Jau no elektroniskā dizaina līdz ražošanai un remontam diodes tiek plaši izmantotas vairākiem lietojumiem. Tie ir dažāda veida un nodod elektrisko strāvu, pamatojoties uz konkrētā diode īpašībām un specifikācijām. Tās galvenokārt ir P-N savienojuma diodes, gaismjutīgas diodes, Zenera diodes, Schottky diodes, Varactor diodes. Gaismas jutīgās diodes ietver gaismas diodes, fotodiodes un fotoelementu šūnas. Daži no tiem ir īsumā izskaidroti šajā rakstā.

1. P-N savienojuma diode

P-N krustojums ir pusvadītāju ierīce, kuru veido P-veida un N-veida pusvadītāju materiāls. P tipam ir augsta urbumu koncentrācija, un N tipam ir augsta elektronu koncentrācija. Urbumu difūzija notiek no p veida līdz n tipam, un elektronu difūzija notiek no n veida līdz p tipam.

Donoru joni n-veida reģionā kļūst pozitīvi uzlādēti, kad brīvie elektroni pāriet no n-veida uz p-tipu. Tādējādi krustojuma Z pusē ir uzbūvēts pozitīvs lādiņš. Brīvie elektroni pāri krustojumam ir negatīvie akceptoru joni, aizpildot urbumus, tad negatīvais lādiņš, kas noteikts krustojuma p-pusē, parādīts attēlā.

Elektriskais lauks, ko veido pozitīvie joni n tipa reģionā un negatīvie joni p tipa reģionos. Šo reģionu sauc par difūzijas reģionu. Tā kā elektriskais lauks ātri izsviež brīvos nesējus, reģionā ir maz brīvo nesēju. Iebūvēts potenciāls V._arsakarā ar Ê veidojas krustojumā, parādīts attēlā.

Funkcionālā diagramma P-N savienojuma diodei:

Funkcionālā diagramma P-N savienojuma diodei

P-N krustojuma uz priekšu raksturīgās pazīmes:

Kad pozitīvais akumulatora spaile ir savienota ar P tipa un negatīvā spaile ir savienota ar N tipa, tiek saukts P-N krustojuma uz priekšu slīpums, kas parādīts zemāk.

P-N savienojuma uz priekšu raksturojums

Ja šis ārējais spriegums kļūst lielāks par potenciālās barjeras vērtību, aptuveni 0,7 volti silīcijam un 0,3 V Ge, potenciālā barjera tiek šķērsota un strāva sāk plūst elektronu kustības dēļ pāri krustojumam un vienādai caurumiem.

P-N krustojuma priekšu novirzes raksturojums

P-N krustojuma reversās īpašības:

Ja diodes n daļai tiek piešķirts pozitīvs spriegums, bet diodes p daļai - negatīvs spriegums, tiek teikts, ka tas ir apgrieztā slīpuma stāvoklī.

P-N krustojuma reverso raksturojumu ķēde

Ja diodes N daļai tiek piešķirts pozitīvs spriegums, elektroni virzās uz pozitīvā elektroda pusi un negatīvā sprieguma pielietošana p daļai liek caurumiem virzīties negatīvā elektroda virzienā. Tā rezultātā elektroni šķērso krustojumu, lai apvienotos ar caurumiem krustojuma pretējā pusē un otrādi. Rezultātā veidojas noplicināšanas slānis, kam ir liela pretestības taka ar augstu potenciālo barjeru.

P-N krustojuma reversās novirzes raksturojums

“3 bitu asinhronais augšupvērstais skaitītājs ”

P-N savienojuma diode pielietojums:

P-N krustojuma diode ir divu termināļu jutība pret polaritāti. Diods vada, virzoties uz priekšu un diods - pretēji. Šo īpašību dēļ P-N savienojuma diode tiek izmantota daudzās lietojumprogrammās, piemēram,

Taisngrieži līdzstrāvā enerģijas padeve
Demodulācijas shēmas
Nogriešanas un iespīlēšanas tīkli

2. Fotodiods

Fotodiods ir sava veida diode, kas ģenerē strāvu, kas proporcionāla krītošajai gaismas enerģijai. Tas ir gaismas līdz sprieguma / strāvas pārveidotājs, kas atrod pielietojumu drošības sistēmās, konveijeros, automātiskās komutācijas sistēmās utt. Fotodiods ir līdzīgs LED konstrukcijai, bet tā p-n savienojums ir ļoti jutīgs pret gaismu. P-n krustojums var būt pakļauts vai iesaiņots ar logu, lai ievadītu gaismu P-N krustojumā. Uz priekšu novirzītā stāvoklī strāva pāriet no anoda uz katodu, savukārt apgrieztā stāvoklī - fotosistēma plūst pretējā virzienā. Vairumā gadījumu Photodiode iepakojums ir līdzīgs LED ar anoda un katoda vadiem, kas izvirzīti no korpusa.

“elektroniskā ūdens atkaļķotāja shēma ”

Foto diode

Ir divu veidu fotodiodes - PN un PIN fotodiodes. Atšķirība ir viņu sniegumā. PIN fotodiodei ir raksturīgs slānis, tāpēc tam jābūt pretēji tendenciozam. Reversās novirzes rezultātā palielinās noplicināšanas apgabala platums, un p-n krustojuma kapacitāte samazinās. Tas ļauj ģenerēt vairāk elektronu un caurumu noplicināšanas reģionā. Bet viens reversās novirzes trūkums ir tas, ka tas rada trokšņa strāvu, kas var samazināt S / N attiecību. Tātad reversā slīpēšana ir piemērota tikai lietojumprogrammām, kurām nepieciešama augstāka joslas platums . PN fotodiode ir ideāli piemērots lietošanai zemākā apgaismojumā, jo darbība ir objektīva.

