Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но имеют низкое прямое падение напряжения , как и диод Шоттки. Они имеют низкую обратную утечку тока , как и нормальный диод с P-N переходом.

SBR использует полевой МОП-транзистор путем короткого контакта между его затвором и истоком.

SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и возможность быстрого переключения.

Светоизлучающий диод также относится к типу диода с P-N переходом, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.

Светодиод состоит из полупроводника с прямой полосой пропускания. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от запрещенной зоны полупроводника.

Светодиод преобразует электрическую энергию в световую.

Фотодиод — это тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток. Его работа противоположна работе светодиода LED .

На каждый полупроводниковый диод влияют оптические носители заряда. Вот почему они упакованы в легкий блокирующий материал.

В фотодиоде есть специальное отверстие, через которое свет проникает в его чувствительную часть.

Когда свет (частицы фотона) попадает на PN-переход, он создает пару электрон-дырка.Эти электрон и дырка вытекают как электрический ток. Для повышения его эффективности используется диод PIN-переход .

Фотодиод используется с обратным смещением, и они могут использоваться в солнечных элементах.

Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в энергию света. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазерный диод состоит из PIN-перехода, , где электрон и дырки объединяются вместе во внутренней (I) области.когда они объединяются, он генерирует лазерный луч.

Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерных указателях, приводах компакт-дисков, лазерных принтерах и т. Д.

Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 году , за который он получил Нобелевскую премию в 1973 году. почему он также известен как диод Эсаки .

Стабилитрон назван в честь Кларенса Малвина Зенера , открывшего эффект Зенера .

Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении.когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение Зенера , напряжение Зенера позволяет току течь.

Стабилитрон имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом. Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.

При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).

При обратном смещении он блокируется, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он позволяет току течь с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой стабилитрона вызван двумя причинами: i.е. квантовое туннелирование электронов и Лавинный пробой .

Стабилитрон в основном используется в конфигурации с обратным смещением. Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.

Обратный диод или задний диод представляет собой диод с P-N переходом, работа которого аналогична работе туннельного диода и стабилитрона . Но рабочие напряжения намного ниже.

Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.

В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно снижен по сравнению с туннельным диодом. В противном случае он работает как обычный диод с фазовым переходом.

В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжения пробоя намного ниже.

Широко не используется, но может использоваться для выпрямления сигналов слабого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ-смесителе и умножителе.

Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, который специально разработан для работы в области лавинного пробоя .

Лавинный пробой — это явление, при котором на переход P-N подается достаточное обратное напряжение. За счет этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.

Лавинный диод электрически аналогичен стабилитрону. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.

Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкие напряжения могут легко его сломать. Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжения по сравнению с простым стабилитроном.

Диод подавления переходного напряжения или TVS-диод — это тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков высокого напряжения.

TVS-диод способен выдерживать высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.

Однонаправленный TVS-диод работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и как устройство защиты от перенапряжения при обратном смещении.

Двунаправленный TVS-диод действует как два лавинных диода, последовательно противостоящих друг другу. Он изготавливается как однокомпонентный. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжения при использовании параллельно с цепью.

В диодах такого типа в качестве легирующей примеси (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с P-N переходом.

Диод постоянного тока AKA токоограничивающий диод (CLD) представляет собой двухконтактный диод, сделанный из JFET. Он регулирует ток через него до фиксированного уровня.

CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.

Ступенчатый восстанавливающий диод или отключающий диод — это диод с P-N переходом, который резко прекращает прохождение тока при изменении его направления.

SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) состоит из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирования вблизи перехода. За счет этого уменьшается количество носителей заряда (электронов и дырок) вблизи перехода. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится незначительной.Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ВКЛ на ВЫКЛ.

В нормальном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальному диоду требуется некоторое время на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому может мгновенно прекратить прохождение тока.

Пельтье или термодиод — это тип диода, тепловое сопротивление которого в одном направлении отличается от другого.Таким образом, выделяемое тепло течет в одном направлении в одну сторону (терминал) и оставляет другую сторону более холодной.

Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессоре и в холодильниках для эффекта охлаждения.

Это простейшая форма диода, состоящая из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).

Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод улавливает электроны, и поток продолжается.

Катод может нагреваться прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде выделяется в вакуум после нагрева. Анод собирает эти электроны, и ток течет.

При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.

Таким образом, ток течет только в одном направлении.

Варакторный диод, также известный как диод Верикапа, представляет собой конденсаторы с регулируемым напряжением.У них есть переход P-N с переменной емкостью перехода.

Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.

Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варакторный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.

Диоды Varactor применяются в качестве генератора , управляемого напряжением, в контуре фазовой синхронизации, в фильтрах настройки ВЧ , и умножителях частоты .

Сообщение по теме: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Диод Ганна AKA « Устройство с переносом электронов » (TED) — это тип диода, имеющего отрицательное сопротивление, как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , который открыл «эффект Ганна » в 1962 году.

PIN-диод — это трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой « I » помещен между сильно легированным P и полупроводником N-типа.

Электрон и дырки из области N- и P-типа соответственно текут во внутреннюю область (I).Как только область «I» полностью заполняется электронными дырками, диод начинает проводить.

При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.

При более высокой частоте PIN-диод действует как линейный резистор. Это из-за того, что PIN-диод имеет плохое время обратного восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.

На низкой частоте действует как выпрямительный диод.Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и выключиться во время цикла.

Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает пару электрон-дырка. Эта электронно-дырочная пара течет как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотоэлектрических элементах .

PIN-диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в ВЧ приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.

SCR — это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство типа P-N-P-N.Он имеет три терминала: анод, катод и затвор.

SCR — это, по сути, диод с входом внешнего управления, известным как вход затвора. Это позволяет току течь в одном направлении.

Когда SCR подключен в прямом смещении, он еще не позволяет протекать току. Это известно как режим прямой блокировки .

Для того, чтобы тиристор работал в прямом режиме, ему необходимо либо необходимое напряжение, чтобы пересечь его предел отключения, либо подать положительный импульс на вход затвора.

Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удерживающего тока, либо выключите вход затвора и на мгновение закоротите анод-катод.

При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после подачи затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, SCR начинает проводить из-за лавинных явлений.

SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока большой мощности.

Диод Шокли представляет собой четырехслойный диод PNPN.Он похож на SCR, но у него нет входа управления или затвора.

Диод Шокли имеет тенденцию оставаться «ВКЛЮЧЕННЫМ» при его включении и имеет тенденцию оставаться «ВЫКЛЮЧЕННЫМ» при его «ВЫКЛЮЧЕННОМ» состоянии.

Как мы знаем, диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.

После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он пропускает ток.

В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение снизится от напряжения пробоя.Чтобы он отключился, напряжение должно быть достаточно ниже, чем его напряжение пробоя.

Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .

Это тип диода, в котором небольшой точечный переход образован между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа.

« кошачий усик » представляет собой тонкую пружинящую проволоку из фосфорной бронзы или вольфрама. Он образует точечный переход с полупроводником N-типа, отсюда и название точечный диод .

Поскольку образующийся переход очень мал, емкость перехода точечного диода очень мала. Таким образом, емкость накопителя для заряда очень мала, что делает его устройством быстрого переключения.

Подробное описание диодов

Давайте подробно поговорим о принципе работы диода .

Обратный диод

Этот тип диода также называют обратным диодом, и он не очень широко используется. Обратный диод представляет собой диод с PN-переходом, который работает аналогично туннельному диоду. Сценарий квантового туннелирования несет важную ответственность за проведение тока в основном в обратном направлении. По изображению энергетической зоны можно узнать точную работу диода.

Полоса, которая лежит на самом верхнем уровне, называется зоной проводимости, тогда как полоса нижнего уровня называется зоной валентности.Когда к электронам прикладывается энергия, они стремятся набрать энергию и двигаться к зоне проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, их место в валентной зоне остается с дырками.

В состоянии нулевого смещения занятая валентная зона противоположна занимаемой зоне проводимости. В то время как в состоянии обратного смещения P-область имеет движение вверх, соответствующее N-области. Теперь занятая полоса в P-секции контрастирует с пустой полосой в N-секции.Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в P-секции в свободную зону в N-секции.

Итак, это означает, что протекание тока происходит также и при обратном смещении. В состоянии прямого смещения N-область имеет движение вверх, соответствующее P-области. Теперь занятая полоса в N-секции контрастирует с вакантной полосой в P-секции. Таким образом, электроны начинают туннелировать из занятой зоны в N-секции в свободную зону в P-секции.

В этом типе диода формируется область отрицательного сопротивления, которая используется в основном для работы диода.

Диод BARITT

Расширенный термин этого диода — это диод с временным переходом через барьер, который является диодом BARITT. Он применим в микроволновых приложениях и позволяет проводить много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Эта ссылка показывает четкое описание того, что такое диод BARRITT, его работа и реализации.

Диод Ганна

Диод Ганна — это диод с PN переходом, этот тип диодов представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами. Обычно он используется для создания микроволновых сигналов.Пожалуйста, обратитесь к приведенной ниже ссылке, чтобы узнать о работе, характеристиках и применении диода Ганна.

Лазерный диод

Лазерный диод не имеет аналогичного процесса, как у обычного светодиода (светоизлучающего диода), потому что он излучает когерентный свет. Эти диоды широко используются для различных целей, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже светодиодов.У них тоже неполная жизнь.

