diyot - Diode
Bir diyot bir iki olan uç elektronik bileşen yürüten akım esas olarak bir doğrultuda (asimetrik olarak iletkenlik ); düşük (ideal olarak sıfır) olan direnci bir yönde, ve yüksek (ideal olarak sonsuz) direnci diğer. Bir diyot vakum tüpü veya termiyonik diyot ile iki vakumlu tüp elektrotları , ısıtılmış bir katot ve bir plaka elektronlar plaka katottan, sadece tek bir yönde akabilir olan,. Bir yarı iletken diyot en sık Bugün, a, kristal halinde parçası yarı iletken bir malzeme tabakası , p-n eklemine iki elektrik terminallerine bağlı. Yarı iletken diyotlar ilk idi yarı iletken elektronik cihazlar . Kristalin mineral ve metal arasındaki temas boyunca asimetrik elektrik iletimi keşfi Alman fizikçi tarafından yapıldı Ferdinand Braun 1874 Bugün, en diyot yapılmış silikon , ancak bu gibi başka malzemeler galyum arsenit ve germanyum kullanılır.
içindekiler
- 1 Ana fonksiyonlar
- 2 Tarihçe
- 3 vakum tüpleri
-
4 Yarı iletken diyotlar
- 4.1 Noktadan temas diyotlar
- 4.2 Kavşak diyotlar
- 4.3 karakteristik akım-gerilim
- 4.4 Shockley diyodu denklemi
- 4.5 küçük işaret davranışı
- 4.6 Ters-kurtarma etkisi
- 4.7 yarı iletken diyot tipleri
- 4.8 Grafik sembolleri
- 4.9 Numaralama ve kodlama şemalarının
- 5 İlgili cihazlar
- 6 Uygulamalar
- 7 Kısaltmalar
- 8 Ayrıca bakınız
- 9 Kaynaklar
- 10 Dış bağlantılar
Ana fonksiyonlar
Bir diyot en yaygın fonksiyonu bir elektrik akımı (diyodun adlandırılan bir yönde geçmesine izin vermek için bir ileri ters yönde (o bloke ederken, yön) ters yönde). Bu şekilde, diyod bir elektronik bir versiyonu olarak izlenebilir çek valf . Bu tek yönlü davranış denir doğrultma ve dönüştürme için kullanılan alternatif akım için (ac) akıma (DC). Şekilleri redresörler , diyotlar ekstre gibi görevler için kullanılabilir modülasyonu radyo alıcıları radyo sinyallerinin.
Ancak, diyotlar nedeniyle nedeniyle, bu basit açma-kapama eylemi daha karmaşık davranış olabilir doğrusal olmayan akım-voltaj. Yarı iletken diyotlar, belirli bir eşik gerilim ya da kesik-gerilim ileri yönde (diyot olduğu söylenen bir durumdur içinde mevcut olması durumunda, elektrik iletken başlar ileri yönlü ). Bir ileri biyaslı diyodu voltaj düşüşü sadece mevcut olan küçük bir değişiklik gösterir ve sıcaklığın bir fonksiyonudur; bu etki olarak da kullanılabilir sıcaklık sensörü veya bir şekilde gerilim referansı . Diyot boyunca ters voltaj adı verilen bir değere ulaştığı zaman, aynı zamanda, mevcut ters yönde akan diyotlar yüksek direnç aniden düşük bir direnç düşer kırılma voltajı .
Bir yarı iletken diyodun akım-gerilim karakteristik seçilerek uygun olabilir yarı iletken malzemeler ve katkılama imalatı sırasında malzeme içine yabancı maddeleri. Bu teknikler çok farklı işlevleri yerine özel amaçlı diyotlar oluşturmak için kullanılır. Örneğin, diyot voltajı (düzenlemek için kullanılan Zener diyot yüksek gerilim devre dalgalanmaları (korumak) çığ dıyotları ), elektronik olarak ayarlamak radyo ve televizyon alıcıları ( varaktör diyotlar oluşturmak için), radyo frekans salınımları ( tünel diyotlar , Gunn diyot , IMPATT diyotlar ) ve ışığı (üretmek için ışık yayan diyotlar ). Tünel Gunn ve IMPATT diyot sergileyen negatif direnç yararlıdır, mikrodalga ve anahtarlama devreleri.
Diyotlar, vakum ve yarı iletken hem olarak kullanılabilir atış-gürültü jeneratörü .
Tarihçe
Termiyonik ( vakum tüpü ) diyot ve katı hal (yarı iletken) diyotlar radyo alıcısı olarak, 1900'lü yılların başında, ayrı ayrı, yaklaşık olarak aynı zamanda geliştirilmiş detektör . Erken noktadan temas yarıiletken diyotlar az kararlı oldukları için 1950'lere kadar vakum diyotlar radyolar daha sık kullanılmıştır. Buna ek olarak, pek çok alıcı takımı kolayca boru (örneğin yer termiyonik diyot olabilir amplifikasyonu için vakum tüpleri vardı 12SQ7 çift diyot triyot bazı yüksek voltaj taşıma edildi sahip) ve vakum tüplü redresörler ve gazla dolu redresörler daha iyi (örneğin, yarı iletken diyotlar daha / yüksek akım doğrultma görevleri selenyum redresör o anda kullanılabilir).
Vakum tüpleri
1873 yılında Frederick Guthrie bir elektroskop yakın getirilen topraklı, beyaz sıcak metal top negatif yüklü elektroskop bir pozitif yüklü elektroskop deşarj ama olmaz görülmektedir.
1880 yılında, Thomas Edison, daha sonra adı verilen bir ampul içinde sıcak ve soğuk elemanlar arasında tek yönlü akım gözlenen Edison etkisi ve kullanım için olgusunun başvuru üzerinde bir patentin verildiği DC voltmetre .
Yaklaşık 20 yıl sonra, John Ambrose Fleming (bilimsel danışmanı Marconi Şirketi ve eski Edison çalışanı) Edison etkisi olarak kullanılabileceğini fark radyo detektörü . Fleming'in ilk gerçek termiyonik diyot, patentli Fleming valf 16 Kasım, (ardından 1904 tarihinde İngiltere'de, ABD Patenti 803.684 Kasım 1905'te).
