Apakah diod?

Diod ialah komponen elektronik dua terminal, menyekat aliran arus dalam satu arah dan membolehkannya mengalir dengan bebas ke arah yang bertentangan. Ia mempunyai banyak kegunaan dalam litar elektronik dan boleh digunakan untuk membina penerus, penyongsang dan penjana.

Dalam artikel ini, kami akan mengambil pandang apakah itu diod dan bagaimana ia berfungsi. Kami juga akan melihat beberapa kegunaan biasa dalam litar elektronik. Jadi mari kita mulakan!

Bagaimanakah diod berfungsi?

Diod ialah peranti elektronik yang membolehkan arus mesti mengalir dalam satu arah. Mereka biasanya ditemui dalam litar elektrik. Mereka beroperasi berdasarkan bahan semikonduktor dari mana ia dibuat, yang boleh sama ada jenis-N atau jenis-P. Jika diod adalah jenis N, ia hanya akan menghantar arus apabila voltan digunakan dalam arah yang sama dengan anak panah diod, manakala diod jenis P hanya akan menghantar arus apabila voltan digunakan dalam arah bertentangan dengan anak panahnya.

Bahan semikonduktor membenarkan arus mengalir, menciptazon penyusutan', ini adalah kawasan di mana elektron dilarang. Selepas voltan digunakan, zon penyusutan mencapai kedua-dua hujung diod dan membenarkan arus mengalir melaluinya. Proses ini dipanggil "berat sebelah hadapan'.

Jika voltan dikenakan pada sebaliknya bahan semikonduktor, pincang songsang. Ini akan menyebabkan zon penyusutan meluas dari satu hujung terminal sahaja dan menghentikan arus daripada mengalir. Ini kerana jika voltan digunakan di sepanjang laluan yang sama seperti anak panah pada semikonduktor jenis P, semikonduktor jenis P akan bertindak seperti jenis N kerana ia akan membenarkan elektron bergerak ke arah bertentangan dengan anak panahnya.

Aliran arus diod

Diod digunakan untuk apa?

Diod digunakan untuk menukar arus terus kepada arus ulang alik, sambil menghalang pengaliran balik cas elektrik. Komponen utama ini juga boleh didapati dalam dimmer, motor elektrik dan panel solar.

Diod digunakan dalam komputer untuk Keselamatan komponen elektronik komputer daripada kerosakan akibat lonjakan kuasa. Mereka mengurangkan atau menyekat voltan melebihi yang diperlukan oleh mesin. Ia juga mengurangkan penggunaan kuasa komputer, menjimatkan kuasa dan mengurangkan haba yang dijana di dalam peranti. Diod digunakan dalam peralatan mewah seperti ketuhar, mesin basuh pinggan mangkuk, ketuhar gelombang mikro dan mesin basuh. Ia digunakan dalam peranti ini untuk melindungi daripada kerosakan disebabkan lonjakan kuasa yang disebabkan oleh kegagalan kuasa.

Penggunaan diod

• pembetulan
• Seperti suis
• Litar Pengasingan Sumber
• Sebagai voltan rujukan
• Pengadun frekuensi
• Perlindungan arus terbalik
• Perlindungan kekutuban terbalik
• Perlindungan Lonjakan
• Pengesan sampul AM atau demodulator (pengesan diod)
• Seperti sumber cahaya
• Dalam litar pengesan suhu positif
• Dalam litar sensor cahaya
• Bateri solar atau bateri fotovoltaik
• Macam gunting
• Seperti penahan

Sejarah diod

Perkataan "diod" berasal dari Греческий perkataan "diodos" atau "diodos". Tujuan diod adalah untuk membenarkan elektrik mengalir dalam satu arah sahaja. Diod juga boleh dipanggil injap elektronik.

Telah dijumpai Pusingan Henry Joseph melalui eksperimennya dengan elektrik pada tahun 1884. Eksperimen ini dijalankan menggunakan tiub kaca vakum, di dalamnya terdapat elektrod logam di kedua-dua hujungnya. Katod mempunyai plat dengan cas positif dan anod mempunyai plat dengan cas negatif. Apabila arus melalui tiub, ia akan menyala, menunjukkan bahawa tenaga sedang mengalir melalui litar.