Light Emitting Diode

Термин LED означает светоизлучающий диод, это один из самых стандартных типов диодов. Когда диод подключен с прямым смещением, ток течет через переход и генерирует свет. Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они представляют собой светодиоды и OLED. Одна из основных концепций светодиода — это его ВАХ. Разберемся подробнее с характеристиками светодиодов.

Прежде чем светодиод излучает свет, он требует прохождения тока через диод, потому что это диод, основанный на токе. Здесь интенсивность света прямо пропорциональна прямому направлению тока, протекающего через диод.

Когда диод проводит ток в прямом смещении, тогда должен быть резистор, ограничивающий ток, чтобы защитить диод от дополнительного протекания тока. Следует отметить, что не должно быть прямого соединения между источником питания и светодиодом, когда это вызывает мгновенное повреждение, потому что это соединение позволяет протекать чрезмерно сильному току и сжигать устройство.

Каждый тип светодиодного устройства имеет свои собственные потери прямого напряжения через PN-переход, и это ограничение определяется типом используемого полупроводника. Это определяет величину падения напряжения для соответствующей величины передаваемого тока, как правило, для значения тока 20 мА.

В большинстве сценариев светодиоды работают от минимальных уровней напряжения при последовательном включении резистора, Rs используется для ограничения прямого тока до защищенного уровня, который обычно составляет от 5 мА до 30 мА, когда требуется повышенная яркость.

Различные светодиоды излучают свет в соответствующих областях УФ-спектра, поэтому они генерируют разные уровни интенсивности света. О конкретном выборе полупроводника можно узнать по всей длине волны излучения фотонов и, следовательно, по соответствующему свету. Цвета светодиода следующие:

Таким образом, точный цвет светодиода определяется расстоянием излучаемой длины волны. А длина волны известна по конкретному составу полупроводника, который используется в PN-переходе во время его производственного процесса. Таким образом, стало ясно, что цвет свечения светодиода не связан с используемым мутным пластиком. Но также они увеличивают яркость света, когда они не освещаются источником тока. С помощью комбинации различных полупроводниковых, газообразных и металлических веществ можно получить следующие светодиоды:

• Арсенид галлия (GaAs), который является инфракрасным
• Арсенид галлия Фосфид (GaAsP) имеет диапазон от красного до инфракрасного. красный и оранжевый
• Алюминий, арсенид фосфид галлия (AlGaAsP), который имеет ярко-красный, оранжевый тип красного, оранжевого и желтого цветов.
• Фосфид галлия (GaP) существует в красном, желтом и зеленом цветах
• Фосфид галлия алюминия (AlGaP) — в основном зеленого цвета
• Нитрид галлия (GaN), который доступен в зеленом и изумрудно-зеленом цветах
• Галлий Нитрид индия ( GaInN), близкий к ультрафиолетовому, смешанный цвет синего, зеленого и синего
• Карбид кремния (SiC) доступен в виде синего цвета в качестве подложки
• Селенид цинка (ZnSe) существует в синем цвете
• Нитрид алюминия-галлия (AlGaN), который является ультрафиолетовым

Фотодиод

Фотодиод используется для обнаружения света.Обнаружено, что когда свет попадает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество тока, проистекающего из света, можно просто заметить. Эти диоды также можно использовать для выработки электроэнергии.

PIN-диод

Этот тип диода отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования.Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади обедненной области, что может быть полезно для переключения приложений.

Носители отрицательного и положительного заряда из областей N- и P-типа соответственно имеют движение к собственной области. Когда эта область полностью заполнена электронными дырками, диод начинает проводить. В состоянии обратного смещения широкий внутренний слой диода может предотвращать и выдерживать высокие уровни напряжения.

При повышенных уровнях частоты PIN-диод будет работать как линейный резистор. Он работает как линейный резистор, потому что у этого диода недостаточное время обратного восстановления . Это причина того, что сильно заряженная электрическая область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов. А на минимальных частотах диод работает как выпрямительный диод, где у него достаточно времени для разрядки и выключения.

PN Junction Diode

Стандартный PN переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диодов, используемых сегодня.Это самый известный из различных типов диодов, используемых в электрической сфере. Но эти диоды могут применяться как малосигнальные для использования в ВЧ (радиочастоты) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть спроектированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами. В диоде с PN-переходом необходимо избегать условий смещения. В основном есть три условия смещения, и это зависит от приложенного уровня напряжения.

• Прямое смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам P и N диода.
• Обратное смещение — здесь положительная и отрицательная клеммы подключены к типам N и P диода.
• Нулевое смещение — это называется смещением «0», потому что на диод не подается внешнее напряжение.

Прямое смещение PN-переходного диода

В состоянии прямого смещения PN-переход возникает, когда положительный и отрицательный фронты батареи подключены к типам P и N.Когда диод работает в режиме прямого смещения, тогда внутренние и приложенные электрические поля на переходе имеют противоположные пути. Когда эти электрические поля суммируются, то уровень величины последующей выходной мощности меньше, чем у приложенного электрического поля.

Это соединение приводит к минимальному резистивному пути и меньшей площади обеднения. Сопротивление области истощения становится более незначительным, когда значение приложенного напряжения больше.Например, в кремниевом полупроводнике, когда значение приложенного напряжения составляет 0,6 В, значение сопротивления обедненного слоя становится совершенно незначительным, и ток через него будет беспрепятственно протекать.

Обратное смещение диода PN-перехода

Здесь соединение состоит в том, что положительный и отрицательный края батареи подключены к областям N-типа и P-типа. Это формирует PN-переход с обратным смещением. В этой ситуации приложенные и внутренние электрические поля имеют одинаковое направление.Когда оба электрических поля суммируются, тогда результирующая траектория электрического поля аналогична траектории внутреннего электрического поля. Это приводит к образованию более толстой и увеличенной резистивной области истощения. Область истощения становится более чувствительной и толстой, когда прикладываемый уровень напряжения становится все больше и больше.

Характеристики V-I диода с PN-переходом

Кроме того, еще более важно знать характеристики V-I диода с PN-переходом.

Когда диод работает в состоянии смещения «0», что означает, что на диод не подается внешнее напряжение. Это означает, что потенциальный барьер ограничивает прохождение тока.

Тогда как, когда диод работает в условиях прямого смещения, будет более тонкий потенциальный барьер. В диодах силиконового типа, когда значение напряжения составляет 0,7 В, и в диодах германиевого типа, когда значение напряжения составляет 0,3 В, ширина потенциального барьера уменьшается, и это позволяет току течь через диод.

При этом будет постепенное увеличение значения тока, и результирующая кривая будет нелинейной, поскольку уровень приложенного напряжения преодолевает потенциальный барьер. Когда диод преодолевает этот потенциальный барьер, диод функционирует в нормальном состоянии, и форма кривой постепенно становится резкой (приобретает линейную форму) с увеличением значения напряжения.

Там, где диод работает в режиме обратного смещения, будет повышенный потенциальный барьер.Поскольку в переходе будут присутствовать неосновные носители заряда, это позволяет протекать обратному току насыщения. Когда есть повышенный уровень приложенного напряжения, неосновные носители заряда обладают повышенной кинетической энергией, которая оказывает влияние на основные носители заряда. На этом этапе происходит пробой диода, что может привести к его повреждению.

Диод Шоттки

Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения, чем обычные кремниевые диоды с PN переходом.При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 вольт, в отличие от 0,6 вольт для диода a-Si. Для достижения этих характеристик они разработаны иначе, чем обычные диоды, имеющие контакт металл-полупроводник. Эти диоды широко используются в выпрямителях, ограничивающих диодах, а также в ВЧ приложениях.

Ступенчатый восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод — это тип микроволнового диода, который используется для генерации импульсов на очень высоких частотах.Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику выключения для их работы.

Туннельный диод

Туннельный диод используется в микроволновых приложениях, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.

В электрической области туннелирование означает прямое движение электронов через минимальную ширину обедненной области от зоны проводимости к валентной зоне. В диоде с PN-переходом обедненная область создается как электронами, так и дырками.Из-за этих положительных и отрицательных носителей заряда в обедненной области создается внутреннее электрическое поле. Это создает силу на пути, противоположном внешнему напряжению.

При туннельном эффекте, когда есть минимальное значение прямого напряжения, значение прямого тока будет больше. Он может работать как в прямом, так и в обратном смещении. Из-за высокого уровня легирования он также может работать в режиме обратного смещения. С уменьшением барьерного потенциала напряжение пробоя в обратном направлении также уменьшается и приближается к нулю.При таком минимальном обратном напряжении диод может дойти до пробоя. Из-за этого образуется область отрицательного сопротивления.

Варакторный диод или варикап-диод

Варакторный диод — это один из видов полупроводниковых твердотельных СВЧ-устройств, и он используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды еще называют варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами с PN-переходом.Но этот диод выбран для получения предпочтительных изменений емкости, поскольку это разные типы диодов. Эти диоды сконструированы и усовершенствованы таким образом, чтобы допускать широкий диапазон изменений емкости.

Стабилитрон

Стабилитрон используется для обеспечения стабильного опорного напряжения. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в условиях обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя. Если ток ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться.Этот тип диодов широко используется в качестве опорного напряжения в источниках питания.

В составе стабилитрона существуют различные методы. Некоторые из них используются для увеличения рассеиваемой мощности, тогда как другие используются для монтажа на краю. Обычно стабилитрон состоит из минимального стеклянного покрытия. У этого диода есть полоса на одном крае, которая обозначает его как катод.

