Yarim o'tkazgichli diodlar elektronika va elektronika sanoatida keng qo'llaniladi. Ular mustaqil ravishda ham, tranzistorlar va boshqa ko'plab qurilmalarning p-n-birikmasi sifatida ishlatiladi. Diskret komponent sifatida diodlar ko'plab elektron sxemalarning asosiy qismidir. Ular kam quvvatli ilovalardan tortib to rektifikatorlargacha bo'lgan ko'plab ilovalarni topadilar.
Diod nima?
Yunon tilidan tarjima qilingan ushbu elektron elementning nomi tom ma'noda "ikki terminal" degan ma'noni anglatadi. Ular anod va katod deb ataladi. Zanjirda oqim anoddan katodga o'tadi. Yarimo'tkazgichli diod bir tomonlama element bo'lib, teskari yo'nalishdagi oqim oqimi bloklanadi.
Foydalanish printsipi
Yarim o'tkazgichli diodlarning qurilmasi juda boshqacha. Buning sababi shundaki, ularning ko'p turlari mavjud bo'lib, ular ham nominal qiymatida, ham bajaradigan funktsiyalarida farqlanadi. Biroq, aksariyat hollarda asosiy tamoyilyarimo'tkazgichli diodlarning ishlashi bir xil. Ularning asosiy funksiyalarini taʼminlovchi p-n birikmasi mavjud.
Bu atama odatda diodning standart shakliga nisbatan qoʻllaniladi. Aslida, bu ularning deyarli har qanday turiga tegishli. Diyotlar zamonaviy elektronika sanoatining asosini tashkil qiladi. Hamma narsa - oddiy elementlar va tranzistorlardan tortib zamonaviy mikroprotsessorlargacha - yarimo'tkazgichlarga asoslangan. Yarimo'tkazgichli diodaning ishlash printsipi yarimo'tkazgichlarning xususiyatlariga asoslanadi. Texnologiya materiallar guruhiga asoslangan bo'lib, ularning kristall panjarasiga aralashmalar kiritilishi teshik va elektronlar zaryad tashuvchisi bo'lgan hududlarni olish imkonini beradi.
P-n-junction
P-n-tipli diod o'z nomini oldi, chunki u oqimning faqat bir yo'nalishda oqishini ta'minlaydigan p-n o'tishdan foydalanadi. Element keng qo'llaniladigan boshqa xususiyatlarga ega. Misol uchun, yarimo'tkazgichli diodlar yorug'likni chiqarishi va aniqlashi, sig'imni o'zgartirishi va kuchlanishni boshqarishi mumkin.
P-n-birikmasi asosiy yarimo'tkazgichli strukturadir. Nomidan ko'rinib turibdiki, bu p- va n-tipli hududlar o'rtasidagi bog'lanishdir. O'tish zaryad tashuvchilarga faqat bitta yo'nalishda harakat qilish imkonini beradi, bu, masalan, o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantirish imkonini beradi.
Standart diodlar odatda kremniydan tayyorlanadi, ammo germaniy va boshqa yarimo'tkazgich materiallar ham asosan maxsus maqsadlarda ishlatiladi.
Volt-amper xarakteristikasi
Diode oqim kuchlanish egri chizig'i bilan tavsiflanadi, uni 2 tarmoqqa bo'lish mumkin: oldinga va teskari. Qarama-qarshi yo'nalishda qochqin oqimi 0 ga yaqin, lekin kuchlanish kuchayishi bilan u asta-sekin o'sib boradi va buzilish kuchlanishiga erishilganda u keskin o'sa boshlaydi. Oldinga yo'nalishda oqim o'tkazuvchanlik chegarasidan yuqori qo'llaniladigan kuchlanish bilan tez ko'tariladi, bu silikon diodlar uchun 0,7 V va germaniy uchun 0,4 V. Turli materiallardan foydalanadigan hujayralar turli volt-amper xarakteristikalari va o'tkazuvchanlik chegarasi va buzilish kuchlanishlariga ega.
P-n-o'tish diodini asosiy darajadagi qurilma deb hisoblash mumkin. U signal zanjirlari va detektorlardan tortib induksiya yoki o‘rni bobinlarida va yuqori quvvatli rektifikatorlarda cheklovchilar yoki vaqtinchalik bostiruvchilargacha bo‘lgan ko‘plab ilovalarda keng qo‘llaniladi.