Vakum borusu dönem boyunca, kapak diyot radyolar, televizyonlar, ses sistemleri ve enstrümantasyon gibi hemen hemen tüm elektronik kullanılmıştır. Bunlar yavaş yavaş nedeniyle 1940'ların pazar payı başlangıcını kaybetti selenyum doğrultucu 1960'larda yarı iletken diyot sonra teknoloji ve. Bugün hala yetenekleri geçici gerilimler dayanacak birkaç yüksek güç uygulamalarında kullanılırlar ve bunların sağlamlık yarıiletken cihazların üzerinde onlara bir avantaj verir ve müzik aleti ve teyp uygulamalarında.
Katı hal diyotlar
1874 yılında, Alman bilim adamı Karl Ferdinand Braun , bir metal ve bir arasında bir temas boyunca "tek taraflı iletimini" keşfedildi mineral . Hint bilim Jagadish Chandra Bose 1894 radyo dalgaları tespit edilmesi için bir kristal kullanmak için ilk kristal detektör için pratik bir araç haline geldi telsiz telgraf vasıtasıyla Greenleaf Whittier Pickard bir icat, silikon 1903 kristal dedektörü ve bunun için bir patent aldı 20 Kasım 1906, diğer deneyci dedektörleri gibi diğer mineraller çeşitli denedik. Yarıiletken prensipleri bu erken redresörün geliştiricilere bilinmiyordu. 1930'larda sırasında fizik anlayışı gelişmiş ve orta 1930'larda Bell Telefon Laboratuarlarında araştırmacılar mikrodalga teknolojisinde uygulama için kristal dedektör potansiyelini tanıdı. Araştırmacıları Bell Labs , Batı Electric , MIT , Purdue ve İngiltere'de yoğun nokta temaslı diyot (geliştirilmiş kristal redresörler veya kristal diyotlar radar uygulaması için Dünya Savaşı sırasında). İkinci Dünya Savaşı, AT & T onların mikrodalga kulelerinde bu kullandıktan sonra ABD'yi çapraz kesişmektedir ve birçok radar bile 21. yüzyılda bunları kullanın. 1946 yılında, Sylvania 1N34 kristal diyot sunmaya başladı. 1950'lerin başında sırasında, kavşak diyotlar geliştirilmiştir.
etimoloji
Buluşlarının zamanda, asimetrik iletim cihazları olarak bilinen redresör . 1919 yılında, yıllık tetrodes , icat edildi William Henry Eccles terim icat diyot gelen Yunan kökleri di (dan δί 'iki' anlamına gelen) ve gazel (den ὁδός 'yolunu' anlamına gelen). Kelime diyot , ancak, aynı zamanda triodun , TETRODE , pentot , hexode açısından olarak zaten kullanımda olan çok katlı telgraf .
redresör
Vakum tüpleri
Bir termiyonik diyot a, termiyonik valf iki grubu ihtiva eden bir sızdırmaz kılınmış, boşaltılmış bir cam ya da metal bir kılıftan oluşan cihaz elektrotlar : a katot ve bir plaka . Katot ya da bir dolaylı olarak ısıtılan veya direkt olarak ısıtılır . Dolaylı ısıtma kullanılırsa, bir ısıtıcı zarf dahildir.
Operasyonda, katot kırmızı ısı (800-1000 ° C) ısıtılır. Bir doğrudan ısıtılan katot tungsten telden yapılmıştır ve bir harici gerilim kaynağından elde edilen geçtiği akım ile ısıtılmaktadır. Bir dolaylı ısıtılan katot arasında oluşturulan bir yakın ısıtıcıdan gelen kızılötesi radyasyon ile ısıtılmaktadır Nikrom tel ve harici bir gerilim kaynağı tarafından sağlanan akımı ile birlikte.
Katodun çalışma sıcaklığı serbest bırakmak için neden elektronları vakum adı verilen bir işlem haline termiyonik emisyon . Katot ile kaplanır oksitler arasında toprak alkali metaller gibi, baryum ve strontiyum oksitler . Bu düşük olan iş fonksiyonuna daha kolaylıkla kaplanmamış katot olduğundan daha elektronların salımı, yani.
levha, ısıtılmış olmayan, elektron yaymaz; ancak bunları absorbe edebilir.
Alternatif voltaj katodu ve plaka arasında uygulanır düzeltilmesi. Plaka gerilim katot göre pozitif olduğunda, plaka elektrostatik katottan elektronları çeker, yani bir elektron akımı plaka katottan boru içinden akar. Plaka gerilim katot ile ilgili olarak negatif olduğu zaman, hiçbir elektron plaka tarafından oluşturulmuş, böylece herhangi bir katod akım için plakadan geçebilir.
yarıiletken diyotlar
Noktadan temas diyotlar
Noktadan temas diyotlar erken dışına 1930'larda başlayan geliştirilmiştir kristal detektör teknolojisi ve şimdi genellikle 3 ila 30 gigahertz aralığında kullanılmaktadır. Noktadan temas diyotlar, bir yarı iletken kristalin ile temas halinde olan bir küçük çaplı metal tel kullanmak ve her iki vardır olmayan kaynaklı temas tipi veya kaynak temas türü. Sigara kaynaklı iletişim inşaat Schottky bariyer prensibini kullanır. Metal kenar yarı iletken kristalin ile temas halinde olan bir küçük çaplı tel sivri uç. Kaynak temas tipinde, küçük bir P bölgesi anlık aygıt içinden, göreceli olarak büyük bir akım geçirilerek imalatı sırasında metal noktası etrafında aksi N tipi kristal oluşturulur. Nokta temas diyotlar, genel olarak daha düşük kapasite, daha ileri bir direnç ve bağlantı diyot daha fazla ters sızması görülebilir.
