, zona de epuizare ajunge la ambele capete ale diodei și permite curentului să curgă prin ea. Acest proces se numește „prejudecată înainte".

Dacă se aplică tensiune la invers material semiconductor, polarizare inversă. Acest lucru va face ca zona de epuizare să se extindă de la un singur capăt al terminalului și să oprească curgerea curentului. Acest lucru se datorează faptului că dacă tensiunea ar fi aplicată de-a lungul aceluiași traseu ca și săgeata pe un semiconductor de tip P, semiconductorul de tip P ar acționa ca un tip N, deoarece ar permite electronilor să se miște în direcția opusă săgeții sale.

Fluxul de curent al diodei

La ce se folosesc diodele?

Se folosesc diode pentru convertit curent continuu la curent alternativ, blocând în același timp conducerea inversă a sarcinilor electrice. Această componentă principală poate fi găsită și în variatoare, motoare electrice și panouri solare.

Diodele sunt folosite în calculatoare pentru protecție componentele electronice ale computerului din cauza deteriorării cauzate de supratensiuni. Acestea reduc sau blochează tensiunea peste cea cerută de mașină. De asemenea, reduce consumul de energie al computerului, economisind energie și reducând căldura generată în interiorul dispozitivului. Diodele sunt utilizate în aparatele de ultimă generație, cum ar fi cuptoarele, mașinile de spălat vase, cuptoarele cu microunde și mașinile de spălat. Ele sunt utilizate în aceste dispozitive pentru a proteja împotriva повреждение din cauza supratensiunilor cauzate de întreruperile de curent.

Aplicarea diodelor

• corecţie
• Ca un comutator
• Circuit de izolare a sursei
• Ca tensiune de referință
• Mixer de frecventa
• Protecție la curent invers
• Protectie inversa polaritatii
• Protectie la supratensiune
• Detector de anvelopă AM sau demodulator (detector cu diodă)
• Ca o sursă de lumină
• În circuitul senzorului de temperatură pozitiv
• În circuitul senzorului de lumină
• Baterie solară sau baterie fotovoltaică
• Ca o mașină de tuns
• Ca un retenant

Istoria diodei

Cuvântul „diodă” provine de la Греческий cuvântul „diodous” sau „diodos”. Scopul unei diode este de a permite curentului electric să circule într-o singură direcție. O diodă poate fi numită și supapă electronică.

A fost găsit Henry Joseph Round prin experimentele sale cu electricitatea din 1884. Aceste experimente au fost efectuate folosind un tub de sticlă vid, în interiorul căruia se aflau electrozi metalici la ambele capete. Catodul are o placă cu sarcină pozitivă, iar anodul are o placă cu sarcină negativă. Când curentul trecea prin tub, acesta se aprindea, indicând că energia curgea prin circuit.

Cine a inventat dioda

Deși prima diodă semiconductoare a fost inventată în 1906 de John A. Fleming, ea este creditată lui William Henry Price și Arthur Schuster pentru că au inventat în mod independent dispozitivul în 1907.

William Henry Preece și Arthur Schuster

Tipuri de diode

• Diodă de semnal mic
• Diodă de semnal mare
• Stabilitron
• dioda emițătoare de lumină (LED)
• Diode DC
• Dioda Schottky
• Dioda Shockley
• Diode de recuperare în trepte
• dioda tunel
• Dioda Varactor
• dioda laser
• Dioda de supresie tranzitorie
• Diode dopate cu aur
• Diode super bariera
• Dioda Peltier
• dioda de cristal
• Diodă de avalanșă
• Redresor controlat cu siliciu
• Diode de vid
• dioda PIN
• punct de contact
• Dioda Hanna

Diodă de semnal mic

O diodă de semnal mic este un dispozitiv semiconductor cu capacitate de comutare rapidă și cădere scăzută a tensiunii de conducere. Oferă un grad ridicat de protecție împotriva daunelor cauzate de descărcări electrostatice.

Diodă de semnal mare

O diodă cu semnal mare este un tip de diodă care transmite semnale la un nivel de putere mai mare decât o diodă cu semnal mic. O diodă de semnal mare este de obicei utilizată pentru a converti AC în DC. O diodă de semnal mare va transmite semnalul fără pierderi de putere și este mai ieftină decât un condensator electrolitic.

Un condensator de decuplare este adesea folosit în combinație cu o diodă de semnal mare. Utilizarea acestui dispozitiv afectează timpul de răspuns tranzitoriu al circuitului. Condensatorul de decuplare ajută la limitarea fluctuațiilor de tensiune cauzate de schimbările de impedanță.

