نحوه تشخیص دیود بر اساس ظاهر دیود نیمه هادی

تعریف و طبقه بندی ترانزیستورها ترانزیستور یک وسیله نیمه هادی با یک یا چند اتصال الکتریکی است که دارای سه یا چند سیم خروجی است که برای تقویت یا تولید سیگنال های الکتریکی و همچنین برای سوئیچ کردن مدارهای الکتریکی طراحی شده است.

بسته به هدف و خواص، ترانزیستورها به چند گروه طبقه بندی می شوند.

با توجه به اتلاف توان (مقدار مجاز توان تلف شده توسط ترانزیستور بدون استفاده از هیت سینک اضافی)، ترانزیستورهایی با توان کم، متوسط ​​و زیاد وجود دارد.

با توجه به محدوده فرکانس (بسته به مقدار حداکثر فرکانس کاری مجاز)، ترانزیستورهای فرکانس پایین، فرکانس متوسط، فرکانس بالا و مایکروویو متمایز می شوند.

گروه خاصی از ترانزیستورها عبارتند از: بهمن، میدان و اتصال.

2.1. ترانزیستورهای دوقطبی

ترانزیستورهای گسترده با دو اتصال p-n نامیده می شوند دوقطبی. این اصطلاح با حضور دو نوع مختلف حامل بار در ترانزیستورها - الکترون ها و حفره ها - مرتبط است. ترانزیستورها معمولا از ژرمانیوم یا سیلیکون ساخته می شوند. از نظر ساختاری، ترانزیستور دوقطبی یک صفحه تک کریستالی نیمه هادی با رسانایی الکتریکی نوع p یا n است که در دو طرف آن نیمه هادی هایی با نوع هدایت الکتریکی متفاوت ذوب شده اند (یا به روش دیگری معرفی شده اند). در فصل مشترک بین مناطق با انواع مختلف هدایت الکتریکی، اتصالات p-n- یا n-p تشکیل می شود. ترانزیستور روی یک نگهدارنده کریستالی نصب شده و در یک محفظه فلزی یا پلاستیکی مهر و موم شده قرار می گیرد. سرنخ ها از پایین کیس عبور می کنند و مناطق ترانزیستور را با یک مدار خارجی متصل می کنند. دو ساختار با تناوب مختلف مناطق n-p-n یا p-n-p وجود دارد.

یک آرایش شماتیک و یک نام گرافیکی معمولی ترانزیستورهای دوقطبی در شکل 2.1 نشان داده شده است، طبقه بندی ترانزیستورهای دوقطبی در جدول 2.1 نشان داده شده است.

لایه مرکزی ترانزیستورهای دوقطبی نامیده می شود پایه. لایه بیرونی که منبع حامل های بار (الکترون ها یا سوراخ ها) است که عمدتاً جریان دستگاه را ایجاد می کند، نامیده می شود. ساطع کنندهو لایه بیرونی که بارها را از امیتر دریافت می کند، گردآورنده.

اتصال امیتر در جهت رو به جلو انرژی می گیرد، بنابراین حتی در ولتاژهای پایین، جریان های قابل توجهی از آن عبور می کند.

	جدول 2.1
گروه های فرکانس	گروه های قدرت
فرکانس پایین fgr ≤ 3 مگاهرتز	کم قدرت Pmax ≤ 0.3 W
میان رده 3 مگاهرتز< fгр ≤ 30 МГц	توان متوسط 0.3 وات< Pmax ≤ 1,5 Вт
فرکانس بالا 30 مگاهرتز< fгр ≤ 300 МГц	قدرت بزرگ Pmax > 1.5 وات
مایکروویو fgr ≥ 300 مگاهرتز

کی اتصال جمع کننده با ولتاژ در جهت مخالف تغذیه می شود، معمولاً چندین برابر ولتاژ اتصال امیتر است.

پ اصل عملکرد ترانزیستور دوقطبی عملکرد یک ترانزیستور p-n-p را در نظر بگیرید (ترانزیستور n-p-n به طور مشابه کار می کند). یک ولتاژ منفی بین کلکتور و پایه ترانزیستور اعمال می شود. در حالی که جریان امیتر صفر است (I E \u003d 0)، جریان در ترانزیستور فقط از طریق اتصال کلکتور در جهت مخالف جریان می یابد (شکل 2.2، a). بزرگی این جریان بر اساس غلظت حامل های بار اقلیت در کلکتور و پایه تعیین می شود و اگر نیمه هادی ها از کیفیت خوبی برخوردار باشند کم است.