Стабилитрон работает так же, как диод, когда он работает в режиме прямого смещения.В то время как при обратном смещении будет возникновение минимального тока утечки. Когда происходит увеличение обратного напряжения до напряжения пробоя, это создает ток, протекающий через диод. Текущее значение будет достигнуто до максимума, и это будет зафиксировано последовательным резистором.

Области применения стабилитрона

Стабилитроны широко применяются, и лишь некоторые из них:

• Он используется в качестве ограничителя напряжения для регулирования уровней напряжения при минимальном значении нагрузки.
• Применяется в тех случаях, когда это необходимо. защита от перенапряжения
• Используется в схемах ограничения

Ниже перечислены некоторые другие типы диодов, которые критически используются в различных приложениях:

• Лазерный диод
• Лавинный диод
• Диод для подавления переходных процессов
• с золотым легированием диода
• Тип диода постоянного тока
• Диод Пельтье
• Кремниевый выпрямительный диод

Каждый диод имеет свои преимущества и применение.Немногие из них широко используются в различных приложениях в нескольких областях, тогда как некоторые из них используются только в нескольких приложениях. Таким образом, речь идет о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какова функция диода?

Основы, типы, символы, характеристики, приложения и пакеты

В то время как резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы схемы, именно полупроводниковое устройство фактически хранит магию внутри.В каждой электронной схеме есть десятки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, регуляторы, операционные усилители, переключатели питания и т. Д. Внутри них. У каждого из них есть свои свойства и применение. В этой статье давайте рассмотрим самый простой полупроводниковый прибор — диоды .

Возможно, вы уже слышали болтовню о том, что «Диоды — это полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые проводят только в одном определенном направлении, позволяя току проходить через них…», но почему это так? И какое это имеет отношение к нам при разработке схемы? Какие существуют типы диодов и в каком приложении мы должны их использовать? Держитесь крепче, потому что вы получите ответы на все эти вопросы, когда прочтете эту статью.

Что такое диод?

Начнем с ответа на самый простой вопрос. Что такое диод ?

A Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический элемент с двумя выводами. Существует множество типов диодов типа , но наиболее часто используемый из них показан ниже.

Эти две клеммы названы как Анод и Катод , мы рассмотрим символ и то, как идентифицировать клеммы позже, но пока просто помните, что любой диод будет иметь только две клеммы (по крайней мере, большинство из них) и они анод и катод.Еще одно золотое правило диодов заключается в том, что они позволяют току проходить через них только в одном направлении, а именно от анода к катоду. Это свойство диода делает его полезным во многих приложениях.

Чтобы понять, почему они действуют только в одном направлении, мы должны посмотреть, как они устроены. Диод изготавливается путем соединения двух одинаково легированных полупроводников P-типа и полупроводников N-типа. Когда эти два материала соединяются вместе, происходит что-то интересное: между ними образуется еще один небольшой слой, называемый истощенным слоем .Это связано с тем, что слой P-типа имеет избыточное отверстие, а слой N-типа имеет избыточные электроны, и они оба пытаются диффундировать друг в друга, образуя блокировку с высоким сопротивлением между обоими материалами, как на изображении, показанном ниже. Этот слой блокировки называется слоем истощения.

Этот слой истощения (блокировка) должен быть разрушен, если ток должен протекать через диод. Когда на анод подается положительное напряжение, а на катод — отрицательное напряжение, говорят, что диод находится в состоянии с прямым смещением .В этом состоянии положительное напряжение закачивает больше дырок в область P-типа, а отрицательное напряжение закачивает больше электронов в область N-типа, что вызывает пробой обедненного слоя, заставляя ток течь от анода к катоду. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы диод проводил в прямом направлении, называется напряжением прямого пробоя .

В качестве альтернативы, если отрицательное напряжение приложено к аноду, а положительное напряжение приложено к катоду, говорят, что диод находится в состоянии с обратным смещением .В этом состоянии отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в материал P-типа, а материал N-типа получит больше дырок от положительного напряжения, что сделает слой обеднения еще более прочным и, таким образом, не позволит току течь через него. Имейте в виду, что эти характеристики применимы только к идеальному диоду (теоретическому), практически, даже в режиме обратного смещения будет течь небольшой ток. Об этом мы поговорим позже.

Вышеупомянутая анимация иллюстрирует работу диода в цепи , есть две схемы, в каждой из которых мы пытаемся зажечь светодиод от батареи.В одной цепи диод смещен в прямом направлении, а в другой — в обратном. Во время моделирования вы можете заметить, что только диод с прямым смещением позволяет току течь, хотя он, таким образом, светит светодиод, диод с обратным смещением не позволяет току проходить через него.

Теперь, когда мы разобрались с основами диодов, важно знать, что существуют разные типы диодов, каждый из которых имеет свои особые свойства и применение.В этой статье мы рассмотрим только три основных типа диодов: выпрямительный диод, стабилитрон и диод Шоттки. Изображение, клеммы и символы всех диодов приведены в таблице ниже

Как показано в таблице, выпрямительный диод и диод Шоттки похожи по внешнему виду, но диод Шоттки обычно больше по размеру, чем обычные диоды.С другой стороны, стабилитрон можно легко идентифицировать по его характерному оранжевому цвету и серой линии на нем, как показано в таблице выше.

Выводы анода и катода можно определить по серой линии на диоде, контакт рядом с серой линией будет катодом. Точно так же с символами нижняя часть треугольника всегда будет анодом, а другая — катодом. Это очень важно помнить, поскольку при интерпретации схемы подключения диода всегда считалось самооценкой.

Терминология и характеристики диодов

Когда вы выбираете диод для своей схемы или пытаетесь понять работу диода в цепи, вы должны учитывать спецификации диода, которые можно найти в его техническом описании. Чтобы понять, что на самом деле означают значения, давайте рассмотрим несколько часто используемых терминов.

Падение напряжения в прямом направлении (Vf): Когда диод работает в режиме прямого смещения, он позволяет току течь через них.В этом состоянии на диоде будет некоторое падение напряжения, это падение напряжения называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.

Максимальный ток в прямом направлении (если): Мы уже знаем, что диод позволяет току проходить через него, когда он находится в прямом смещении. На какой максимальный ток можно разрешить, отвечает Максимальный прямой ток. Обычно следует убедиться, что этот ток больше, чем ток нагрузки вашей цепи.

Обратный ток пробоя (Vr): Хорошо, вот уловка, о которой я вам говорил: диод не пропускает ток через себя, когда он смещен в обратном направлении. Это верно, но не для всех значений напряжения. Таким образом, максимальное напряжение, до которого диод может выдержать пробой, называется обратным напряжением пробоя. Обычно значения такого напряжения будут очень высокими, например, если обратное напряжение пробоя составляет 500 В, диод не позволит току проходить через него в обратном смещенном состоянии, пока напряжение не превысит эти 500 В.

Обратный ток смещения (Ir): Хотя это правда, что диод не пропускает ток, хотя он и в режиме обратного смещения, значение тока в идеале не будет равным нулю. Через диод по-прежнему будет протекать очень небольшой и незначительный (в зависимости от схемы) ток. Этот ток называется током с обратным смещением. Значение этого тока будет в диапазоне мА или даже в мкА. Для идеального диода значение этого тока должно быть как можно меньше.Этот ток называется током обратной утечки .

Время обратного восстановления: Допустим, вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключаете его в режим обратного смещения, изменяя полярность напряжения. Теперь диод не будет внезапно останавливаться, ему потребуется некоторое время, чтобы перекрыть прохождение тока через него. Это время называется временем обратного восстановления.

Характеристики клемм (I-V) переходного диода: Есть еще другие параметры, такие как рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и т. Д.связанный с диодом. Эти значения также можно найти в паспорте диода. Чтобы узнать больше о диоде, давайте посмотрим на важный график диода, который представляет собой кривую зависимости тока от напряжения. Кривая I-V идеального диода будет выглядеть примерно так.

Здесь в первом квадранте вы можете увидеть диод, работающий в режиме прямого смещения, а в третьем квадранте диод работает в области обратного смещения и пробоя. Ось X графика показывает напряжение на диоде, а ось Y показывает ток через диод.В режиме прямого смещения вы можете заметить, что диод начинает проводить (пропускать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V _D ) превышает 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния. На диоде это прямое напряжение может быть до 0,7 В, как показано на графике выше.

Во время обратного смещения напряжение на диоде имеет отрицательный потенциал, поэтому ток также отображается в отрицательном направлении. Здесь, как вы можете видеть, диод не пропускает ток (за исключением небольшого значения), пока не будет достигнуто напряжение пробоя (V _BD ).

имеют широкий спектр применения в зависимости от их свойств и типа. Давайте попробуем охватить наиболее важные применения выпрямителя, стабилитрона и диода Шоттки с их принципиальными схемами.

Выпрямительный диод

Выпрямительный диод или общий диод — это наиболее часто встречающийся диод в любой цепи питания, будь то простой линейный источник питания или цепь SMPS.Как следует из названия, эти диоды используются для выпрямления в таких схемах, как двухполупериодный и полуволновой выпрямитель. Кроме того, они также используются в качестве диодов свободного хода в коммутационных устройствах и схемах преобразователей.