Fotodiods darbojas divos režīmos, proti, fotogalvaniskajā režīmā un fotovadošajā režīmā. Fotoelektriskajā režīmā (saukts arī par nulles novirzes režīmu) foto strāva no ierīces tiek ierobežota un veidojas spriegums. Fotodiods tagad ir nosvērts uz priekšu, un p-n krustojumā sāk plūst “tumšā strāva”. Šī tumšās strāvas plūsma notiek pretēji fotostrāvas virzienam. Tumšā strāva rodas bez gaismas. Tumšā strāva ir fotostrāva, ko izraisa fona starojums plus piesātinājuma strāva ierīcē.

Fotokonduktīvais režīms rodas, ja fotodiods ir pretēji orientēts. Tā rezultātā noplicināšanas slāņa platums palielinās un noved pie p-n krustojuma kapacitātes samazināšanās. Tas palielina diodes reakcijas laiku. Reaģētspēja ir radītās fotostrāvas attiecība pret krītošo gaismas enerģiju. Fotokonduktīvajā režīmā diode tā virzienā ģenerē tikai nelielu strāvu, ko sauc par piesātinājuma strāvu vai pretstrāvu. Fotostrāva šajā stāvoklī paliek nemainīga. Fotostrāva vienmēr ir proporcionāla luminiscencei. Lai arī fotovadītspējas režīms ir ātrāks nekā fotoelektriskā režīma, elektroniskā trokšņa līmenis ir lielāks fotovadošā režīmā. Silīcija fotodiodes rada mazāk trokšņa nekā germanija fotodiodes, jo silīcija fotodiodēm ir lielāks joslu attālums.

3. Zenera diode

zener Zenera diode ir tāda veida diode, kas ļauj strāvas plūsmu virzīties uz priekšu, līdzīgi kā taisngrieža diode, bet tajā pašā laikā tā var atļaut pretēju strāvas plūsmu arī tad, ja spriegums ir virs Zener sadalījuma vērtības. Parasti tas ir par vienu vai diviem voltiem lielāks nekā Zenera nominālais spriegums, un to sauc par Zenera spriegumu vai lavīnas punktu. Zener tika nosaukts tā Clarence Zener vārdā, kurš atklāja diode elektriskās īpašības. Zenera diodes atrod pielietojumu sprieguma regulēšanā un pusvadītāju ierīču aizsardzībā no sprieguma svārstībām. Zenera diodes tiek plaši izmantotas kā sprieguma atsauces un kā šunta regulatori, lai regulētu spriegumu ķēdēs.

Zenera diode izmanto p-n krustojumu reversā slīpuma režīmā, lai piešķirtu Zenera efektu. Zenera efekta vai Zener sadalījuma laikā Zener tur spriegumu tuvu nemainīgai vērtībai, kas pazīstama kā Zener spriegums. Parastajam diodam ir arī pretēja aizsprieduma īpašība, bet, ja tiek pārsniegts apgrieztā slīpuma spriegums, diode tiks pakļauta lielai strāvai un tā tiks bojāta. Savukārt Zenera diode ir īpaši izstrādāta tā, lai būtu samazināts sadalīšanās spriegums, ko sauc par Zenera spriegumu. Zenera diodei piemīt arī kontrolēta sadalījuma īpašība un tā ļauj strāvai noturēt Zenera diode spriegumu tuvu sadalīšanās spriegumam. Piemēram, 10 voltu Zener samazinās 10 voltu plašu pretējo strāvu diapazonu.

ZENERA SIMBOLS Kad Zenera diode ir pretēja, tā p-n savienojums piedzīvos lavīnas sabrukumu un Zener vadīs pretējā virzienā. Pielietotā elektriskā lauka ietekmē pasīvie elektroni tiks paātrināti, lai klauvētu un atbrīvotu citus elektronus. Tas beidzas ar lavīnas efektu. Kad tas notiks, nelielas sprieguma izmaiņas radīs lielu strāvas plūsmu. Zenera sadalījums ir atkarīgs no pielietotā elektriskā lauka, kā arī no slāņa biezuma, uz kuru tiek iedarbināts spriegums.

ZENERA SADALĪJUMS Zenera diode prasa virkni strāvas ierobežojošo rezistoru, lai ierobežotu strāvas plūsmu caur Zener. Parasti Zenera strāva ir fiksēta kā 5 mA. Piemēram, ja 10 V Zener tiek izmantots ar 12 voltu barošanu, 400 omi (tuvā vērtība ir 470 omi) ir ideāli piemēroti, lai saglabātu Zener strāvu kā 5 mA. Ja barošana ir 12 volti, Zenera diodei ir 10 volti un rezistoram - 2 volti. Ar 2 voltu pāri 400 omu rezistoram strāva caur rezistoru un Zeneru būs 5 mA. Tātad, atkarībā no barošanas sprieguma, sērijā ar Zener tiek izmantoti 220 omi līdz 1K rezistori. Ja strāva caur Zener ir nepietiekama, izeja būs neregulēta un mazāka par nominālo sadalījuma spriegumu.