Halfgeleierdiodes word wyd gebruik in elektronika en die elektroniese industrie. Hulle word beide onafhanklik en as 'n p-n-aansluiting van transistors en baie ander toestelle gebruik. As 'n diskrete komponent is diodes 'n sleuteldeel van baie elektroniese stroombane. Hulle vind baie toepassings wat wissel van laekragtoepassings tot gelykrigters.
Wat is 'n diode?
Vertaal uit Grieks beteken die naam van hierdie elektroniese element letterlik "twee terminale". Hulle word anode en katode genoem. In 'n stroombaan vloei stroom van die anode na die katode. Die halfgeleierdiode is 'n eensydige element en stroomvloei in die teenoorgestelde rigting word geblokkeer.
Bedryfsbeginsel
Die toestel van halfgeleierdiodes is baie anders. Dit is die rede dat daar baie soorte van hulle is, wat beide in sigwaarde en in die funksies wat hulle verrig verskil. Maar in die meeste gevalle die basiese beginselwerking van halfgeleierdiodes is dieselfde. Hulle bevat 'n p-n-aansluiting, wat hul basiese funksionaliteit verskaf.
Hierdie term word gewoonlik gebruik met verwysing na die standaardvorm van 'n diode. Trouens, dit is van toepassing op byna enige tipe van hulle. Diodes vorm die ruggraat van die moderne elektroniese industrie. Alles - van eenvoudige elemente en transistors tot moderne mikroverwerkers - is gebaseer op halfgeleiers. Die beginsel van werking van 'n halfgeleierdiode is gebaseer op die eienskappe van halfgeleiers. Die tegnologie is gebaseer op 'n groep materiale, waarvan die inbring van onsuiwerhede in die kristalrooster dit moontlik maak om streke te verkry waarin gate en elektrone ladingdraers is.
P-n-aansluiting
Die p-n-tipe diode het sy naam gekry omdat dit 'n p-n-aansluiting gebruik wat stroom in slegs een rigting laat vloei. Die element het ander eienskappe wat ook wyd gebruik word. Halfgeleierdiodes kan byvoorbeeld lig uitstraal en opspoor, kapasitansie verander en spanning reguleer.
P-n-aansluiting is 'n basiese halfgeleierstruktuur. Soos die naam aandui, is dit 'n aansluiting tussen p- en n-tipe streke. Die oorgang laat ladingdraers toe om net in een rigting te beweeg, wat dit byvoorbeeld moontlik maak om wisselstroom na gelykstroom om te skakel.
Standaarddiodes word gewoonlik van silikon gemaak, hoewel germanium en ander halfgeleiermateriale ook gebruik word, hoofsaaklik vir spesiale doeleindes.
Volt-ampere kenmerk
Die diode word gekenmerk deur 'n stroomspanningkromme, wat in 2 takke verdeel kan word: vorentoe en agtertoe. In die teenoorgestelde rigting is die lekstroom naby aan 0, maar met toenemende spanning neem dit stadig toe en wanneer die afbreekspanning bereik word, begin dit skerp toeneem. In die voorwaartse rigting styg die stroom vinnig met aangewende spanning bo die geleidingsdrempel, wat 0,7 V vir silikondiodes en 0,4 V vir germanium is. Selle wat verskillende materiale gebruik, het verskillende volt-ampere-eienskappe en geleidingsdrempel- en afbreekspannings.
Die p-n-aansluiting diode kan beskou word as 'n basiese vlak toestel. Dit word wyd gebruik in baie toepassings wat wissel van seinstroombane en detektors tot beperkers of verbygaande onderdrukkers in induksie- of aflosspoele en hoëkraggelykrigters.
Kenmerke en parameters
Diodespesifikasies verskaf baie data. Presiese verduidelikings van wat dit is, is egter nie altyd beskikbaar nie. Hieronder is die besonderhede van die verskillende kenmerke en parameters van die diode, wat in die spesifikasies gegee word.
Halfgeleiermateriaal
Die materiaal wat in p-n-aansluitings gebruik word, is van kardinale belang omdat dit baie van die fundamentele kenmerke van halfgeleierdiodes affekteer. Silikon word die meeste gebruik vanweë sy hoë doeltreffendheid en lae produksiekoste. Nog een wat gereeld gebruik worddie element is germanium. Ander materiale word tipies in spesiale doeldiodes gebruik. Die keuse van halfgeleiermateriaal is belangrik omdat dit die drempel van geleiding bepaal – ongeveer 0,6 V vir silikon en 0,3 V vir germanium.
Spanningsdaling in gelykstroommodus (U pr.)
