Dioda: to zasada działania, typy, 7 ważnych aplikacji

ZAWARTOŚĆ

• Definicja
• Symbol diody
• Ważne cechy
• Technika biasingowa diod
• Ważne typy
• Zastosowania diod

Co to są diody?

Definicja diody:

„Dioda to specjalny element elektroniczny z dwiema elektrodami, nazywany anodą i katodą”.

Większość diod jest wykonana z półprzewodników, takich jak krzem, german lub selen.

Jak działa dioda?

Zasada działania diody:

Podstawową cechą diody jest przenoszenie prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku. Jeśli katoda jest naładowana ujemnie przy napięciu większym niż anoda, zaczyna przez nią przepływać pewien prąd zwany „przebiciem do przodu”.

Gdy katoda jest naładowana dodatnio w stosunku do anody, nie przewodzi prądu. Mogą pracować jako prostowniki, wyłączniki i ograniczniki.

Napięcie przebicia do przodu wynosi około 0.6 V dla krzemu, 0.3 V dla germanu i 1 V dla materiału selenowego.

W punkcie przerwania do przodu, jeśli sygnał analogowy przepływa przez diodę, przebieg sygnału jest niedokładny i zniekształcony. Wszystkie generowane sygnały są harmonicznymi i całkowymi wielokrotnościami częstotliwości wejściowej. Generalnie wytwarzają one sygnały o częstotliwości mikrofalowej z prawidłowym poziomem i polaryzacją przyłożonego napięcia.

Symbol diody:

Ważne cechy diod:

• Dioda to element elektroniczny składający się z dwóch zacisków
• Ma mniejszy opór w jednym kierunku i wyższy w drugim
• Większość diod jest wykonana z krzemu
• Spadek napięcia w warunkach polaryzacji do przodu wynosi około 0.7 wolta.
• W odwrotnym odchyleniu wzrośnie obszar warstwy zubożonej.

Różne rodzaje diod:

1. Dioda połączeniowa PN -

„Dioda to złącze PN z typem P po jednej stronie i typem N po drugiej stronie”.

2. Dioda elektroluminescencyjna (LED) -

„Dioda LED to półprzewodnikowe źródło światła, które emituje światło, gdy przepływa przez nie prąd”.

3. Fotodioda -

"Jest to półprzewodnikowa dioda złączowa PN, która wystawiona na działanie światła wytwarza różnicę potencjałów"

4.   Dioda Schottky'ego -

 "Jest to zaprojektowane przez połączenie półprzewodnika z metalem. Czasami znany jako dioda gorącego nośnika ”.

5.   Dioda tunelowa -

" Dioda półprzewodnikowa, która ma efektywnie ujemną rezystancję z powodu tunelowania ”.

6.   Dioda Varactor -

 "Dioda ze zmieniającą się pojemnością wewnętrzną wraz ze zmianami napięcia wstecznego ”.

7.   Dioda Zenera -

"Specjalny typ diody, zaprojektowany w celu umożliwienia przepływu prądu wstecz po przyłożeniu napięcia wstecznego ”.

Jakie są idealne diody?

W idealnej diodzie, gdy jest ona przesunięta w przód, prąd zaczyna swobodnie płynąć z urządzenia. W idealnym zwykle bez spadku napięcia, gdy jest przesunięty do przodu. Wszystkie inne źródła napięcia spadają na rezystory obwodu. Gdy polaryzacja odwrotna, w idealnej diodzie nie ma przepływu prądu i będzie miała nieskończony opór.

Co to są praktyczne diody?

W praktycznej diodzie niektóre rezystancje pozwalają na przepływ prądu w przypadku odchylenia do przodu. Z powodu obecności rezystancji część mocy jest rozpraszana, gdy prąd zaczyna płynąć przez polaryzację do przodu. Kiedy jest spolaryzowany odwrotnie, ze względu na wysoką rezystancję, którą może przewodzić.

Dioda jest zwykle złączem PN.

1. To potencjał bariery. Aby rozwiązać ten problem, przykładając dodatkowe napięcie do złącza pn, może ono być w stanie przewodzić.
2. Tak więc prąd przejdzie przez złącze pn, gdy potencjał bariery zostanie pominięty.
3. To z dwoma metalowymi przewodami jest znane jako złącze pn.
4. Proces przyłożenia zewnętrznego napięcia polega na polaryzacji kanału.