هنگامی که یک ولتاژ مثبت به امیتر اعمال می شود، جریان امیتر مشخص I E رخ می دهد (شکل 2.2، ج). از آنجایی که محل اتصال امیتر در ارتباط مستقیم است، سوراخ ها به ناحیه پایه عبور می کنند. در آنجا آنها تا حدی با الکترون های آزاد پایه دوباره ترکیب می شوند. با این حال، پایه معمولاً از یک نیمه هادی نوع n با مقاومت بالا (با محتوای ناخالصی دهنده کم) ساخته می شود، بنابراین غلظت الکترون های آزاد در پایه کم است و تنها چند سوراخ که وارد پایه می شوند با الکترون های آن دوباره ترکیب می شوند. . به جای الکترون هایی که در طی نوترکیبی ناپدید شده اند، الکترون های جدیدی از مدار خارجی به پایه می آیند و جریان پایه I B را تشکیل می دهند. بیشتر حفره ها که حامل های بار جزئی برای ناحیه پایه هستند، از طریق انتقال کلکتوری تحت تاثیر قرار می گیرند. میدان جمع کننده، تشکیل جریان کلکتور I K.

رابطه بین افزایش جریان کلکتور و امیتر با ضریب انتقال جریان مشخص می شود:

در U K = Const.

ضریب انتقال جریان α همیشه کمتر از یک است.

مدارهای سوئیچینگ و مشخصه های جریان-ولتاژ ساکن ترانزیستور. ترانزیستور به گونه ای در مدار الکتریکی قرار می گیرد که یکی از الکترودهای آن ورودی، دومی خروجی و سومی از نظر ورودی و خروجی مشترک است. بسته به این، سه راه وجود دارد روشن کردن ترانزیستورها: با یک پایه مشترک (OB)، با یک امیتر مشترک (OE) و یک کلکتور مشترک (OK). با هر روش روشن کردن، یک منبع سیگنال ورودی در مدار الکترود ورودی قرار می‌گیرد و یک بار به مدار الکترود خروجی متصل می‌شود. مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور در شکل 2.3 نشان داده شده است: a - با پایه مشترک. ج - با قطره چکان مشترک. ج - با کلکتور مشترک. در عمل معمولاً از مشخصات جریان-ولتاژ ورودی و خروجی ترانزیستورها استفاده می شود.

هنگامی که ترانزیستور مطابق مدار OB روشن می شودمشخصه های جریان-ولتاژ ساکن (CVC)، توسط وابستگی ها توصیف می شوند

I K = f(U K)| I E \u003d const; I E \u003d f (U E) | U K = ثابت.

منحنی های خانواده ویژگی های خروجی I-V (شکل 2.4، a)، که از وابستگی قبلی تعیین شده اند، عملاً با محور ولتاژ موازی هستند. وجود یک شیب جزئی با تأثیر اثر Earley توضیح داده می شود. در ناحیه ولتاژهای نزدیک به ولتاژ شکست الکتریکی، افزایش جریان کلکتور مشاهده می شود که به دلیل افزایش حامل های بار به دلیل افزایش بهمن آنها است.

با افزایش دما، ویژگی های خروجی I-V به ناحیه جریان های زیاد منتقل می شود که به دلیل افزایش جریان I K0 است.

منحنی های خانواده ویژگی های ورودی I-V (شکل 2.4، ج) یک پرتو متراکم را تشکیل می دهند که با تأثیر ضعیف ولتاژ کلکتور بر جریان امیتر توضیح داده می شود. بنابراین، کتابهای مرجع معمولاً یک شاخه از CVC را ارائه می دهند که در U K \u003d 0 یا U K \u003d -5V گرفته شده است.

هنگامی که ترانزیستور طبق طرح OE روشن می شودویژگی های جریان-ولتاژ ساکن توسط وابستگی ها توصیف می شوند

I K = f(U K)| I B \u003d Const؛ I B = f(U B)| U K = ثابت.

مشخصات خروجی I-V مدارهای OE دارای شیب بیشتری در مقایسه با ویژگی های I-V مدار OB هستند که با تأثیر قوی تر ولتاژ کلکتور بر ضریب انتقال جریان پایه توضیح داده می شود. به همین دلیل، افزایش شدید جریان کلکتور در ناحیه پیش از خرابی در ولتاژهای کلکتور کمتر از مدار OB رخ می دهد. در نتیجه، مدار OE با مقدار کمتری از حداکثر ولتاژ مجاز کلکتور مشخص می شود. تأثیر دما بر ویژگی های خروجی I-V مدار OE بیشتر از ویژگی های I-V مدار OB است.

مشخصات ورودی I-V مدارهای OE (شکل 2.5، c) نیز نزدیک به یکدیگر قرار دارند و بنابراین تنها یک مشخصه I-V برای U K \u003d 0 یا U K \u003d -5 V در کتاب های مرجع آورده شده است. بر خلاف مدار OB، مشخصات ورودی I-V مدارهای OE خطی تر است.

مدار I-V اوکی استاز بسیاری جهات شبیه به ویژگی های I-V مدارهای OE است، زیرا در هر دو مدار ورودی جریان پایه است و جریان های خروجی کمی متفاوت است. بنابراین در کتاب های مرجع HAC معمولاً طرح های OK آورده نمی شود. برای محاسبات عملی، ویژگی های خروجی I-V مدارهای OE به جای آن استفاده می شود و جریان کلکتور را با جریان امیتر جایگزین می کند. مشخصات ورودی I-V (مدارهای OK از نظر شکل با مشخصات ورودی I-V مدار OE منطبق هستند، اما با مقدار افت ولتاژ در اتصال p-n کلکتور در امتداد محور ولتاژ به سمت راست جابجا می شوند.