Siapa yang mencipta diod

Walaupun diod semikonduktor pertama dicipta pada tahun 1906 oleh John A. Fleming, ia dikreditkan kepada William Henry Price dan Arthur Schuster kerana mencipta peranti itu secara bebas pada tahun 1907.

William Henry Preece dan Arthur Schuster

Jenis diod

• Diod isyarat kecil
• Diod isyarat besar
• Stabilitron
• diod pemancar cahaya (LED)
• Diod DC
• Diod Schottky
• Diod Shockley
• Diod pemulihan langkah
• Diod terowong
• Diod Varaktor
• diod laser
• Diod penindasan sementara
• Diod dop emas
• Diod penghalang super
• Diod Peltier
• diod kristal
• Diod Avalanche
• Penerus Terkawal Silikon
• Diod vakum
• diod PIN
• titik perhubungan
• Diod Hanna

Diod isyarat kecil

Diod isyarat kecil ialah peranti semikonduktor dengan keupayaan pensuisan pantas dan penurunan voltan pengaliran rendah. Ia memberikan tahap perlindungan yang tinggi terhadap kerosakan akibat nyahcas elektrostatik.

Diod isyarat besar

Diod isyarat besar ialah sejenis diod yang menghantar isyarat pada tahap kuasa yang lebih tinggi daripada diod isyarat kecil. Diod isyarat besar biasanya digunakan untuk menukar AC kepada DC. Diod isyarat yang besar akan menghantar isyarat tanpa kehilangan kuasa dan lebih murah daripada kapasitor elektrolitik.

Kapasitor penyahgandingan sering digunakan dalam kombinasi dengan diod isyarat yang besar. Penggunaan peranti ini menjejaskan masa tindak balas sementara litar. Kapasitor penyahgandingan membantu mengehadkan turun naik voltan yang disebabkan oleh perubahan impedans.

Stabilitron

Diod Zener ialah jenis khas yang hanya akan mengalirkan elektrik di kawasan secara langsung di bawah penurunan voltan langsung. Ini bermakna apabila satu terminal diod zener ditenagakan, ia membenarkan arus bergerak dari terminal lain ke terminal bertenaga. Adalah penting bahawa peranti ini digunakan dengan betul dan dibumikan, jika tidak, ia boleh merosakkan litar anda secara kekal. Ia juga penting bahawa peranti ini digunakan di luar rumah, kerana ia akan gagal jika diletakkan dalam suasana lembap.

Apabila arus yang mencukupi digunakan pada diod zener, penurunan voltan tercipta. Jika voltan ini mencapai atau melebihi voltan kerosakan mesin, maka ia membenarkan arus mengalir dari satu terminal.

diod pemancar cahaya (LED)

Diod pemancar cahaya (LED) diperbuat daripada bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya apabila jumlah arus elektrik yang mencukupi dialirkan melaluinya. Salah satu ciri LED yang paling penting ialah ia menukar tenaga elektrik kepada tenaga optik dengan sangat cekap. LED juga digunakan sebagai lampu penunjuk untuk menunjukkan sasaran pada peranti elektronik seperti komputer, jam, radio, televisyen, dan sebagainya.

LED adalah contoh utama pembangunan teknologi mikrocip dan telah membolehkan perubahan ketara dalam bidang pencahayaan. LED menggunakan sekurang-kurangnya dua lapisan semikonduktor untuk menjana cahaya, satu persimpangan pn untuk menjana pembawa (elektron dan lubang), yang kemudiannya dihantar ke sisi bertentangan lapisan "penghalang" yang menangkap lubang pada satu sisi dan elektron pada yang lain. . Tenaga pembawa yang terperangkap bergabung semula dalam "resonans" yang dikenali sebagai electroluminescence.

LED dianggap sebagai jenis pencahayaan yang cekap kerana ia mengeluarkan sedikit haba bersama cahayanya. Ia mempunyai hayat yang lebih lama daripada lampu pijar, yang boleh bertahan sehingga 60 kali lebih lama, mempunyai output cahaya yang lebih tinggi dan mengeluarkan kurang pelepasan toksik daripada lampu pendarfluor tradisional.

Kelebihan terbesar LED ialah hakikat bahawa ia memerlukan kuasa yang sangat sedikit untuk beroperasi, bergantung pada jenis LED. Ia kini boleh menggunakan LED dengan bekalan kuasa daripada sel solar kepada bateri dan juga arus ulang alik (AC).

