Шта је диода?

Диода је електронска компонента са два терминала, ограничава проток струја у једном правцу и омогућава јој да слободно тече у супротном смеру. Има много употреба у електронским колима и може се користити за прављење исправљача, претварача и генератора.

У овом чланку ћемо узети поглед шта је диода и како ради. Такође ћемо погледати неке од његових уобичајених употреба у електронским колима. Па хајде да почнемо!

Како ради диода?

Диода је електронски уређај који Он омогућава струја мора да тече у једном правцу. Обично се налазе у електричним колима. Они раде на основу полупроводничког материјала од којег су направљени, а који може бити или Н или П типа. Ако је диода Н-типа, она ће пропуштати струју само када се напон примени у истом смеру као стрелица диоде, док ће диоде типа П пропуштати струју само када се напон примени у супротном смеру од њене стрелице.

Полупроводнички материјал омогућава струји да тече, стварајућизона исцрпљивања', ово је област у којој су електрони забрањени. Након примене напона, зона исцрпљивања достиже оба краја диоде и омогућава струји да тече кроз њу. Овај процес се зове "пристрасност напред'.

Ако се напон примени на обратно полупроводнички материјал, обрнуто пристрасност. Ово ће узроковати да се зона исцрпљивања протеже само са једног краја терминала и заустави проток струје. То је зато што ако се напон примени дуж исте руте као стрелица на полупроводнику П-типа, полупроводник П-типа би деловао као Н-тип јер би омогућио електронима да се крећу у супротном смеру од његове стрелице.

Проток струје диоде

За шта се користе диоде?

Диоде се користе за конвертовати једносмерне струје у наизменичну струју, док блокирају обрнуто провођење електричних наелектрисања. Ова главна компонента се такође може наћи у диммерима, електричним моторима и соларним панелима.

Диоде се користе у рачунарима за заштита компјутерске електронске компоненте од оштећења услед пренапона. Они смањују или блокирају напон већи од оног који је потребан машини. Такође смањује потрошњу енергије рачунара, штеди енергију и смањује топлоту која се ствара унутар уређаја. Диоде се користе у врхунским уређајима као што су пећнице, машине за прање судова, микроталасне пећнице и машине за прање веша. Користе се у овим уређајима за заштиту од оштећење услед напона изазваних нестанком струје.

Примена диода

• корекција
• Као прекидач
• Изворно изолационо коло
• Као референтни напон
• Фреквентни миксер
• Заштита од реверзне струје
• Заштита од обрнутог поларитета
• Заштита од пренапона
• АМ детектор омотача или демодулатор (диодни детектор)
• Као извор светлости
• У кругу позитивног сензора температуре
• У колу сензора светлости
• Соларна батерија или фотонапонска батерија
• Као машиница за шишање
• Као држач

Историја диоде

Реч "диода" потиче од Греческии реч "диодоус" или "диодос". Сврха диоде је да омогући струји да тече само у једном правцу. Диода се такође може назвати електронским вентилом.

Је пронађен Хенри Џозеф Раунд кроз своје експерименте са струјом 1884. Ови експерименти су изведени помоћу вакуумске стаклене цеви, унутар које су биле металне електроде на оба краја. Катода има плочу са позитивним наелектрисањем, а анода има плочу са негативним наелектрисањем. Када струја прође кроз цев, она би се упалила, указујући да енергија тече кроз коло.

Ко је измислио диоду

Иако је прву полупроводничку диоду 1906. године изумео Џон А. Флеминг, за њу се приписују Вилијам Хенри Прајс и Артур Шустер за независно измишљање уређаја 1907. године.

Вилијам Хенри Прис и Артур Шустер

Типови диода

• Мала сигнална диода
• Велика сигнална диода
• Зенер диода
• Светлећа диода (ЛЕД)
• ДЦ Диодес
• Шотки диода
• Схоцклеи Диоде
• Диоде за опоравак корака
• тунел диода
• Варацтор диоде
• ласерска диода
• Прелазна диода за потискивање
• Диоде допиране златом
• Супер баријере диоде
• Пелтиер диода
• кристална диода
• Аваланцхе Диоде
• Силицијумски контролисани исправљач
• Вакумске диоде
• ПИН-диода
• тачка контакта
• Диоде Ханна

Мала сигнална диода

Мала сигнална диода је полупроводнички уређај са способношћу брзог пребацивања и малим падом напона проводљивости. Пружа висок степен заштите од оштећења услед електростатичког пражњења.

