Маркировка диодов и их фото: характеристики, обозначение и маркировка диодов

Светодиод на схеме, обозначение диодов и светодиодов

Сразу оговорюсь, что статья будет посвящена не только как обозначается светодиод на схеме, но и диодов как таковых, ввиду того, что они являются прародителями LED.

Обратимся к физике: диод – можно перевести как «двухэлектродный». Издревле электроника строилась на электровакуумных приборах и именно оттуда телевизионные лампы носили названия как: диоды, триоды, пентоды и т.п.

Вообще полупроводниковые диоды изобретены в начале 20 века и использовались для «различения» детектирования радиосигналов. Название диодов построено по количеству электродов (ножек прибора) – диоды (два), триод (три) и т.д.

Главное свойство любого диода – характеристика проводимости. Обозначение диода на схеме позволяет определить направление тока. Движение тока всегда будет совпадать со стрелкой на Условно-Графическом Обозначении. УГО – элемент (значок) которым обозначается диод на схеме. Рассмотрим ряд наиболее распространенных видов полупроводников на схеме от других подобных элементов.

Обозначение светодиодов и фотодиодов на схеме

Мы уже знаем, что светодиод – это обычный диод, способный излучать свет. Традиционным обозначением светодиодов, требования к графическому изображению которого устанавливает еще советский ГОСТ 2.730-73, выступает графический значок обычного диода. Чтобы это отобразить на схеме – было принято изображать на схеме две исходящие стрелки.

Как обозначается светодиод на схеме

Вход в светодиод – анод, выход – катод. На схеме этого, как правило, не показывают. Это необходимо просто запомнить. Маркировка выводов выполняется либо метками, либо длиной пинов. Короткий пин (ножка) – катод

Светодиод на схеме — обозначение

1 из 2

Обозначение фотодиодов на схеме

Фотодиод на схеме обозначается с точностью наоборот светодиодов. В таких УГО стрелки указываются в обратную сторону. Свойство фотодиода – изменение проводимости в зависимости от количество света, попадающего на его поверхность. Яркий пример применения – в фотодатчиках, которые включают и отключают искусственный свет, в зависимости от времени суток (освещенности).

Отображение фотодиода на схеме

1 из 2

Графические обозначения распространенных диодов на схеме

Простой диод на схеме

На схеме я показал обычный диод, который будет изображаться таким образом и никак иначе. Общий вид диодов не обязательно должен иметь такой вид, как на фото. В настоящий момент насчитывается до десятка разновидностей простых диодов.

УГО диода

1 из 2

Схема диода Шоттки

Диод Шоттки – один из видов выпрямительных диодов и применяется в высокочастотных цепях. Могут выпускаться как в дискретных видах, так и сразу в сборках. Кто хоть раз разбирал блоки питания, мог их там видеть. В частности в блоках питания компьютеров. На корпусе диода указывается графическая схема цоколевки и внутренняя схема включения.

Диоды Шоттки

1 из 2

Схема диода Зенера

Схема Зенера диод

1 из 3

Диод Зенера – в отечественной технической литературе трактуют «стабилитроном»

Внешне такие диоды выпускают в различных видо форматах. Выглядит как простой диод с меткой на одной из сторон. Может быть как в черной цветовой гамме, так и в стеклянном корпусе красного цвета с черной меткой на катоде. Основное свойство диода Зенера – стабилизация напряжения. Как правило его используют параллельно нагрузке в обратном направлении: к катоду подводят «+», а аноду «-«.

Схема варикапа

Схема и вид варикапа

1 из 2

Варикап – полупроводниковый прибор, диод. Применяется в цепях, где производятся операции с частотой сигнала. На схеме диод обозначется совместно с конденсатором.

Заключение по светодиодам на схемах

Мы рассмотрели наиболее распространенные диоды, светодиоды и их обозначение на схемах. Есть более специфические, но они вряд ли Вам могут пригодиться на первоначальном этапе знакомства со светодиодами.

2.4 Классификация и обозначение диодов

Классификация и условные графические
обозначения полупроводниковых диодов
изображена в виде схемы на рисунке 5.

Основой полупроводникового диода
является р – n переход, определяющий
его свойства, характеристики и параметры.

По своему назначению полупроводниковые
диоды подразделяются на: выпрямительные,
импульсные, высокочастотные,
сверхвысокочастотные, опорные
(стабилитроны), трехслойные переключающие,
туннельные, варикапы, фото и светодиоды.