Stabilitron

O diodă Zener este un tip special care va conduce electricitatea doar în zona direct sub căderea de tensiune continuă. Aceasta înseamnă că atunci când un terminal al unei diode zener este alimentat, acesta permite curentului să se deplaseze de la celălalt terminal la terminalul alimentat. Este important ca acest dispozitiv să fie utilizat corespunzător și să fie împământat, altfel vă poate deteriora permanent circuitul. De asemenea, este important ca acest dispozitiv să fie folosit în aer liber, deoarece va eșua dacă este plasat într-o atmosferă umedă.

Când se aplică suficient curent diodei Zener, se creează o cădere de tensiune. Dacă această tensiune atinge sau depășește tensiunea de avarie a mașinii, atunci permite curentului să curgă de la un terminal.

dioda emițătoare de lumină (LED)

O diodă emițătoare de lumină (LED) este realizată dintr-un material semiconductor care emite lumină atunci când trece prin ea o cantitate suficientă de curent electric. Una dintre cele mai importante proprietăți ale LED-urilor este că transformă foarte eficient energia electrică în energie optică. LED-urile sunt, de asemenea, folosite ca lumini indicatoare pentru a indica ținte pe dispozitive electronice, cum ar fi computere, ceasuri, radiouri, televizoare și așa mai departe.

LED-ul este un prim exemplu al dezvoltării tehnologiei cu microcip și a permis schimbări semnificative în domeniul iluminatului. LED-urile folosesc cel puțin două straturi semiconductoare pentru a genera lumină, o joncțiune pn pentru a genera purtători (electroni și găuri), care sunt apoi trimise în părțile opuse ale unui strat de „barieră” care captează găurile pe o parte și electronii pe cealaltă. . Energia purtătorilor prinși se recombină într-o „rezonanță” cunoscută sub numele de electroluminiscență.

LED-ul este considerat a fi un tip de iluminat eficient deoarece emite puțină căldură împreună cu lumina sa. Are o durată de viață mai mare decât lămpile cu incandescență, care pot dura de până la 60 de ori mai mult, au o putere de lumină mai mare și emit mai puține emisii toxice decât lămpile fluorescente tradiționale.

Cel mai mare avantaj al LED-urilor este faptul că necesită foarte puțină putere pentru a funcționa, în funcție de tipul de LED. Acum este posibil să utilizați LED-uri cu surse de alimentare variind de la celule solare la baterii și chiar curent alternativ (AC).

Există multe tipuri diferite de LED-uri și vin într-o varietate de culori, inclusiv roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, alb și multe altele. Astăzi, LED-urile sunt disponibile cu un flux luminos de 10 până la 100 de lumeni pe watt (lm/W), care este aproape același cu sursele de lumină convenționale.

Diode DC

O diodă de curent constant, sau CCD, este un tip de diodă de reglare a tensiunii pentru surse de alimentare. Funcția principală a CCD este de a reduce pierderile de putere de ieșire și de a îmbunătăți stabilizarea tensiunii prin reducerea fluctuațiilor acesteia atunci când sarcina se modifică. CCD poate fi, de asemenea, utilizat pentru a regla nivelurile de putere de intrare DC și pentru a controla nivelurile DC pe șinele de ieșire.

Dioda Schottky

Diodele Schottky sunt numite și diode purtătoare fierbinți.

Dioda Schottky a fost inventată de Dr. Walter Schottky în 1926. Invenția diodei Schottky ne-a permis să folosim LED-uri (diode emițătoare de lumină) ca surse de semnal fiabile.

Dioda are un efect foarte benefic atunci când este utilizată în circuite de înaltă frecvență. Dioda Schottky constă în principal din trei componente; P, N și joncțiune metal-semiconductor. Designul acestui dispozitiv este astfel încât în ​​interiorul semiconductorului solid se formează o tranziție ascuțită. Acest lucru permite purtătorilor să treacă de la semiconductor la metal. La rândul său, acest lucru ajută la reducerea tensiunii directe, care la rândul său reduce pierderile de putere și crește viteza de comutare a dispozitivelor care folosesc diode Schottky cu o marjă foarte mare.

Dioda Shockley

Dioda Shockley este un dispozitiv semiconductor cu un aranjament asimetric de electrozi. Dioda va conduce curentul într-o singură direcție și mult mai puțin dacă polaritatea este inversată. Dacă o tensiune externă este menținută peste dioda Shockley, atunci aceasta va fi polarizat treptat pe măsură ce tensiunea aplicată crește, până la un punct numit „tensiune de întrerupere” la care nu există un curent apreciabil, deoarece toți electronii se recombină cu găurile. . Dincolo de tensiunea de tăiere pe reprezentarea grafică a caracteristicii curent-tensiune, există o regiune de rezistență negativă. Shockley va acționa ca un amplificator cu valori negative de rezistență în acest interval.