Odchylenie do przodu:

• Akumulator podłącza zacisk + ve do strony p diody pn, a następnie podłącz zacisk -ve do strony n.
• Jeśli przyłożymy zewnętrzne napięcie, które jest większe niż bariera potencjału, wówczas zaczyna ono przewodzić przepływający prąd
• Dioda jest podłączona do źródła napięcia stałego (V)
• Napięcie na diodzie nazywa się charakterystyką przewodzenia diody złączowej pn
• Żaden prąd diody nie płynie aż do osiągnięcia A, ponieważ napięcie zewnętrzne V._f  jest przeciwstawiana wbudowanemu napięciu, którego wartość wynosi 0.
• Jednak napięcie wzrasta powyżej A, a prąd diody gwałtownie spada.
• Jeśli prąd przewodzenia jest zewnętrznie skierowany do tyłu, przecina oś napięcia w punkcie, z którego V._k może być zdeterminowany

Odwrotne odchylenie:

• Jeżeli do diod złączowych pn zostanie przyłożone napięcie, to do półprzewodnika typu p podłączany jest zacisk. Podobnie zacisk + ve jest podłączony do typu n.
• Otwory od strony p są przyciągane do zacisku -ve. Natomiast wolne elektrony ze strony n są przyciągane w kierunku + ve terminalu.
• Odwrotne odchylenie wzrasta stopniowo i obserwuje się prąd diody.
• Kiedy odwrotne nastawienie wzrasta V_BR prąd wsteczny diody rośnie bardzo szybko.

Przełączanie właściwości diod:

W przypadku odchylenia naprzód, gdy przyłożone jest małe napięcie, dioda przewodzi, które przekracza napięcie odcięcia, znane jako stan włączenia.

Przy odwrotnym polaryzacji tylko źródła prądu o małym napięciu z odwróconym napięciem, które jest mniejsze niż wartość przebicia, są znane jako stan wyłączenia

We właściwości przełączania dioda jest przełączana ze stanu włączenia polaryzacji do przodu do stanu wyłączenia polaryzacji wstecznej lub odwrotnie.

Zastosowania diod

Korekta:

Dioda zwykle działa jako prostownik, spłaszczając źródło prądu przemiennego w stałe źródło zasilania. Można to osiągnąć, blokując przepływ w jednym kierunku i przechodząc w drugim.

Emisja światła:  

Dioda LED zapewnia znacznie wydajniejsze źródło światła. Żarówki są droższe niż ich odpowiedniki żarowe, po części dlatego, że wymagają dodatkowego obwodu sterującego do pracy z zasilaniem AC.

Rozpraszanie obciążenia indukcyjnego:

W tej aplikacji stosowane są diody, kiedy obciążenie indukcyjne jest wyłączone, zmagazynowana w nim energia musi gdzieś iść. Bez odpowiedniego zabezpieczenia obwodu, zmagazynowana energia może prowadzić do skoków napięcia, które mogą powodować łuk elektryczny na przełączniku i potencjalnie przeciążać tranzystor. Taka konfiguracja pozwala na rozproszenie prądu na cewce i powrót do źródła zasilania i ochronę obwodu.

Wyczuwanie i kontrola:

Półprzewodniki mogą łatwo generować ładunki elektryczne na podstawie efektów optycznych. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia te są pakowane w taki sposób, że blokują dostęp światła, aby uniknąć niezamierzonej aktywności elektrycznej. Fotodiody są zbudowane w celu optymalizacji tego efektu. Te fotodiody są często używane w widmie podczerwieni, na przykład w pilotach zdalnego sterowania.

Więcej artykułów związanych z elektroniką kliknij tutaj

Soumali Bhattacharya

Cześć, jestem Soumali Bhattacharya. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Obecnie inwestuję w elektronikę i komunikację.
Moje artykuły skupiają się na głównych obszarach podstawowej elektroniki w bardzo prostym, ale pouczającym podejściu.
Jestem żywym uczniem i staram się być na bieżąco ze wszystkimi najnowszymi technologiami w dziedzinie elektroniki.

Połączmy się poprzez LinkedIn –