پارامترهای ترانزیستور به عنوان یک چهارقطبی خطی فعال. ترانزیستور یک عنصر غیر خطی است، زیرا ویژگی های آن توسط روابط غیر خطی بین جریان و ولتاژ تعیین می شود. با این حال، اگر سیگنال ورودی در مقایسه با دامنه کوچکتر باشد ولتاژ ثابتمطابق با نقطه سکون، سپس در یک منطقه خاص از ویژگی های I-V استاتیک، رابطه بین جریان و ولتاژ را می توان خطی با درجه تقریبی قابل قبول برای استفاده عملی در نظر گرفت. در این حالت که حالت سیگنال کوچک نامیده می شود، ترانزیستور را می توان به صورت یک شبکه چهار ترمینالی نشان داد که ویژگی های اصلی آن با تئوری کلی مدارهای الکتریکی مطابقت دارد. در این حالت ترانزیستور به عنوان یک عنصر خطی در نظر گرفته می شود.

رابطه بین متغیرهای ورودی (U 1 , I 1 ) و خروجی (U 2 , I 2) چهارقطبی را می توان با شش سیستم معادلات مرتبه اول توصیف کرد. پرکاربردترین سیستم معادلات که در آن جریان ورودی I 1 و ولتاژ خروجی U 2 کمیت های مستقل هستند:

U 1 = f(I 1 , U 2); I 2 = f(I 1 , U 2).

اگر برای تغییرات کوچک در کمیت‌های مستقل، افزایش کمیت‌های وابسته در یک سری تیلور بسط داده شود و از عبارت‌های مرتبه دوم و بالاتر صرف نظر شود، معادلات قبلی را می‌توان به شکل زیر نشان داد:

هنگامی که افزایش ها با مقادیر دامنه جریان ها و ولتاژها جایگزین می شوند و نماد جدیدی برای مشتقات جزئی معرفی می شود، سیستم معادلات به شکل زیر تبدیل می شود:

U 1 \u003d H 11 I 1 + H 12 U 2;

I 2 \u003d H 21 I 1 + H 22 U 2.

ضرایب H برای متغیرهای مستقل معنای فیزیکی خاصی دارند:

مجموعه ضرایب H نامیده می شود سیستم هایاچ-مولفه های. مزیت سیستم پارامترهای H، سادگی نسبی اندازه گیری مستقیم ضرایب H است.

به عنوان مثال، جدول 2.2 ترتیب مقادیر پارامترهای H را برای طرح‌های OE و OB نشان می‌دهد.

جدول 2.2

پارامتر	طرح OE	طرح OB
	صدها اهم - واحد کیلواهم	ده ها اهم
	10 -3 - 10 -4 سانتی متر	10 - 4 - 10 - 5 سانتی متر

پارامترهای H را می توان به صورت گرافیکی از مشخصات استاتیک ورودی و خروجی IV ترانزیستور تعیین کرد.

در همان ابتدای مهندسی رادیو، اولین عنصر فعال بود لامپ برقی. اما قبلاً در دهه بیست قرن گذشته ، اولین دستگاه هایی ظاهر شدند که برای تکرار توسط آماتورهای رادیویی در دسترس بودند و بسیار محبوب شدند. این گیرنده های آشکارساز هستند. علاوه بر این، آنها در مقیاس صنعتی تولید شدند، ارزان بودند و از دریافت دو یا سه ایستگاه رادیویی داخلی که در باندهای موج متوسط ​​و بلند کار می کردند اطمینان حاصل کردند.

در گیرنده های آشکارساز ساده ترین بود دستگاه نیمه هادی، ابتدا یک آشکارساز نامید و فقط بعداً نام مدرن خود - دیود را دریافت کرد.

دیود وسیله ای است که فقط از دو لایه نیمه هادی تشکیل شده است. اینها لایه "p" - مثبت و لایه "n" - منفی هستند. در مرز دو لایه نیمه هادی، " pn” انتقال آند ناحیه «p» و کاتد ناحیه «n» است. هر دیودی فقط قادر است جریان را از آند به کاتد هدایت کند. در نمودارهای مداربه این صورت مشخص شده است.

نحوه عملکرد دیود نیمه هادی

در نیمه هادی های نوع "n" الکترون های آزاد، ذراتی با علامت منفی وجود دارد و در نیمه هادی های نوع "p" یون هایی با بار مثبت وجود دارد که معمولاً به آنها سوراخ می گویند. بیایید دیود را به طور معکوس به منبع تغذیه وصل کنیم، یعنی یک منفی به آند و یک مثبت به کاتد می دهیم. جاذبه ای بین بارهای با قطبیت های مختلف رخ می دهد و یون های دارای بار مثبت به سمت منهای کشیده می شوند و الکترون های منفی به سمت مثبت منبع انرژی حرکت می کنند. هیچ حامل باری در پیوند "p-n" وجود ندارد و هیچ حرکتی از الکترون ها وجود ندارد. بدون حرکت الکترون - بدون جریان الکتریکی. دیود بسته است.