kavşak diyotlar
p-n bağlantı diyot
P-n eklemi diyot bir kristali yarı iletken , genellikle silikon ama germanyum ve galyum arsenit de kullanılır. Safsızlıklar negatif içeren bir tarafında bir bölge oluşturmak için buna eklenir , yük taşıyıcıları bir adlandırılan, (elektronları) n-tipi yarı iletken ve pozitif yük taşıyıcıları (içerir diğer tarafında bir bölge delik ) denen bir p-tipi yarı iletken . N-tipi ve p-tipi malzemeler birbirine bağlı, elektron anlık bir akış yok, yük taşıyıcıları mevcut ikisi arasında üçüncü bölgede elde edilen p tarafına n meydana gelir. Bu bölge denir tükenmesi bölgesini İçinde hiç yük taşıyıcıları (ne elektronlar ne de delikler) olduğundan. Diyodun terminalleri, n-tipi ve p-tipi bölgelere bağlanmıştır. Olarak adlandırılan bu iki bölge arasındaki sınır, p-n bağlantı diyotun işlem gerçekleşir vardır. Yeteri kadar yüksek bir elektrik potansiyeli P tarafına (tatbik edildiğinde anot N tarafına (daha) katot ), elektronların P-tipi tarafına N-tipi taraftan tüketim bölgesinde içinden akmasına izin verir. Potansiyel bir anlamda, bir elektrik olarak, oluşturma, tersine olarak da tatbik edildiğinde birleşme ters yönde elektron akışını izin vermez çek valf .
Schottky diyot
Akım-voltaj karakteristiği
Bir devrede bir yarı iletken diyot davranışı onun tarafından verilen akım-gerilim karakteristik veya I-V grafik (aşağıdaki paragraf). Eğrisinin şekli olarak adlandırılan yoluyla yük taşıyıcıların taşıma ile belirlenir geçiş bölgesi ya da tüketim bölgesinde de mevcut p-n eklemine farklı yarı iletkenler arasında. P-n eklemi birinci N-, iletim bandı (mobil) elektronları oluşturulduğunda katkılı P içine bölgesi diffüz katkılı delikler büyük bir nüfusun (elektronlar için boş yerler) olan elektronlar "rekombine" olduğu bölgenin . Bir cep elektron bir delik ile yeniden bağlandığında, delik ve elektron her ikisi de P tarafında bir N tarafında hareketsiz pozitif yüklü verici (katkı maddesi) ve negatif yüklü alıcısı (katkı maddesi) geride bırakarak ortadan. P-n eklemine yaklaşık bölgenin batarya tükenmiş hale geldiğinde , yük taşıyıcıların ve böylece gibi davranır yalıtkan .
Bununla birlikte, (denilen tükenme bölümünün genişliği tüketimi genişliği ) sınırlaması olmadan büyüyemez. Her biri için , elektron-delik çifti yapılan rekombinasyon, pozitif yüklü bir takviye iyonu, N-katkılı bölgede geride, ve bir negatif yüklü takviye iyon P katkılı bölgede oluşturulur. Rekombinasyon devam eder ve daha fazla iyon oluşturulur olarak, giderek artan bir elektrik alanı yavaş ve daha sonra son olarak rekombinasyonu durdurmak için hareket tükenmesi bölgesi içinden gelişir. Bu noktada, tükenme bölge genelinde bir "yerleşik" potansiyel mevcuttur.
Ters önyargı
Bir harici gerilim dahili potansiyel olarak aynı polariteye sahip diyot boyunca yerleştirilirse, tükenme bölgesi sürece (önemli bir elektrik akımı akışının önlenmesi, bir yalıtkan olarak etki etmeye devam elektron-delik çifti aktif olarak birleşme yerinde yaratılmaktadır örneğin, ışık, bakınız fotodiyot ). Bu adlandırılır ters ön olgu.
Ön yargı
Dış geriliminin polaritesi karşı, ancak potansiyel yerleşik, rekombinasyon bir kez daha, p-n eklemine boyunca önemli bir elektrik akımı ile sonuçlanan, devam edebilir (elektron ve delik, yani önemli sayıda kavşakta rekombinasyona). Silikon diyot, yerleşik potansiyel yaklaşık 0.7 V (germanyum 0.3 V ve Schottky için 0,2 V) 'dir. Dahili gerilim uygulandığında daha büyük ve karşıt bir dış voltaj, akım akacak ve diyot olduğu söylenir halinde bir harici verilmiş Böylece, "açık" ön gerilim . Diyot yaygın bu yapar ve aşağıda iletim durur üzerinde bir ileri "eşik" gerilimi olduğu söylenir. Geçiş karakteristik (yukarıdaki IV paragraf) düzgün Ancak, bu sadece bir tahmindir.
Bir diyodun I-V karakteristik işlemi dört bölgesinde yaklaşık olarak belirlenebilir:
- Çok büyük bir ters önyargı da ötesinde ters zirve voltajı veya PIV ters olarak adlandırılan bir işlem arıza akımı büyük bir artış (yani bir elektron sayıda neden olur ve delikler en oluşturulur, ve p-n eklemine uzaklaşmaya vuku ) kalıcı olarak genellikle zarar cihazı. Çığ diyot kasten o şekilde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. In Zener diyot , PIV kavramı geçerli değildir. Bir Zener diyodu ters voltaj "sıkıştırılmış" şekilde bilinen bir değere n-tipi malzeme iletim bandı, p-tipi malzeme valans tünel elektronları izin veren bir ağır katkılı p-n birleşim içerir ( denilen Zener gerilimi ) ve çığ oluşmaz. Her iki cihaz, ancak, kelepçelenmiş ters voltaj bölgesinde dayanabileceği maksimum akım ve güç için bir sınır var. Ayrıca, herhangi bir diyot ileri iletim sona ermesinden sonra, kısa bir süre için ters akım yoktur. Cihaz ters akım durana kadar kontrollü tam engelleme yeteneği kazanmış değil.
- PIV daha küçük bir eğilim için, ters akım çok küçük olur. Normal, P-N rektifayer diyodu için, mikro-amper (uA) aralığında cihaz yoluyla ters akım çok düşüktür. Bununla birlikte, bu sıcaklığa bağlıdır, ve yeterince yüksek sıcaklıklarda, ters akımın büyük bir bölümünün (mA veya daha fazla) gözlenebilir. o kusurlu izolatör sanki sadece diyot dolaşan elektronlar neden küçücük yüzey kaçak akım da vardır.
- Sadece küçük bir ileri akım yürütülür, küçük öne doğru eğilim ile, akım-gerilim eğrisi olup, üstel ideal diyot denkleme uygun olarak. Diyot anlamlı yapmak için başladığı kesin ileri gerilim vardır. Bu adlandırılır diz voltaj ya da kesik bölgesindeki gerilim eşittir ve engel potansiyeli pn geçişi. Bu hızlı eğrisinin bir özelliktir, ve burada gösterilen şemada daha fazla basınçlı bir akım ölçekte daha net görülmektedir.