Lucrarea lui Shockley poate fi înțeleasă cel mai bine împărțind-o în trei părți cunoscute sub numele de regiuni, curentul în direcția inversă de jos în sus este 0, 1 și, respectiv, 2.

În regiunea 1, când se aplică o tensiune pozitivă pentru polarizarea directă, electronii difuzează în semiconductorul de tip n din materialul de tip p, unde se formează o „zonă de epuizare” datorită înlocuirii purtătorilor majoritari. Zona de epuizare este regiunea în care purtătorii de sarcină sunt îndepărtați atunci când se aplică o tensiune. Zona de epuizare din jurul joncțiunii pn împiedică curgerea curentului prin partea din față a dispozitivului unidirecțional.

Când electronii intră în partea n din partea de tip p, se formează o „zonă de epuizare” în tranziția de jos în sus până când calea curentului de gaură este blocată. Găurile care se mișcă de sus în jos se recombină cu electronii care se mișcă de jos în sus. Adică, între zonele de epuizare ale benzii de conducție și ale benzii de valență apare o „zonă de recombinare”, care împiedică curgerea ulterioară a purtătorilor principali prin dioda Shockley.

Fluxul de curent este controlat acum de un singur purtător, care este purtătorul minoritar, adică electroni în acest caz pentru un semiconductor de tip n și găuri pentru un material de tip p. Deci putem spune că aici fluxul de curent este controlat de purtătorii majoritari (găuri și electroni) și fluxul de curent este independent de tensiunea aplicată atâta timp cât există destui purtători liberi pentru a conduce.

În regiunea 2, electronii emiși din zona de epuizare se recombină cu găurile de pe cealaltă parte și creează noi purtători majoritari (electroni într-un material de tip p pentru un semiconductor de tip n). Când aceste găuri intră în zona de epuizare, ele completează calea curentă prin dioda Shockley.

În regiunea 3, când se aplică o tensiune externă pentru polarizarea inversă, în joncțiune apare o regiune de încărcare spațială sau o zonă de epuizare, constând atât din purtători majoritari, cât și din purtători minoritari. Perechile electron-gaură sunt separate datorită aplicării unei tensiuni peste ele, rezultând un curent de deriva prin Shockley. Acest lucru face ca o cantitate mică de curent să curgă prin dioda Shockley.

Diode de recuperare în trepte

O diodă de recuperare în trepte (SRD) este un dispozitiv semiconductor care poate asigura o stare de conducție fixă, necondiționat stabilă între anodul și catodul său. Trecerea de la starea oprit la starea pornit poate fi cauzată de impulsuri de tensiune negative. Când este pornit, SRD-ul se comportă ca o diodă perfectă. Când este oprit, SRD este predominant neconductiv cu un anumit curent de scurgere, dar în general nu este suficient pentru a provoca pierderi semnificative de putere în majoritatea aplicațiilor.

Figura de mai jos arată formele de undă de recuperare în etape pentru ambele tipuri de SRD. Curba superioară arată tipul de recuperare rapidă, care emite o cantitate mare de lumină atunci când intră în starea oprită. În schimb, curba inferioară arată o diodă de recuperare ultra-rapidă optimizată pentru funcționarea la viteză mare și care prezintă doar radiații vizibile neglijabile în timpul tranziției de la pornire la oprire.

Pentru a porni SRD, tensiunea anodului trebuie să depășească tensiunea de prag al mașinii (VT). SRD se va opri când potențialul anodului este mai mic sau egal cu potențialul catodului.

dioda tunel

O diodă tunel este o formă de inginerie cuantică care ia două bucăți dintr-un semiconductor și unește o piesă cu cealaltă parte orientată spre exterior. Dioda tunel este unică prin faptul că electronii curg prin semiconductor și nu în jurul acestuia. Acesta este unul dintre motivele principale pentru care acest tip de tehnică este atât de unic, deoarece nicio altă formă de transport de electroni până în acest moment nu a reușit să realizeze o asemenea ispravă. Unul dintre motivele pentru care diodele tunel sunt atât de populare este că ocupă mai puțin spațiu decât alte forme de inginerie cuantică și pot fi, de asemenea, utilizate în multe aplicații în multe domenii.