هنگامی که دیود مستقیماً روشن می شود، روند معکوس رخ می دهد. در نتیجه دفع بارهای تک قطبی، همه حامل ها در ناحیه انتقال بین دو ساختار نیمه هادی گروه بندی می شوند. بین ذرات یک میدان انتقال الکتریکی و ترکیب مجدد الکترون ها و حفره ها وجود دارد. از طریق "p-n" انتقال شروع به جریان می کند برق. این فرآیند به خودی خود "رسانایی الکترون-حفره" نامیده می شود. در این حالت دیود باز است.

یک سوال کاملا طبیعی مطرح می شود که چگونه می توان سازه هایی با خواص متفاوت از یک ماده نیمه هادی، یعنی یک نیمه هادی نوع "n" و یک نیمه هادی از نوع "p" به دست آورد. این را می توان با استفاده از یک فرآیند الکتروشیمیایی به نام دوپینگ به دست آورد، یعنی وارد کردن ناخالصی های فلزات دیگر به نیمه هادی، که نوع رسانایی مورد نظر را فراهم می کند. عمدتاً از سه نیمه هادی در الکترونیک استفاده می شود. این هست ژرمانیوم (Ge), سیلیکون (Si)و آرسنید گالیم (GaAs). البته سیلیکون پرمصرف ترین است، زیرا ذخایر آن در پوسته زمین واقعاً بسیار زیاد است، بنابراین هزینه دستگاه های نیمه هادی مبتنی بر سیلیکون بسیار پایین است.

هنگامی که مقدار ناچیزی آرسنیک به مذاب سیلیکون اضافه می شود ( مانند) یک نیمه هادی دریافت می کنیم nنوع و دوپینگ سیلیکون با عنصر خاکی کمیاب ایندیم ( که در، ما یک نیمه هادی دریافت می کنیم. پ” تایپ کنید. مواد افزودنی زیادی برای مواد نیمه هادی دوپینگ وجود دارد. به عنوان مثال، ورود اتم های طلا به ساختار نیمه هادی باعث افزایش سرعت دیودها، ترانزیستورها و مدارهای مجتمع می شود و افزودن تعداد کمی ناخالصی های مختلف به کریستال آرسنید گالیم، رنگ LED را تعیین می کند.

انواع دیودها و دامنه آنها.

خانواده دیودهای نیمه هادی بسیار بزرگ است. از نظر ظاهری، آنها بسیار شبیه به هم هستند، به استثنای برخی از گروه ها که از نظر ساختاری و در تعدادی از پارامترها متفاوت هستند. رایج ترین تغییرات دیودهای نیمه هادی عبارتند از:

همچنین شایان ذکر است که هر نوع دیود دارای زیر گروه هایی است. بنابراین، به عنوان مثال، در بین یکسو کننده ها دیودهای فوق سریع نیز وجود دارد. ممکن است به عنوان اشاره شود یکسو کننده فوق العاده سریع , یکسو کننده HyperFast و غیره. مثال - دیود فوق سریع با افت ولتاژ کم STTH6003TV/CW(آنالوگ VS-60CPH03). این یک دیود بسیار تخصصی است که به عنوان مثال در دستگاه های جوشکاری اینورتر استفاده می شود. دیودهای شاتکی سریع هستند، اما نمی توانند ولتاژهای معکوس بالا را تحمل کنند، بنابراین به جای آن از دیودهای یکسو کننده فوق سریع استفاده می شود که می توانند ولتاژهای معکوس بالا و جریان های رو به جلو زیاد را مدیریت کنند. در عین حال سرعت آنها با سرعت دیودهای شاتکی قابل مقایسه است.

پارامترهای دیودهای نیمه هادی

پارامترهای زیادی برای دیودهای نیمه هادی وجود دارد و آنها با عملکردی که در یک دستگاه خاص انجام می دهند تعیین می شوند. به عنوان مثال، در دیودهایی که نوسانات مایکروویو را ایجاد می کنند، یک پارامتر بسیار مهم است فرکانس کاریو همچنین فرکانس قطعی که تولید در آن قطع می شود. اما برای دیودهای یکسو کنندهاین تنظیم کاملا بی ربط است.

در دیودهای پالسی و سوئیچینگ سرعت سوئیچینگ و زمان بازیابی یعنی سرعت باز شدن کامل و بسته شدن کامل اهمیت دارد. در دیودهای پرقدرت، اتلاف توان مهم است. برای انجام این کار، آنها بر روی رادیاتورهای مخصوص نصب می شوند. اما دیودهایی که در دستگاه های با جریان کم کار می کنند نیازی به رادیاتور ندارند.

اما پارامترهایی وجود دارد که برای انواع دیودها مهم در نظر گرفته می شوند، ما آنها را فهرست می کنیم:

خیابان یو – ولتاژ مجازروی دیود زمانی که جریان در جهت جلو از آن عبور می کند. ارزش تجاوز از این ولتاژ را ندارد، زیرا منجر به آسیب آن می شود.