- Daha büyük ileri akımlarda akım-voltaj eğrisi dökme yarı iletken omik direnç hakim olmaya başlar. eğrisi eğimi toplu dayanımı olan bir düz çizgiye karşı asimptotik bir artık üstel olduğunu. Bu bölge güç diyotlar için özellikle önemlidir. diyot sabit direnç ile seri ideal diyot olarak modellenebilir.
Nominal akımları çalışan küçük bir silikon diyot, voltaj düşmesi yaklaşık 0.6 ila 0.7 olan volt . Değeri Türleri-Diğer diyot için farklıdır Schottky diyotu 0.3 V 0.2 V, diyotların 0.25 kadar düşük derecelendirilebilir, kırmızı veya mavi ışık yayan diyotlar , sırasıyla 1.4 V ve 4.0 V değerlere sahip olabilir (LED).
Daha yüksek akımların diyot artar ileri gerilim düşümü de. 1 V ila 1.5 bir düşüş güç diyotları tam nominal akımda tipiktir.
Shockley diyot denklemi
Shockley ideal diyot denklemi veya diyot kanunu (adını BJT eş buluş William Bradford Shockley ) ileri ya da geri yanlılık (ya da herhangi bir önyargı) ya da ideal bir diyot I-V özellik kazandırır. Aşağıdaki denklem, adı Shockley ideal diyot denklemi n idealite faktörü, 1 'e eşit ayarlanmıştır:
nerede
- Ben diyot akımıdır,
- I S ters ön olan doyma akımı , (veya akım ölçek)
- V D , diyot boyunca gerilim
- V , T ise ısıl gerilim ve
- N olduğu idealite faktörü olarak da bilinen, kalite faktörü ya da bazen emisyon katsayısı . İdealite faktörü n , tipik olarak, fabrikasyon aşaması ve yarı iletken malzemeye bağlı olarak, (bazı durumlarda kutu daha yüksek olsa da), 1 ila 2 arasında değişir ve bir "ideal" bir diyot durumunda için 1'e eşit ayarlanır (dolayısıyla n bazen atlanmıştır ). İdealite faktörü gerçek transistör gözlenen olarak kusurlu kavşaklar için hesap eklendi. Faktör esas oluşturmaktadır taşıyıcı rekombinasyon şarj taşıyıcıları çapraz olarak tükenme bölge .
Termal gerilim V T , yaklaşık 300 K 25.85 mV yakın "oda sıcaklığı" yaygın olarak cihazın simülasyon yazılımında kullanılan bir sıcaklıktır. Herhangi bir sıcaklıkta bu tarafından tanımlanan bilinen bir sabittir:
Ters doyma akımı, bir S , belirli bir cihaz için sabit değildir, fakat sıcaklık ile değişir; genellikle daha belirgin olarak daha V T , böylece V D genellikle azalır T artar.
Shockley ideal diyot denklemi veya diyot yasası diyot akıma sebebiyet veren tek işlemler sürüklenme (nedeniyle elektrik alanına), difüzyon ve ısı olduğu varsayımı ile elde edilir rekombinasyon nesil (R-G) (bu denklem n = 1 ile elde edilmiş) ayarlanmasıyla elde edilir. Ayrıca, tüketim bölgesinde R-G Mevcut önemsiz olduğunu varsayar. Bu demektir Shockley ideal diyot denklemi ters arıza ve foton destekli R-G yer alan süreçlerin için hesap. Buna ek olarak, bunun nedeni iç direnci, yüksek ileri önyargı I-V eğrisinin "kapalı tesviye" tarif etmez. İdealite faktörünü Tanıtımı, n, taşıyıcı rekombinasyon ve kuşak oluşturuyor.
Altında ters ön diyot denklemde üstel gerilimleri göz ardı edilebilir, ve akımın sabit (negatif) bir karşı akım değeri - ı s . Ters döküm bölgesi Shockley diyodu denklemi ile modellenen değildir.
Hatta çok küçük için ileri önyargı termal gerilim karşılaştırıldığında çok küçük olduğu için üstel, çok büyük voltajları. Çıkarılmış '1' diyot denklemde sonra ihmal edilebilir ve diyotundaki akımı ile tahmin edilebilir
Devre problemleri diyot denkleminin kullanılması ile ilgili makalede açıklanmaktadır diyot modelleme .
Küçük sinyal davranışı
İleri doyma gerilimi daha düşük gerilimlerde, en diyotların akım karakteristik eğrisi voltaj bir doğru değildir. Geçerli olarak ifade edilebilir, önceki bölümde belirtildiği gibi.
Dedektör ve karıştırıcı uygulamalarında, akım bir Taylor serisi tarafından tahmin edilebilir. Miksere ya da dedektör geçiş bandı dışında frekans bileşenleri üretmek için tek terimleri ihmal edilebilir. Onlar ikinci dereceden terime göre küçük olduğu için ikinci türev ötesine bile terimler genellikle dahil edilmesi gerekmez. İstenen akım bileşeni, giriş geriliminin karesi ile yaklaşık olarak orantılıdır, yani tepki olarak adlandırılır kare kanunu bu bölgede.
etkisi kurtarma Ters
p-n-tipi diyot ileri iletim sona ermesinin ardından, bir ters akım kısa bir süre için akabilir. kavşak mobil şarj bitene kadar cihaz, engelleme yeteneği kazanmış değil.
Çok hızlı bir şekilde büyük akımları geçiş yaparken önemli bir fark olabilir. "Ters iyileşme süresi," t bir miktar r (birkaç mikro saniye için nanosaniye onlarca civarında) ters toparlanma şarj S kaldırmak için gerekli olabilir r diyot. Bu kurtarma süre boyunca, diyot aslında ters yönde gerçekleştirebilirsiniz. Diyot yanlı ters ise bu kısa bir süre için ters yönde büyük bir sabit akım sebebiyet verebilir. Bu tür bir ters akımın büyüklüğü işletme devresi (örneğin, seri direnç) ile tespit edilir ve diyot depolama aşamasında olduğu söylenir. Bazı gerçek dünya durumlarda bu ideal olmayan diyot etkisiyle tahakkuk kayıpları dikkate almak önemlidir. Ancak, yetişme hızı akımın o kadar şiddetli değildir (örn Hat frekansı) etkisi güvenle yok sayılabilir. Çoğu uygulama için, etkisi de için ihmal edilebilir , Schottky diyotlar .