Обозначение диодов состоит из четырех
элементов, первый (цифра или буква)
указывает на исходный материал
полупроводника; второй (буква) –
класс диода; третий (трехзначный
номер по сотням) – группу применения;
четвертый (буква) – разновидность
диода данного типа. Например КС 168А
– кремниевый стабилитрон малой мощности,
разновидность типа А.

2.5 Выпрямительные диоды

Для выпрямления переменного тока с
низкой частотой (50 – 100000 Гц) широко
применяются кремниевые плоскостные
диоды, имеющие во много раз меньше
обратные токи и большие обратное
напряжение по сравнению с германиевыми
(рисунок 6, а, б).

К основным параметрам выпрямительных
диодов, характеризующих их работу в
выпрямительных схемах, относятся:

– среднее значение выпрямленного
тока, который может длительно протекать
через диод при допустимом нагреве;

– среднее значение прямого напряжения,
однозначно определяемое по ВАХ при
заданном значении ;

Рисунок 6

– среднее значение обратного тока при
заданном значение обратного напряжения;

– диапазон рабочих частот, в пределах
которого ток диода не уменьшается ниже
заданной величины. Часто приводят
предельную частоту диапазона ;

– предельно допустимая амплитуда
обратного напряжения;

– максимальное значение прямого тока
диода, которое длительно выдерживает
диод без нарушения нормальной работы;

Выпрямительные диоды подразделяются
на диоды малой мощности средней
и большой
мощности. В таблице 1 приведен пример
основных параметров диода Д 248Б.

Таблица 1 – Значения параметров
выпрямительных диодов.

2.6 Высокочастотные импульсные диоды

Высокочастотные диоды являются
приборами универсального назначения.
Они могут работать в выпрямителях
переменного тока широкого диапазона
частот (до нескольких сотен мегагерц),
а также в модуляторах, детекторах и
других нелинейных преобразователях
электрических сигналов. Высокочастотные
диоды содержат как правило, точечный p
– n – переход и поэтому называются
точечными.

Прямая ветвь ВАХ не отличается от
соответствующей ветви характеристики
плоскостного диода, чего нельзя сказать
при сравнении обратных ветвей (рисунок
7, а).

Поскольку площадь р – n
перехода мала, то обратный ток невелик,
однако участок насыщения практически
не выражен, за счет токов утечки и
термогенерации обратный ток равномерно
возрастает.

Значения постоянных прямых токов
точечных диодов не превышает 50 мА, а
значения допустимых обратных напряжений
150 В.

По частотным свойствам точечные диоды
подразделяются на две группы:

Помимо статической емкости
точечные диоды характеризуются теми
же параметрами, что и выпрямительные
(рисунок 7,в).

В диапазоне сантиметровых и миллиметровых
волн применяются германивые и кремниевые
точечные диоды с очень малым радиусом
точечного контакта в р – n
переходе (2 – 3мкм). В таблице 2 приведен
пример основных параметров высокочастотного
диода Д 103А.

Таблица 2 – Основные параметры
высокочастотных диодов.

различных типов диодов | Их схемные символы и приложения

В этом уроке мы узнаем о различных типах диодов. К ним относятся маломощные диоды, стабилитроны, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, туннельные диоды, лавинные диоды и т. д. Это будет краткая заметка о различных типах диодов с их основными функциями и соответствующими условными обозначениями.

Краткое описание

Введение

Диоды представляют собой двухполюсные электронные устройства/компоненты, которые функционируют как односторонний переключатель, т. е. пропускают ток только в одном направлении. Эти диоды изготавливаются с использованием полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий и арсенид галлия.

Две клеммы диода известны как анод и катод. Основываясь на разнице потенциалов между этими двумя контактами, работу диода можно классифицировать двумя способами:

• Если анод имеет более высокий потенциал, чем катод, то говорят, что диод находится в прямом смещении, и он пропускает ток.
• Если катод имеет более высокий потенциал, чем анод, то говорят, что диод находится в обратном смещении и не пропускает ток.

Различные типы диодов имеют разные требования к напряжению. Для кремниевых диодов прямое напряжение составляет 0,7 В, а для германиевых диодов — 0,3 В. Обычно в кремниевых диодах темная полоса на одном конце диода указывает на вывод катода, а другой вывод — на анод.

Одним из основных применений диодов является выпрямление, то есть преобразование переменного тока в постоянный. Поскольку диоды позволяют току течь только в одном направлении и блокируют ток в другом направлении, диоды используются в устройствах защиты от обратной полярности и защиты от переходных процессов.

Существует множество различных типов диодов, некоторые из них перечислены ниже.

Различные типы диодов

Давайте теперь кратко рассмотрим несколько распространенных типов диодов.