Велика сигнална диода

Велика сигнална диода је врста диоде која преноси сигнале на вишем нивоу снаге од мале сигналне диоде. Велика сигнална диода се обично користи за претварање наизменичне струје у једносмерну. Велика сигнална диода ће преносити сигнал без губитка снаге и јефтинија је од електролитског кондензатора.

Кондензатор за раздвајање се често користи у комбинацији са великом сигналном диодом. Употреба овог уређаја утиче на пролазно време одзива кола. Кондензатор за раздвајање помаже у ограничавању флуктуација напона узрокованих променама импедансе.

Зенер диода

Зенер диода је посебан тип који ће проводити електричну енергију само у подручју директно под директним падом напона. То значи да када је један терминал зенер диоде под напоном, то дозвољава струји да се креће са другог терминала на терминал под напоном. Важно је да се овај уређај правилно користи и да је уземљен, иначе може трајно оштетити ваше коло. Такође је важно да се овај уређај користи на отвореном, јер ће покварити ако се постави у влажну атмосферу.

Када се на зенер диоду примени довољна струја, ствара се пад напона. Ако овај напон достигне или премаши напон пробоја машине, онда дозвољава струји да тече са једног терминала.

Светлећа диода (ЛЕД)

Диода која емитује светлост (ЛЕД) је направљена од полупроводничког материјала који емитује светлост када кроз њу прође довољна количина електричне струје. Једно од најважнијих својстава ЛЕД диода је да врло ефикасно претварају електричну енергију у оптичку. ЛЕД диоде се такође користе као индикаторска светла за означавање циљева на електронским уређајима као што су рачунари, сатови, радио, телевизори и тако даље.

ЛЕД је одличан пример развоја микрочип технологије и омогућио је значајне промене у области осветљења. ЛЕД диоде користе најмање два полупроводничка слоја за генерисање светлости, један пн спој за генерисање носача (електрона и рупа), који се затим шаљу на супротне стране слоја „баријере“ који хвата рупе на једној страни и електроне на другој. . Енергија заробљених носача се рекомбинује у "резонанцији" познатој као електролуминисценција.

ЛЕД се сматра ефикасном врстом осветљења јер емитује мало топлоте заједно са својом светлошћу. Има дужи век од сијалица са жарном нити, које могу да трају и до 60 пута дуже, имају већи излаз светлости и емитују мање токсичних емисија од традиционалних флуоресцентних сијалица.

Највећа предност ЛЕД диода је чињеница да им је потребна врло мала снага за рад, у зависности од врсте ЛЕД диода. Сада је могуће користити ЛЕД диоде са изворима напајања у распону од соларних ћелија до батерија, па чак и наизменичне струје (АЦ).

Постоји много различитих типова ЛЕД диода и долазе у различитим бојама укључујући црвену, наранџасту, жуту, зелену, плаву, белу и још много тога. Данас су ЛЕД диоде доступне са светлосним током од 10 до 100 лумена по вату (лм/В), што је скоро исто као код конвенционалних извора светлости.

ДЦ Диодес

Диода константне струје, или ЦЦД, је врста диоде за регулацију напона за напајање. Главна функција ЦЦД-а је смањење губитака излазне снаге и побољшање стабилизације напона смањењем његових флуктуација када се оптерећење промени. ЦЦД се такође може користити за подешавање нивоа улазне ДЦ снаге и за контролу нивоа једносмерне струје на излазним шинама.

Шотки диода

Шоткијеве диоде се такође називају диоде са врућим носачем.

Шоткијеву диоду је изумео др Валтер Шотки 1926. године. Проналазак Шоткијеве диоде омогућио нам је да користимо ЛЕД диоде (диоде које емитују светлост) као поуздане изворе сигнала.