Depolanmış yükün tükendiği zaman ters akım aniden kesilir; Bu ani durma yararlanılır adım kurtarma diyot son derece kısa pals üretimi için.
yarı iletken diyot tipleri
Yukarıda tarif edildiği gibi çalışır: Normal (p-n) diyotlar, genellikle katkılı yapılmış silikon ya da germanyum . Silikon güç rektifayer diyodlan için de geliştirilmesi önce bakır oksit ve daha sonra selenyum kullanılmıştır. Bunların, düşük verim (yüksek voltaj redresörü uygulama için pik ters voltaj değerini arttırmak için birden çok hücre istif ile, tipik olarak, 1.4 "hücre" 1.7 V per kadar) çok daha yüksek bir ileri voltaj uygulanması gereken ve büyük bir ısı gereklidir (diyodun metal çoğu zaman bir uzantısı alt-tabaka ), gerektirecek aynı akım değerleri daha sonra silikon diyot daha büyük idi. Tüm diyot büyük çoğunluğu bulunan p-n diyot olan CMOS entegre devreler pim ve diğer iç diyot başına iki diyot içerir.
- Çığ diyotlar
- Bu ters öngerilimi dayanma gerilimine aştığında ters doğrultuda iletim diyotlar bulunmaktadır. Bu elektriksel olarak Zener diyotları çok benzer olan (ve genellikle yanlışlıkla, Zener diyotlarının denir), fakat farklı bir mekanizma ile yıkmak çığ etkisi . P-n birleşme yeri boyunca uygulanan ters elektrik alanı büyük akımına izin çığ andıran iyonizasyonu bir dalga neden olduğunda bu meydana gelir. Çığ diyotlar tahrip olmadan, iyi tanımlanmış bir ters voltaj yıkmak için tasarlanmıştır. (Yaklaşık 6.2 V üzerinde ters bir arıza vardır) çığ diyot ve Zener arasındaki fark birincisinin kanal uzunluğu kanalı üzerinden yol aralarında birçok çarpışmalar sonuçlanan elektronun ortalama serbest yolu aşmaktadır. İki tip arasındaki tek fark, pratik zıt kutuplarda sıcaklık katsayılarına sahip olan.
- Sabit akım diyotlar
- Bunlar aslında JFETleri kaynağına kısa kapısı ile, ve gerilim sınırlayıcı Zener diyotu için, iki uç akım sınırlama analog gibi çalışır. Onlar içlerinden bir akım belli bir değere yükselmesi ve daha sonra belirli bir değerde kapalı düzeyde tanır. Ayrıca adı CLDS , sabit akım diyotlar , diyot-bağlı transistörler ya da akım düzenleyici diyotlar .
- Kristal doğrultucular veya kristal diyotlar
- Bu noktadan temas diyotlardır. 1N21 serisi ve diğerleri, radar ve mikrodalga alıcıları mikser ve detektörler kullanılır. 1N34A kristal diyot başka bir örneğidir.
- Esaki veya tünel diyotlar
- Bu gösteren bir operasyon bölgesine sahip negatif direnç neden kuantum tünel sinyalleri ve çok basit bir iki durumlu devrelerin amplifikasyonuna olanak tanıyan. Çünkü yüksek taşıyıcı konsantrasyonunun, tünel diyotlar çok hızlı, düşük (mK) sıcaklıklarda, yüksek manyetik alanlarda kullanılan ve yüksek radyasyon ortamlarda da mümkündür. Bu özelliklerinden dolayı, genellikle uzay aracı kullanılmaktadır.
- Gunn diyot
- Bunlar bir bölgesini gösteren özellikle GaAs veya InP gibi malzemelerden imal edilmiş olması ile tünel diyotlar benzer olumsuz diferansiyel direnci . Uygun ağırlık verme dipol alanları form ve seyahat diyot boyunca, yüksek frekanslı izin ile mikrodalga osilatörlerini inşa edilecek.
- Işık yayan diyotlar (LED'ler)
- Bir oluşturulan bir diyot olarak doğrudan bant boşluk yarı iletken, örneğin galyum arsenit , yayan birleşme çapraz taşıyıcılar şarj fotonları diğer tarafta çoğunluğu taşıyıcı ile yeniden birleşerek. Malzemeye bağlı olarak, dalga boyu (ya da renk) enfraruj yakınında için ultraviyole üretilebilir. İlk LED'ler kırmızı ve sarı idi ve daha yüksek frekanslı diyotlar zamanla geliştirilmiştir. Tüm LED'ler tutarsız, dar spektrumlu ışık üretir; "Beyaz" LED'ler aslında bir sarı LED mavi scintillator kaplama veya farklı renkteki üç LED kombinasyonları. LED'ler de sinyal uygulamalarında düşük verimli fotodiyotlar olarak kullanılabilir. Bir LED bir oluşturmak için, aynı paket içinde, bir fotodiyot veya fototransistörün ile eşleştirilebilir optik-yalıtıcısı .
- Lazer diyotlar
- LED benzeri yapısı içinde ihtiva edildiğinde rezonans boşluğu paralel uç yüzleri parlatma oluşturduğu, bir lazer oluşturulabilir. Lazer diyot yaygın olarak kullanılan optik saklama aygıtları ve yüksek hızlı için optik iletişim .
- Termal diyotlar
- Bu terim, sıcaklık ile kendi ileri değişen voltaj sıcaklığını izlemek için kullanılan geleneksel p-n diyot, ve hem kullanılan Peltier ısı pompaları için termoelektrik ısıtma ve soğutma . Peltier ısı pompaları herhangi bir rektifiye bağlanma yerlerine sahip olmasa da, bu ısı taşımak için farklılaşan N, yük taşıyıcıların davranışı ve P tipi yarı iletken kullanımı, yarı iletkenden yapılabilir.