1. Малый сигнальный диод

Это небольшое устройство с непропорциональными характеристиками, применение которого в основном связано с высокочастотными и очень слаботочными приложениями, такими как радиоприемники, телевизоры и т. д. Для защиты диода от загрязнения он покрыт стеклом, поэтому его также называют пассивированным стеклом. Диод. Одним из популярных диодов этого типа является 1N4148.

Внешний вид сигнальных диодов очень мал по сравнению с силовыми диодами. Для обозначения катодного вывода одна грань маркируется черным или красным цветом. Для применений на высоких частотах характеристики маломощного диода очень эффективны.

Что касается других функций, то сигнальные диоды обычно имеют малую пропускную способность по току и рассеиваемую мощность. Обычно они находятся в диапазоне 150 мА и 500 мВт соответственно.

Диод слабого сигнала может быть изготовлен из кремниевого или германиевого полупроводникового материала, но характеристики диода различаются в зависимости от легирующего материала.

Диоды для малых сигналов используются в диодных устройствах общего назначения, высокоскоростном переключении, параметрических усилителях и многих других устройствах. Некоторые важные характеристики диода малого сигнала:

• Пиковое обратное напряжение (V _PR ) — это максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено к диоду, прежде чем он выйдет из строя.
• Обратный ток (I _R ) — Ток (очень маленькое значение), протекающий при обратном смещении.
• Максимальное прямое напряжение при пиковом прямом токе (V _F при I _F )
• Время обратного восстановления – время, необходимое для снижения обратного тока от прямого тока до I _R .

2. Большой сигнальный диод

Эти диоды имеют большой слой PN-перехода. Таким образом, они обычно используются для выпрямления, то есть преобразования переменного тока в постоянный. Большой PN-переход также увеличивает пропускную способность по прямому току и обратное запирающее напряжение диода. Большие сигнальные диоды не подходят для высокочастотных применений.

Эти диоды в основном применяются в источниках питания (выпрямители, преобразователи, инверторы, устройства для зарядки аккумуляторов и т. д.). В этих диодах значение прямого сопротивления составляет несколько Ом, а значение сопротивления обратного запирания — мегаом.

Поскольку он обладает высокими характеристиками по току и напряжению, его можно использовать в электрических устройствах, предназначенных для подавления высоких пиковых напряжений.

3. Стабилитрон

Это пассивный элемент, работающий по принципу «пробойного стабилитрона». Впервые произведенный Кларенсом Зенером в 1934 году, он подобен обычному диоду в условиях прямого смещения, т. е. пропускает ток.

Но в условиях обратного смещения диод проводит ток только тогда, когда приложенное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как пробой Зенера. Он предназначен для защиты других полупроводниковых приборов от мгновенных импульсов напряжения. Он действует как регулятор напряжения.

4. Светоизлучающий диод (LED)

Эти диоды преобразуют электрическую энергию в энергию света. Первое производство началось в 1968 году. Он подвергается процессу электролюминесценции, в котором дырки и электроны рекомбинируются для получения энергии в виде света в условиях прямого смещения.

В первые дни светодиоды были очень дорогими и использовались только в специальных целях. Но с годами стоимость светодиодов значительно снизилась. Это, а также тот факт, что они чрезвычайно энергоэффективны, делает светодиоды основным источником освещения в домах, офисах, улицах (для уличного освещения, а также светофоров), автомобилях, мобильных телефонах.

5. Диоды постоянного тока

Они также известны как токорегулирующие диоды, токоограничивающие диоды или транзисторы с диодным соединением. Функция диода заключается в регулировании напряжения при определенном токе.

Функционирует как двухконтактный ограничитель тока. При этом JFET действует как ограничитель тока для достижения высокого выходного импеданса. Символ диода постоянного тока показан ниже.

6. Диод Шоттки

В этом типе диода переход формируется путем контакта полупроводникового материала с металлом. Благодаря этому прямое падение напряжения уменьшается до минимума. Полупроводниковым материалом является кремний N-типа, который действует как анод, а металлы, такие как хром, платина, вольфрам и т. д., действуют как катод.

Благодаря металлическому переходу эти диоды обладают высокой проводимостью по току, что сокращает время переключения. Таким образом, диод Шоттки чаще используется в коммутационных приложениях. В основном из-за перехода металл-полупроводник падение напряжения низкое, что, в свою очередь, увеличивает производительность диода и снижает потери мощности. Таким образом, они используются в высокочастотных выпрямителях. Символ диода Шоттки показан ниже.