Terdapat pelbagai jenis LED dan ia datang dalam pelbagai warna termasuk merah, oren, kuning, hijau, biru, putih dan banyak lagi. Hari ini, LED tersedia dengan fluks bercahaya 10 hingga 100 lumen per watt (lm/W), yang hampir sama dengan sumber cahaya konvensional.

Diod DC

Diod arus malar, atau CCD, ialah sejenis diod pengatur voltan untuk bekalan kuasa. Fungsi utama CCD adalah untuk mengurangkan kehilangan kuasa keluaran dan meningkatkan penstabilan voltan dengan mengurangkan turun naiknya apabila beban berubah. CCD juga boleh digunakan untuk melaraskan aras kuasa input DC dan untuk mengawal aras DC pada rel keluaran.

Diod Schottky

Diod Schottky juga dipanggil diod pembawa panas.

Diod Schottky telah dicipta oleh Dr. Walter Schottky pada tahun 1926. Penciptaan diod Schottky telah membolehkan kami menggunakan LED (diod pemancar cahaya) sebagai sumber isyarat yang boleh dipercayai.

Diod mempunyai kesan yang sangat bermanfaat apabila digunakan dalam litar frekuensi tinggi. Diod Schottky terdiri terutamanya daripada tiga komponen; P, N dan simpang logam semikonduktor. Reka bentuk peranti ini sedemikian rupa sehingga peralihan tajam terbentuk di dalam semikonduktor pepejal. Ini membolehkan pembawa beralih daripada semikonduktor kepada logam. Seterusnya, ini membantu mengurangkan voltan ke hadapan, yang seterusnya mengurangkan kehilangan kuasa dan meningkatkan kelajuan pensuisan peranti yang menggunakan diod Schottky dengan margin yang sangat besar.

Diod Shockley

Diod Shockley ialah peranti semikonduktor dengan susunan elektrod yang tidak simetri. Diod akan mengalirkan arus dalam satu arah dan lebih kurang jika kekutuban diterbalikkan. Jika voltan luaran dikekalkan merentasi diod Shockley, maka ia akan secara beransur-ansur pincang ke hadapan apabila voltan yang dikenakan meningkat, sehingga satu titik yang dipanggil "voltan potong" di mana tiada arus yang ketara kerana semua elektron bergabung semula dengan lubang . Di luar voltan potong pada perwakilan grafik ciri voltan semasa, terdapat kawasan rintangan negatif. Shockley akan bertindak sebagai penguat dengan nilai rintangan negatif dalam julat ini.

Kerja Shockley boleh difahami dengan baik dengan memecahkannya kepada tiga bahagian yang dikenali sebagai wilayah, arus dalam arah songsang dari bawah ke atas ialah 0, 1 dan 2 masing-masing.

Di rantau 1, apabila voltan positif digunakan untuk pincang ke hadapan, elektron meresap ke dalam semikonduktor jenis-n daripada bahan jenis-p, di mana "zon penyusutan" terbentuk kerana penggantian pembawa majoriti. Zon penyusutan ialah kawasan di mana pembawa cas dikeluarkan apabila voltan dikenakan. Zon penyusutan di sekeliling simpang pn menghalang arus daripada mengalir melalui bahagian hadapan peranti satu arah.

Apabila elektron memasuki sisi-n dari sisi jenis-p, "zon penyusutan" terbentuk dalam peralihan dari bawah ke atas sehingga laluan arus lubang disekat. Lubang yang bergerak dari atas ke bawah bergabung semula dengan elektron yang bergerak dari bawah ke atas. Iaitu, antara zon penyusutan jalur pengaliran dan jalur valens, "zon penggabungan semula" muncul, yang menghalang aliran selanjutnya pembawa utama melalui diod Shockley.

Aliran semasa kini dikawal oleh pembawa tunggal, iaitu pembawa minoriti, iaitu elektron dalam kes ini untuk semikonduktor jenis-n dan lubang untuk bahan jenis p. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa di sini aliran arus dikawal oleh pembawa majoriti (lubang dan elektron) dan aliran arus adalah bebas daripada voltan yang dikenakan selagi terdapat pembawa bebas yang mencukupi untuk mengalir.