Xususiyatlar va parametrlar
Diode texnik xususiyatlari juda ko'p ma'lumotlarni taqdim etadi. Biroq, ular nima ekanligini aniq tushuntirishlar har doim ham mavjud emas. Quyida diodning turli xarakteristikalari va parametrlari haqida ma'lumot berilgan, ular spetsifikatsiyalarda keltirilgan.
Yarim o'tkazgich material
P-n o'tish joylarida ishlatiladigan material muhim ahamiyatga ega, chunki u yarimo'tkazgichli diodlarning ko'plab asosiy xususiyatlariga ta'sir qiladi. Silikon yuqori samaradorlik va past ishlab chiqarish xarajatlari tufayli eng ko'p qo'llaniladi. Tez-tez ishlatiladigan boshqaelement germaniydir. Boshqa materiallar odatda maxsus maqsadli diodlarda qo'llaniladi. Yarimo'tkazgich materialini tanlash juda muhim, chunki u o'tkazuvchanlik chegarasini belgilaydi - kremniy uchun taxminan 0,6 V va germaniy uchun 0,3 V.
Toʻgʻridan-toʻgʻri oqim rejimida kuchlanish pasayishi (U pr.)
Oqim o'tadigan har qanday elektr zanjiri kuchlanishning pasayishiga olib keladi va yarimo'tkazgichli diodning bu parametri, ayniqsa quvvat yo'qotishlari U ave. bilan mutanosib bo'lsa, tuzatish uchun katta ahamiyatga ega. Bundan tashqari, elektron komponentlar ko'pincha kerak bo'ladi. kichik kuchlanish pasayishini ta'minlang, chunki signallar zaif bo'lishi mumkin, lekin ular hali ham uni engishlari kerak.
Bu ikki sababga koʻra sodir boʻladi. Birinchisi, p-n o'tishning tabiatida yotadi va oqimning kamayish qatlamini kesib o'tishiga imkon beruvchi o'tkazuvchanlik chegarasi kuchlanishining natijasidir. Ikkinchi komponent oddiy rezistiv yo'qotishdir.
Indikator katta oqimlarni koʻtara oladigan rektifikator diodlar uchun katta ahamiyatga ega.
Teskari kuchlanishning eng yuqori nuqtasi (U maks.)
Bu yarimo'tkazgichli diod bardosh bera oladigan eng yuqori teskari kuchlanish. Uni oshib ketmaslik kerak, aks holda element muvaffaqiyatsiz bo'lishi mumkin. Bu faqat kirish signalining RMS kuchlanishi emas. Har bir kontaktlarning zanglashiga olib kelishi kerak, ammo tekislashtiruvchi kondansatkichli oddiy bitta yarim to'lqinli rektifikator uchun kondansatör kirish cho'qqisiga teng kuchlanishni ushlab turishini unutmang.signal. Keyin diod teskari yo'nalishda kiruvchi signalning cho'qqisiga ta'sir qiladi va shuning uchun bu sharoitlarda to'lqinning eng yuqori qiymatiga teng bo'lgan maksimal teskari kuchlanish bo'ladi.
Maksimal oldinga oqim (U pr. maks.)
Elektr zanjirini loyihalashda, maksimal diodli oqim darajasidan oshib ketmasligiga ishonch hosil qiling. Oqim kuchayishi bilan qo'shimcha issiqlik hosil bo'ladi, uni olib tashlash kerak.
Oqish oqimi (I bor.)
Ideal diyotda teskari oqim bo'lmasligi kerak. Ammo haqiqiy p-n o'tish joylarida bu yarimo'tkazgichda ozchilik zaryad tashuvchilarning mavjudligi bilan bog'liq. Oqish oqimining miqdori uchta omilga bog'liq. Shubhasiz, ularning eng muhimi teskari kuchlanishdir. Bundan tashqari, qochqin oqimi haroratga bog'liq - uning o'sishi bilan u sezilarli darajada oshadi. Bundan tashqari, u yarimo'tkazgich materialining turiga juda bog'liq. Bu borada kremniy germaniydan ancha yaxshi.