7. Диод Шокли

Это было одно из первых изобретенных полупроводниковых устройств. Shockley Diode имеет четыре слоя. Его также называют диодом PNPN. Он равен тиристору без затворной клеммы, что означает, что затворная клемма отключена. Поскольку триггерный вход отсутствует, диод может работать только при прямом напряжении.

Он остается включенным после включения и остается выключенным после включения. Диод имеет два рабочих состояния: проводящее и непроводящее. В непроводящем состоянии диод проводит с меньшим напряжением.

Обозначение диода Шокли:

Применение диода Шокли

• Триггерные переключатели для SCR.
• Действует как генератор релаксации.

8. Ступенчатые восстанавливающие диоды

Их также называют отщелкивающими диодами или диодами с накоплением заряда. Это особый тип диодов, который накапливает заряд положительного импульса и использует отрицательный импульс синусоидального сигнала. Время нарастания импульса тока равно времени скачка. Из-за этого явления у него есть импульсы восстановления скорости.

Эти диоды применяются в умножителях более высокого порядка и в схемах формирования импульсов. Частота среза этих диодов очень высока, порядка гигагерца.

В качестве умножителя этот диод имеет диапазон частот среза от 200 до 300 ГГц. В операциях, выполняемых в диапазоне 10 ГГц, эти диоды играют жизненно важную роль. Эффективность высока для множителей более низкого порядка. Символ этого диода показан ниже.

9. Туннельный диод

Используется как высокоскоростной переключатель со скоростью переключения порядка нескольких наносекунд. Благодаря туннельному эффекту он очень быстро работает в микроволновом диапазоне частот. Это двухконтактное устройство, в котором концентрация примесей слишком высока.

Переходная характеристика ограничена емкостью перехода и паразитной емкостью проводки. В основном используется в микроволновых генераторах и усилителях. Он действует как устройство с самой отрицательной проводимостью. Туннельные диоды можно настраивать как механически, так и электрически. Символ туннельного диода показан ниже.

Применение туннельных диодов

• Колебательные цепи.
• Микроволновые схемы.
• Устойчив к ядерному излучению.

10. Варакторный диод

Их также называют варикапными диодами. Он действует как переменный конденсатор. Операции выполняются в основном только в состоянии обратного смещения. Эти диоды очень известны благодаря своей способности изменять диапазоны емкости в цепи при постоянном протекании напряжения.

Они могут изменять емкость до высоких значений. В варакторном диоде мы можем уменьшить или увеличить слой обеднения, изменив обратное напряжение смещения. Эти диоды имеют множество применений в качестве управляемого напряжением генератора для сотовых телефонов, предварительных фильтров спутников и т. д. Символ варакторного диода приведен ниже.

Варакторные диоды

• Конденсаторы, управляемые напряжением
• Генераторы, управляемые напряжением
• Параметрические усилители
• Умножители частоты
• FM-передатчики и контуры фазовой автоподстройки частоты в радиоприемниках, телевизорах и сотовых телефонах

11. Лазерный диод

Аналогичен светодиоду, в котором активная область образована p-n переходом. Электрически лазерный диод представляет собой P-I-N диод, в котором активная область находится во внутренней области. Используется в оптоволоконной связи, считывателях штрих-кодов, лазерных указках, чтении и записи CD/DVD/Blu-ray, лазерной печати.

Типы лазерных диодов:

• Лазер с двойной гетероструктурой: Свободные электроны и дырки доступны одновременно в данной области.
• Лазеры с квантовыми ямами: лазеры, имеющие более одной квантовой ямы, называются лазерами с несколькими квантовыми ямами.
• Квантовые каскадные лазеры: это лазеры с гетеропереходом, которые обеспечивают лазерное воздействие на относительно длинных волнах.
• Лазеры на гетероструктурах с раздельным удержанием: Чтобы компенсировать проблему тонкого слоя в квантовых лазерах, мы выбираем лазеры на гетероструктурах с раздельным удержанием.
• Лазеры с распределенным брэгговским отражателем: это могут быть лазеры с краевым излучением или VCSELS.

Обозначение лазерного диода:

12. Диод подавления переходного напряжения

В полупроводниковых устройствах переходные процессы возникают из-за резкого изменения напряжения в состоянии. Они повредят выходной отклик устройства. Чтобы решить эту проблему, используются диоды подавления напряжения. Работа диода подавления напряжения аналогична работе стабилитрона.

Работа этих диодов нормальная, как у диодов с p-n переходом, но во время переходного напряжения их работа меняется. В нормальных условиях импеданс диода высок. При появлении в цепи любого переходного напряжения диод попадает в область лавинного пробоя, в которой обеспечивается низкий импеданс.