Di rantau 2, elektron yang dipancarkan daripada zon penyusutan bergabung semula dengan lubang di sisi lain dan mencipta pembawa majoriti baharu (elektron dalam bahan jenis-p untuk semikonduktor jenis-n). Apabila lubang ini memasuki zon penyusutan, ia melengkapkan laluan semasa melalui diod Shockley.

Di rantau 3, apabila voltan luaran digunakan untuk pincang songsang, kawasan cas ruang atau zon penyusutan muncul di persimpangan, yang terdiri daripada pembawa majoriti dan minoriti. Pasangan lubang elektron dipisahkan kerana penggunaan voltan merentasi mereka, mengakibatkan arus hanyut melalui Shockley. Ini menyebabkan sejumlah kecil arus mengalir melalui diod Shockley.

Diod pemulihan langkah

Diod pemulihan langkah (SRD) ialah peranti semikonduktor yang boleh memberikan keadaan pengaliran tetap dan stabil tanpa syarat antara anod dan katodnya. Peralihan dari keadaan mati ke keadaan hidup boleh disebabkan oleh denyutan voltan negatif. Apabila dihidupkan, SRD berkelakuan seperti diod yang sempurna. Apabila dimatikan, SRD kebanyakannya tidak konduktif dengan beberapa arus bocor, tetapi secara amnya tidak mencukupi untuk menyebabkan kehilangan kuasa yang ketara dalam kebanyakan aplikasi.

Rajah di bawah menunjukkan bentuk gelombang pemulihan langkah untuk kedua-dua jenis SRD. Lengkung atas menunjukkan jenis pemulihan pantas, yang mengeluarkan sejumlah besar cahaya apabila pergi ke keadaan mati. Sebaliknya, lengkung yang lebih rendah menunjukkan diod pemulihan ultra-pantas yang dioptimumkan untuk operasi berkelajuan tinggi dan hanya mempamerkan sinaran boleh dilihat yang boleh diabaikan semasa peralihan on-to-off.

Untuk menghidupkan SRD, voltan anod mesti melebihi voltan ambang mesin (VT). SRD akan dimatikan apabila potensi anod kurang daripada atau sama dengan potensi katod.

Diod terowong

Diod terowong ialah satu bentuk kejuruteraan kuantum yang mengambil dua keping semikonduktor dan menyambungkan satu bahagian dengan sisi yang lain menghadap ke luar. Diod terowong adalah unik kerana elektron mengalir melalui semikonduktor dan bukannya di sekelilingnya. Ini adalah salah satu sebab utama mengapa teknik jenis ini sangat unik, kerana tiada bentuk pengangkutan elektron lain sehingga tahap ini dapat mencapai kejayaan sedemikian. Salah satu sebab mengapa diod terowong begitu popular ialah ia mengambil sedikit ruang daripada bentuk kejuruteraan kuantum yang lain dan juga boleh digunakan dalam banyak aplikasi di banyak kawasan.

Diod Varaktor

Diod varactor ialah semikonduktor yang digunakan dalam kapasiti pembolehubah terkawal voltan. Diod varactor mempunyai dua sambungan, satu di bahagian anod simpang PN dan satu lagi di sisi katod simpang PN. Apabila anda menggunakan voltan pada varactor, ia membenarkan medan elektrik terbentuk yang mengubah lebar lapisan penyusutannya. Ini secara berkesan akan menukar kapasitansinya.

diod laser

Diod laser ialah semikonduktor yang memancarkan cahaya koheren, juga dipanggil cahaya laser. Diod laser memancarkan pancaran cahaya selari terarah dengan perbezaan yang rendah. Ini berbeza dengan sumber cahaya lain, seperti LED konvensional, yang cahaya yang dipancarkan sangat berbeza.

Diod laser digunakan untuk penyimpanan optik, pencetak laser, pengimbas kod bar dan komunikasi gentian optik.