Схема выпрямителя

Выпрямительные диоды используются как в полуволновых, так и в полнополупериодных выпрямительных диодах. Давайте посмотрим на схему полуволнового выпрямителя для простоты. Принципиальная схема и график для однополупериодного выпрямителя показаны ниже

Источник входного напряжения Vs представляет собой синусоидальную волну переменного тока со среднеквадратичным напряжением 220 В.Эта волна переменного тока может быть выпрямлена с помощью одного диода. Как показано на графике, во время положительного полупериода диод смещен в прямом направлении, и, следовательно, выходное напряжение присутствует на нагрузке, а ток течет в положительном направлении. Но во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении, и, следовательно, ток не достигает нагрузки, а выходное напряжение остается на уровне 0 В, как показано на графике выше. Таким образом, ток всегда может течь только в одном направлении и, таким образом, преобразовывать переменный ток в постоянный.

Конечно, у этой схемы много недостатков, например, выходное напряжение неравномерно и практически не используется. Но теперь, когда у вас есть идея, вы можете изучить полные мостовые выпрямители с четырьмя диодами, которые обычно используются в схемах линейных регуляторов. Также схема выпрямителя будет иметь конденсатор на конце для фильтрации пульсаций, если вы хотите узнать больше о конденсаторах, прочитайте введение в статью о конденсаторах.

Стабилитрон

Стабилитрон широко используется в двух схемах, одна — как грубый стабилизатор напряжения, а другая — как схема защиты от перенапряжения.У стабилитрона есть два важных параметра, на которые следует обратить внимание: напряжение стабилитрона и мощность. Обычно доступные значения диодов: 3,9 В, 4,7 В, 5,1 В, 6,8 В, 7,5 В и 15 В

В приведенной ниже схеме входное напряжение может варьироваться от 0 В до 12 В, но выходное напряжение никогда не будет превышать 5,1 В, поскольку обратное напряжение пробоя (напряжение стабилитрона) стабилитрона составляет 5,1 В. Когда входное напряжение меньше 5,1 В, выходное напряжение будет равно входному напряжению, но когда оно превысит 5.1V выходное напряжение будет регулироваться до 5.1V.

Это свойство схемы можно использовать для защиты выводов АЦП ( Схема защиты от перенапряжения ), которые имеют напряжение 5 В, поскольку вывод может считывать напряжение от 0 до 5 В, но если оно превышает 5 В, стабилитрон не допускает превышения напряжения. Точно так же ту же схему можно использовать для регулирования 5,1 В для нагрузки при высоком входном напряжении. Но ограничение по току для такой схемы намного меньше.

При разработке схемы с использованием стабилитрона следует учитывать одну важную вещь — резистор стабилитрона .Этот резистор используется для ограничения тока через стабилитрон, защищая его от нагрева и повреждения. Величина стабилитрона зависит от напряжения стабилитрона и номинальной мощности стабилитрона. Формула для расчета последовательного резистора Зенера Rs показана ниже

Для стабилитрона 1N4734A значение Vz составляет 5,9 В, а Pz — 500 мВт, теперь при напряжении питания (Vs) 12 В значение Rs будет

Rs = (12-5.9) / Iz

Iz = Pz / Vz = 500 мВт / 5.9 В = ~ 85 мА

Следовательно, Rs = (12-5,9) / 85 = 71 Ом

Rs = 71 Ом (приблизительно)

Диод Шоттки

Диод Шоттки также используется в схемах защиты, таких как схема защиты от обратной полярности, из-за низкого падения напряжения в прямом направлении. Давайте посмотрим на общую схему защиты от обратной полярности

Когда Vcc и земля подключены с правильной полярностью, диод проводит в прямом направлении, и НАГРУЗКА получает питание.Преимущество здесь в том, что прямое падение напряжения на диоде очень меньше, скажем, около 0,04 В по сравнению с 0,7 В на выпрямительном диоде. Таким образом, на диоде не будет больших потерь мощности, также диод Шоттки может пропускать больший ток, чем обычный диод, и он также имеет более высокую скорость переключения, поэтому может использоваться в высокочастотной цепи. Теперь, когда я это сказал, у вас может возникнуть вопрос.

Ну да, диод Шоттки имеет более высокую скорость переключения, низкие потери проводимости и более высокий прямой ток, чем обычный диод.Это может звучать лучше, чем обычный диод, но у него есть один существенный недостаток. То есть он имеет низкое обратное напряжение пробоя, из-за этой особенности он не может использоваться в схемах выпрямителя, поскольку схемы выпрямителя всегда будут иметь высокое обратное напряжение, появляющееся на нем во время переключения.

Помимо обычно используемых типов выпрямителей, стабилитронов и диодов Шоттки типа , существуют и другие специальные диоды, которые имеют специальное применение, позволяющее быстро пробежать через них.

LED: Да, светоизлучающий диод (LED), как следует из названия, является диодом. Вы должны быть уже знакомы с этими вещами, поскольку они обычно встречаются и используются. Опять же, существует много типов светодиодов, но круглый светодиод диаметром 5 мм является наиболее часто встречающимся.

Мостовой выпрямитель: Как мы знаем, выпрямительный диод используется в схеме выпрямителя, а для полной мостовой схемы выпрямителя нам потребуются четыре диода, подключенные по порядку.Сама эта установка доступна в корпусе, называемом выпрямительным диодом. RB156 — один из таких примеров.

Фотодиод: Фотодиод — это диод, который позволяет току проходить через него в зависимости от падающего на него света. Он используется в качестве датчика для обнаружения света, его обычно можно найти в следящих за линией, роботах, уклоняющихся от препятствий, и даже в качестве счетчика объектов или устройства датчика скорости. Вы можете узнать больше о фотодиоде по этой ссылке.

Лазерный диод: Лазерный свет также является разновидностью диода, аналогичного светодиоду.Они имеют те же свойства, что и диоды, но в режиме прямого смещения они излучают свет с падением напряжения на них, действуя как нагрузка. Лазерный диод 650 нм — это наиболее распространенный лазерный диод.

TVS-диод: Другой важный специальный тип диода — TVS-диод, который означает подавитель переходного напряжения. Это особый тип диода, который обычно используется в цепях питания для защиты от скачков напряжения.Эти диоды также называются переходными диодами или тиреторами.

Варакторные диоды: Варакторные диоды используются как переменные конденсаторы. Когда этот диод работает в режиме обратного смещения, шириной обедненной области можно управлять, что заставляет его действовать как конденсатор. Эти диоды также называются варикаповыми диодами и обычно используются в радиочастотных схемах.

Теперь, когда мы изучили все основы работы с диодами, я считаю, что теперь вы можете выбрать диод, который требуется для вашей схемы.Но до сих пор мы видели один диод со сквозным отверстием, который обычно доступен и хорош для прототипов, но в большинстве продуктов вы не найдете их в корпусах с отверстиями. Сейчас мы обсудим множество различных типов диодных пакетов.

Комплект для сквозных отверстий

Это обычно используемые макетные и перфорированные платы. Эти пакеты называются DO-7, DO-35, DO-41, DO-204, и т. Д., Из которых DO-41 является наиболее распространенным.Эти пакеты также называются осевыми свинцовыми диодами .

Стили поверхностного монтажа

В большинстве готовых изделий, готовых к производству, используются компоненты SMD . Они дешевле, чем сквозные, и имеют небольшой форм-фактор. SOD-323, SOD-523, SOD-123 SOD-80C — одни из самых популярных диодных SMD-корпусов. В большинстве конструкторов силовых цепей по-прежнему используются сквозные отверстия, поскольку они имеют высокую допустимую нагрузку по току и меньше проблем с электромагнитными помехами, поэтому в цифровых схемах обычно предпочитают SMD.

3-контактное болтовое крепление

Также существует несколько специальных диодов с тремя выводами, которые используются в продвинутых приложениях, таких как космическая промышленность. Они обладают высоким током и коммутационной способностью. Их можно найти в пакетах TO-64, TO-208, TO-254 . Между банками имеется паз, позволяющий привинтить их к корпусу раковины, они также называются диодами с болтовым креплением.

Типы диодов — инструкции

Диод — это двухконтактное устройство с двумя активными электродами, между которыми он позволяет передавать ток только в одном направлении.Диоды известны своим свойством однонаправленного тока, при котором электрический ток может течь в одном направлении. В основном диоды используются для выпрямления сигналов и могут использоваться в источниках питания или в радиодетекторах. Их также можно использовать в схемах, где требуется «односторонний» эффект диода. Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как кремний, однако иногда также используется германий. Диоды передают электрические токи в одном направлении, однако способ их передачи может быть разным.Для использования в электронике доступны несколько типов диодов. Вот некоторые из различных типов:

Светоизлучающий диод (LED): Это один из самых популярных типов диодов, и когда этот диод позволяет передавать электрический ток между электродами, возникает свет. В большинстве диодов свет (инфракрасный) не виден, поскольку они находятся на частотах, которые не позволяют видеть. Когда диод включен или смещен в прямом направлении, электроны рекомбинируют с дырками и выделяют энергию в виде света (электролюминесценция).Цвет света зависит от запрещенной зоны полупроводника.

Лавинный диод: Этот тип диода работает в режиме обратного смещения, и для его работы используется лавинный эффект. Лавинный пробой происходит по всему PN-переходу, когда падение напряжения является постоянным и не зависит от тока. Обычно лавинный диод используется для фотодетектирования, при этом высокие уровни чувствительности могут быть получены с помощью лавинного процесса.