Очень спонтанно, потому что продолжительность лавинного срыва колеблется в пикосекундах. Диод подавления переходного напряжения будет ограничивать напряжение до фиксированных уровней, в основном его фиксирующее напряжение находится в минимальном диапазоне.

Находят применение в области телекоммуникаций, медицины, микропроцессоров и обработки сигналов. Он быстрее реагирует на перенапряжение, чем варисторы или газоразрядные трубки.

Символ для диода подавления переходного напряжения показан ниже.

Диод характеризуется:

• Ток утечки
• Максимальное обратное напряжение зазора
• Напряжение пробоя
• Напряжение фиксации
• Паразитная емкость
• Паразитная индуктивность
• Количество энергии, которое он может поглотить

13. Диоды, легированные золотом

В этих диодах в качестве легирующей примеси используется золото. Эти диоды быстрее, чем другие диоды. В этих диодах ток утечки в условиях обратного смещения также меньше. Даже при более высоком падении напряжения это позволяет диоду работать на сигнальных частотах. В этих диодах золото способствует более быстрой рекомбинации неосновных носителей.

14. Супербарьерные диоды

Это выпрямительный диод с малым падением прямого напряжения, как у диода Шоттки, с устойчивостью к импульсным перенапряжениям и низким обратным током утечки, как у диода с P-N-переходом. Он был разработан для приложений с высокой мощностью, быстрым переключением и малыми потерями. Выпрямители с супербарьером представляют собой выпрямители следующего поколения с более низким прямым напряжением, чем диод Шоттки.

15. Диод Пельтье

В этом типе диода он выделяет тепло на стыке двух материалов полупроводника, которое течет от одного вывода к другому. Этот поток выполняется только в одном направлении, которое совпадает с направлением текущего потока.

Это тепло вырабатывается за счет электрического заряда, возникающего при рекомбинации неосновных носителей заряда. В основном это используется в системах охлаждения и обогрева. Этот тип диодов используется в качестве датчика и теплового двигателя для термоэлектрического охлаждения.

16. Кристаллический диод

Он также известен как кошачий ус, который представляет собой диод с точечным контактом. Его работа зависит от давления контакта между полупроводниковым кристаллом и острием.

В этом присутствует металлическая проволока, которая прижимается к полупроводниковому кристаллу. При этом полупроводниковый кристалл действует как катод, а металлическая проволока — как анод. Эти диоды морально устарели. В основном используется в микроволновых приемниках и детекторах.

Применение кварцевых диодов

• Выпрямитель кварцевых диодов
• Детектор кристаллического диода
• Кристаллический радиоприемник

17. Лавинный диод

Это пассивный элемент, работающий по принципу лавинного пробоя. Он работает в условиях обратного смещения. Это приводит к большому току из-за ионизации, производимой P-N-переходом в условиях обратного смещения.

Эти диоды специально разработаны для предотвращения повреждения при определенном обратном напряжении. Символ лавинного диода показан ниже:

Лавинный диод Использование

• Генерация РЧ-шума: Он действует как источник РЧ-сигнала для мостов антенного анализатора, а также как генератор белого шума.
• Используется в радиооборудовании, а также в аппаратных генераторах случайных чисел.
• Генерация микроволновой частоты: В этом случае диод действует как устройство с отрицательным сопротивлением.
• Однофотонный лавинный детектор: это фотонные детекторы с высоким коэффициентом усиления, используемые для измерения уровня освещенности.

18. Кремниевый управляемый выпрямитель

Он состоит из трех выводов: анода, катода и затвора. Он почти равен диоду Шокли. Как следует из названия, он в основном используется для целей управления, когда в цепи применяются небольшие напряжения. Символ выпрямителя с кремниевым управлением показан ниже:

Режимы работы:

1. Режим прямой блокировки (состояние выключения): в этом случае J1 и J3 смещены в прямом направлении, а J2 смещен в обратном направлении. Он предлагает высокое сопротивление ниже напряжения пробоя и, следовательно, считается выключенным состоянием.
2. Режим прямой проводимости (включенное состояние): Увеличив напряжение на аноде и катоде или подав положительный импульс на затвор, мы можем включить. Единственный способ выключить — уменьшить ток, протекающий через него.
3. Режим блокировки реверса (состояние выключено): SCR, блокирующий обратное напряжение, называется асимметричным SCR. В основном используется в инверторах источника тока.

19. Вакуумные диоды

Вакуумные диоды состоят из двух электродов, которые действуют как анод и катод. Катод состоит из вольфрама, который испускает электроны в направлении анода. Всегда поток электронов будет только от катода к аноду. Таким образом, он действует как переключатель.