Diod penindasan sementara

Diod penindasan voltan sementara (TVS) ialah diod yang direka untuk melindungi daripada lonjakan voltan dan jenis transien lain. Ia juga mampu memisahkan voltan dan arus untuk menghalang transien voltan tinggi daripada memasuki elektronik cip. Diod TVS tidak akan mengalir semasa operasi biasa, tetapi hanya akan mengalir semasa sementara. Semasa transient elektrik, diod TVS boleh beroperasi dengan kedua-dua pancang dv/dt pantas dan puncak dv/dt besar. Peranti ini biasanya ditemui dalam litar input litar mikropemproses, di mana ia memproses isyarat pensuisan berkelajuan tinggi.

Diod dop emas

Diod emas boleh didapati dalam kapasitor, penerus dan peranti lain. Diod ini digunakan terutamanya dalam industri elektronik kerana ia tidak memerlukan banyak voltan untuk mengalirkan elektrik. Diod yang didopkan dengan emas boleh dibuat daripada bahan semikonduktor jenis p atau n. Diod berdop emas mengalirkan elektrik dengan lebih cekap pada suhu tinggi, terutamanya dalam diod jenis-n.

Emas bukanlah bahan yang sesuai untuk semikonduktor doping kerana atom emas terlalu besar untuk mudah dimuatkan di dalam kristal semikonduktor. Ini bermakna biasanya emas tidak meresap dengan baik ke dalam semikonduktor. Satu cara untuk meningkatkan saiz atom emas supaya boleh meresap adalah dengan menambah perak atau indium. Kaedah yang paling biasa digunakan untuk membius semikonduktor dengan emas ialah penggunaan natrium borohidrida, yang membantu mencipta aloi emas dan perak dalam kristal semikonduktor.

Diod yang didop dengan emas biasanya digunakan dalam aplikasi kuasa frekuensi tinggi. Diod ini membantu mengurangkan voltan dan arus dengan memulihkan tenaga daripada EMF belakang rintangan dalaman diod. Diod berdop emas digunakan dalam mesin seperti rangkaian perintang, laser, dan diod terowong.

Diod penghalang super

Diod penghalang super ialah sejenis diod yang boleh digunakan dalam aplikasi voltan tinggi. Diod ini mempunyai voltan hadapan rendah pada frekuensi tinggi.

Diod penghalang super ialah jenis diod yang sangat serba boleh kerana ia boleh beroperasi pada julat frekuensi dan voltan yang luas. Ia digunakan terutamanya dalam litar pensuisan kuasa untuk sistem pengagihan kuasa, penerus, penyongsang pemacu motor dan bekalan kuasa.

Diod superbarrier terutamanya terdiri daripada silikon dioksida dengan kuprum ditambah. Diod superbarrier mempunyai beberapa pilihan reka bentuk, termasuk diod superbarrier planar germanium, diod superbarrier simpang dan diod superbarrier pengasingan.

Diod Peltier

Diod Peltier ialah semikonduktor. Ia boleh digunakan untuk menjana arus elektrik sebagai tindak balas kepada tenaga haba. Peranti ini masih baharu dan belum difahami sepenuhnya, tetapi nampaknya ia berguna untuk menukar haba kepada elektrik. Ini boleh digunakan untuk pemanas air atau bahkan di dalam kereta. Ini akan membolehkan penggunaan haba yang dihasilkan oleh enjin pembakaran dalaman, yang biasanya membazirkan tenaga. Ia juga akan membolehkan enjin berjalan dengan lebih cekap, kerana ia tidak perlu menghasilkan kuasa sebanyak itu (dengan itu menggunakan bahan api yang lebih sedikit), sebaliknya diod Peltier akan menukar haba buangan kepada kuasa.

diod kristal

Diod kristal biasanya digunakan untuk penapisan jalur sempit, pengayun atau penguat terkawal voltan. Diod kristal dianggap sebagai aplikasi khas bagi kesan piezoelektrik. Proses ini membantu menjana isyarat voltan dan arus menggunakan sifat bawaan mereka. Diod kristal juga biasanya digabungkan dengan litar lain yang menyediakan penguatan atau fungsi khusus lain.

Diod Avalanche

Diod longsoran ialah semikonduktor yang menghasilkan longsoran daripada satu elektron daripada jalur pengaliran ke jalur valens. Ia digunakan sebagai penerus dalam litar kuasa DC voltan tinggi, sebagai pengesan sinaran inframerah, dan sebagai mesin fotovoltaik untuk sinaran ultraungu. Kesan runtuhan salji meningkatkan penurunan voltan ke hadapan merentasi diod supaya ia boleh dibuat jauh lebih kecil daripada voltan kerosakan.