Dioda Varactor

O diodă varactor este un semiconductor utilizat într-o capacitate variabilă reglată de tensiune. Dioda varactor are două conexiuni, una pe partea anodică a joncțiunii PN și cealaltă pe partea catodică a joncțiunii PN. Când aplicați o tensiune unui varactor, acesta permite să se formeze un câmp electric care modifică lățimea stratului său de epuizare. Acest lucru îi va schimba efectiv capacitatea.

dioda laser

O diodă laser este un semiconductor care emite lumină coerentă, numită și lumină laser. Dioda laser emite fascicule de lumină paralele direcționate cu divergență redusă. Acest lucru este în contrast cu alte surse de lumină, cum ar fi LED-urile convenționale, a căror lumină emisă diferă semnificativ.

Diodele laser sunt folosite pentru stocarea optică, imprimantele laser, scanerele de coduri de bare și comunicațiile cu fibră optică.

Dioda de supresie tranzitorie

O diodă de suprimare a tensiunii tranzitorii (TVS) este o diodă concepută pentru a proteja împotriva supratensiunii și a altor tipuri de tranzitorii. De asemenea, este capabil să separe tensiunea și curentul pentru a preveni tranzitorii de înaltă tensiune să intre în electronica cipului. Dioda TVS nu va conduce în timpul funcționării normale, ci va conduce numai în timpul tranzitoriului. În timpul tranzitoriului electric, dioda TVS poate funcționa atât cu vârfuri dv/dt rapide, cât și cu vârfuri mari dv/dt. Dispozitivul se găsește de obicei în circuitele de intrare ale circuitelor cu microprocesor, unde procesează semnale de comutare de mare viteză.

Diode dopate cu aur

Diodele de aur pot fi găsite în condensatoare, redresoare și alte dispozitive. Aceste diode sunt utilizate în principal în industria electronică, deoarece nu necesită multă tensiune pentru a conduce electricitatea. Diodele dopate cu aur pot fi realizate din materiale semiconductoare de tip p sau de tip n. Dioda dopată cu aur conduce electricitatea mai eficient la temperaturi ridicate, în special în diodele de tip n.

Aurul nu este un material ideal pentru dopajul semiconductorilor, deoarece atomii de aur sunt prea mari pentru a se potrivi cu ușurință în cristalele semiconductoare. Aceasta înseamnă că, de obicei, aurul nu difuzează foarte bine într-un semiconductor. O modalitate de a crește dimensiunea atomilor de aur, astfel încât să poată difuza, este să adăugați argint sau indiu. Cea mai comună metodă folosită pentru a dopa semiconductori cu aur este utilizarea borohidrurii de sodiu, care ajută la crearea unui aliaj de aur și argint în cristalul semiconductor.

Diodele dopate cu aur sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile de putere de înaltă frecvență. Aceste diode ajută la reducerea tensiunii și a curentului prin recuperarea energiei din EMF din spate a rezistenței interne a diodei. Diodele dopate cu aur sunt utilizate în mașini precum rețelele de rezistențe, laserele și diodele tunel.

Diode super bariera

Diodele super-barieră sunt un tip de diodă care poate fi utilizată în aplicații de înaltă tensiune. Aceste diode au o tensiune directă joasă la frecvență înaltă.

Diodele super-barieră sunt un tip de diodă foarte versatil, deoarece pot funcționa pe o gamă largă de frecvențe și tensiuni. Ele sunt utilizate în principal în circuitele de comutare a puterii pentru sistemele de distribuție a energiei, redresoare, invertoare de acționare a motorului și surse de alimentare.

Dioda superbarieră este compusă în principal din dioxid de siliciu cu cupru adăugat. Dioda superbarieră are mai multe modele, inclusiv dioda superbarieră planară cu germaniu, dioda superbarieră de joncțiune și dioda superbarieră izolatoare.

Dioda Peltier

Dioda Peltier este un semiconductor. Poate fi folosit pentru a genera un curent electric ca răspuns la energia termică. Acest dispozitiv este încă nou și nu este încă pe deplin înțeles, dar se pare că ar putea fi util pentru transformarea căldurii în electricitate. Acesta poate fi folosit pentru încălzitoare de apă sau chiar în mașini. Acest lucru ar permite utilizarea căldurii generate de un motor cu ardere internă, care este de obicei energie risipită. De asemenea, ar permite motorului să funcționeze mai eficient, deoarece nu ar trebui să producă atât de multă putere (utilizand astfel mai puțin combustibil), ci, în schimb, o diodă Peltier ar transforma căldura reziduală în putere.

dioda de cristal

Diodele cristal sunt utilizate în mod obișnuit pentru filtrarea în bandă îngustă, oscilatoare sau amplificatoare controlate de tensiune. Dioda cu cristal este considerată o aplicație specială a efectului piezoelectric. Acest proces ajută la generarea de semnale de tensiune și curent folosind proprietățile lor inerente. Diodele de cristal sunt, de asemenea, combinate în mod obișnuit cu alte circuite care asigură amplificare sau alte funcții specializate.