Если катод покрыт оксидным материалом, то способность эмиссии электронов высока. Аноды немного длинноваты, а в некоторых случаях их поверхность шероховатая для снижения температуры, развивающейся в диоде. Диод будет проводить только в одном случае, когда анод положителен по отношению к катоду. Символ показан на рисунке:

20. PIN-диод

PIN-диод представляет собой улучшенную версию обычного диода с соединением P-N. В PIN-диоде легирование не требуется. Собственный материал, то есть материал, не имеющий носителей заряда, вставляется между областями P и N, что увеличивает площадь обедненного слоя.

Когда мы прикладываем прямое напряжение смещения, дырки и электроны выталкиваются во внутренний слой. В какой-то момент из-за этого высокого уровня инжекции электрическое поле также будет проводить через собственный материал. Это поле заставляет носители течь из двух областей. Символ PIN-диода показан ниже:

PIN-диод Применение:

• ВЧ-переключатели: PIN-диод используется как для сигнала, так и для выбора компонентов. Например, PIN-диоды действуют как катушки индуктивности переключателя диапазона в генераторах с низким фазовым шумом.
• Аттенюаторы: используется в качестве мостового и шунтирующего сопротивления в мостовом Т-аттенюаторе.
• Фотодетекторы: обнаруживают фотоны рентгеновского и гамма-излучения.

21. Устройства точечного контакта

Золотая или вольфрамовая проволока используется в качестве точечного контакта для создания области PN-перехода путем пропускания через нее сильного электрического тока. Небольшая область PN-перехода создается вокруг края провода, который соединяется с металлической пластиной, как показано на рисунке.

В прямом направлении его работа очень похожа, но в условиях обратного смещения провод действует как изолятор. Поскольку этот изолятор находится между пластинами, диод действует как конденсатор. Как правило, конденсатор блокирует постоянные токи, но переменные токи могут протекать в цепи на высоких частотах. Таким образом, они используются для обнаружения высокочастотных сигналов.

22. Диод Ганна

Диод Ганна изготовлен только из полупроводникового материала n-типа. Область истощения двух материалов N-типа очень тонкая. При увеличении напряжения в цепи увеличивается и ток. После определенного уровня напряжения ток будет экспоненциально уменьшаться, что свидетельствует об отрицательном дифференциальном сопротивлении.

Имеет два электрода с арсенидом галлия и фосфидом индия. Благодаря этому он имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. Его также называют устройством с переносом электронов. Он производит микроволновые радиочастотные сигналы, поэтому в основном используется в микроволновых радиочастотных устройствах. Также можно использовать как усилитель. Символ диода Ганна показан ниже:

Типы диодов и их применение

Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухполюсный электрический обратный клапан, пропускающий ток в одном направлении . Они в основном состоят из кремния, но также используется германий. Обычно они используются для ректификации. Но существуют разные свойства и характеристики диодов, которые можно использовать для разных целей. Эти характеристики изменены для формирования различных типов диодов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов с различными свойствами.

• Запись по теме: Различные типы датчиков с приложениями

Некоторые из различных типов диодов, их свойства и области применения описаны ниже:

Содержание

Диод с P-N переходом

Диод с P-N переходом изготовлен из полупроводникового материала. Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа. Комбинация этих слоев P- и N-типа образует соединение, известное как соединение P-N.  Отсюда и название Диод P-N перехода .

Пропускает ток в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительные диоды, используемые для выпрямления.

Существуют различные типы диодов, в которых используется переход P-N с различной концентрацией примеси. Они обсуждаются ниже.

Диод слабого сигнала

Это тип диода с P-N переходом, который работает на низковольтных сигналах. Площадь его соединения очень мала. Из-за чего переход имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет маленькому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень коротким временем восстановления. Однако его ограничения  низкие параметры напряжения и тока .

Благодаря высокой скорости переключения эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.

• Связанный пост: Различные типы реле, их работа и применение

Выпрямительный диод

Выпрямительный диод представляет собой тип диода с P-N переходом, у которого площадь P-N перехода очень велика. Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.

Это наиболее распространенный и часто используемый тип диода. Эти типы диодов могут выдерживать большие токи и используются для преобразования переменного тока в постоянный ( Rectification ).

Диод Шоттки

Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки, , представляет собой диод, состоящий из небольшого перехода между полупроводником N-типа и металлом. У него нет соединения P-N.  

Преимущество диода Шоттки в том, что он имеет очень низкое прямое напряжение падение и быстрое переключение . Поскольку емкостной переход (PN-переход) отсутствует, скорость переключения диода Шоттки очень высока.