تو آر - ولتاژ مجاز روی دیود در حالت بسته. به آن ولتاژ شکست نیز می گویند. در حالت بسته، وقتی هیچ جریانی از اتصال p-n عبور نمی کند، یک ولتاژ معکوس در پایانه ها تشکیل می شود. اگر از مقدار مجاز فراتر رود، این امر منجر به "شکستن" فیزیکی اتصال p-n می شود. در نتیجه، دیود به یک هادی معمولی تبدیل می شود (سوخته می شود).

دیودهای شاتکی به ولتاژ معکوس اضافی بسیار حساس هستند که اغلب به همین دلیل از کار می افتند. دیودهای معمولی مانند یکسو کننده های سیلیکونی در برابر ولتاژ اضافی معکوس مقاومت بیشتری دارند. اگر کمی از آن فراتر رفت، آنها وارد حالت می شوند خرابی برگشت پذیر. اگر کریستال دیود به دلیل تولید گرمای بیش از حد زمان زیادی برای گرم شدن نداشته باشد، محصول می تواند برای مدت طولانی کار کند.

من خیابان جریان رو به جلو دیود است. این یک پارامتر بسیار مهم است که باید هنگام جایگزینی دیودها با آنالوگ ها یا هنگام طراحی دستگاه های خانگی مورد توجه قرار گیرد. مقدار جریان مستقیم برای تغییرات مختلف می تواند به مقادیر ده ها و صدها آمپر برسد. بخصوص دیودهای قدرتمندنصب شده بر روی رادیاتور برای حذف گرما، که به دلیل اثر حرارتی جریان ایجاد می شود. اتصال P-N در اتصال مستقیم نیز مقاومت کمی دارد. در جریان های عملیاتی کم، اثر آن قابل توجه نیست، اما در جریان های چند تا ده آمپر، کریستال دیود به طور محسوسی گرم می شود. بنابراین، برای مثال، یک پل دیود یکسو کننده در دستگاه جوش اینورتر باید روی رادیاتور نصب شود.

من ارور میکنم جریان معکوس دیود است. جریان معکوس به اصطلاح جریان حامل اقلیت است. هنگامی که دیود بسته است تشکیل می شود. مقدار جریان معکوس بسیار کم است و در اکثر موارد به آن توجه نمی شود.

U خرد. - ولتاژ تثبیت (برای دیودهای زنر). اطلاعات بیشتر در مورد این پارامتر را در مقاله در مورد دیود زنر بخوانید.

علاوه بر این، باید در نظر داشت که تمام این پارامترها در ادبیات فنی با علامت " حداکثر". حداکثر مقدار مجاز برای این پارامتر در اینجا مشخص شده است. بنابراین، هنگام انتخاب نوع دیود برای طراحی خود، باید به حداکثر مقادیر مجاز اعتماد کنید.

دیود (دیود-eng.) یک دستگاه الکترونیکی است با 2 الکترود، که خاصیت عملکردی اصلی آن است مقاومت کمهنگام انتقال جریان به یک طرفو بالاهنگام انتقال برعکس.

یعنی زمانی که جریان به یک طرفاو می گذرد مشکلی نیست، و هنگام انتقال به دیگری,مقاومتبه طور مکرر افزایش، از عبور جریان بدون تلفات قوی در توان جلوگیری می کند. در عین حال، دیود بسیار قوی است گرم می شود.

دیودها هستند الکترو وکیوم, تخلیه گازو گسترده ترین نیمه هادی. از خواص دیودها، اغلب در ارتباط با یکدیگر، استفاده می شود تحولات جریان متناوب شبکه های الکتریکی به دائمیجریان، برای نیازهای نیمه هادی ها و سایر دستگاه ها.

طراحی دیود.

از نظر ساختاری، نیمه هادیدیود از یک کوچک تشکیل شده است سوابقمواد نیمه هادی ( سیلیکونیا آلمان)، یک طرف (قسمتی از بشقاب) که دارد هدایت الکتریکی نوع pیعنی پذیرش الکترون (شامل به طور مصنوعی کمبود الکترون ایجاد شده است (« سوراخ شده”))، دیگری دارد هدایت الکتریکی نوع n، یعنی اهدای الکترون(حاوی الکترون های اضافی (« الکترونیکی»)).

لایه بین آنها نامیده می شود اتصال p-n . اینجا نامه هاست پو n- اول در کلمات لاتین منفی - « منفی"، و مثبت - « مثبت". سمت نوع p، برای یک دستگاه نیمه هادی است آند (مثبتالکترود)، و منطقه نوع n - کاتد (منفیالکترود) دیود.

وکیوم الکتریکی(لوله ای) دیودها هستند لامپبا دو الکترود در داخل که یکی از آنها دارای رشته، بدین ترتیب گرم شدنخود و ایجاد اطراف خود یک میدان مغناطیسی.