- Perun en diyotlar
- Bu gerilim-akım koruması diyot özel bir türüdür. Bu benzer simetrik akım-gerilim karakteristik ile karakterize edilir Diac . O zorlu uygulamalarda kullanılır, bu yüzden her ne kadar hızlı tepki süresine sahip.
- fotodiyotları
- Tüm yarı iletkenler optik tabidir yük taşıyıcı kuşak. En yarı iletkenler, ışığı bloke eden bir malzemeden içinde paketlenir böylece bu, tipik olarak, istenmeyen bir etkidir. Fotodiyotlar ışık (algılamak üzere tasarlanmıştır fotodetektör ), aynı şekilde hafif geçmesine olanak sağlar ve genellikle PIN (ışığa en hassas diyotun tür) olan malzemelerden içinde paketlenir. Bir fotodiyot kullanılabilir güneş hücreleri içinde, fotometri , ya da optik ile ilgili iletişime . Çoklu fotodiyotlar doğrusal bir dizi halinde ya da bir iki boyutlu dizi olarak, ya bir tek bir cihaz olarak paketlenebilir. Bu diziler ile karıştırılmamalıdır şarj çiftli cihazlar .
- PIN diyotlar
- PIN diyot bir merkezi katkılı-un veya sahip içsel bir p-tipi / içsel / n-tipi bir yapı oluşturan, tabaka. Onlar radyo frekans anahtarlar ve zayıflatıcılarının kullanılmaktadır. Ayrıca, büyük hacimli, iyonlaştırıcı radyasyon detektörleri gibi olarak kabul edilmektedir, fotodetektörler . PIN diyotlar da kullanılan güç elektroniği rakip katman yüksek gerilim dayanabilir olarak. Ayrıca, pim yapısı, birçok bulunabilir güç yarı iletken cihazlar gibi, IGBT güç MOSFET ve tiristörlerin .
- Schottky diyotlar
- Schottky diyotlar yarı iletken temas için bir metalden imal edilmiştir. Bu p-n birleşme diyot daha düşük bir ileri voltaj düşüşü vardır. 1 mA ileri akımlarda Bunların ileri voltaj düşüşü voltajı olarak bunları faydalı kılan, 0.45 V aralığında 0.15 V olan sıkıştırma uygulamaları ve tranzistörü önlenmesi. Ayrıca düşük kayıp olarak kullanılabilir redresör kendi ters kaçak akım diğer diyotların daha genel olarak yüksek olduğu halde,. Schottky diyotlar vardır çoğunluk taşıyıcısı cihazları ve pek çok başka diyotlar-so yavaşlatmak onlar p-n eklemi diyot daha hızlı ters bir iyileşme var azınlık taşıyıcısı depolama sorunları muzdarip değildir. Ayrıca yüksek anahtarlama hızları ve bu gibi yüksek hızlı devre ve RF cihazlarda kullanımları sağlamaktadır p-n diyot daha düşük birleşme kapasitansı, sahip olma eğilimindedir anahtar-modlu güç tedarik , karıştırıcılar ve dedektörler .
- Süper bariyer diyotlar
- Süper bariyer diyotlar aşırı-işleme özellikleri ve normal p-n diyodun düşük ters kaçak akım Schottky dıyodunun düşük ileri gerilim düşüşüne dahil diyodlan bulunmaktadır.
- Altın diyotlar katkılı
- Bir takviye olarak, altın (ya da platin ) azınlık taşıyıcıların hızlı bir rekombinasyon yardımcı rekombinasyon merkezleri olarak hareket eder. Bu diyot daha yüksek bir ileri voltaj düşüşü pahasına, sinyal frekanslarında çalışmasına olanak sağlar. Altın katkılı diyotlar diğer p-n diyot (ancak hızlı Schottky diyot) daha hızlıdır. Ayrıca (diğer p-n diyot olarak ama iyi) Schottky diyotlar daha az ters akım sızıntısı. Tipik bir örnek, 1N914 olup.
- Geçmeli koruyucu veya Adım kurtarma diyotlar
- Terimi, adım kurtarma bu cihazların ters toparlanma karakteristiğinin formu ile ilgilidir. Bir ileri akım bir geçirerek sonra SRD ve akım kesilir veya ters olarak, ters iletim (adım dalga biçimi olduğu gibi) çok ani sona erer. SRDS, bu nedenle, yük taşıyıcı, çok ani kaybolması ile çok hızlı bir voltaj geçişlerini sağlayabilir.
- Stabistors veya İleri Referans Diyot
- Terimi stabistor son derece kararlı sahip diyot özel bir tipi ile ilgilidir ileri gerilim özellikleri. Bu cihazlar, özellikle garantili bir geniş akım aralığı üzerinde voltaj ve sıcaklık üzerinde oldukça kararlı gerektiren düşük voltaj stabilizasyonu uygulamalar için tasarlanmıştır.
- Geçici gerilim bastırma diyot (TVS)
- Bu yüksek gerilim diğer yarı iletken cihazlar korumak için özel olarak tasarlanmış çığ dıyotları olan geçici . Bunların p-n birleşme bunları zarar görmeden yere büyük akımları yürütmek için izin, normal bir diyot daha çok daha büyük bir enine kesit alanına sahiptir.
- Varikap veya varaktör diyotlar
- Bunlar gerilim kontrollü olarak kullanılan kapasitörler . Bu PLL (önemlidir faz kilitlemeli döngü ) ve fll ( frekans-kilitli halka frekansına hızlı bir şekilde kilitlemek için televizyon alıcılarında gibi ayarlama devreleri, izin) devreleri. Ayrıca ucuz ve sağlam, ancak sabit frekanslı, kristal osilatör bir referans frekansı sağlanan radyo, erken ayrı ayarlama tunable osilatörler etkin voltaj-kontrollü osilatör .
- Zenerdiyot
- Bu ters önyargı (geri) içinde yürütmek için yapılabilir ve doğru bir şekilde ters göçme diyodları olarak adlandırılır. Denilen bu etki, Zener göçme diyod hassas bir voltaj referansı olarak kullanılabilir sağlayan tam olarak tanımlanmış bir voltaj oluşur. Çığ diyotlar arıza için kullanılan iken bu değerin üstünde gerilimleri terimi zener diyot halk dilinde arıza diyot birkaç tipi için uygulanır, ancak açık konuşmak gerekirse Zenerdiyot 5 volt altında bir kırılma gerilimine sahiptir. Pratik voltaj referansı devreler de, Zener ve anahtarlama diyot yakın sıfır diyotların sıcaklık katsayısı tepkisini dengelemek için seri ve ters yönde bağlanır. Yüksek voltajlı Zener diyotları olarak etiketlenmiş Bazı cihazlar aslında çığ diyotlar (yukarıya bakınız) bulunmaktadır. Seri olarak ters sırada iki (eşdeğer) Zeners, aynı paket içinde, bir geçici emici oluşturan (veya Transorb , tescilli marka).
Yarı iletken diyot diğer kullanım alanları sıcaklık algılama ve bilgi işlem, analog bulunmaktadır logaritma (bakınız , işlemsel amplifikatör uygulamaları # Logaritmik çıkışı ).
Grafik sembolleri
Bir içinde diyodun bir tip temsil etmek için kullanılan sembol devre şemasına okuyucuya genel elektrik fonksiyonunu taşır. Farklar küçük olmasına rağmen diyotların bazı türleri için alternatif semboller vardır. Semboller üçgen yönünde ileri yönde, yani işaret geleneksel akım akışı.
şemaları Numaralandırma ve kodlama
EIA / JEDEC
Numaralandırma standartlaştırılmış 1N serisi EIA370 sistemi 1960 En diyotlar hakkında EIA / JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) tarafından ABD'de kullanılmaya başlanan bir 1-öneki tanımlaması (örneğin 1N4003) var. Bu serideki en popüler arasında: 1N34A / 1N270 (germanyum sinyali), 1N914 / 1N4148 (silikon sinyali), 1N400x (silikon 1A güç redresör) ve 1N580x (silikon 3A güç doğrultucu).
JIS
JIS yarı iletken belirleme sistemi, "1" ile başlayan tüm yarı iletken diyot belirtme sahiptir.
Pro Elektron
Avrupa Pro Elektron için kodlama sistemi aktif bileşenler 1966 yılında ortaya çıkmıştır ve parça kodunu ve ardından iki harf içermektedir edildi. İlk harfi diyotlar, A = düşük güç / sinyal için (kısmen genel fonksiyonunu temsil eder, bileşen (A = germanyum ve B = silikon) ile ikinci harf için kullanılan yarı-iletken malzemeyi temsil eder, B = değişken kapasite, X = çarpanı, Y = doğrultucu ve Z = voltaj referans); Örneğin:
- AA dizisi germanyum düşük güç / sinyal diyotlar (örneğin, AA119)
- BA-dizi silikon düşük güç / sinyal diyotlar (örneğin, BAT18 silikon RF değiştirme diyot)
- İLE serisi silikon doğrultucu diyot (örneğin, BY127 1250V, 1A rektifayer diyodu)
- BZ-dizi silikon, Zener diyotlarının (örneğin, BZY88C4V7 4.7V Zener diyodu)
Diğer yaygın numaralandırma / kodlama sistemleri (genel olarak üretici tarafından tahrik edilen) aşağıdakileri içerir:
- GD-serisi germanyum diyotlar (örneğin GD9) - bu çok eski kodlama sistemidir
- OA-serisi germanyum diyotlar (örneğin OA47) - Bir kodlama dizisi tarafından geliştirilen Mullard , bir İngiliz şirketi
Hem de bu ortak kodları gibi, birçok üretici veya kuruluşlar da kendi sistemleri var - örneğin:
- HP diyot 1901-0044 = JEDEC 1N4148
- UK askeri diyot CV448 = Mullard tipi OA81 = GEC tipi GEX23
İlgili cihazlar
Optik olarak, diyot için ancak lazer ışığı ile bir eş değerde cihaz da olabilir optik izolatör ışığı sadece bir yönde geçmesine izin veren, aynı zamanda, bir optik diyot olarak bilinen. Bu bir kullanır Faraday rotator ana bileşen olarak.
Uygulamalar
Radyo demodülasyon
Diyot için ilk kullanımı demodülasyonu oldu genlik modülasyonlu (AM) radyo yayınları. Bu keşif tarihi derinlemesine işlenir radyo makalesinde. Özetle, bir AM sinyali bir radyo taşıyıcı dalgası, pozitif ve negatif tepe değerlerin değişken oluşur genlik veya zarf orijinal ses sinyaline orantılıdır. Diyot düzeltir taşıyıcı dalganın sadece pozitif tepeleri bırakarak AM radyo frekans sinyali. Ses sonra basit kullanılarak rektifiye taşıyıcı dalga elde edilir filtre ve bir ses amplifikatörü veya beslenen güç çevirici , ses dalgaları üreten.
Mikrodalga ve milimetre dalga teknolojisi ise, 1930'larda başlayan, araştırmacılar geliştirilmiş ve kristal dedektör küçültülmüş. Nokta temas diyotlar ( kristal diyotlar ) ve Schottky diyotu , radar, mikrodalga fırın ve milimetre dalga detektör kullanılmıştır.
Güç dönüşümü
Redresörler bunlar dönüştürmek için kullanılan diyotlar, inşa edilir alternatif akım haline (AC) elektrik akım (DC). Otomotiv alternatör dc içine AC rectifies diyot, daha iyi performans sağlayan yaygın bir örnek vardır komütatör veya önceki dinamo . Benzer şekilde, diyotlar de kullanılan Cockcroft-Walton gerilim çarpanları yüksek AC voltajlar halinde ac dönüştürmek.
Aşırı gerilim koruması
Diyotlar sıklıkla uzak hassas elektronik cihazlardan zarar yüksek voltaj yürütmek için kullanılır. Genellikle, normal şartlar altında (iletken olmayan) ters-bastırılmaktadır. Voltaj normal aralık üzerine çıktığı zaman, diyotlar (iletken) öne doğru bastırılan hale gelir. Örneğin, diyotlar (kullanılan kademeli motor ve H-köprülü ) , motor kontrol cihazı ve röle zarar vermeden hızlı rulo enerjisini devrelerin voltaj zirveleri zarar meydana gelebilir. (Bu tür bir uygulamada kullanılan bir diyod bir adlandırılır geri-uçma diyodu ). Birçok entegre devreler de onların hassas zarar vermesini dış gerilimleri engellemek için bağlantı pimleri üzerine diyotlar dahil transistörler . Uzmanlaşmış diyotlar yüksek güç (bkz de aşırı gerilimlerden korumak için kullanılan Diyot çeşitlerini yukarıda).