Enige elektriese stroombaan waardeur stroom gaan veroorsaak 'n spanningsval, en hierdie parameter van 'n halfgeleierdiode is van groot belang, veral vir gelykstelling, wanneer kragverliese eweredig is aan U ave. Daarbenewens moet elektroniese komponente dikwels verskaf 'n klein spanningsval, want die seine kan swak wees, maar hulle moet dit steeds oorkom.
Dit gebeur om twee redes. Die eerste lê in die aard van die p-n-aansluiting en is die resultaat van 'n geleidingsdrempelspanning wat toelaat dat stroom die uitputtingslaag oorsteek. Die tweede komponent is die normale weerstandsverlies.
Die aanwyser is van groot belang vir gelykrigterdiodes, wat groot strome kan dra.
Piek omgekeerde spanning (U arr. maks.)
Dit is die hoogste omgekeerde spanning wat 'n halfgeleierdiode kan weerstaan. Dit moet nie oorskry word nie, anders kan die element misluk. Dit is nie net die RMS-spanning van die insetsein nie. Elke stroombaan moet op sy meriete oorweeg word, maar vir 'n eenvoudige enkel-halfgolfgelykrigter met 'n gladmaakkapasitor, onthou dat die kapasitor 'n spanning gelykstaande aan die piek van die inset sal housein. Die diode sal dan in die omgekeerde rigting aan die piek van die inkomende sein onderwerp word, en daarom sal daar onder hierdie toestande 'n maksimum terugwaartse spanning gelyk aan die piekwaarde van die golf wees.
Maksimum vorentoe stroom (U pr. maks.)
Wanneer 'n elektriese stroombaan ontwerp word, maak seker dat die maksimum diodestroomvlakke nie oorskry word nie. Soos die stroom toeneem, word bykomende hitte opgewek, wat verwyder moet word.
Lekstroom (I arr.)
In 'n ideale diode behoort daar geen terugwaartse stroom te wees nie. Maar in werklike p-n-aansluitings is dit te wyte aan die teenwoordigheid van minderheidsladingsdraers in die halfgeleier. Die hoeveelheid lekstroom hang af van drie faktore. Natuurlik is die belangrikste hiervan die omgekeerde spanning. Die lekstroom hang ook af van temperatuur - met die groei daarvan neem dit aansienlik toe. Daarbenewens is dit baie afhanklik van die tipe halfgeleiermateriaal. In hierdie opsig is silikon baie beter as germanium.
Lekstroom word bepaal by 'n sekere omgekeerde spanning en 'n sekere temperatuur. Dit word gewoonlik in mikroamps (ΜA) of picoamps (pA) gespesifiseer.
Oorgangskapasitansie
Alle halfgeleierdiodes het aansluitingskapasitansie. Die uitputtingsone is 'n diëlektriese versperring tussen twee plate wat aan die rand van die uitputtinggebied en die gebied met die meerderheid ladingdraers vorm. Die werklike kapasitansiewaarde hang af van die omgekeerde spanning, wat lei tot 'n verandering in die oorgangsone. Die toename daarvan brei die uitputtingsone uit en gevolglik,verminder kapasiteit. Hierdie feit word uitgebuit in varactors of varicaps, maar vir ander toepassings, veral RF-toepassings, moet hierdie effek tot die minimum beperk word. Die parameter word gewoonlik gespesifiseer in pF by 'n gegewe spanning. Spesiale lae-weerstand diodes is beskikbaar vir baie RF toepassings.
Case Tipe
Afhangende van die doel, word halfgeleierdiodes in pakkette van verskillende tipes en vorms vervaardig. In sommige gevalle, veral wanneer dit in seinverwerkingsbane gebruik word, is die pakket 'n sleutelelement in die bepaling van die algehele eienskappe van daardie elektroniese element. In kragkringe waar hitteafvoer belangrik is, kan die pakket baie van die algemene parameters van 'n diode bepaal. Hoëkragtoestelle moet aan 'n heatsink gekoppel kan word. Kleiner items kan in loodhouers of as oppervlakmonteertoestelle vervaardig word.
tipes diodes
Soms is dit nuttig om kennis te maak met die klassifikasie van halfgeleierdiodes. Sommige items kan egter aan verskeie kategorieë behoort.
Omgekeerde diode. Alhoewel dit nie so wyd gebruik word nie, is dit 'n tipe p-n-tipe element, wat in sy werking baie soortgelyk is aan die tonnel. Beskik oor 'n lae spanningsval in die toestand. Vind gebruik in detektors, gelykrigters en hoëfrekwensieskakelaars.
Inspuiting-transitdiode. Dit het baie in gemeen met die meer algemene stortvloedvlieg. Word gebruik in mikrogolfopwekkers en alarmstelsels.