در گرم شدن, الکترون ها جدا می شونداز یک الکترود ( کاتد) و شروع کنید حرکت به سمت دیگریالکترود ( آند), با تشکر ازبرقی میدان مغناطیسی. اگر جریان را به داخل هدایت کنید سمت معکوس(تغییر قطبیت)، سپس الکترون ها عملا هستند حرکت نخواهد کردبه کاتدبه واسطه بدون نخ رشته ایکه در آند. چنین دیودهایی اغلب استفاده می شودکه در یکسو کننده هاو تثبیت کننده هاجایی که یک قطعه ولتاژ بالا وجود دارد.

دیودهای مبتنی بر آلمان، بیشتر حساسدر جریان های کم باز می شوند، بنابراین بیشتر در آنها استفاده می شود ولتاژ پایین با دقت بالاتکنیک نسبت به سیلیکون

انواع دیود :

• · دیود اختلاط - ایجاد شده برای ضربدو سیگنال فرکانس بالا

• · دیود پین - حاوی ناحیه هدایت بین دوپ شدهمناطق. استفاده شده در الکترونیک قدرت یا چگونه ردیاب نوری .

• · دیود بهمن - برای آن درخواست شده است حفاظت از مدار از جانب موج . بر اساس شکست بهمن بخش معکوس مشخصه جریان-ولتاژ.

• · دیود بهمن - برای آن درخواست شده است تولید نوسان که در مایکروویو-تکنیک. بر اساس ضرب بهمن حامل های شارژ

• · مگنتودیود . دیودی که ویژگی های مقاومت آن به مقدار القاء بستگی دارد میدان مغناطیسیو محل بردار آن نسبت به صفحه اتصال p-n .

• · گان دیود . استفاده می شود برای تبدیل و تولید فرکانس که در مایکروویودامنه.

• · دیود شاتکی . این دارد افت ولتاژ پایین هنگامی که به طور مستقیم متصل می شود.

• · لیزرهای نیمه هادی .

اعمال شده در مهندسی لیزر، با توجه به اصل عملکرد مشابه دیودها هستند، اما تابش در محدوده منسجم.

• · فتودیودها . فتودیود قفل شده باز می شود تحت تأثیر تابش نور . اعمال شده در سنسورهای نور , حرکاتو غیره.

• · سلول خورشیدی (تغییر پنل های خورشیدی ) . هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد حرکت الکترون از کاتد به آند جریان الکتریکی تولید می کند .

• · دیودهای زنر - از شاخه معکوس مشخصه دیود با خرابی برگشت پذیر استفاده کنید تثبیت ولتاژ .

• · دیودهای تونلی استفاده كردن اثرات مکانیکی کوانتومی . به عنوان استفاده می شود تقویت کننده ها , مبدل ها , ژنراتورهاو غیره.

• (دیودها هنری روندا، LED). در انتقالالکترون ها، چنین دیودهایی دارند تشعشع مرئی .

برای این دیودها از محفظه های شفاف استفاده می شود تا نور پراکنده شود. دیودها نیز تولید می شوند که می توانند بدهند تابش در اشعه ماوراء بنفش, فرو سرخو سایر محدوده های مورد نیاز (عمدتا، و فضاکره).

• · واریکاپس (دیود جونا گوما) با تشکر از اتصال p-n بسته ظرفیت قابل توجهی دارد، ظرفیت بستگی به کاربرد دارد ولتاژ معکوس . درخواست دادن به عنوان خازن با ظرفیت متغیر .

بسته به هدف و خواص، دیودهای یکسو کننده، دیودهای زنر، دیودهای فرکانس بالا، دیودهای پالسی، واریکاپ ها، دیودهای شاتکی، LED ها، دیودهای نوری، اپتوکوپلرهای دیود و غیره وجود دارد.

دیودهای یکسو کنندهدر مدارها برای تبدیل (اصلاح) جریان متناوب به دی سی. به عنوان یک قاعده، اینها دیودهای مسطح با توان متوسط ​​و بالا هستند. در مدارهای کم توان فرکانس بالا و ضربه ای لوازم برقیاز دیودهای نقطه ای استفاده کنید: سیلیکونی نوع KD یا 2D و ژرمانیوم

نوع GD یا 1D، از گالیوم آرسنید نوع 3D. به عنوان مثال، دیودهای GD107A، KD203D قدرت را از بین می برند آراز 1 تا 1.5 وات و دیود KD512A - قدرت پ> 1.5 وات

به کم قدرتشامل دیودهایی با قدرت اتلاف تا 0.3 وات به دیودها می شود توان متوسط 0.3 تا 10 وات، دیودها قدرت بالابا اتلاف توان P> 10 وات.

پارامترهای اصلی دیودهای یکسو کننده:

Ipr- جریان مستقیم؛

بالا- ولتاژ جلو؛

Iprmax -حداکثر جریان رو به جلو مجاز؛

Urev.max- حداکثر ولتاژ معکوس مجاز؛

آیوبر -جریان معکوس، که در یک ولتاژ معکوس خاص نرمال می شود.