Диода има веома повољан ефекат када се користи у високофреквентним колима. Шоткијева диода се састоји углавном од три компоненте; П, Н и спој метал-полупроводник. Дизајн овог уређаја је такав да се унутар чврстог полупроводника формира оштар прелаз. Ово омогућава носачима да пређу са полупроводника на метал. Заузврат, ово помаже да се смањи предњи напон, што заузврат смањује губитке снаге и повећава брзину пребацивања уређаја који користе Шоткијеве диоде за веома велику маргину.

Схоцклеи Диоде

Шокли диода је полупроводнички уређај са асиметричним распоредом електрода. Диода ће водити струју у једном правцу и много мање ако је поларитет обрнут. Ако се спољни напон одржава преко Шокли диоде, онда ће се постепено кретати унапред како се примењени напон повећава, до тачке која се зове „напон искључења“ на којој нема значајне струје јер се сви електрони рекомбинују са рупама. . Иза граничног напона на графичком приказу струјно-напонске карактеристике, постоји област негативног отпора. Схоцклеи ће деловати као појачало са негативним вредностима отпора у овом опсегу.

Шоклијев рад се најбоље може разумети разбијањем на три дела позната као региони, струја у обрнутом смеру одоздо према горе је 0, 1 и 2 респективно.

У региону 1, када се примени позитиван напон за пристрасност унапред, електрони дифундују у полупроводник н-типа из материјала п-типа, где се формира "зона исцрпљивања" услед замене већинских носача. Зона исцрпљивања је област у којој се носиоци набоја уклањају када се примени напон. Зона исцрпљивања око пн споја спречава струју да тече кроз предњи део једносмерног уређаја.

Када електрони уђу на н-страну са стране п-типа, формира се "зона исцрпљивања" у прелазу одоздо ка врху све док се рупа струје не блокира. Рупе које се крећу од врха до дна се рекомбинују са електронима који се крећу одоздо према горе. Односно, између зона исцрпљивања проводног појаса и валентног појаса, појављује се "зона рекомбинације", која спречава даљи проток главних носача кроз Шоклијеву диоду.

Проток струје сада контролише један носач, који је мањински носилац, односно електрони у овом случају за полупроводник н-типа и рупе за материјал п-типа. Дакле, можемо рећи да овде проток струје контролишу већински носиоци (рупе и електрони) и да је ток струје независан од примењеног напона све док има довољно слободних носилаца за спровођење.

У региону 2, електрони емитовани из зоне исцрпљивања се рекомбинују са рупама на другој страни и стварају нове већинске носиоце (електрони у материјалу п-типа за полупроводник н-типа). Када ове рупе уђу у зону исцрпљивања, оне завршавају струјни пут кроз Шоклијеву диоду.

У региону 3, када се спољни напон примени за обрнуто пристрасност, на споју се појављује област просторног набоја или зона исцрпљивања, која се састоји од већинских и мањинских носилаца. Парови електрон-рупа су раздвојени због примене напона преко њих, што резултира струјом дрифта кроз Шокли. Ово узрокује да мала количина струје тече кроз Шоклијеву диоду.

Диоде за опоравак корака

Степен рецовери диоде (СРД) је полупроводнички уређај који може да обезбеди фиксно, безусловно стабилно стање проводљивости између своје аноде и катоде. Прелазак из искљученог у укључено стање може бити узрокован импулсима негативног напона. Када је укључен, СРД се понаша као савршена диода. Када је искључен, СРД је претежно непроводљив са одређеном струјом цурења, али генерално није довољан да изазове значајан губитак снаге у већини апликација.

Слика испод приказује таласне облике корака опоравка за оба типа СРД-а. Горња крива приказује тип брзог опоравка, који емитује велику количину светлости када иде у стање искључено. Насупрот томе, доња крива показује ултра-брзу опоравачку диоду оптимизовану за рад при великим брзинама и која показује само занемарљиво видљиво зрачење током прелаза из укључивања у искључење.

Да бисте укључили СРД, анодни напон мора да премаши напон прага машине (ВТ). СРД ће се искључити када је анодни потенцијал мањи или једнак катодном потенцијалу.