Penerus Terkawal Silikon

Silicon Controlled Rectifier (SCR) ialah thyristor tiga terminal. Ia direka untuk bertindak seperti suis dalam ketuhar gelombang mikro untuk mengawal kuasa. Ia boleh dicetuskan oleh arus atau voltan, atau kedua-duanya, bergantung pada tetapan output get. Apabila pin pintu negatif, ia membenarkan arus mengalir melalui SCR, dan apabila ia positif, ia menghalang arus daripada mengalir melalui SCR. Lokasi pin pagar menentukan sama ada arus melepasi atau disekat apabila ia berada di tempatnya.

Diod vakum

Diod vakum adalah satu lagi jenis diod, tetapi tidak seperti jenis lain, ia digunakan dalam tiub vakum untuk mengawal arus. Diod vakum membenarkan arus mengalir pada voltan malar, tetapi juga mempunyai grid kawalan yang mengubah voltan tersebut. Bergantung pada voltan dalam grid kawalan, diod vakum sama ada membenarkan atau menghentikan arus. Diod vakum digunakan sebagai penguat dan pengayun dalam penerima dan pemancar radio. Ia juga berfungsi sebagai penerus yang menukar AC kepada DC untuk digunakan oleh peranti elektrik.

diod PIN

Diod PIN ialah sejenis diod simpang pn. Secara umum, PIN ialah semikonduktor yang menunjukkan rintangan rendah apabila voltan dikenakan padanya. Rintangan rendah ini akan meningkat apabila voltan yang dikenakan meningkat. Kod PIN mempunyai voltan ambang sebelum ia menjadi konduktif. Oleh itu, jika tiada voltan negatif digunakan, diod tidak akan melepasi arus sehingga ia mencapai nilai ini. Jumlah arus yang mengalir melalui logam akan bergantung pada beza keupayaan atau voltan antara kedua-dua terminal, dan tidak akan ada kebocoran dari satu terminal ke terminal yang lain.

Diod Kenalan Titik

Diod titik ialah peranti sehala yang mampu meningkatkan isyarat RF. Point-Contact juga dipanggil transistor bukan simpang. Ia terdiri daripada dua wayar yang dipasang pada bahan semikonduktor. Apabila wayar ini bersentuhan, "titik cubitan" dicipta di mana elektron boleh menyeberang. Diod jenis ini digunakan khususnya dengan radio AM dan peranti lain untuk membolehkannya mengesan isyarat RF.

Diod Hanna

Diod Gunn ialah diod yang terdiri daripada dua simpang pn anti-selari dengan ketinggian penghalang tidak simetri. Ini mengakibatkan penindasan kuat aliran elektron ke arah hadapan, manakala arus masih mengalir ke arah sebaliknya.

Peranti ini biasanya digunakan sebagai penjana gelombang mikro. Mereka telah dicipta sekitar tahun 1959 oleh J. B. Gann dan A. S. Newell di Pejabat Pos Diraja di UK, dari mana nama itu berasal: "Gann" ialah singkatan nama mereka, dan "diod" kerana mereka bekerja pada peranti gas (Newell sebelum ini bekerja di Institut Komunikasi Edison). Bell Laboratories, tempat dia bekerja pada peranti semikonduktor).

Aplikasi berskala besar pertama diod Gunn ialah generasi pertama peralatan radio UHF tentera British, yang mula digunakan sekitar 1965. Radio AM tentera juga menggunakan diod Gunn secara meluas.

Ciri-ciri diod Gunn ialah arus hanya 10-20% daripada diod silikon konvensional. Di samping itu, penurunan voltan merentasi diod adalah kira-kira 25 kali lebih rendah daripada diod konvensional, biasanya 0 mV pada suhu bilik untuk XNUMX.

Tutorial Video

Apakah itu diod - Tutorial Elektronik Untuk Pemula

Kesimpulan

Kami harap anda telah mengetahui apa itu diod. Jika anda berminat untuk mengetahui lebih lanjut tentang cara komponen hebat ini berfungsi, lihat artikel kami di halaman diod. Kami percaya bahawa anda akan menggunakan semua yang telah anda pelajari kali ini juga.