Mantık kapıları
radyasyon dedektörleri İyonize
Işığa ek olarak, yukarıda belirtildiği gibi, yarı-iletken diyotlar daha duyarlı olan enerjik radyasyon. Gelen elektronik , kozmik ışınlar ve iyonlaştırıcı radyasyon diğer kaynaklardan neden gürültü darbeleri ve tekli ve çoklu hataları. Bu etki, zaman olarak kullanılır, parçacık dedektörleri ışınımı tespit etmek için. Radyasyon tek bir parçacık, bin ya da milyonlarca elektron volt enerji yarı iletken malzemenin yatırılır olarak enerji, çok yük taşıyıcı çiftleri oluşturur. Geçiş bölgesi bütün duş yakalamak için ya da ağır bir parçacık durdurmak için yeterince büyük olduğu takdirde, tanecik enerjisinin oldukça doğru bir ölçüm vs. Bu yarı iletken, sadece gerçekleştirilen yükü ölçülerek ve bir manyetik spektrometrenin karmaşıklık olmadan yapılabilir radyasyon detektörleri, verimli ve üniform yük toplama ve düşük kaçak akım gerekir. Genellikle ile soğutulmaktadır sıvı nitrojen . Uzun aralık için parçacıklar (yaklaşık bir santimetre), bunlar çok büyük bir tükenme derinliği ve büyük bir alana gereksinim. Kısa menzilli parçacıklar için, çok ince olması gereken, en azından bir yüzeyi üzerinde herhangi bir temas ya da un ile tüketilmiş yarı iletken gerekir. Arka önyargı gerilimleri (santimetre başına bin volt civarında) yakın dökümü bulunmaktadır. Germanyum ve silisyum yaygın malzemelerdir. Bu dedektörler bazıları pozisyonu yanı sıra enerji duygusu. Bunlar, radyasyon hasarı, ağır taneciklerin algılanması için, özellikle de, sınırlı bir ömrü vardır. Silikon ve germanyum dönüştürmek yetenekleri oldukça farklıdır gama ışınları , elektron duşlar için.
Yarı iletken detektörler , yüksek enerjili parçacıkları için çok sayıda kullanılmaktadır. Çünkü enerji kaybı dalgalanmaların, depolanan enerji doğru ölçüm az kullanımı gereksizdir.
Sıcaklık ölçümleri
Bir diyot bir şekilde kullanılabilir sıcaklık diyot boyunca ileri gerilim düşüşü olarak, sıcaklığa bağlıdır, çünkü ölçüm cihazı silikon bant aralığı sıcaklık sensörü . Shockley ideal diyot denklemi yukarıda verilen kaynaktan, olabilir görünür gerilimi olduğu pozitif (sabit bir akım olarak) sıcaklık katsayısı, genelde varyasyonu ters doyma akımı terimi termal gerilim terimi varyasyon daha önemlidir. En diyotlar nedenle sahip negatif silikon diyot sıcaklık katsayısı, tipik olarak -2 mV / C. Sıcaklık katsayısı yaklaşık 20 üstündeki sıcaklıklar için yaklaşık olarak sabittir Kelvin . Bazı grafikler 1N400x serisi ve Cy7, sirojenik sıcaklık sensörü için verilmiştir.
Güncel direksiyon
Diyotlar istenmeyen yönlere akımları önleyecektir. Bir elektrik kesintisi sırasında bir elektrik devresine güç sağlamak için, devre akım çekebilecek pil . Bir kesintisiz güç kaynağı gerektiğinde akım sadece aküden çekilir sağlamak için bu şekilde diyotlar kullanabilir. Benzer şekilde, küçük tekneler, genellikle iki devre kendi pil / pil ile her biri: Motor çalıştırma için kullanılan bir; Domestics için kullanılan bir. Normal olarak, her ikisi de tek bir alternatörden şarj edilir, ve bir ağır hizmet tipi bölme yük diyot alternatör çalıştırılmadığında düşük şarj batarya içinden boşaltılması daha yüksek şarj pil (tipik olarak motor pil) önlemek için kullanılır.
Diyotlar da kullanılan elektronik müzik klavyeler . Elektronik müzik klavyeler gerekli kablolama miktarını azaltmak için, bu araçların çoğu kullanmak klavye matrisi devreleri . Klavye denetleyicisi oyuncu bastı not belirlemek için satır ve sütunları tarar. Matris devreleri ile sorun birkaç notlar seferde basıldığında, akım devresi ve tetik "geriye doğru akabilir, yani hayali şifreler "hayalet" oynamak için notlar neden". İstenmeyen notlar tetiklenmesini önlemek için, çoğu klavye matrisi devreleri her anahtarının altında anahtarı ile lehimlenmiş diyotlar sahip müzikal klavye . Aynı prensip, katı-hal anahtar matrisi için kullanılan tilt makineleri .
Dalga biçimi Clipper
Diyotlar öngörülen bir voltaja sinyalinin pozitif ya da negatif bir hareketini sınırlayan için kullanılabilir.
Kelepçe
Bir diyot kenetleme devresi pozitif ve negatif değerleri arasında gidip gelen bir periyodik alternatif akım sinyalini almak ve dikey ya pozitif, ya da negatif tepe öngörülen bir düzeyde ortaya gibi o kadar yerini alabilir. Kelepçe referans seviyesine tepe noktaları yerleştirecek şekilde aşağı tüm sinyal yukarı veya sinyalin tepeden-tepeye gezi kısıtlamaz.
Kısaltmalar
Diyotlar, genellikle şu şekilde ifade edilir D ile diyot için PCB . Bazen kısaltma CR için kristal redresör kullanılır.
Ayrıca bakınız
Referanslar
|Wikimedia Commons ile ilgili çoklu ortam kategorisi bulunur Diyot .|
- Etkileşimli ve animasyonlar
- Yarı İletken Diyot İnteraktif açıklanması , Cambridge Üniversitesi'nin
- Schottky Diyot Flash Eğitimi Animasyon
- Bilgi formları / veri kitapçıklarına