Diodă de avalanșă

O diodă de avalanșă este un semiconductor care generează o avalanșă de la un singur electron din banda de conducție în banda de valență. Este folosit ca redresor în circuitele de putere DC de înaltă tensiune, ca detector de radiații infraroșii și ca mașină fotovoltaică pentru radiații ultraviolete. Efectul de avalanșă crește scăderea tensiunii directe pe diodă, astfel încât aceasta poate fi mult mai mică decât tensiunea de rupere.

Redresor controlat cu siliciu

Redresorul controlat cu siliciu (SCR) este un tiristor cu trei terminale. A fost conceput pentru a acționa ca un comutator în cuptoarele cu microunde pentru a controla puterea. Poate fi declanșat de curent sau tensiune, sau ambele, în funcție de setarea de ieșire a porții. Când pinul de poartă este negativ, permite curentului să curgă prin SCR, iar când este pozitiv, blochează curentul să curgă prin SCR. Locația știftului porții determină dacă curentul trece sau este blocat atunci când este în poziție.

Diode de vid

Diodele cu vid sunt un alt tip de diode, dar spre deosebire de celelalte tipuri, acestea sunt folosite în tuburile vidate pentru reglarea curentului. Diodele de vid permit curentului să circule la o tensiune constantă, dar au și o rețea de control care modifică acea tensiune. În funcție de tensiunea din rețeaua de control, dioda de vid fie permite sau oprește curentul. Diodele în vid sunt folosite ca amplificatoare și oscilatoare în receptoare și transmițătoare radio. Ele servesc, de asemenea, ca redresoare care convertesc AC în DC pentru a fi utilizate de dispozitive electrice.

dioda PIN

Diodele PIN sunt un tip de diodă de joncțiune pn. În general, PIN-urile sunt un semiconductor care prezintă rezistență scăzută atunci când i se aplică o tensiune. Această rezistență scăzută va crește pe măsură ce crește tensiunea aplicată. Codurile PIN au o tensiune de prag înainte de a deveni conductoare. Astfel, dacă nu se aplică o tensiune negativă, dioda nu va trece curent până când nu va atinge această valoare. Cantitatea de curent care curge prin metal va depinde de diferența de potențial sau de tensiune dintre ambele terminale și nu vor exista scurgeri de la un terminal la altul.

Dioda de contact punctual

O diodă punctuală este un dispozitiv unidirecțional capabil să îmbunătățească un semnal RF. Point-Contact se mai numește și tranzistor fără joncțiune. Este format din două fire atașate la un material semiconductor. Când aceste fire se ating, se creează un „punct de prindere” unde electronii pot traversa. Acest tip de diodă este utilizat în special cu radiourile AM ​​și alte dispozitive pentru a le permite să detecteze semnale RF.

Dioda Hanna

Dioda Gunn este o diodă formată din două joncțiuni pn anti-paralele cu o înălțime de barieră asimetrică. Acest lucru are ca rezultat o suprimare puternică a fluxului de electroni în direcția înainte, în timp ce curentul încă curge în direcția inversă.

Aceste dispozitive sunt utilizate în mod obișnuit ca generatoare de microunde. Au fost inventate în jurul anului 1959 de J. B. Gann și A. S. Newell la Royal Post Office din Marea Britanie, de la care provine numele: „Gann” este o abreviere a numelor lor, iar „dioda” pentru că lucrau la dispozitive cu gaz (Newell lucra anterior la Institutul de Comunicații Edison). Bell Laboratories, unde a lucrat la dispozitive semiconductoare).

Prima aplicare pe scară largă a diodelor Gunn a fost prima generație de echipamente radio UHF militare britanice, care a intrat în uz în jurul anului 1965. Radiourile AM ​​militare au folosit, de asemenea, pe scară largă diodele Gunn.

Caracteristica diodei Gunn este că curentul este doar 10-20% din curentul unei diode de siliciu convenționale. În plus, căderea de tensiune pe diodă este de aproximativ 25 de ori mai mică decât cea a unei diode convenționale, de obicei 0 mV la temperatura camerei pentru XNUMX.

Tutorial video

Ce este o diodă - Tutorial electronică pentru începători

Concluzie

Sperăm că ați învățat ce este o diodă. Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre cum funcționează această componentă uimitoare, consultați articolele noastre de pe pagina diode. Avem încredere că vei aplica tot ce ai învățat și de această dată.