Ограничение диода Шоттки заключается в том, что он имеет низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки.

Диоды с супербарьером

Диоды с супербарьером (SBR) также являются выпрямительными диодами, но имеют низкое прямое падение напряжения, как и диод Шоттки. У них низкий обратный ток утечки , как у обычного диода с PN-переходом.

SBR использует MOSFET , создавая короткий контакт между его затвором и истоком.

SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и быстрое переключение.

• Запись по теме: Типы переключателей. Его конструкция, работа и применение

Светоизлучающий диод (LED)

Светоизлучающий диод также представляет собой диод с P-N-переходом, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.

Светодиод состоит из полупроводника прямого диапазона. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от энергетической щели полупроводника.

Светодиод преобразует электрическую энергию в световую.

Фотодиод

Фотодиод представляет собой тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток. Его действие противоположно действию 9.0113 Светодиод .

Каждый полупроводниковый диод подвержен влиянию оптических носителей заряда. Вот почему они упакованы в светонепроницаемый материал.

В фотодиоде есть специальное отверстие, позволяющее свету проникать в его чувствительную часть.

Когда свет (фотонные частицы) попадает на PN-переход, он создает электронно-дырочную пару. Эти электроны и дырки вытекают в виде электрического тока. Для повышения эффективности используется диод с контактным соединением .

Фотодиод используется в обратном смещении, и их можно использовать в солнечных батареях.

• Связанная запись: Типы предохранителей — их конструкция, работа и применение

Лазерный диод

Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в световую. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазерный диод состоит из PIN-перехода, где электрон и дырка объединяются вместе в собственной (I) области. когда они объединяются, генерируется лазерный луч.

Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерных указках, CD-приводах, лазерных принтерах и т. д.

Туннельный диод

Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 г. за что он получил Нобелевскую премию в 1973 г., т.е. почему он также известен как диод Эсаки .

Туннельный диод представляет собой сильно легированный диод с P-N переходом . Он работает по принципу туннельного эффекта . Из-за высокой концентрации легирования барьер перехода становится очень тонким. Это позволяет электрону легко покинуть барьер. Это явление известно как туннельный эффект .

Туннельный диод имеет область на кривой VI , где ток уменьшается по мере увеличения напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и микроволновый усилитель .

Символ с характеристикой VI кривая туннельного диода приведена ниже:

Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении и является быстродействующим переключающим устройством.

• Запись по теме: Типы резисторов | Фиксированный, переменный, линейный и нелинейный

Стабилитрон

Стабилитрон назван в честь Кларенса Малвина Зенера , открывшего эффект Зенера .

Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении. когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение Зенера , оно позволяет протекать току.

Диод Зенера имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом. Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.

При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).

При обратном смещении блокируется до тех пор, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он пропускает ток с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой Зенера вызван двумя причинами: квантовым туннелированием электронов и Лавинный обвал .

Зенеровский диод в основном используется в конфигурации с обратным смещением. Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.

Обратный диод

Обратный диод или задний диод представляет собой диод с P-N переходом, работа которого аналогична работе туннельного диода , и стабилитрона . Но рабочие напряжения гораздо ниже.

Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.

В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно меньше по сравнению с туннельным диодом. В противном случае он работает как обычный диод с PN-переходом.

В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжение пробоя намного ниже.

Широко не используется, но может быть использован для выпрямления сигнала небольшого напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ смесителе и умножителе.

• Сообщение по теме: Типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный

Лавинный диод

Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, специально разработанный для работы в области лавинного пробоя .

Лавинный пробой – это явление, при котором на P-N переход подается достаточное обратное напряжение. Из-за этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.

Лавинный диод работает аналогично диоду Зенера. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.

Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкое напряжение может легко его разрушить. Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжений по сравнению с простым диодом Зенера.

Диод для подавления переходного напряжения (TVS)

Диод для подавления переходного напряжения или диод для подавления переходного напряжения — это тип лавинного диода, который защищает цепь от скачков высокого напряжения.

Диод TVS может выдерживать более высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.

Однонаправленный диод TVS работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и защита от перенапряжения при обратном смещении.

Двунаправленный TVS-диод действует как два последовательно включенных лавинных диода. Изготавливается как единый компонент. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжений при использовании параллельно с цепью.

• Запись по теме: Типы защелок — защелки SR и D

Диод, легированный золотом

В диоде такого типа в качестве примеси (легирующего материала) используется золото или платина. Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с PN-переходом.

Диод постоянного тока

Диод постоянного тока AKA  токоограничивающий диод (CLD) представляет собой диод с двумя выводами, изготовленный из JFET. Он регулирует протекающий через него ток до фиксированного уровня.

CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET. Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.

Ступенчатый восстанавливающий диод

Ступенчатый восстанавливающий диод или отсечной диод представляет собой диод с P-N переходом, который резко прекращает протекание тока при изменении его направления на противоположное.

SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) состоит из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирующей примеси вблизи перехода. Из-за чего носители заряда (электроны и дырки) вблизи перехода также уменьшаются. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится пренебрежимо малой. Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ON на OFF.

В обычном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальный диод требует некоторого времени на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому он может мгновенно прекратить подачу тока.

• Связанный пост: Различные типы электронных счетчиков

Пельтье или термодиод

Пельтье или термодиод — это тип диода, тепловое сопротивление которого в одном направлении отличается от другого. Таким образом, генерируемое тепло течет в одном направлении к одной стороне (терминалу), оставляя другую сторону более прохладной.

Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессорах и холодильниках для охлаждающего эффекта.

Вакуумный диод

Это простейшая форма диода, состоящего из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).

Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод подхватывает электроны, и поток продолжается.

Катод можно нагревать прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде высвобождается в вакуум после нагревания. Анод собирает эти электроны и течет ток.

При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.

Таким образом, ток течет только в одном направлении.

Варакторный диод

Варакторный диод, также известный как диод Vericap, представляет собой конденсаторы, управляемые напряжением. Они имеют P-N переход с переменной емкостью перехода.

Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.

Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варикапный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.

Варакторные диоды применяются в качестве управляемого напряжением генератора в контуре фазовой автоподстройки частоты, в ВЧ-фильтрах и умножителях частоты .

Связанная запись: Типы интегральных схем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Диод Ганна

Диод Ганна, также известный как « Устройство переноса электронов » (TED), представляет собой диод с отрицательным сопротивлением, такой как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , открывшего « Эффект Ганна » в 1962 году.

Диод Ганна не имеет P-N перехода. На самом деле он состоит из только материала N-типа , поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод. Это также причина, по которой многие люди называют его «устройством переноса электронов» (TED) вместо диода.

Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне терминала, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет более легкую концентрацию легирования.

При подаче напряжения на диод Ганна первоначально его ток увеличивается с увеличением напряжения.

При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает увеличиваться с ростом напряжения. Это приводит к падению текущего потока. Это область отрицательного сопротивления 9В этой области работает диод 0114 и Ганна.

Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .

• Связанная запись: Типы цепей, сети и части цепей

PIN-диод

PIN-диод представляет собой трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой ‘ I ’ расположен между сильнолегированным P и полупроводником N-типа.

Электроны и дырки из N- и P-областей соответственно перетекают в собственную область (I). Как только область «I» полностью заполняется электронами-дырками, диод начинает проводить.

При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.

При более высокой частоте PIN-диод будет действовать как линейный резистор. Это связано с тем, что PIN-диод имеет плохое обратное время восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.

На низкой частоте действует как выпрямительный диод. Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и отключиться во время цикла.

Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает электронно-дырочную пару. Эта электронно-дырочная пара вытекает как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотогальванических элементах .

PIN-диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в радиочастотных приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR)

SCR представляет собой четырехслойное полупроводниковое коммутационное устройство P-N-P-N. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор.

SCR представляет собой диод с внешним управляющим входом, известным как вход затвора. Он позволяет току течь в одном направлении.

Когда SCR подключен к прямому смещению, он еще не пропускает ток. Это известно как режим прямой блокировки .

Чтобы заставить SCR работать в прямом режиме, ему нужно либо необходимое напряжение для пересечения предела пробоя, либо подача положительного импульса на его вход затвора.

Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удержания тока, либо выключите вход затвора и на мгновение замкните анод-катод.

При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после применения входа затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, тринистор начинает проводить ток из-за лавинных явлений.

Тиристор используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока большой мощности

Диод Шокли

Диод Шокли представляет собой четырехслойный диод PNPN. Он похож на SCR, но не имеет входа управления или затвора.

Диод Шокли имеет тенденцию оставаться включенным, когда он включен, и имеет тенденцию оставаться выключенным, когда он выключен.

Поскольку мы знаем, что диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — это подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.

После подачи напряжения, превышающего напряжение пробоя, через него будет протекать ток.

В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение уменьшится по сравнению с напряжением пробоя. Чтобы он отключился, напряжение должно быть значительно ниже напряжения пробоя.

• По теме: Различные типы солнечных панелей

Диод с точечным контактом

Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .

Это тип диода, в котором небольшой точечный переход формируется между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа.