Una visió general de diferents tipus de díodes i els seus usos

Un díode és un dispositiu elèctric de dos terminals que permet la transferència de corrent en una sola direcció. El díode també és conegut per la seva propietat de corrent unidireccional, on es permet que el corrent elèctric flueixi en una direcció. Bàsicament, s’utilitza un díode per rectificar formes d’ona, dins de detectors de ràdio o dins fonts d'alimentació . També es poden utilitzar en diversos circuits elèctrics i electrònics on es requereix el resultat ‘unidireccional’ del díode. La majoria dels díodes estan fets de semiconductors com Si (silici), però en alguns casos també s’utilitza Ge (germani). De vegades és beneficiós resumir el existeixen diferents tipus de díodes . Alguns dels tipus es poden superposar, però les diverses definicions poden beneficiar-se per reduir el camp i oferir una visió general dels diversos tipus de díodes.

Quins són els diferents tipus de díodes?

Hi ha diversos tipus de díodes i estan disponibles per al seu ús en el disseny d’electrònica, és a dir, un díode enrere, un díode BARRITT, un díode Gunn, un díode làser, un díode emissor de llum, Diodos dopats amb or , díode de cristall , PN Junction, Diodo Shockley , Díode de recuperació de pas, díode túnel, díode Varactor i un díode Zener.

Tipus de díodes

Explicació detallada dels díodes

Parlem en detall del principi de funcionament del díode.

Diodo cap enrere

Aquest tipus de díode també s’anomena diode posterior i no està extremadament implementat. El díode cap enrere és un díode d’unió PN que té un funcionament similar al d’un díode túnel. L'escenari del túnel quàntic té una responsabilitat important en la conducció del camí principalment invers. Amb la imatge de la banda d’energia es pot conèixer el funcionament exacte del díode.

Funcionament del díode cap enrere

La banda que es troba al nivell superior es denomina banda de conducció, mentre que la banda de nivell inferior es denomina banda de valència. Quan hi ha una aplicació d’energia als electrons, tendeixen a guanyar energia i es mouen cap a la banda de conducció. Quan els electrons entren de valència a la banda de conducció, el lloc d’aquests a la banda de valència queda amb forats.

En la condició de biaix zero, la banda de valència ocupada és oposada a la de la banda de conducció ocupada. Mentre que en la condició de biaix invers, la regió P té un moviment cap amunt corresponent a la regió N. Ara, la banda ocupada de la secció P contrasta amb la banda vacant de la secció N. Per tant, els electrons comencen a fer túnels des de la banda ocupada de la secció P fins a la banda vacant de la secció N.

Per tant, això significa que el flux de corrent passa també en polarització inversa. En la condició de biaix cap endavant, la regió N té un moviment cap amunt corresponent a la regió P. Ara, la banda ocupada de la secció N contrasta amb la banda vacant de la secció P. Per tant, els electrons comencen a fer túnels des de la banda ocupada de la secció N fins a la banda vacant de la secció P.

En aquest tipus de díode, es forma la regió de resistència negativa i s’utilitza principalment per al treball del díode.

Diodo cap enrere

Diodo BARITT

El terme ampliat d’aquest díode és el díode de temps de trànsit per injecció de barrera que és el díode BARITT. És aplicable en aplicacions de microones i permet moltes comparacions amb el díode IMPATT més utilitzat. Aquest enllaç mostra una descripció clara del que és un Diodo BARRITT i el seu funcionament i implementacions.

Gunn Diode

El díode Gunn és un díode d'unió PN, aquest tipus de díode és un dispositiu semiconductor que té dos terminals. En general, s’utilitza per produir senyals de microones. Consulteu l’enllaç següent per obtenir més informació Funcionament del díode Gunn , Característiques i les seves aplicacions.

Gunn Diodes

Diodo làser

El díode làser no té un procés similar al del LED ordinari (díode emissor de llum) perquè produeix llum coherent. Aquests díodes s’utilitzen àmpliament per a diversos propòsits, com ara DVD, unitats de CD i indicadors de llum làser per a PPT. Tot i que aquests díodes són econòmics que altres tipus de generadors làser, són molt més cars que els LED. També tenen una vida parcial.

Diodo làser

Díode emissor de llum

El terme LED significa díode emissor de llum, és un dels tipus més estàndards del díode. Quan el díode està connectat en biaix d’enviament, el corrent flueix a través de la unió i genera la llum. També hi ha molts nous desenvolupaments de LED que canvien, ja que són LED i OLED. Un dels conceptes principals per tenir en compte el LED són les seves característiques IV. Vegem detalladament les característiques del LED.

Característiques dels díodes emissors de llum

Abans que un LED emeti llum, requereix el flux de corrent a través del díode perquè es tracta d’un díode basat en el corrent. Aquí, la intensitat de la llum té una proporció directa amb la de la direcció cap endavant del corrent que flueix a través del díode.

Quan el díode condueix el corrent en el biaix cap endavant, ha d'haver-hi una resistència en sèrie limitant el corrent per protegir el díode del flux addicional de corrent. Cal assenyalar que no hi ha d’haver cap connexió directa entre la font d’alimentació i el LED, on això provoca danys instantanis perquè aquesta connexió permet una quantitat extrema de flux de corrent i crema el dispositiu.

LED de treball

Tots els tipus de dispositius LED tenen la seva pròpia pèrdua de tensió cap endavant a través de la unió PN i aquesta restricció es coneix pel tipus de semiconductor que s’utilitza. Això determina la quantitat de caiguda de tensió per a la quantitat corresponent de corrent de reenviament generalment per a un valor de corrent de 20mA.

En la majoria dels escenaris, la funció del LED a partir de nivells mínims de tensió que tenen una resistència en connexió en sèrie, Rs s'utilitza per a la restricció de la quantitat de corrent cap endavant a un nivell protegit que és generalment de 5mA a 30mA quan hi ha un requisit de brillantor millorada .

Diversos LED generen llum a les regions corresponents de l’espectre UV i, per tant, generen diferents nivells d’intensitat de llum. La selecció específica del semiconductor es pot conèixer per tota la longitud d'ona de les emissions de fotons i per la llum corresponent produïda. Els colors del LED són els següents:

Per tant, el color exacte del LED es coneix per la distància de longitud d’ona emesa. I la longitud d’ona és coneguda per la composició específica de semiconductors que s’utilitza a la unió PN en el moment del seu procés de fabricació. Per tant, era evident que el color d’emissió de llum del LED no es deu als plàstics clorats que s’utilitzen. Però també milloren la brillantor de la llum quan no són il·luminats pel subministrament de corrent. Amb la combinació de diverses substàncies semiconductores, gasoses i metàl·liques, es poden generar els LED següents i són:

• Arseniur de gal·li (GaAs) que és infraroig
• El fòsfor d’arsenur de gal·li (GaAsP) oscil·la entre el vermell i l’infraroig i el taronja
• Fosfor d’arsenur d’alumini de gal·li (AlGaAsP) que ha augmentat el tipus de color vermell brillant, taronja de colors vermell, taronja i groc.
• El fòsfor de gal·li (GaP) existeix en colors vermell, groc i verd
• Fosfor d’alumini de gal·li (AlGaP), principalment de color verd
• Nitrur de gal·li (GaN) disponible en verd i verd maragda
• Nitrur de gal·li d’indi (GaInN) proper a l’ultraviolat, el color mixt del blau i el verd i el blau
• Carbur de silici (SiC) disponible com a blau com a substrat
• El selenur de zinc (ZnSe) existeix en blau
• Nitrur de gal·li d’alumini (AlGaN) ultraviolat

Fotodiode

El fotodiode s’utilitza per detectar la llum. Es constata que quan la llum colpeja una unió PN pot crear electrons i forats. Normalment, els fotodíodes funcionen en condicions de polarització inversa on fins i tot es pot notar fins i tot una petita quantitat de flux de corrent resultant de la llum. Aquests díodes també es poden utilitzar per produir electricitat.

Foto díode

Diodo PIN

Aquest tipus de díode es caracteritza per la seva construcció. Té les regions estàndard de tipus P i tipus N, però l'àrea entre les dues regions és a dir, el semiconductor intrínsec no té dopatge. La regió del semiconductor intrínsec té l'efecte d'augmentar l'àrea de la regió d'esgotament que pot ser beneficiosa per canviar d'aplicacions.

Diodo PIN

Els portadors de càrrega negativa i positiva de les regions del tipus N i P corresponentment tenen un moviment cap a la regió intrínseca. Quan aquesta regió s’omple completament de forats d’electrons, el díode s’inicia a la conducció. Tot i que es troba en una condició de biaix invers, l'ampla capa intrínseca del díode podria prevenir i suportar nivells d'alt voltatge.

A nivells de freqüència augmentats, el díode PIN funcionarà com una resistència lineal. Funciona com una resistència lineal perquè té aquest díode temps de recuperació invers inadequat . Aquesta és la causa que la regió 'I' carregada molt elèctricament no tingui temps suficient per descarregar-se en el moment dels cicles ràpids. I a nivells mínims de freqüència, el díode funciona com un díode rectificador on té prou temps per descarregar-se i apagar-se.

Diodo de connexió PN

Es pot considerar que la unió PN estàndard és el tipus de díode normal o estàndard que s’utilitza actualment. Aquest és el més important dels diversos tipus de díodes que es troben en el domini elèctric. Però, aquests díodes es poden aplicar com a tipus de senyal petit per utilitzar-los en RF (radiofreqüència) o en altres aplicacions de baix corrent que es poden anomenar díodes de senyal. Es poden planificar altres tipus per a aplicacions d’alta tensió i alta intensitat i normalment s’anomenen díodes rectificadors. En un díode d’unió PN, s’ha d’estar lliure de condicions de polarització. Hi ha principalment tres condicions de polarització i això depèn del nivell de tensió aplicat.

• Biaix cap endavant: aquí, el terminal positiu i negatiu estan connectats als tipus P i N del díode.
• Polarització inversa: aquí, el terminal positiu i negatiu estan connectats als tipus N i P del díode.
• Polarització zero: s’anomena polarització ‘0’ perquè no s’aplica cap tensió externa al díode.

Biaix cap endavant del díode d'unió PN

En la condició de biaix cap endavant, la unió PN es desenvolupa quan les vores positives i negatives de la bateria estan connectades als tipus P i N. Quan el díode funciona en biaix d’enviament, els camps elèctrics interns i aplicats a la unió es troben en camins oposats. Quan es resumeixen aquests camps elèctrics, el nivell de magnitud de la producció conseqüent és inferior al del camp elèctric aplicat.

Biaix cap endavant en tipus de díodes d'unió PN

Aquesta connexió té com a resultat la trajectòria resistiva mínima i una àrea d’esgotament més prima. La resistència de la regió d’esgotament es torna més insignificant quan el valor de la tensió aplicada és més gran. Per exemple, en el semiconductor de silici, quan el valor de tensió aplicat és de 0,6 V, el valor de resistència de la capa d’esgotament esdevé totalment insignificant i hi haurà un flux de corrent sense obstacles.

Polarització inversa del díode d'unió PN

Aquí, la connexió és que les vores positives i negatives de la bateria estan connectades a regions de tipus N i tipus P, formant la unió PN de polarització inversa. En aquesta situació, els camps elèctrics interns i aplicats es troben en una direcció similar. Quan es resumeixen els dos camps elèctrics, el recorregut resultant del camp elèctric és similar al del recorregut intern del camp elèctric. Això desenvolupa una regió d’esgotament resistiu més gruixuda i millorada. La regió d’esgotament experimenta més sensibilitat i gruix quan el nivell de tensió aplicat és cada vegada més gran.

Polarització inversa en tipus de díodes de la unió PN

Característiques V-I del díode d’unió PN

A més, és encara més crucial ser conscient de les característiques V-I del díode d’unió PN.

Quan el díode funciona en condicions de biaix ‘0’, el que significa que no hi ha cap aplicació de tensió externa al díode. Això significa que la barrera potencial restringeix el flux de corrent.

Mentre que quan el díode funciona en condicions de biaix d’enviament, hi haurà una barrera de potencial més fina. En el tipus de díodes de silicona, quan el valor de la tensió és de 0,7 V i en els tipus de díode germani quan el valor de la tensió és de 0,3 V, l’amplada de la barrera de potencial es redueix i això permet el flux de corrent a través del díode.

VI Característiques del díode d'unió PN

En això, hi haurà un augment gradual del valor actual i la corba resultant no és lineal, ja que el nivell de tensió aplicat supera la barrera potencial. Quan el díode supera aquesta barrera potencial, el díode funciona en condicions normals i la forma de la corba es va aguditzant gradualment (arriba a la forma lineal) amb l’augment del valor de la tensió.

Quan el díode funciona en condicions de polarització inversa, hi haurà una barrera potencial augmentada. Com que hi haurà presència de portadors de càrrega minoritària a la unió, això permet el flux de corrent de saturació inversa. Quan hi ha un augment del nivell de tensió aplicada, els portadors de càrrega minoritària posseeixen energia cinètica augmentada que mostra un impacte en els portadors de càrrega majoritaris. En aquesta etapa, es produeix la ruptura del díode i això pot fer que el díode es faci malbé.

Diodo de Schottky

El díode Schottky té una caiguda de tensió cap endavant inferior a la dels diodes de connexió Si PN normals. A baixos corrents, la caiguda de tensió pot estar entre 0,15 i 0,4 volts en contraposició a 0,6 volts per a un díode a-Si. Per aconseguir aquest rendiment, estan dissenyats d'una manera diferent per comparar-los amb díodes normals que tenen un contacte de metall a semiconductor. Aquests díodes s’utilitzen àmpliament en aplicacions de rectificadors, díodes de subjecció i també en aplicacions de RF.

Diodo de Schottky

Diodo de recuperació de passos

Un díode de recuperació de passos és un tipus de díode de microones que s’utilitza per generar impulsos a molt alta freqüència (altes freqüències). Aquests díodes depenen del díode que té una característica d’apagat molt ràpida per al seu funcionament.

Diodes de recuperació de passos

Diodo de túnel

El díode túnel s’utilitza per a aplicacions de microones on el seu rendiment va superar el d’altres dispositius del dia.

Diodo de túnel

En el domini elèctric, el túnel significa que és el moviment directe d’electrons a través de l’amplada mínima de la regió d’esgotament des de la banda de conducció fins a la banda de valència. Al díode de la unió PN, la regió d’esgotament es desenvolupa tant a causa d’electrons com de forats. A causa d’aquests portadors de càrrega positiva i negativa, el camp elèctric intern es desenvolupa a la regió d’esgotament. Això crea una força en el recorregut oposat d’un voltatge extern.

Amb l’efecte túnel, quan hi ha un valor mínim de la tensió directa, el valor actual actual serà més gran. Es pot funcionar tant en condicions esbiaixades cap endavant com cap enrere. A causa de l 'alt nivell de dopatge , també pot funcionar en polarització inversa. Amb la disminució del potencial de barrera, el tensió d'avaria en sentit invers també disminueix i arriba a gairebé a zero. Amb aquest voltatge invers mínim, el díode pot arribar a la condició de fallida. A causa d'aquesta resistència negativa es forma una regió.

Diode Varactor o díode Varicap

Un díode varactor és una mena de semiconductor dispositiu d'estat sòlid de microones i s'utilitza allà on es tria la capacitat variable que es pot aconseguir controlant el voltatge. Aquests díodes també s’anomenen díodes variceals. Tot i que l’o / p de la capacitat variable pot ser exhibit pels díodes d’unió PN normals. Però, aquest díode es tria per donar els canvis de capacitat preferits, ja que són diferents tipus de díodes. Aquests díodes estan dissenyats i millorats amb precisió de manera que permeten un gran rang de canvis en la capacitat.

Diodo Varactor

Diodo Zener

El díode Zener s’utilitza per proporcionar una tensió de referència estable. Com a resultat, s’utilitza en grans quantitats. Funciona en condicions de polarització inversa i va comprovar que quan s’arriba a un voltatge concret es descompon. Si el flux de corrent està limitat per una resistència, activa una tensió estable a generar. Aquest tipus de díode s’utilitza àmpliament per oferir una tensió de referència en les fonts d’alimentació.

Diodo Zener

Hi ha diversos mètodes al paquet d’un díode Zener. Pocs d'aquests s'utilitzen per augmentar els nivells de dissipació d'energia, mentre que d'altres s'utilitzen per a dissenys de muntatge de vora. El general tipus de díode Zener està format per una coberta mínima de vidre. Aquest díode té una banda en una vora que el marca com a càtode.

El díode Zener funciona de manera similar al del díode quan s’activa en condicions de biaix d’enviament. Mentre que en el biaix invers, hi haurà una ocurrència de mínima corrent de fuita . Quan hi ha un augment de la tensió inversa fins a la tensió de ruptura, es crea un flux de corrent a través del díode. El valor actual s’assolirà al màxim i aquest serà capturat per una resistència de sèrie.

Aplicacions del díode Zener

Hi ha aplicacions extenses d’un díode Zener i poques d’aquestes són:

• S'utilitza com a limitador de tensió per regular els nivells de tensió a través del valor mínim de les càrregues
• Empleats a les aplicacions, cal protegir el voltatge
• Utilitzat en circuits de retall

Alguns dels altres tipus de díodes implementats de manera crucial en diverses aplicacions són els següents:

• Diodo làser
• Diodo d’allau
• Diodo de supressió de tensió transitòria
• Tipus de díode dopat amb or
• Tipus de díode de corrent constant
• Diodo Peltier
• Rectificador controlat de silici díode

Tots els díodes tenen els seus propis avantatges i aplicacions. Poques d'aquestes són àmpliament utilitzades en diverses aplicacions en diversos dominis, mentre que poques només s'utilitzen en poques aplicacions. Per tant, es tracta de diferents tipus de díodes i dels seus usos. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte o que implementeu projectes elèctrics. Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, Que es el funció d’un díode ?