Kogud

Dioodide tüübid: erinevat tüüpi dioodid

Dioodide tüübid: erinevat tüüpi dioodid

Pooljuhtdiood on laialdaselt kasutatav elektroonikakomponent, mida leidub tänapäeval paljudes elektrooniliste vooluringide kujundustes.

Ehkki on palju erinevaid diooditüüpe, mis kasutavad p-tüüpi materjali sama struktuuri, mis vastab n-tüüpi materjali alale, on erinevad tüübid optimeeritud, et pakkuda erinevaid omadusi, mida saab kasutada mitmel viisil paljud elektrooniliste vooluringide kujundused.

Olenemata dioodi tüübist, on dioodi põhiidee tänapäeval elektroonikatööstuses oluline, olgu see siis äri- või tööstusseadmete tootmine, harrastajate või elektroonikat õppivate isikute kasutamiseks.

Dioode kasutatakse erinevates piirkondades. Need võivad olla mõeldud signaali lihtsaks parandamiseks; neid võib kasutada võimsusdioodidena voolu parandamiseks, signaali tuvastamiseks, raadiosagedusliku disaini erinevateks vormideks, valguse genereerimiseks, laservalguse genereerimiseks, valguse tuvastamiseks ja palju muuks.

Dioodidel võib olla ka palju erinevaid pakette: pinnakinnitusdioodid, tavalised traadiga pliidiga dioodid ja mõnel toitedioodil võib isegi olla võimalus neid jahutusradiaatori külge kinnitada. Dioode on igas kujus ja suuruses.

Pooljuhtdioodi ajalugu

Esimesed kasutatavad dioodid avastati juba 1900. aastate alguses, kui juhtmeta tehnoloogia oli alles lapsekingades. Kassi visk oli üks esimesi diooditüüpe, mida kasutati. See koosnes väga õhukesest traadijupist (kassi vunts ise), mille sai asetada pooljuhttüüpi materjali tükile (tavaliselt mineraalkristallile), et saada punktdioodi tüüpi diood. Seda kasutati laialdaselt kuni 1920. aastate keskpaigast kuni lõpuni, kui termioon- või klapitehnoloogia muutus raadioseadmete jaoks laialdaseks kasutamiseks piisavalt odavaks.

Umbes Teise maailmasõja ajal oli arendatavate radarikomplektide jaoks vaja uusi dioode. Pooljuhidioodid pakkusid ühe võimaluse, kuna nende suurus tähendas, et nad suutsid paremini töötada radari jaoks vajalikel sagedustel.

Dioodi vooluahela sümbol

Nagu kõigil elektroonilistel komponentidel, on ka dioodidel vooluahela sümbol, mida kasutatakse elektroonilistes skeemides. Dioodi põhilülituse sümbol koosneb kolmnurgast, mille punkt puudutab elektriskeemil traadiga risti olevat lühikest joont.

Mõnikord näidatakse kolmnurka ja isegi joont lihtsalt kontuuriga, samal ajal kui muul ajal on need täidetud mustade kujunditena.

Mõnikord näidatakse dioodi vooluahela sümbolit ainult kontuurina ja ilma täidetud kujunditeta. Kontuurjoon on sama vastuvõetav ,.

Dioode on palju erinevaid ja mõned kasutavad voolu sümboleid, mis on põhidioodi sümbolist veidi muudetud, et näidata nende funktsiooni: sellesse kategooriasse kuuluvad Schottky diood, varaktori diood ja paljud teised.

Pinnapealsed või pliiseadmed

Dioode on igas kujus ja suuruses. Traditsiooniliselt olid paljud neist elektroonilistest komponentidest väikeses klaastorus, et kapseldada tegelik pooljuhidiood. Nüüd on dioodid väga erinevates pakettides.

Pliipakendeid on endiselt ja klaasist kapseldatud dioodid on endiselt olemas, kuid on ka palju plastpakendeid. Nende suurus võib varieeruda vastavalt nõutavale võimsuse hajumisele.

Tänapäeval on pinnakinnitustehnoloogiat kasutades palju PCB-d kokku pandud, seega on terve hulk dioode saadaval pinnakinnituskomponentidena, SMD-dioodidena. SMD-dioodide jaoks on palju standardpakette, sealhulgas SOT-23 pakett, mida kasutatakse paljude väikeste diskreetsete dioodide jaoks. Kasutatavast kolmest tihvtist kasutatakse ainult kahte ja see võimaldab dioodil õigesti orienteeruda.

Kuna need SMD dioodid on väikesed, ei ole dioodil võimalik lisada kogu osa numbrit ja nende eristamiseks kasutatakse lühivormi numbrit.

Kuigi paljudes trükkplaatide kokkupanekutes kasutatakse pinnakinnitustehnoloogiat, on elektroonikatööstuses ka teisi valdkondi, mis vajavad palju suurema voolutugevusega dioode. Need dioodid võivad sisalduda pakettides, mis ühenduvad jahutusradiaatoritega.