Diode Gunn. Dit behoort nie aan die p-n-tipe nie, maar is 'n halfgeleiertoestel met twee terminale. Dit word algemeen gebruik om mikrogolfseine in die 1-100 GHz-reeks te genereer en om te skakel.
Ligemitterende of LED is een van die gewildste tipes elektroniese komponente. In voorwaartse voorspanning veroorsaak die stroom wat deur die aansluiting vloei dat lig uitgestraal word. Hulle gebruik saamgestelde halfgeleiers (bv. galliumarsenied, galliumfosfied, indiumfosfied) en kan in 'n verskeidenheid kleure gloei, hoewel hulle oorspronklik slegs tot rooi beperk was. Daar is baie nuwe ontwikkelings wat die manier waarop skerms funksioneer en vervaardig word, verander, OLED is 'n voorbeeld.
Fotodiode. Word gebruik om lig op te spoor. Wanneer 'n foton 'n p-n-aansluiting tref, kan dit elektrone en gate skep. Fotodiodes werk tipies onder omgekeerde voorspanningstoestande, waar selfs klein strome wat deur lig gegenereer word maklik opgespoor kan word. Fotodiodes kan gebruik word om elektrisiteit op te wek. Soms word pen-tipe elemente as fotodetektors gebruik.
Pin-diode. Die naam van die elektroniese element beskryf goed die toestel van 'n halfgeleierdiode. Dit het standaard p- en n-tipe streke, maar daar is 'n interne streek sonder onsuiwerhede tussen hulle. Dit het die effek om die area van die uitputtingstreek te vergroot, wat nuttig kan wees vir skakeling, sowel as in fotodiodes, ens.
Standaard p-n-aansluiting kan as 'n normaal beskou wordof die standaard tipe diode wat vandag in gebruik is. Hulle kan gebruik word in RF of ander lae spanning toepassings, sowel as hoë spanning en hoë krag gelykrigters.
Schottky-diodes. Hulle het 'n laer voorwaartse spanningsval as standaard p-n-tipe silikon halfgeleiers. By lae strome kan dit van 0,15 tot 0,4 V wees, en nie 0,6 V, soos met silikondiodes nie. Om dit te doen, word hulle nie soos gewoonlik gemaak nie - hulle gebruik 'n metaal-halfgeleierkontak. Hulle word wyd gebruik as beperkers, gelykrigters en in radiotoerusting.
Diode met ladingophoping. Dit is 'n tipe mikrogolfdiode wat gebruik word om pulse teen baie hoë frekwensies te genereer en te vorm. Die werking daarvan is gebaseer op 'n baie vinnige trippel-eienskap.
Laserdiode. Dit verskil van gewone lig wat uitstraal aangesien dit koherente lig produseer. Laserdiodes word in baie toestelle gebruik, van DVD- en CD-aandrywers tot laserwysers. Hulle is baie goedkoper as ander vorme van lasers, maar aansienlik duurder as LED's. Hulle het 'n beperkte dienslewe.
Tonneldiode. Alhoewel dit nie vandag wyd gebruik word nie, is dit voorheen gebruik in versterkers, ossillators en skakeltoestelle, ossilloskooptydberekeningkringe, toe dit meer doeltreffend as ander elemente was.
Varactor of varicap. Word in baie RF-toestelle gebruik. Vir hierdie diode verander omgekeerde voorspanning die breedte van die uitputtingslaag na gelang van die toegepaste spanning. In hierdie opset ditdien as 'n kapasitor met 'n uitputtingsgebied wat optree as 'n isolerende diëlektrikum en plate wat deur die geleidende streke gevorm word. Word gebruik in spanningsbeheerde ossillators en RF-filters.
Zener-diode. Dit is 'n baie nuttige tipe diode aangesien dit 'n stabiele verwysingsspanning verskaf. As gevolg hiervan word die zenerdiode in groot hoeveelhede gebruik. Dit werk onder omgekeerde vooroordeel toestande en breek deur wanneer 'n sekere potensiaalverskil bereik word. As die stroom deur 'n weerstand beperk word, verskaf dit 'n stabiele spanning. Word wyd gebruik om kragbronne te stabiliseer. Daar is 2 tipes omgekeerde afbreek in zenerdiodes: Zener-ontbinding en impakionisasie.
Verskeie tipes halfgeleierdiodes sluit dus elemente in vir laekrag- en hoëkragtoepassings, wat lig uitstraal en opspoor, met lae voorwaartse spanningsval en veranderlike kapasitansie. Hierbenewens is daar 'n aantal variëteite wat in mikrogolftegnologie gebruik word.