Лазерный диод : Этот тип диода отличается от светодиодного типа, поскольку он излучает когерентный свет.Эти диоды находят свое применение в приводах DVD и CD, лазерных указках и т. Д. Лазерные диоды дороже светодиодов. Однако они дешевле, чем другие формы лазерных генераторов. Более того, у этих лазерных диодов ограниченный срок службы.

Диоды Шоттки : Эти диоды имеют меньшее прямое падение напряжения по сравнению с обычными кремниевыми диодами с PN переходом. Падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 В при малых токах по сравнению с 0,6 В для кремниевого диода.Для достижения этой характеристики эти диоды сконструированы иначе, чем обычные диоды, с контактом металл-полупроводник. Диоды Шоттки используются в радиочастотных приложениях, выпрямителях и ограничивающих диодах.

Стабилитрон: Этот тип диода обеспечивает стабильное опорное напряжение, поэтому он очень полезен и используется в огромных количествах. Диод работает в режиме обратного смещения и выходит из строя при достижении определенного напряжения. Если ток через резистор ограничен, получается стабильное напряжение.В источниках питания эти диоды широко используются для обеспечения опорного напряжения.

Фотодиод : Фотодиоды используются для обнаружения света и имеют широкие прозрачные переходы. Как правило, эти диоды работают с обратным смещением, при этом даже небольшие количества тока, протекающего от света, могут быть легко обнаружены. Фотодиоды также могут использоваться для выработки электроэнергии, в качестве солнечных элементов и даже в фотометрии.

Варикап-диод или варакторный диод : Этот тип диода имеет обратное смещение, наложенное на него, которое изменяет ширину обедненного слоя в соответствии с напряжением, подаваемым на диод.Этот диод действует как конденсатор, а обкладки конденсатора формируются за счет протяженности областей проводимости и области обеднения как изолирующего диэлектрика. Изменяя смещение на диоде, ширина обедненной области изменяется, тем самым изменяя емкость.

Выпрямительный диод : Эти диоды используются для выпрямления переменного тока на входе в источники питания. Они могут исправлять уровни тока от усилителя и выше. Если требуются низкие перепады напряжения, можно использовать диоды Шоттки, однако, как правило, эти диоды представляют собой диоды с PN переходом.

Малосигнальный или слаботочный диод — Эти диоды предполагают, что рабочая точка не изменяется из-за слабого сигнала

· Большие сигнальные диоды — Рабочая точка в этих диодах изменяется при большом сигнале.

Диоды подавления переходного напряжения — Этот диод используется для защиты электроники, чувствительной к скачкам напряжения.

· Диоды, легированные золотом — Эти диоды используют золото в качестве легирующей примеси и могут работать на частотах сигнала, даже если прямое падение напряжения увеличивается.

· Супербарьерные диоды — Их также называют выпрямительными диодами. Эти диоды обладают свойством низкого обратного тока утечки, как у нормального диода с p-n переходом, и низкого прямого падения напряжения, как у диода Шоттки, с возможностью обработки перенапряжения.

· Диоды с точечным контактом — Конструкция этого диода проще и используется в аналоговых приложениях и в качестве детектора в радиоприемниках. Этот диод состоит из полупроводника n — типа и нескольких проводящих металлов, находящихся в контакте с полупроводником.Некоторые металлы перемещаются по направлению к полупроводнику, образуя небольшую область полупроводника p-tpye около контакта.

· Диоды Пельтье — Этот диод используется как тепловой двигатель и датчик для термоэлектрического охлаждения.

· Диод Ганна — Этот диод изготовлен из таких материалов, как GaAs или InP, которые имеют область отрицательного дифференциального сопротивления.

· Кристаллический диод — это тип диодов с точечным контактом, которые также называют усами Кота.Этот дидо состоит из тонкой заостренной металлической проволоки, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. Металлическая проволока является анодом, а полупроводящий кристалл — катодом. Эти диоды устарели.

· Лавинный диод — Этот диод работает в режиме обратного смещения, когда напряжение обратного смещения, приложенное к p-n переходу, создает волну ионизации, ведущую к протеканию большого тока. Эти дидо предназначены для пробоя при определенном обратном напряжении, чтобы избежать каких-либо повреждений.

· Кремниевый управляемый выпрямитель — Как следует из названия, этим диодом можно управлять или запускать в состояние ВКЛ из-за приложения небольшого напряжения. Они принадлежат к семейству тиристоров и используются в различных областях управления двигателями постоянного тока, регулирования поля генератора, управления системами освещения и частотно-регулируемыми приводами. Это трехконтактное устройство с анодом, катодом и третьим управляемым выводом или затвором.

· Вакуумные диоды — Этот диод представляет собой двухэлектродную вакуумную лампу, которая может выдерживать высокие обратные напряжения.

Диоды широко используются в электронной промышленности, от разработки электроники до производства и ремонта. Помимо вышеупомянутых типов диодов, другими диодами являются PIN-диод, диод с точечным контактом, сигнальный диод, ступенчатый восстанавливающий диод, туннельный диод и диоды, легированные золотом. Тип диода для передачи электрического тока зависит от типа и мощности передачи, а также от конкретных приложений.

———————————————— —————- проголосуйте за меня пожалуйста —————————— —————————————

Источник: — https: // en.wikipedia.org

thanx ….

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, по тестированию на соответствие, используемым для тестов на соответствие устройств RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

Основы ретранслятора и типы ретрансляторов : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые замирания и т. Д., Которые используются в беспроводной связи. Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются обучающие материалы по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебники по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

Учебное пособие по 5G — В этом руководстве по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование в волновом канале 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE ​​Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты радиочастоты на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция радиочастотного фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

Поставщики и производители радиочастотной беспроводной связи

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Датчики разных типов

Поделиться страницей

Перевести страницу

[PDF] Диоды специального назначения — Скачать бесплатно PDF

1 7 Диодов специального назначения 7.1 Стабилитрон 7.2 Светоизлучающий диод (светодиод) 7.3 Напряжение и ток светодиода 7.4 Преимущества …

Специальные диоды 7.1

Стабилитрон

7.2

Светоизлучающий диод (светодиод)

7,3

Напряжение и ток светодиода

7,4

Преимущества светодиодов

7,5

Светодиоды

7,5

Применение светодиодов

7,7

Фотодиод

7.8

Работа фотодиода

7,9

Характеристики фотодиода

7,10

Применение фотодиодов

7,11

Оптоизолятор

7,12

000 Туннельный диод

000

000

000 Туннельный диод

000

000 Туннельный диод

000 7.14

Varactor Diode

7.15

Применение Varactor Diode

7.16

Shockley Diode

ВВЕДЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

T

Наиболее распространенным применением диодов является выпрямление.Выпрямительные диоды используются в источниках питания для преобразования переменного тока. напряжение в постоянный ток Напряжение. Но выпрямление — это еще не все, на что способен диод. В этом быстро развивающемся мире производятся диоды определенных типов для конкретных применений. Некоторые из наиболее распространенных диодов специального назначения: (i) стабилитрон (ii) светоизлучающий диод (LED) (iii) фотодиод (iv) туннельный диод (v) варакторный диод и (vi) диод Шокли.

126

Принципы электроники

7.1 Стабилитрон Стабилитрон — это особый тип диода, который предназначен для работы в области обратного пробоя. Обычный диод, работающий в этой области, обычно выходит из строя из-за чрезмерного тока. Это не относится к стабилитрону. Стабилитрон сильно легирован для уменьшения обратного напряжения пробоя. Это вызывает очень тонкий слой истощения. В результате стабилитрон имеет резкое обратное напряжение пробоя VZ. Это видно из обратной характеристики стабилитрона, показанного на рис.7.1. Обратите внимание, что обратная характеристика падает почти вертикально при обратном напряжении VZ. Как видно из кривой, при достижении VZ происходят две вещи, показанные на рис. 7.1: (i) ток диода быстро увеличивается. (ii) обратное напряжение VZ на диоде остается почти постоянным. Другими словами, стабилитрон, работающий в этой области, будет иметь относительно постоянное напряжение на нем, независимо от значения тока через устройство. Это позволяет использовать стабилитрон в качестве регулятора напряжения.Для подробного обсуждения стабилитрона читатель может обратиться к главе 6 этой книги.

7.2 Светоизлучающий диод (LED) Светоизлучающий диод (LED) — это диод, излучающий видимый свет при прямом смещении. Светодиоды сделаны не из кремния или германия, а из таких элементов, как галлий, фосфор и мышьяк. Изменяя количество этих элементов, можно производить свет с разной длиной волны с цветами, которые включают красный, зеленый, желтый и синий.Например, когда светодиод изготовлен с использованием арсенида галлия, он будет давать красный свет. Если светодиод сделан из фосфида галлия, он будет светиться зеленым. Теория. Когда светоизлучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, как показано на рис. 7.2 (i), электроны из материала n-типа пересекают p-n переход и рекомбинируют с дырками в материале p-типа. Напомним, что эти свободные электроны находятся в зоне проводимости и на более высоком уровне энергии, чем дырки в диодной зоне vaLight.Когда происходит рекомбинация, рекомбинирующие электроны выделяют энергию в виде тепла и света. В германиевых и кремниевых диодах

специальных диодах

127

почти вся энергия выделяется в виде тепла, а излучаемый свет незначителен. Однако в таких материалах, как арсенид галлия, количество фотонов световой энергии достаточно для получения достаточно интенсивного видимого света.

(i)

(ii)

Рис. 7.2 На рис. 7.2 (ii) схематично показан символ светодиода.Стрелки показаны направленными в сторону от диода, указывая на то, что устройство излучает свет при прямом смещении. Хотя светодиоды доступны в нескольких цветах (наиболее распространены красный, зеленый, желтый и оранжевый), схематический символ одинаков для всех светодиодов. В символе нет ничего, что указывало бы на цвет того или иного светодиода. На рис. 7.3 показан график между излучаемым светом и прямым током светодиода. Из графика рис. 7.3 видно, что интенсивность излучаемого света прямо пропорциональна прямому току светодиода.

7.3 Напряжение и ток светодиода Номинальные значения прямого напряжения большинства светодиодов составляют от 1 В до 3 В, а номинальные значения прямого тока — от 20 до 100 мА. Чтобы ток через светодиод не превышал безопасного значения, резистор RS подключается последовательно к нему, как показано на рис. 7.4. Входное напряжение — VS, а напряжение на светодиоде — VD. ∴ Напряжение на RS = VS — VD VS — VD ∴ Ток цепи, IF = RS

Рис. 7.4

Пример 7.1. Какой номинал последовательного резистора требуется для ограничения тока через светодиод до 20 мА при прямом падении напряжения на 1?6 В при подключении к источнику питания 10 В? Решение. Последовательный резистор, RS = Здесь

VS — VD IF

VS = 10 В; VD = 1,6 В;

−3

IF = 20 мА = 20 × 10 A

128

Принципы электроники

∴

RS =

10 — 1,6 20 × 10−3

= 420 Ом

Обратите внимание, что резистор RS также называют токоограничивающим резистором. Пример 7.2. Какой ток через светодиод в схеме, показанной на рис. 7.5? Предположим, что падение напряжения на светодиоде составляет 2 В.Решение. Ток через светодиод, IF = Здесь VS = 15 В;

VD = 2 В;

∴

VS — VD RS

Рис.7,5

RS = 2,2 кОм = 2,2 × 103 Ом

IF =

15-2 2,2 × 103

−3

= 5,91 × 10 A = 5,91 mA

7.4 Преимущества светодиода Светодиод (LED) — это твердотельный источник света. Светодиоды заменили лампы накаливания во многих приложениях, поскольку они обладают следующими преимуществами: (i) Низкое напряжение (ii) Более длительный срок службы (более 20 лет) (iii) Быстрое включение-выключение Защита светодиода от обратного смещения.Светодиоды имеют низкое номинальное обратное напряжение. Например, типичный светодиод может иметь максимальное обратное напряжение 3 В. Это означает, что если на светодиод будет подано обратное напряжение более 3 В, светодиод может выйти из строя. Поэтому нужно быть осторожным, чтобы не использовать светодиоды с высоким уровнем обратного смещения. Один из способов защиты светодиода — подключить выпрямительный диод параллельно светодиоду, как показано на рис. 7.6. Если обратное напряжение больше, чем номинальное обратное напряжение светодиода, случайно применяется, recFig.7.6 диод tifier загорится. Это защищает светодиод от повреждений.

7.5 Многоцветные светодиоды Светодиод, излучающий один цвет при прямом смещении и другой цвет при обратном смещении, называется многоцветным светодиодом. Один из часто используемых схематических обозначений этих светодиодов показан на рис. 7.7. Многоцветные светодиоды

(i)

(ii) Рис. 7.7

Диоды специального назначения

129

на самом деле содержат два pn перехода, которые подключены обратно-параллельно, т.е. катод другой.Если к верхней клемме приложен положительный потенциал, как показано на рис. 7.7 (i), pn переход слева загорится. Обратите внимание, что ток устройства проходит через левый pn переход. Если полярность источника напряжения поменять местами, как показано на рис. 7.7 (ii), pn переход справа загорится. Обратите внимание, что направление тока устройства изменилось на противоположное и теперь он проходит через правый pn-переход. Многоцветные светодиоды обычно красные при смещении в одном направлении и зеленые при смещении в другом.Если многоцветный светодиод достаточно быстро переключается между двумя полярностями, светодиод будет иметь третий цвет. Красный / зеленый светодиод излучает желтый свет при быстром переключении между полярностями смещения.

7.6 Применение светодиодов Светодиод — это устройство с низким энергопотреблением. Номинальная мощность светодиода составляет порядка милливатт. Это означает, что он полезен как индикатор, но не подходит для освещения. Вероятно, два наиболее распространенных применения видимых светодиодов: (i) в качестве индикатора питания (ii) семисегментный дисплей.(i) В качестве индикатора мощности. Светодиод может использоваться, чтобы указать, включено питание или нет. На рис. 7.8 показано простое использование светодиода в качестве индикатора питания. Когда переключатель S замкнут, на нагрузку подается питание. В то же время ток также течет через светодиод, который загорается, указывая на то, что питание включено. Резистор RS, включенный последовательно со светодиодом, гарантирует, что номинальный ток светодиода не равен exFig. 7,8 доп. (ii) Семисегментный дисплей. Светодиоды часто группируются в семисегментный дисплей. Рис. 7.9 (i) показывает переднюю часть семисегментного дисплея.Он содержит семь светодиодов (A, B, C, D, E, F и G) в форме цифры * 8. Каждый светодиод называется ** сегментом. Если конкретный светодиод смещен в прямом направлении, этот светодиод или сегмент загорится и даст полосу света. Путем прямого смещения различных комбинаций семи светодиодов можно отображать любое число от 0 до 9. Например, если светодиоды A, B, C, D и G горят (путем прямого смещения их), на дисплее будет отображаться число. 3. Точно так же, если горят светодиоды C, D, E, F, A и G, на дисплее отобразится цифра 6.Чтобы получить число 0, горят все сегменты, кроме G.

(i)

(ii)

Рис. 7.9 На рис. 7.9 (ii) показана принципиальная схема семисегментного дисплея. В комплект входят внешние резисторы, ограничивающие токи до безопасных уровней. Обратите внимание, что аноды всех семи светодиодов подключены к ○

○

* **

○

○

○

○

○

○

000

○

000

○ ○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

Обратите внимание, что светодиоды A, B, C, D, E и F расположены по часовой стрелке сверху, а светодиод G посередине.Каждый светодиод называется сегментом, потому что он является частью отображаемого символа.

○

○

Принципы электроники

130

Источник общего положительного напряжения +5 В. Такое расположение известно как * тип с общим анодом. Чтобы зажечь определенный светодиод, скажем A, мы заземляем точку A на рис. 7.9 (ii). Он смещает вперед светодиод A, который будет гореть.

7.7 Фотодиод Фотодиод — это кремниевый или германиевый pn переход с обратным смещением, в котором обратный ток увеличивается, когда переход подвергается воздействию света.Обратный ток в фотодиоде прямо пропорционален силе света, падающего на его pn переход. Это означает, что чем больше интенсивность света, падающего на pn переход фотодиода, тем больше будет обратный ток. Принцип. Когда выпрямительный диод имеет обратное смещение, он имеет очень небольшой обратный ток утечки. То же самое и с фотодиодом. Обратный ток создается термически генерируемыми парами электронных дырок, которые перемещаются через переход электрическим полем, создаваемым обратным напряжением.В выпрямительном диоде обратный ток увеличивается с температурой из-за увеличения количества электронно-дырочных пар. Фотодиод отличается от выпрямительного диода тем, что, когда на его pn переход попадает свет, обратный ток увеличивается с увеличением силы света и наоборот. Это объясняется следующим образом. Когда свет (фотоны) попадает на ** pn-переход, энергия передается фотонами атомам в переходе. Это создаст больше свободных электронов (и больше дырок).Эти дополнительные свободные электроны увеличивают обратный ток. С увеличением интенсивности света, падающего на pn переход, возрастает и обратный ток. Другими словами, с увеличением интенсивности падающего света сопротивление устройства (фотодиода) *** уменьшается. Фотодиодный корпус. На рис. 7.10 (i) показан типичный корпус фотодиода. Он состоит из pn перехода, установленного на изолированной подложке и герметизированного внутри металлического корпуса. Сверху корпуса установлено стеклянное окно, позволяющее свету проникать в pn переход.Два вывода, выходящие из корпуса, помечены как анод и катод. Катод обычно обозначается выступом, выходящим на боковую часть корпуса.

(i)

(ii)

Рис. 7.10 На рис. 7.10 (ii) показано схематическое изображение фотодиода. Стрелки внутрь представляют входящий свет. ○

○

* **

***

○

○

○

○

○

○

○

000 ○

000

000

000

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

000

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

Также доступен тип с общим катодом, когда все катоды соединены вместе.Это верно, только если световая энергия приложена к стыку. Если его приложить к кристаллу на некотором расстоянии от перехода, свободные электроны и дырки будут рекомбинировать (таким образом нейтрализуя друг друга), прежде чем они смогут присоединиться к потоку обратного тока. По этой причине полупроводниковые устройства, такие как диоды и транзисторы, обычно заключают в непрозрачный корпус, чтобы защитить их от света. С другой стороны, те диоды или транзисторы, которые используются для обнаружения света, должны быть заключены в прозрачный пластик или стекло, чтобы на них мог падать свет.

Специальные диоды

131

7.8 Работа фотодиода На Рис. 7.11 показана основная схема фотодиода. В схеме есть обратносмещенный фотодиод, резистор R и постоянный ток. поставлять. Фотодиод работает так, как описано ниже: (i) Когда на pn переход фотодиода не падает свет, обратный ток Ir чрезвычайно мал. Это называется темновым током. Сопротивление фотодиода без падающего света называется темновым сопротивлением (RR). Темновое сопротивление фотодиода, RR =

VR Темновой ток

Рис.7.11

(ii) Когда свет падает на pn переход фотодиода, происходит передача энергии от падающего света (фотонов) атомам в переходе. Это создаст больше свободных электронов (и больше дырок). Эти дополнительные свободные электроны увеличивают обратный ток. (iii) По мере увеличения интенсивности света обратный ток IR продолжает увеличиваться, пока не станет максимальным. Это называется током насыщения.

7.9 Характеристики фотодиода Фотодиоды обладают двумя важными характеристиками.(i) Кривая обратного тока и освещенности. На рис. 7.12 показан график между обратным током (IR) и освещенностью (E) фотодиода. Обратный ток показан на вертикальной оси и измеряется в мкА. Освещенное откалиброванное излучение указано на горизонтальной оси и измеряется 2 в мВт / см. Обратите внимание, что график — это прямая линия, проходящая через начало координат. ∴ IR = m E, где m = наклон прямой

Фотодиод

Величина m называется чувствительностью фотодиода.

Рис. 7.12

Рис. 7.13

(ii) Кривая обратного напряжения-обратного тока. На рис. 7.13 показан график между обратным током (IR) и обратным напряжением (VR) для различных уровней освещенности. Ясно, что для заданного напряжения обратного смещения

132

VR обратный ток IR увеличивается по мере увеличения освещенности (E) на pn переходе фотодиода.

7.10

Применение фотодиодов

Существует большое количество применений фотодиодов.Однако для иллюстрации мы приведем два применения фотодиодов. (i) Схема аварийной сигнализации с использованием фотодиода. На рис. 7.14 показано использование фотодиода в системе охранной сигнализации. Свет от источника света может попадать на фотодиод, установленный в дверном проеме. Обратный ток IR будет продолжать течь до тех пор, пока световой луч не прервется. Если человек проходит через дверь, световой луч прерывается и обратный ток падает до уровня темнового тока. В результате звучит тревога. (ii) Схема счетчика с использованием фотодиода.Фотодиод можно использовать для подсчета предметов на конвейерной ленте. На Рис. 7.15 показана схема фотодиода, используемая в системе Рис. 7.14, которая считает объекты, когда они проходят по конвейеру. В этой схеме источник света посылает концентрированный луч света через конвейер к фотодиоду. Когда объект проходит, световой луч прерывается, ИК-свет падает до уровня темнового тока, а счет увеличивается на единицу.

Рис. 7.15 Пример 7.3. Из кривой обратного тока и освещенности для фотодиода, показанной на рис.7.16, определите темновую стойкость. Предположим, что напряжение обратного смещения равно 10 В.

Специальные диоды

133

Рис. 7.16 Решение. Ток, который течет, когда падающий свет удаляется из фотодиода, называется темновым током. Сопротивление фотодиода, соответствующее темновому току, называется темновым сопротивлением. Из кривой на рис. 7.16 видно, что при нулевой освещенности обратный ток составляет 50 мкА. ∴ Темновой ток, Ir = 50 мкА = 50 × 10−6 A Обратное напряжение, VR = 10 В 10 3 Ом ∴ Темновое сопротивление, RR = R = = 200 × 10 Ом = 200 кОм I r 50 × 10−6 2

Пример 7.4. Фотодиод освещается светом с освещением 2,5 мВт / см. Если 2 чувствительность фотодиода для данных условий составляет 37,4 мкА / мВт / см, найдите обратный ток через устройство. Решение. или

7,11

Обратный ток = Чувствительность × Освещенность ИК = m × E = 37,4 × 2,5 = 93,5 мкА

Оптоизолятор

Оптоизолятор (также называемый оптопарой) — это устройство, которое использует свет для передачи сигнала со своего входа ( фотоэмиттер, например светодиод) к его выходу (фотодетектор e.г., фотодиод). На рис. 7.17 показан оптоизолятор LED-фотодиод. Светодиод находится слева, а фотодиод — справа. Схема, показанная на рис. 7.17, называется оптронной связью, потому что выход из схемы светодиода через свет соединяется со схемой фотодиода. Когда светодиод включен, через светодиод течет ток. Свет от светодиода попадает на фотодиод и создает обратный ток через резистор R2. Напряжение на фотодиоде определяется выражением: Vout = VSS — I R2 Выходное напряжение зависит от величины обратного тока.Если мы изменим питание светодиода, количество света изменится, и это приведет к изменению тока фотодиода. В результате Vout меняется. Ключевым преимуществом оптоизолятора является гальваническая развязка между входной и выходной цепями; единственный контакт между входной и выходной цепями — это поток света.

Принципы электроники

134

Рис. 7.17

7.12

Туннельный диод

Туннельный диод — это pn-переход, который демонстрирует отрицательное сопротивление между двумя значениями прямого напряжения (т.е.е., между напряжением в точке пика и напряжением в точке впадины). Обычный диод демонстрирует положительное сопротивление при прямом или обратном смещении. Однако, если диод с полупроводниковым переходом сильно легирован примесями, он показывает отрицательное сопротивление (то есть ток уменьшается с увеличением напряжения) в определенных областях в прямом направлении. Такой диод называется туннельным. Теория. Туннельный диод в основном представляет собой pn-переход с сильным легированием полупроводниковых материалов p-типа и n-типа.Фактически, туннельный диод легирован примерно в 1000 раз сильнее, чем обычный диод. Это сильное легирование приводит к появлению большого количества основных носителей заряда. Из-за большого количества носителей большинство из них не используется во время начальной рекомбинации, которая создает обедненный слой. В результате слой истощения очень узкий. По сравнению с обычным диодом обедненный слой туннельного диода в 100 раз уже. Работа туннельного диода зависит от туннельного эффекта и, следовательно, от названия.Эффект туннелирования. Сильное легирование обеспечивает большое количество основных носителей. Из-за большого количества носителей наблюдается значительная дрейфовая активность в p- и n-секциях. Это приводит к тому, что уровни энергии многих валентных электронов поднимаются ближе к области проводимости. Следовательно, для возникновения проводимости требуется лишь очень небольшое приложенное прямое напряжение. Движение валентных электронов из валентной энергетической зоны в зону проводимости при небольшом приложении прямого напряжения или без него называется туннелированием.Электроны валентности, кажется, туннелируют через запрещенную энергетическую зону. Когда прямое напряжение сначала увеличивается, ток диода быстро растет из-за эффекта туннелирования. Вскоре эффект туннелирования уменьшается, и ток начинает уменьшаться по мере увеличения прямого напряжения на диоде. Говорят, что туннельный диод вошел в область отрицательного сопротивления. По мере дальнейшего увеличения напряжения эффект туннелирования играет все меньше и меньше, пока не будет достигнута точка впадины. С этого момента туннельный диод ведет себя как обычный диод i.Т.е. ток диода увеличивается с увеличением прямого напряжения. V-I характеристика. На рис. 7.18 (i) показана ВАХ типичного туннельного диода. (i) Когда прямое напряжение на туннельном диоде увеличивается от нуля, электроны из n-области «туннелируют» через потенциальный барьер в p-область. По мере увеличения прямого напряжения ток диода также увеличивается, пока не будет достигнута пиковая точка P. Теперь ток диода достиг пикового значения IP (= 2,2 мА) при напряжении около пикового значения VP (= 0.07 V). До сих пор диод имел положительное сопротивление. (ii) По мере того, как напряжение увеличивается за пределы VP, туннельное действие начинает уменьшаться, и ток диода уменьшается по мере увеличения прямого напряжения до тех пор, пока точка впадины V не будет достигнута при напряжении точки впадины VV (= 0,7 В). В области между вершиной и впадиной (то есть между точками P и ○

○

*

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

000

○

○

○

○

○

○

Если ток, протекающий по цепи или устройству, увеличивается с увеличением приложенного напряжения, мы говорим, что цепь или устройство имеет положительное сопротивление.

Специальные диоды

135

В), диод имеет отрицательное сопротивление, т. Е. При увеличении прямого смещения ток уменьшается. Это говорит о том, что туннельный диод при работе в области отрицательного сопротивления может использоваться как генератор или переключатель.

(i)

(ii)

Рис. 7.18 (iii) Когда прямое смещение увеличивается за пределы напряжения точки впадины VV (= 0,7 В), туннельный диод ведет себя как обычный диод. Другими словами, начиная с точки V, ток диода увеличивается с увеличением прямого напряжения i.е. диод снова показывает положительное сопротивление. Рис. 7.18. (ii) показан символ туннельного диода. Можно отметить, что туннельный диод имеет высокий обратный ток, но работа в этом состоянии обычно не используется.

7,13

Генератор туннельного диода

Туннельный диод всегда работает в области отрицательного сопротивления. При работе в этой области он очень хорошо работает в генераторе. На рис. 7.19 (i) показан параллельный резонансный контур. Обратите внимание, что RP является параллельным эквивалентом сопротивления последовательной обмотки катушки.Когда контур резервуара приводится в колебания путем подачи напряжения, как показано на рис. 7.19. (ii) возникают затухающие колебания. Это потому, что энергия теряется в сопротивлении RP контура резервуара.

(i)

(ii)

Рис. 7.19 Если туннельный диод включен последовательно с контуром резервуара и смещен в центре участка отрицательного сопротивления его характеристики, как показано на рис. 7.20, возникают незатухающие колебания. на выходе. Это связано с тем, что характеристика отрицательного сопротивления туннельного диода противодействует характеристике положительного сопротивления цепи резервуара.Схема, показанная на рис. 7.20, называется генератором с туннельным диодом или генератором отрицательного сопротивления. Генератор отрицательного сопротивления имеет один существенный недостаток. Хотя схема очень хорошо работает на экстремально высоких частотах (верхний мегагерцовый диапазон), ее нельзя эффективно использовать на низких частотах. В генераторах низкой частоты обычно используются транзисторы.

Принципы электроники

136

Рис. 7.20

7.14

Варакторный диод

Переходный диод, который действует как переменный конденсатор при изменении обратного смещения, известен как варакторный диод.Когда образуется pn переход, в области перехода создается слой истощения. Поскольку в зоне истощения нет носителей заряда, она действует как изолятор. Материал p-типа с дырками (считающимися положительными) в качестве основных носителей и материал n-типа с электронами (-ve зарядом) в качестве основных носителей действуют как заряженные пластины. Таким образом, диод можно рассматривать как конденсатор с n-областью и прегионом, образующими противоположно заряженные пластины, и с зоной обеднения между ними, действующей как диэлектрик.Это показано на рис. 7.21 (i). Варакторный диод специально сконструирован так, чтобы иметь высокую емкость при обратном смещении. На рис. 7.21 (ii) показан символ варакторного диода. Значения емкости варакторных диодов находятся в диапазоне пикофарад (10-12 Ф).

(i)

(ii)

Рис. 7.21 Теория. Для нормальной работы варакторный диод всегда * смещен в обратном направлении. Емкость варакторного диода определяется как: A CT = ε W d, где

CT = общая емкость перехода ε = диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала A = площадь поперечного сечения перехода Wd = ширина обедненного слоя При обратном напряжение на варакторном диоде увеличивается, ширина обедненного слоя Wd увеличивается.Следовательно, общая емкость CT перехода уменьшается. С другой стороны, если обратное напряжение на диоде уменьшается, ширина Wd обедненного слоя уменьшается. Следовательно, общая емкость перехода CT увеличивается. ○

○

*

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

000

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○ 9000.7.22 ○

○

○

○

Варакторный диод с прямым смещением бесполезен.

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

000

○

Специальные диоды

137

На рис. 7.22 показана кривая между напряжением обратного смещения VR на варакторном диоде и полной емкостью перехода CT.Обратите внимание, что трансформатор тока можно изменить, просто изменив напряжение VR. По этой причине варакторный диод иногда называют конденсатором, управляемым напряжением.

7.15 Применение варакторного диода Мы обсуждали, что мы можем увеличить или уменьшить емкость перехода варакторного диода, просто изменив обратное смещение на диоде. Это делает варакторный диод идеальным для использования в схемах, требующих настройки с управлением по напряжению. На рис. 7.23 показано использование варакторного диода в настроенной схеме. Обратите внимание, что емкость варактора параллельна катушке индуктивности.Варактор и индуктор образуют параллельную LC-цепь. Для нормальной работы варакторный диод всегда работает при обратном смещении. Фактически это условие выполняется (рис. 7.23) в схеме, показанной на рис. 7.23. Сопротивление RW в цепи — это сопротивление обмотки индуктора. Это сопротивление обмотки включено последовательно с потенциометром R1. Таким образом, R1 и RW образуют делитель напряжения, который используется для определения величины обратного смещения на варакторном диоде D1 и, следовательно, его емкости.Регулируя настройку R1, мы можем изменять емкость диода. Это, в свою очередь, изменяет резонансную частоту LC-контура. Резонансная частота fr LC-контура определяется выражением; 1 fr = 2π LC Если величина обратного смещения варактора уменьшается, значение C варактора увеличивается. Увеличение C приведет к уменьшению резонансной частоты контура. Таким образом, уменьшение обратного смещения вызывает уменьшение резонансной частоты и наоборот. Пример 7.5. Схема резервуара LC, показанная на рис.7.23 имеет индуктивность 1 мГн. Варактор имеет емкость 100 пФ при обратном смещении 5 В постоянного тока. Определите резонансную частоту цепи для этого обратного смещения. Решение. 1 Резонансная частота, fr = 2π LC −3 −12 Здесь L = 1mH = 1 × 10 H; C = 100 пФ = 100 × 10 F 1 3 ∴ fr = = 503,3 × 10 Гц = 503,3 кГц −3 −12 2π 1 × 10 × 100 × 10

7,16

Диод Шокли

Назван в честь изобретателя Шокли диод — это устройство PNPN с двумя выводами, как показано на рис. 7.24 (i). Это * устройство действует как переключатель и состоит из четырех чередующихся слоев P-типа и N-типа в монокристалле.Различные уровни помечены как P1, N1, P2 и N2 для идентификации. Поскольку P-область, смежная с N-областью, может считаться переходным диодом, диод Шокли эквивалентен трем переходным диодам, соединенным последовательно, как показано на рис. 7.24 (ii). Условное обозначение диода Шокли показано на рис. 7.24 (iii). ○

○

*

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

000

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

это диод Шокли.

○

○

○

○

○

○

Принципы электроники

138

(i)

(ii)

(i) 7,2.

Рис. 7.25 (ii) Когда диод Шокли смещен в обратном направлении (т. Е. Анод имеет отрицательную полярность относительно катода), диоды D1 и D3 будут иметь обратное смещение, а диод D2 — прямое смещение. При значительном увеличении обратного напряжения происходит пробой обратного напряжения (точка A на рис. 7.25) диода Шокли. В этот момент диоды D1 и D3 перейдут в разряд обратного напряжения, протекает обратный ток ○

○

*

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

Поскольку D1 и D3 имеют очень низкое сопротивление (с прямым смещением), все приложенное напряжение проявляется как обратное напряжение на D2.

○

Специальные диоды

139

через них будут быстро подниматься, и тепло, производимое этим током, может разрушить все устройство. По этой причине диод Шокли никогда не должен работать с обратным напряжением, достаточным для достижения точки пробоя обратного напряжения. Заключение. Приведенное выше обсуждение показывает, что диод Шокли ведет себя как переключатель. Пока прямое напряжение меньше напряжения отключения, диод Шокли обеспечивает очень высокое сопротивление (т.е.т. е. выключатель разомкнут) и практически не проводит ток. При напряжениях выше значения переключения диод Шокли имеет очень низкое сопротивление (т. Е. Переключатель замкнут), а диод Шокли имеет большую проводимость. Следует отметить, что диод Шокли также известен как диод PNPN, четырехслойный диод или тиристорный диод с обратной блокировкой. Примечание. Как только диод Шокли включается (то есть начинает проводить), единственный способ его выключить — это уменьшить приложенное напряжение до такого значения, чтобы ток, протекающий через диод Шокли, упал ниже его значения тока удержания (IH).Затем диод D2 выходит из состояния обратного пробоя, и его высокое сопротивление восстанавливается. Это, в свою очередь, приводит к тому, что весь диод Шокли возвращается в состояние высокого сопротивления (выключатель разомкнут).

ВОПРОСЫ ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ВЫБОРОВ 1. Стабилитроны используются в основном как (i) усилители (ii) регуляторы напряжения (iii) выпрямители (iv) генераторы 2. pn-переход, который излучает энергию в виде света, а не тепла, называется (i) ) Светодиод (ii) фотодиод (iii) фотоэлемент (iv) стабилитрон 3. Емкость варакторного диода увеличивается, когда обратное напряжение на нем (i) уменьшается (ii) увеличивается (iii) выходит из строя (iv) накапливает заряд 4 .Для отображения цифры 8 на семисегментном индикаторе (i) C должен гореть (ii) G должен быть выключен (iii) F должен быть включен (iv) Все сегменты должны гореть 5. Фотодиод обычно (i ) с прямым смещением (ii) с обратным смещением (iii) ни с прямым, ни с обратным смещением (iv) излучающим свет

6. Когда обратное напряжение увеличивается, емкость перехода (i) уменьшается (ii) остается неизменной (iii) увеличивается (iv) имеет большую полосу пропускания 7. Устройство, связанное с управляемой напряжением емкости, представляет собой (i) светодиод (ii) фотодиод (iii) варакторный диод (iv) стабилитрон 8.Варактор обычно (i) смещен в прямом направлении (ii) смещен в обратном направлении (iii) несмещен (iv) в области пробоя 9. Когда свет увеличивается, обратный ток в фотодиоде (i) увеличивается (ii) уменьшается. (iii) не затрагивается (iv) ни одно из вышеперечисленных 10. Для отображения цифры 0 на семисегментном индикаторе (i) должен гореть A (ii) F должен быть выключен (iii) G должен быть включен (iv) все сегменты кроме G

Ответы на вопросы с множественным выбором 1. (ii) 6. (i)

2. 7.

(i) (iii)

3.8.

(i) (ii)

4. (iv) 9. (i)

5. (ii) 10. (iv)

140

Принципы электроники

Темы обзора главы 1. 2 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Что такое светодиод? Объясните работу светодиода. Приведи два применения светодиодов. Зачем светодиодам нужны последовательные токоограничивающие резисторы? Чем светодиод отличается от обычного диода? Что такое фотодиод? Как работает фотодиод? Приведу два применения фотодиодов.