Dioodi tüübid

Seal on hulgaliselt erinevat tüüpi dioode, mida toodetakse ja kasutatakse mitmesuguste elektrooniliste vooluringide, raadiosageduslike kujunduste ja sageli ka digitaalsete kujunduste korral. Igal tüübil on erinevad omadused ja see muudab need erinevate ahelate jaoks sobivaks.

  • Tagasi diood: Seda tüüpi dioodi nimetatakse mõnikord ka tagumiseks dioodiks. Ehkki seda ei kasutata laialdaselt, on see PN-ühendusdioodi vorm, mis oma töös on väga sarnane tunnelidioodiga. Ta leiab mõne spetsialiseeritud rakenduse, kus saab kasutada selle konkreetseid omadusi, tavaliselt mikrolainesagedustel.

    Tagurpidi diood on sisuliselt tunneldioodi vorm, kus ristmiku üks külg on vähem tugevalt legeeritud kui teine.


  • BARITT-diood: See dioodivorm on oma nime saanud sõnadest Barrier Injection Transit Time diood. Seda kasutatakse mikrolaineahjus ja sellel on palju sarnasusi laialdasemalt kasutatava IMPATT-dioodiga.


  • Gunni diood: Kuigi see ei ole diood PN-ristmiku kujul, on seda tüüpi dioodid pooljuhtseade, millel on kaks klemmi. Seda kasutatakse tavaliselt mikrolainesignaalide genereerimiseks ja seda on paljudes raadiosageduslike lahenduste kujundustes kasutatud kui lihtsat ja tõhusat mikrolainegeneraatori vormi.

    Gunni dioodid on tuntud ka kui ülekantud elektronide seadmed ehk TED. Kuigi seda nimetatakse dioodiks, ei ole sellel elektroonilisel komponendil PN-ristmikku ja see pole tehniliselt tavaline diood selle poolest, kuidas seda pooljuhttehnoloogias kasutatakse. Selle asemel kasutab seade efekti, mida nimetatakse Gunni efektiks (nime saanud avastaja J B Gunni järgi).

    Kuigi Gunni dioodi kasutatakse tavaliselt mikrolainete RF-signaalide genereerimiseks, võib seda elektroonilist komponenti kasutada ka võimendi jaoks, mida mõnikord nimetatakse ülekantud elektronvõimendiks või TEA-ks.


  • Kassi vunts: Nagu juba mainitud, oli seda tüüpi dioodid kõige varasem tüüp, mis pälvis laialdase heakskiidu. See koosnes väikesest traadist, mis asetati mineraalkristallitükile. Nii loodi väike punktkontaktdiood, mis, kuigi ebausaldusväärne, oli piisavalt hea, et võimaldada raadiosaateid "kristallkomplektis" kasutades kuulda.

    Ehkki kassi viskidetektorid ei olnud eriti töökindlad, olid need pooljuhtdioodi esimene vorm ja nad näitasid teed hilisemate dioodide juurde. ja LED-printsiipi järgis ühel neist isegi J J Round 1908. aastal.

  • IMPATT-diood: IMPATT dioodi või IMPact Avalanche ionisation Transit Time mikrolaineahju dioodi kasutatakse mõnes raadiosagedusliku disaini korral, kus mikrolainesignaalide jaoks on vaja lihtsat generaatorit.

    IMPATT-dioodtehnoloogiat ei kasutata tänapäeval nii laialdaselt, kuid see elektrooniline komponent suudab genereerida signaale tavaliselt vahemikus 3 kuni 100 GHz või rohkem. Selle mikrolainedioodi üheks peamiseks eeliseks on suhteliselt kõrge võimsusvõime (sageli kümme vatti ja rohkem), mis on palju suurem kui paljudes muudes mikrolainedioodide vormides. Selle väljund on palju suurem kui Gunni dioodil.


  • Laserdiood: Seda tüüpi dioodid erinevad tavalistest valgusdioodidest selle poolest, et nad toodavad laseri (koherentset) valgust. Neid elektroonilisi komponente kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas CD- ja DVD-draivides. Kuigi need dioodid on palju odavamad kui muud tüüpi lasergeneraatorid, on need dioodid kallimad kui tavalised LED-id.
  • Valgusdioodid: Valgusdiood ehk LED on üks populaarsemaid diooditüüpe. Ristmikul läbi voolava vooluga ettepoole kallutatuna tekib valgus. Nende dioodide algne värv oli punane, kuid tänapäeval on saadaval enamus värve. See saavutatakse, kasutades erinevaid pooljuhtide segusid PN-ristmiku mõlemal küljel.


  • Fotodiood: Kui valgus tabab PN ristmikku, võib see tekitada elektrone ja auke, põhjustades voolu. Selle tulemusena on valguse tuvastamiseks võimalik kasutada pooljuhte. Seda tüüpi dioode saab kasutada ka elektri tootmiseks. Mõne rakenduse korral töötavad PIN-dioodid fotodetektoritena väga hästi.