Oqish oqimi ma'lum bir teskari kuchlanish va ma'lum bir haroratda aniqlanadi. Odatda u mikroamperlarda (LA) yoki pikoamperlarda (pA) belgilanadi.
Oʻtish sigʻimi
Barcha yarimo'tkazgichli diodlar ulanish sig'imiga ega. Yo'qotish zonasi - bu zaryadsizlanish mintaqasi va ko'pchilik zaryad tashuvchilari bo'lgan mintaqaning chekkasida hosil bo'lgan ikkita plastinka o'rtasidagi dielektrik to'siq. Haqiqiy sig'im qiymati teskari kuchlanishga bog'liq bo'lib, bu o'tish zonasining o'zgarishiga olib keladi. Uning ortishi kamayish zonasini kengaytiradi va natijadaqobiliyatini pasaytiradi. Bu fakt varaktorlarda yoki varikaplarda qo'llaniladi, ammo boshqa ilovalar uchun, ayniqsa RF ilovalari uchun bu ta'sirni minimallashtirish kerak. Parametr odatda ma'lum bir kuchlanishda pF da ko'rsatiladi. Koʻpgina RF ilovalari uchun maxsus past qarshilikli diodlar mavjud.
Kol turi
Maqsadiga qarab, yarimo'tkazgichli diodlar har xil turdagi va shakldagi paketlarda ishlab chiqariladi. Ba'zi hollarda, ayniqsa, signalni qayta ishlash davrlarida foydalanilganda, paket ushbu elektron elementning umumiy xususiyatlarini aniqlashda asosiy element hisoblanadi. Issiqlik tarqalishi muhim bo'lgan quvvat davrlarida paket diodaning ko'plab umumiy parametrlarini aniqlay oladi. Yuqori quvvatli qurilmalarni radiatorga ulash imkoniyati bo'lishi kerak. Kichikroq buyumlar qo'rg'oshin qutilarida yoki sirtga o'rnatiladigan qurilmalar sifatida ishlab chiqarilishi mumkin.
Diodlar turlari
Ba'zan yarimo'tkazgichli diodlarning tasnifi bilan tanishish foydali bo'ladi. Biroq, ba'zi narsalar bir nechta toifalarga tegishli bo'lishi mumkin.
Teskari diod. U unchalik keng qo'llanilmasa ham, u p-n-tipli elementning bir turi bo'lib, u o'z ta'sirida tunnelga juda o'xshaydi. Past darajadagi kuchlanish pasayishi bilan ajralib turadi. Detektorlar, rektifikatorlar va yuqori chastotali kalitlarda foydalanishni topadi.
Injection tranzit diyot. Bu ko'proq tarqalgan ko'chki bilan uchish bilan juda ko'p umumiyliklarga ega. Mikroto'lqinli generatorlar va signalizatsiya tizimlarida ishlatiladi.
Diode Gunn. Bu p-n-turiga tegishli emas, lekin ikkita terminali bo'lgan yarimo'tkazgichli qurilma. U odatda 1-100 gigagertsli diapazonda mikroto'lqinli signallarni ishlab chiqarish va aylantirish uchun ishlatiladi.
Chiroq chiqaradigan yoki LED elektron komponentlarning eng mashhur turlaridan biridir. Oldinga egilishda, birikma orqali o'tadigan oqim yorug'lik chiqishiga olib keladi. Ular aralash yarimo'tkazgichlardan (masalan, galliy arsenid, galiy fosfid, indiy fosfidi) foydalanadi va dastlab faqat qizil rang bilan cheklangan bo'lsa-da, turli xil ranglarda porlashi mumkin. Displeylar funksiyasi va ishlab chiqarish usulini o‘zgartiruvchi ko‘plab yangi ishlanmalar mavjud, bunga OLED misol bo‘la oladi.
Fotodiod. Nurni aniqlash uchun ishlatiladi. Foton p-n o'tish joyiga tegsa, u elektronlar va teshiklarni yaratishi mumkin. Fotodiodlar odatda teskari yo'nalish sharoitida ishlaydi, bu erda yorug'lik tomonidan yaratilgan kichik oqimlarni ham osongina aniqlash mumkin. Fotodiodlar elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Ba'zan pin tipidagi elementlar fotodetektor sifatida ishlatiladi.
Pin-diod. Elektron elementning nomi yarimo'tkazgichli diodaning qurilmasini yaxshi tavsiflaydi. U standart p- va n-tipli hududlarga ega, ammo ular orasida aralashmalarsiz ichki hudud mavjud. Bu kommutatsiya uchun foydali bo'lishi mumkin bo'lgan, shuningdek, fotodiodlarda va hokazolarda bo'lishi mumkin bo'lgan tükenme hududining maydonini oshirish ta'siriga ega.
Standart p-n-birikmasini normal holat deb hisoblash mumkinyoki bugungi kunda ishlatiladigan standart turdagi diodlar. Ular RF yoki boshqa past kuchlanishli ilovalarda, shuningdek, yuqori voltli va yuqori quvvatli rektifikatorlarda ishlatilishi mumkin.
Schottky diodlari. Ular standart p-n tipidagi silikon yarimo'tkazgichlarga qaraganda kamroq oldinga kuchlanish tushishiga ega. Past oqimlarda u silikon diodlarda bo'lgani kabi 0,6 V emas, balki 0,15 dan 0,4 V gacha bo'lishi mumkin. Buning uchun ular odatdagidek amalga oshirilmaydi - ular metall-yarim o'tkazgich kontaktidan foydalanadilar. Ular cheklovchilar, rektifikatorlar va radio uskunalarida keng qo'llaniladi.
Zaryad toʻplangan diod. Bu juda yuqori chastotalarda impulslarni hosil qilish va shakllantirish uchun ishlatiladigan mikroto'lqinli diodning bir turi. Uning ishlashi juda tez o'chirish xususiyatiga asoslangan.
Lazerli diod. U oddiy yorug'likdan farq qiladi, chunki u kogerent nur hosil qiladi. Lazerli diodlar DVD va CD drayvlardan lazerli ko'rsatgichlargacha bo'lgan ko'plab qurilmalarda qo'llaniladi. Ular lazerlarning boshqa shakllariga qaraganda ancha arzon, ammo LEDlarga qaraganda sezilarli darajada qimmatroq. Ularning ishlash muddati cheklangan.
Tunnel diodi. Garchi u bugungi kunda keng qo'llanilmasa-da, ilgari u boshqa elementlarga qaraganda samaraliroq bo'lganida, kuchaytirgichlar, osilatorlar va kommutatsiya qurilmalari, osiloskopning vaqt sxemalarida ishlatilgan.
Varaktor yoki varikap. Ko'pgina RF qurilmalarida qo'llaniladi. Ushbu diod uchun teskari yo'nalish qo'llaniladigan kuchlanishga qarab tükenme qatlamining kengligini o'zgartiradi. Ushbu konfiguratsiyadaizolyatsiyalovchi dielektrik va o'tkazuvchan hududlar tomonidan hosil qilingan plitalar vazifasini bajaradigan tükenme hududi bilan kondansatör vazifasini bajaradi. Voltaj bilan boshqariladigan osilatorlar va RF filtrlarida ishlatiladi.
Zener diodi. Bu diodning juda foydali turi, chunki u barqaror mos yozuvlar kuchlanishini ta'minlaydi. Shu sababli, zener diodi juda ko'p miqdorda ishlatiladi. U teskari moyillik sharoitida ishlaydi va ma'lum bir potentsial farqga erishilganda o'tadi. Agar oqim qarshilik bilan cheklangan bo'lsa, u holda bu barqaror kuchlanishni ta'minlaydi. Elektr ta'minotini barqarorlashtirish uchun keng qo'llaniladi. Zener diodlarida teskari buzilishning 2 turi mavjud: Zenerning parchalanishi va zarba ionlanishi.
Shunday qilib, har xil turdagi yarimo'tkazgichli diodlar kam quvvatli va yuqori quvvatli ilovalar uchun, yorug'likni chiqaradigan va aniqlaydigan, past kuchlanish pasayishi va o'zgaruvchan sig'imga ega elementlarni o'z ichiga oladi. Bunga qo'shimcha ravishda mikroto'lqinli pech texnologiyasida qo'llaniladigan bir qancha navlar mavjud.