тунел диода

Тунелска диода је облик квантног инжењеринга који узима два дела полупроводника и спаја један део са другом страном окренутом напоље. Тунелска диода је јединствена по томе што електрони теку кроз полупроводник уместо око њега. Ово је један од главних разлога зашто је ова врста технике тако јединствена, јер ниједан други облик транспорта електрона до сада није био у стању да постигне такав подвиг. Један од разлога зашто су тунелске диоде толико популарне је тај што заузимају мање простора од других облика квантног инжењеринга и такође се могу користити у многим апликацијама у многим областима.

Варацтор диоде

Варакторска диода је полупроводник који се користи у променљивој капацитивности регулисане напоном. Варакторска диода има два прикључка, један на страни аноде ПН споја и други на страни катоде ПН споја. Када примените напон на варактор, он дозвољава да се формира електрично поље које мења ширину његовог исцрпљеног слоја. Ово ће ефективно променити његов капацитет.

ласерска диода

Ласерска диода је полупроводник који емитује кохерентну светлост, која се назива и ласерско светло. Ласерска диода емитује усмерене паралелне светлосне зраке са малом дивергенцијом. Ово је у супротности са другим изворима светлости, као што су конвенционалне ЛЕД диоде, чија је емитована светлост веома дивергентна.

Ласерске диоде се користе за оптичко складиштење, ласерске штампаче, скенере бар кодова и оптичке комуникације.

Прелазна диода за потискивање

Диода за сузбијање пролазног напона (ТВС) је диода дизајнирана да заштити од напона и других врста прелазних појава. Такође је способан да одвоји напон и струју како би спречио пролазне процесе високог напона да уђу у електронику чипа. ТВС диода неће водити током нормалног рада, већ ће проводити само током прелазног стања. Током електричног прелазног процеса, ТВС диода може да ради и са брзим дв/дт шиљцима и са великим дв/дт пиковима. Уређај се обично налази у улазним колима микропроцесорских кола, где обрађује сигнале пребацивања велике брзине.

Диоде допиране златом

Златне диоде се могу наћи у кондензаторима, исправљачима и другим уређајима. Ове диоде се углавном користе у електронској индустрији јер им није потребан велики напон за вођење електричне енергије. Диоде допиране златом могу се направити од полупроводничких материјала п-типа или н-типа. Диода допирана златом ефикасније проводи електричну енергију на високим температурама, посебно у диодама н-типа.

Злато није идеалан материјал за допинг полупроводника јер су атоми злата превелики да би се лако уклопили у полупроводничке кристале. То значи да злато обично не дифундује добро у полупроводник. Један од начина да се повећа величина атома злата тако да могу да дифундују је додавање сребра или индијума. Најчешћи метод који се користи за допирање полупроводника златом је употреба натријум борохидрида, који помаже у стварању легуре злата и сребра унутар полупроводничког кристала.

Диоде допиране златом се обично користе у апликацијама високе фреквенције. Ове диоде помажу у смањењу напона и струје враћањем енергије из задњег ЕМФ унутрашњег отпора диоде. Диоде допиране златом се користе у машинама као што су мреже отпорника, ласери и тунелске диоде.

Супер баријере диоде

Супер баријере диоде су тип диода који се може користити у високонапонским апликацијама. Ове диоде имају низак предњи напон на високој фреквенцији.

Супер баријере диоде су веома свестран тип диода јер могу да раде у широком опсегу фреквенција и напона. Углавном се користе у струјним склоповима за системе дистрибуције енергије, исправљаче, претвараче моторних погона и напајања.

Супербаријерна диода се углавном састоји од силицијум диоксида са додатком бакра. Супербаријерна диода има неколико опција дизајна, укључујући планарну германијумску супербаријерну диоду, спојну супербаријерну диоду и изолациону супербаријерну диоду.

Пелтиер диода

Пелтиер диода је полупроводник. Може се користити за генерисање електричне струје као одговор на топлотну енергију. Овај уређај је још увек нов и још увек није у потпуности схваћен, али изгледа да би могао бити користан за претварање топлоте у електричну енергију. Ово се може користити за бојлере или чак у аутомобилима. То би омогућило да се користи топлота коју генерише мотор са унутрашњим сагоревањем, што је обично изгубљена енергија. Такође би омогућило да мотор ради ефикасније, јер не би морао да производи толико снаге (дакле, користећи мање горива), али би уместо тога Пелтиерова диода претворила отпадну топлоту у снагу.

