Od elektronického návrhu po výrobu a opravy se diody značně používají pro několik aplikací. Jedná se o různé typy a přenášejí elektrický proud na základě vlastností a specifikací dané diody. Jedná se hlavně o přechodové diody P-N, fotocitlivé diody, Zenerovy diody, Schottkyho diody, diody Varactor. Mezi fotocitlivé diody patří LED, fotodiody a fotovoltaické články. Některé z nich jsou stručně vysvětleny v tomto článku.

1. Přechodová dioda P-N

Spojení P-N je polovodičové zařízení, které je tvořeno polovodičovým materiálem typu P a N. P-typ má vysokou koncentraci otvorů a N-typ má vysokou koncentraci elektronů. Difúze děr je od typu p do typu n a elektronová difúze je od typu n do typu p.

Donorové ionty v oblasti typu n se kladně nabijí, když se volné elektrony pohybují z typu n do typu p. Proto je kladný náboj vybudován na N-straně spojení. Volné elektrony přes spojení jsou záporné akceptorové ionty vyplněním otvorů, pak je na obrázku znázorněn záporný náboj vytvořený na straně p spojení.

Elektrické pole tvořené kladnými ionty v oblasti typu n a zápornými ionty v oblastech typu p. Tato oblast se nazývá oblast difúze. Vzhledem k tomu, že elektrické pole rychle zametá volné nosiče, je tedy oblast o volné nosiče vyčerpána. Integrovaný potenciál V_skvůli Ê se vytvoří na křižovatce je znázorněno na obrázku.

Funkční schéma diody P-N Junction:

Funkční schéma diody P-N Junction

Forward Characteristics of P-N Junction:

Když je kladná svorka baterie připojena k typu P a záporná svorka je připojena k typu N, nazývá se dopředné zkreslení přechodu P-N, je zobrazen obrázek níže.

Dopředné charakteristiky křižovatky P-N

Pokud se toto vnější napětí stane větším než hodnota potenciální bariéry, přibližně 0,7 voltu pro křemík a 0,3 V pro Ge, potenciální bariéra se překročí a proud začne protékat v důsledku pohybu elektronů přes spojení a to samé pro otvory.

Charakteristiky předpětí předpětí křižovatky P-N

Reverzní charakteristiky křižovatky P-N:

Když je kladné napětí přivedeno na n-část a záporné napětí na p-část diody, říká se, že je ve stavu obráceného zkreslení.

Obvod zpětných charakteristik křižovatky P-N

Když je kladné napětí přivedeno na N-část diody, elektrony se pohybují směrem ke kladné elektrodě a aplikace záporného napětí na část p vede k pohybu otvorů směrem k záporné elektrodě. Výsledkem je, že elektrony procházejí křižovatkou a kombinují se s otvory na opačné straně křižovatky a naopak. Ve výsledku se vytvoří vrstva vyčerpání, která má dráhu s vysokou impedancí s bariérou s vysokým potenciálem.

Charakteristiky reverzního zkreslení křižovatky P-N

“schéma zapojení přepínače spdt ”

Aplikace diody P-N Junction:

Spojovací dioda P-N je zařízení citlivé na polaritu dvou terminálů, dioda vede při předpětí a dioda nevodí při zpětném předpětí. Díky těmto vlastnostem se přechodová dioda P-N používá v mnoha aplikacích, jako je

Usměrňovače v DC zdroj napájení
Demodulační obvody
Ořezové a upínací sítě

2. Fotodioda

Fotodioda je druh diody, která generuje proud úměrný dopadající světelné energii. Jedná se o převodník světla na napětí / proud, který najde uplatnění v bezpečnostních systémech, dopravnících, automatických spínacích systémech atd. Fotodioda je konstrukčně podobná LED, ale její p-n přechod je vysoce citlivý na světlo. Spojení p-n může být vystaveno nebo zabaleno do okna pro vstup světla do spojení P-N. V dopředně předpjatém stavu prochází proud z anody na katodu, zatímco ve zpětně předpjatém stavu proudí fotoproud v opačném směru. Ve většině případů je balení fotodiody podobné LED s anodovými a katodovými vodiči vyčnívajícími z pouzdra.

“jak postavit samostatně běžící generátor ”

Foto dioda

Existují dva druhy fotodiod - fotodiody PN a PIN. Rozdíl je v jejich výkonu. Fotodioda PIN má vnitřní vrstvu, takže musí být obrácená. V důsledku reverzního předpětí se šířka oblasti vyčerpání zvětšuje a kapacita křižovatky p-n se zmenšuje. To umožňuje generování více elektronů a děr v oblasti vyčerpání. Jednou z nevýhod reverzního předpětí je však to, že generuje šumový proud, který může snížit poměr S / N. Zpětné předpětí je tedy vhodné pouze v aplikacích, které vyžadují vyšší šířka pásma . Fotodioda PN je ideální pro aplikace s nízkým osvětlením, protože provoz je nestranný.