  • PIN-diood: Sellel diooditüübil on P-tüüpi ja N-tüüpi räni alad, kuid nende vahel on sisemise pooljuhi pindala (st dopingu puudumine). See suurendab ammendumispiirkonna suurust. Seda tüüpi dioodi kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas raadiosageduslülitites ja fotodioodidena.


  • Punktkontaktdiood: Seda tüüpi dioodid toimivad samamoodi nagu lihtne PN-ristmikdiood, kuid ehitamine on palju lihtsam. Need koosnevad n-tüüpi pooljuhi tükist, millele asetatakse teatud tüüpi metalltraadi (keemikute jaoks III rühma metall) terav punkt. Osa metallist migreerub pooljuhti ja tekitab PN-ristmiku.

    Nendel dioodidel on väga madal mahtuvus ja need sobivad ideaalselt paljude raadiosageduslike (RF) rakenduste jaoks. Nende eeliseks on ka see, et neid on väga odav valmistada, kuigi nende jõudlust pole eriti korrata.

  • PN ristmik: Tavalist PN-ristmikku võib pidada tavaliseks või standardseks diooditüübiks, mida täna kasutatakse. See elektrooniline komponent on integreeritud paljudesse elektrooniliste vooluringide kujundustesse ja seda kasutatakse ka paljudes RF-ahelate kujundustes. Need dioodid võivad olla väikeste signaalitüüpidena kasutamiseks raadiosagedustes või muudes nõrkvoolulistes rakendustes, või muud tüüpi võivad olla kõrge- ja kõrgepingelised, mida saab kasutada elektrirakenduste jaoks.


  • Schottky dioodid: Seda tüüpi dioodidel on madalam ettepoole suunatud pinge langus kui tavalistel räni PN-ühendusdioodidel. Väikese voolu korral võib langus olla kuskil 0,15–0,4 volti, erinevalt ränidioodi 0,6 voltist.

    Selle jõudluse saavutamiseks on need ehitatud teistmoodi kui tavalised dioodid, millel on metalli ja pooljuhi kontakt. Neid kasutatakse laialdaselt kinnitusdioodidena ja RF-kujundustes, sageli signaali detektoritena. Neid kasutatakse ka toitedioodidena vahelduvvoolu toiteallikate parandamiseks toiteallikates jms. Väiksemast langusest tingitud väiksemad kahjud on tõhususe parandamisel olulised.


  • Samm taastamise diood: Mikrolainedioodi vorm, mida kasutatakse impulsside genereerimiseks ja kujundamiseks väga kõrgetel sagedustel. Need dioodid toetuvad oma tööks dioodi väga kiirele väljalülitamisele.


  • TRAPATT-diood: Seda tüüpi dioodidel on IMPATTiga palju sarnasusi ja tegelikult kuulub see samasse perekonda. See pakub madalamat müra, kuid ei saavuta nii kõrgeid sagedusi.


  • Tunnelidiood: Ehkki tunnelidioodi ei kasutata tänapäeval laialdaselt, kasutati seda mikrolaineahjudes, kus selle jõudlus ületas teiste päeva seadmete jõudlust.
  • Varicap- või varactor-dioodid: Seda tüüpi dioodi kasutatakse raadiosageduslikes (RF) rakendustes. Dioodil on sellele vastupidine eelpinge ja nii ei voola ristmikul voolu. Tühjenduskihi laius varieerub aga vastavalt sellele asetatud kallutatuse suurusele.

    Dioodi võib pidada kondensaatori kaheks plaadiks, mille vahel on tühjenduskiht. Kuna mahtuvus varieerub vastavalt ammendumiskihi laiusele ja seda saab muuta dioodi vastupidise eelarvamuse muutmisega, on võimalik dioodi mahtuvust reguleerida.


  • Zeneri diood / pinge võrdlusdiood: Zeneri diood on väga kasulik diooditüüp. Seda juhitakse vastupidise eelarvamusega ja teatud pinge saavutamisel see laguneb. Kui vool on takisti kaudu piiratud, võimaldab see toota stabiilset pinget. Seda tüüpi dioodi kasutatakse seetõttu laialdaselt reguleeritud toiteallikate etalonpinge tagamiseks.


Dioode on väga palju, igaüks sobib oma rakenduse jaoks. Tehnoloogia ei erine mitte ainult erinevat tüüpi dioodide vahel, vaid need võivad sisalduda ka erinevates pakendites: mõned võivad olla pliiga ja teised võivad kinnitada jahutusradiaatoritele ning koos automatiseeritud tootmistehnikat kasutava PCB komplekti kogusega on pinnale paigaldatavad dioodid nüüd kasutatakse tohututes kogustes.


Vaata videot: Programmable LED WS2812 tape (Detsember 2021).