به اصطلاح قطب های دیودکه در آن از 5 تا 50 دیود به صورت سری وصل شده اند تا ولتاژ معکوس را با مقدار مجاز افزایش دهند. ولتاژ معکوساز 2 تا 40 کیلو ولت

دیودهای زنریا پشتیبانی دیودهای سیلیکونیطراحی شده برای استفاده در تثبیت کننده های ولتاژ پارامتریک (شکل 13). بخش کار CVC دیود زنر بخشی از شاخه معکوس آن است که مربوط به منطقه شکست الکتریکی معکوس است. p-n-انتقال (شکل 13) و با حداقل و حداکثر مقدار جریان محدود شده است.

شکل 13 طرح روشن کردن دیود زنر و مشخصه جریان-ولتاژ آن

هنگام کار در این منطقه، ولتاژ معکوس در دیود زنر Uobrبا تغییرات نسبتاً بزرگ در جریان زنر کمی تغییر می کند Ist. بنابراین، هنگامی که ولتاژ ورودی تغییر می کند، ولتاژ در مقاومت بالاست عمدتا تغییر می کند. Rb، ولتاژ بار آرتقریبا تغییر نمی کند

با اتصال مستقیم، دیود زنر را می توان به عنوان یک دیود معمولی در نظر گرفت، اما به دلیل افزایش غلظت ناخالصی ها، ولتاژ بالا= 0.3 ... 0.4 V با تغییرات قابل توجهی در جریان رو به جلو تغییر کمی دارد Ipr. دستگاهی که از انشعاب مستقیم در مدارهای تثبیت ولتاژ استفاده می کند نامیده می شود استابیستور.

دیودهای فرکانس بالا- دستگاه های چند منظوره (برای اصلاح جریان ها در محدوده فرکانس وسیع - تا صدها مگاهرتز، ایجاد نوسانات مایکروویو، مدولاسیون سیگنال، تشخیص و سایر تبدیلات غیر خطی).

دیودهای پالسدر مدارهای کلیدی برای مدت زمان پالس کوتاه و گذرا (میکرو ثانیه و کسری از میکروثانیه) استفاده می شود. یک نکته مهماینرسی دیودهای روشن و خاموش است (مدت کوتاه نوترکیب حامل های شارژ - بازیابی مقاومت معکوس با کاهش ظرفیت به اصطلاح مانع Sbar p-n-انتقال).

واریکاپسدیودهای نیمه هادی هستند که برای استفاده از ظرفیت خازن آنها که توسط ولتاژ معکوس کنترل می شود طراحی شده اند Uobr(شکل 14).

شکل 14 - مشخصه IV واریس

در حالت کلی، دیود دارای ظرفیت های مانع و انتشار است. ظرفیت مانعهنگام اعمال به ظاهر می شود pn- انتقال ولتاژ معکوس متغیر با زمان. در عین حال، از طریق pn-جریان گذار جریان دارد. آن کسری از جریان (جریان بایاس) که با حرکت حامل های بار در ارتباط نیست pnانتقال، و ظرفیت مانع را تعیین می کند

(ظاهر جریان بایاس با تغییر در شارژ حجم همراه است). شارژ انبوه در pn- انتقال می تواند مثبت یا منفی باشد.

ظرفیت انتشارمعمولاً با تغییر در بار حامل های اقلیت تزریق شده همراه با تغییر ولتاژ در سراسر دیود همراه است. به عنوان واریکاپ، دیودها با بایاس ثابت معکوس استفاده می شوند، زمانی که فقط ظرفیت مانع ظاهر می شود. برای واریکاپ های مختلف، ظرفیت خازنی می تواند از چند واحد تا چند صد پیکوفاراد باشد. واریکاپ ها عمدتاً در دستگاه های فرکانس بالا و فوق بالا به عنوان مثال برای تنظیم مدارهای نوسانی استفاده می شوند.

دیودهای شاتکیدستگاه های نیمه هادی هستند که از ویژگی های یک مانع پتانسیل استفاده می کنند ( سد شاتکی) در تماس فلز-نیمه هادی.

در دیودهای مورد بررسی، به دلیل ارتفاع متفاوت موانع پتانسیل برای الکترون ها و حفره ها، تزریق حامل های بار اقلیت وجود ندارد و فرآیندهای کندی مانند تجمع و جذب حامل های اقلیتی در پایه وجود ندارد. در نتیجه، اینرسی دیودها با یکسو شدن در تماس فلز-نیمه هادی با مقدار ظرفیت مانع تماس یکسو کننده تعیین می شود. Cbar = 1 pF). علاوه بر این، این دیودها

تلفات فعال ناچیز (ولتاژ رو به جلو بالا = 0.4 ولت

که 0.2 ولت کمتر از دیودهای معمولی است). CVC دیودهای شاتکی یک نمایی دقیق است (شکل 15).

شکل 15-VAC دیود شاتکی

با توجه به اینکه ظرفیت مانع و مقاومت فعال سری در چنین دیودهایی به ترتیب کم است، مقدار کمی وجود دارد.