Fotodioda pracuje ve dvou režimech, jmenovitě fotovoltaickém režimu a fotovodivém režimu. Ve fotovoltaickém režimu (nazývaném také režim nulového zkreslení) je fotovoltaický proud ze zařízení omezen a zvyšuje se napětí. Fotodioda je nyní v předpjatém stavu vpřed a přes křižovatku p-n začíná protékat „temný proud“. Tento tok temného proudu nastává naproti směru fotoproudu. Tmavý proud se generuje v nepřítomnosti světla. Tmavý proud je fotoproud indukovaný zářením pozadí plus saturační proud v zařízení.

Photoconductive mode occurs when the photodiode is reverse biased. V důsledku toho se šířka vyčerpávající vrstvy zvětšuje a vede ke snížení kapacity p-n spojení. Tím se zvyšuje doba odezvy diody. Responzivita je poměr generovaného fotoproudu k energii dopadajícího světla. Ve fotovodivém režimu dioda generuje pouze malý proud zvaný Saturační proud nebo zpětný proud ve svém směru. Fotoproud zůstává v tomto stavu stejný. Fotoproud je vždy úměrný luminiscenci. I když je fotovodivý režim rychlejší než fotovoltaický režim, elektronický šum je ve fotovodivém režimu vyšší. Fotodiody na bázi křemíku generují méně šumu než fotodiody na bázi germania, protože křemíkové fotodiody mají větší odstup.

3. Zenerova dioda

Zener Zenerova dioda je typ diody, která umožňuje tok proudu v dopředném směru podobně jako usměrňovací dioda, ale zároveň umožňuje zpětný tok proudu, i když je napětí nad hodnotou průrazu Zenerovy. To je obvykle o jeden až dva volty vyšší než jmenovité napětí Zenerova napětí a je známé jako Zenerovo napětí nebo lavina. Zener byl pojmenován tak po Clarence Zenerovi, který objevil elektrické vlastnosti diody. Zenerovy diody nacházejí uplatnění v regulaci napětí a ochraně polovodičových součástek před kolísáním napětí. Zenerovy diody jsou široce používány jako reference napětí a jako bočníkové regulátory k regulaci napětí v obvodech.

Zenerova dioda používá svůj přechod p-n v režimu zpětného zkreslení, aby získala Zenerův efekt. Během Zenerova efektu nebo Zenerova rozpadu udržuje Zener napětí v blízkosti konstantní hodnoty známé jako Zenerovo napětí. Konvenční dioda má také vlastnost reverzního zkreslení, ale pokud je překročeno napětí reverzního zkreslení, bude dioda vystavena vysokému proudu a bude poškozena. Zenerova dioda je naopak speciálně navržena tak, aby měla snížené průrazné napětí zvané Zenerovo napětí. Zenerova dioda také vykazuje vlastnost řízeného zhroucení a umožňuje proudu udržovat napětí na Zenerově diodě blízké zhroucení napětí. Například 10voltový Zener spadne 10 voltů v širokém rozsahu zpětných proudů.

ZENEROVÝ SYMBOL Když je Zenerova dioda reverzně předpjatá, její p-n křižovatka narazí na lavinu a Zener vede opačným směrem. Pod vlivem aplikovaného elektrického pole se záclonové elektrony zrychlí, aby klepaly a uvolňovaly další elektrony. Tím končí lavinový efekt. Pokud k tomu dojde, bude mít malá změna napětí za následek velký tok proudu. Zenerova rozdělení závisí na aplikovaném elektrickém poli a také na tloušťce vrstvy, na kterou je aplikováno napětí.

ROZDĚLENÍ ZENERU Zenerova dioda vyžaduje sériově zapojený rezistor omezující proud, aby omezil tok proudu Zenerem. Zenerův proud je obvykle fixován jako 5 mA. Například pokud je použit Zener 10 V se zdrojem 12 V, je ideální udržovat Zenerův proud na hodnotě 5 mA 400 Ohmů (blízká hodnota je 470 Ohmů). Pokud je napájení 12 voltů, je na Zenerově diodě 10 voltů a na odporu 2 volty. S 2 volty přes odpor 400 ohmů bude proud přes odpor a Zener 5 mA. Zpravidla se tedy v sérii se Zenerovým odporem používají 220 Ω až 1K rezistory v závislosti na napájecím napětí. Pokud je proud procházející Zenerovým proudem nedostatečný, bude výstup neregulovaný a menší než jmenovité průrazné napětí.