кристална диода

Кристалне диоде се обично користе за ускопојасно филтрирање, осцилаторе или појачала контролисане напоном. Кристална диода се сматра посебном применом пиезоелектричног ефекта. Овај процес помаже у генерисању сигнала напона и струје користећи њихова инхерентна својства. Кристалне диоде се такође обично комбинују са другим колима која пружају појачање или друге специјализоване функције.

Аваланцхе Диоде

Лавина диода је полупроводник који генерише лавину од једног електрона из проводног појаса до валентног појаса. Користи се као исправљач у високонапонским струјним круговима једносмерне струје, као детектор инфрацрвеног зрачења и као фотонапонска машина за ултраљубичасто зрачење. Ефекат лавине повећава пад напона унапред на диоди тако да се може учинити много мањим од пробојног напона.

Силицијумски контролисани исправљач

Силицијумски контролисани исправљач (СЦР) је тиристор са три терминала. Дизајниран је да делује као прекидач у микроталасним пећницама за контролу снаге. Може се покренути струјом или напоном, или обоје, у зависности од поставке излаза гејта. Када је пин гејта негативан, дозвољава струји да тече кроз СЦР, а када је позитиван, блокира струју да тече кроз СЦР. Локација игле капије одређује да ли струја пролази или је блокирана када је на месту.

Вакумске диоде

Вакумске диоде су још једна врста диода, али за разлику од других типова, оне се користе у вакуумским цевима за регулисање струје. Вакум диоде омогућавају да струја тече при константном напону, али такође имају контролну мрежу која мења тај напон. У зависности од напона у контролној мрежи, вакуум диода или дозвољава или зауставља струју. Вакум диоде се користе као појачала и осцилатори у радио пријемницима и предајницима. Они такође служе као исправљачи који претварају наизменичну струју у једносмерну за употребу у електричним уређајима.

ПИН-диода

ПИН диоде су врста диода са пн спојем. Генерално, ПИН-ови су полупроводници који показују мали отпор када се на њега примени напон. Овај мали отпор ће се повећати како се примењени напон повећава. ПИН кодови имају гранични напон пре него што постану проводљиви. Дакле, ако се не примени негативан напон, диода неће проћи струју док не достигне ову вредност. Количина струје која тече кроз метал зависиће од разлике потенцијала или напона између оба терминала, и неће бити цурења са једног терминала на други.

Тачка контакт диода

Тачкаста диода је једносмерни уређај способан да побољша РФ сигнал. Поинт-Цонтацт се такође назива транзистор без споја. Састоји се од две жице причвршћене за полупроводнички материјал. Када се ове жице додирују, ствара се "тачка штипања" где електрони могу да уђу. Ова врста диода се посебно користи код АМ радија и других уређаја како би им се омогућило да детектују РФ сигнале.

Диоде Ханна

Гунова диода је диода која се састоји од два антипаралелна пн споја са асиметричном висином баријере. Ово доводи до снажног потискивања тока електрона у правцу напред, док струја и даље тече у обрнутом смеру.

Ови уређаји се обично користе као микроталасни генератори. Измислили су их око 1959. године Ј. Б. Ганн и А. С. Невелл у Краљевској пошти у Великој Британији, одакле назив потиче: „Ганн“ је скраћеница њихових имена, а „диода“ јер су радили на гасним уређајима (Њуел је раније радио на Едисоновом институту за комуникације). Белл Лабораториес, где је радио на полупроводничким уређајима).

Прва велика примена Ганових диода била је прва генерација британске војне УХФ радио опреме, која је ушла у употребу око 1965. године. Војни АМ радио такође су у великој мери користили Гунове диоде.

Карактеристика Гунн диоде је да је струја само 10-20% струје конвенционалне силицијумске диоде. Поред тога, пад напона на диоди је око 25 пута мањи од конвенционалне диоде, обично 0 мВ на собној температури за КСНУМКС.

Видео Туториал

Шта је диода - Упутство за електронику за почетнике

Закључак

Надамо се да сте научили шта је диода. Ако сте заинтересовани да сазнате више о томе како ова невероватна компонента функционише, погледајте наше чланке на страници диода. Верујемо да ћете све што сте научили применити и овог пута.