و زمان شارژ مجدد مخزن؛ این امکان استفاده را فراهم می کند

دیودهای شاتکی به عنوان دیودهای پالسی پرسرعت ( f\u003d 3-15 گیگاهرتز)، به عنوان مثال، در برخی مدارها به عنوان عناصر لگاریتمی پرسرعت و در یکسو کننده های قدرتمند با فرکانس بالا، که در آنها دیودها قادر به کار در فرکانس های حداکثر 1 مگاهرتز با Uobr \u003d 50V و Ipr \u003d هستند. 10A.

دیودهای تونلیدستگاه های نیمه هادی هستند (نداشتن p-n-انتقال) با استفاده از اثر گان- ظاهر بر روی مشخصه I-V یک بخش از مقاومت دیفرانسیل منفی (شکل 16).

شکل 16-VAC دیود تونلی

نسبت فعلی ایمکس/ من هستم= 5...10. این ویژگی دیودهای Gunn در توسعه تقویت کننده ها، ژنراتورهای نوسانات سینوسی و آرامش، در دستگاه های سوئیچینگ با فرکانس های 100 مگاهرتز تا 10 گیگاهرتز استفاده می شود.

ال ای دی ها- اینها دستگاه های نیمه هادی تابشی (شاخص) هستند که برای تبدیل مستقیم طراحی شده اند انرژی الکتریکیبه انرژی تابش نور نامنسجم.

اصل عملکرد LED ها مبتنی بر تبدیل انرژی الکتریکی به تابش الکترومغناطیسی است که طیف آن به طور کامل یا جزئی در ناحیه مرئی قرار دارد که محدوده طول موج آن 0.45-0.68 میکرون است.

ساختار LED است r-p-اتصالی که در آن، هنگامی که یک جریان رو به جلو چند میلی آمپر در هر دو ناحیه اتصال جریان می یابد، نوترکیب الکترون ها و حفره های تزریق شده رخ می دهد، اما کارآمدترین تبدیل الکترون های تزریق شده به انرژی نور در پایه رخ می دهد. آر- مناطق.

حداکثر مقدار انرژی که می تواند در طول نوترکیب آزاد شود برابر با فاصله نواری یک نیمه هادی معین است. مواد نیمه هادی با فاصله نواری کمتر از 1.8 eV می توانند تابش با طول موج بیشتر از 0.7 میکرومتر را تحریک کنند که خارج از محدوده طول موج نور مرئی قرار دارد. بنابراین، مواد نیمه هادی اصلی مورد استفاده برای تولید LED های سریال عبارتند از: گالیم فسفید GaP، محلول های جامد (GaAsP، GaAlP) و کاربید سیلیکون (SiC) با فاصله نواری بیش از 2 eV. تصویر مشروط و روشناییمشخصه AT(Ipr) سبک_

تودیودا، کجا AT- روشنایی نور در کندلا، نشان داده شده در شکل. 17.

شکل 17-VAC LED

فتودیودیک دستگاه نیمه هادی است p-n-انتقال،

جریان معکوس آن به روشنایی بستگی دارد اف(شکل 18، آ).

شکل 18-V مشخصه یک دیود نوری شکل 19-V مشخصه یک دیود

وقتی کوانتوم های نور جذب می شوند p-n-انتقال یا در مناطق مجاور کریستال نیمه هادی، حامل های بار جدید (جفت الکترون-حفره) تشکیل می شود، بنابراین جریان معکوس (جریان عکس) از طریق فتودیود هنگام روشن شدن افزایش می یابد.

با افزایش شار نورانی افمقاومت انتقال کاهش می یابد (شکل 18، ب).

ابزار طراحی شده برای بهره برداری از این پدیده نامیده می شود مقاومت نوریو ترانزیستورها و تریستورهایی که به اثر تابش با شار نور پاسخ می دهند و قادر به تقویت همزمان جریان نوری هستند به ترتیب نامیده می شوند. فوتوترانزیستورهاو فتوتریستورها.

اپتوکوپلرهای دیودی- اینها دستگاه هایی هستند که از عناصر متصل نوری یک جفت اپتوکوپلر (یک LED کنترل شده و یک تابش دریافت کننده فتودیود) تشکیل شده اند و برای انجام تبدیل های الکتریکی و نوری کاربردی طراحی شده اند.

روی انجیر نوزده، آنموداری از یک اپتوکوپلر دیودی با کوپلینگ نوری مستقیم داخلی را نشان می دهد. تغییر در جریان ورودی مناز طریق LED با تغییر در روشنایی درخشش آن و تغییر در روشنایی فتودیود همراه است که منجر به کاهش مقاومت فتودیود و در نتیجه افزایش جریان می شود. بیرون آمدناز طریق خروجی اپتوکوپلر (شکل 19، ب).

یکی از ویژگی های مهم چنین اپتوکوپلری، جداسازی کامل الکتریکی ورودی و خروجی دستگاه است که بازخورد الکتریکی از خروجی آن به ورودی را حذف می کند.