Диод определение: Применение диодов

Содержание

Применение диодов

Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они присутствуют практически во всех электронных приборах, которые мы ежедневно используем – от мобильного телефона до его зарядного устройства. В этой статье рассмотрим основные типы электронных схем, в которых диоды нашли свое применение.

1. Нелинейная обработка аналоговых сигналов

В связи с тем, что диоды относятся к элементам нелинейного типа, они применяются в детекторах, логарифматорах, экстрематорах, преобразователях частоты и в других устройствах, в которых предполагается нелинейная обработка аналоговых сигналов. В таких случаях диоды используют или как основные рабочие приборы – для обеспечения прохождения главного сигнала, или же в качестве косвенных элементов, например в цепях обратной связи. Указанные выше устройства значительно отличаются между собой и используются для разных целей, но применяемые диоды в каждом из них занимают очень важное место.

2. Выпрямители

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.

3. Стабилизаторы

Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.

4. Ограничители

Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов. В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.

5. Устройства коммутации

Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения. Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание. Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.

6.Логические цепи

В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа.

Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.

Светодиоды

Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы — 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603, Top type, мигающий диод, диод с резистором, Star PCB, Emitter. В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого. Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.

1. Одиночные светодиоды

Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор.

Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях.

2. 7’Segment

Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7’Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами.

3. Матрица светодиодов

Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры. Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения. Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике.

4. LED телевизоры

LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии. Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы. Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.

Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.

Импульсный диод | Основы электроакустики

Импульсный диод – это диод с малой длительностью переходных процессов, предназначенный для применения в импульсных режимах работы.

Они применяются в качестве коммутирующих элементов , для детектирования высокочастотных сигналов и для других целей. При быстрых изменениях напряжения на диоде в pn- переходе возникают переходные процессы, обусловленные двумя основными процессами. Первое – это накопление неосновных носителей в базе диода при его прямом включении, т.е. заряд диффузионной емкости. А при смене напряжения на обратное (или при его уменьшении) — рассасывание этого заряда. Второе явление – это перезарядка барьерной емкости, которая тоже происходит не мгновенно, а характеризуется постоянной времени t=rd*Cbar, где rd — дифференциальное сопротивление диода (сопротивление по переменному току), а Cbar — барьерная емкость pn- перехода. Первое явление играет основную роль при больших плотностях прямого тока через диод, заряд барьерной емкости в этом случае играет второстепенную роль. При малых плотностях тока переходные процессы в диоде определяются вторым явлением, а второстепенную роль играет уже накопление неосновных носителей заряда в базе.

Рассмотрим процесс переключения диода из состояния высокой проводимости (диод открыт) в состояние низкой проводимости (диод закрыт) При приложении прямого напряжения возникает значительный прямой ток, что приводит к накоплению неосновных носителей заряда в области базы (это высокоомная n — область). При переключении диода с прямого направления на обратное в начальный момент через диод идет большой обратный ток, ограниченный, в основном, объемным сопротивлением базы. Со временем накопленные в базе неосновных носители рекомбинируют или уходят через pn- переход, и обратный ток уменьшается до своего стационарного значения. Весь этот процесс занимает время восстановления обратного сопротивления tgoc– интервал времени от момента прохождения тока через нуль после переключения диода до момента достижения обратным током заданного низкого значения. Это один из основных параметров импульсных диодов, и по его значению они делятся на шесть групп: tboc >500 нс; tboc =150…500 нс; tboc =30…150 нс, tboc =5…30 нс; tboc =1…5 нс и tboc

Рисунок 1. 11 — Процесс переключения диода из открытого состояния в закрытое

При пропускании импульса тока в прямом направлении наблюдается выброс напряжения в первый момент после включения (рисунок 1.12), что связано с повышением напряжением до тех пор, пока не закончится накопление неосновных носителей в базе диода. После этого сопротивление базы понижается и напряжение уменьшается.

Рисунок 1.12 Процесс переключения диода из закрытого состояния в открытое

Этот процесс характеризуется вторым параметром импульсного диода – временем установления прямого напряжения, равным интервалу времени от начала импульса тока до достижения заданного значения прямого напряжения.

Значения этих параметров зависят от структуры диода и от времени жизни неосновных носителей заряда в базе диода. Для уменьшения времени жизни неосновных носителей в базу вводится небольшое количество примеси золота. Атомы золота служат дополнительными центрами рекомбинации, в результате их введения уменьшается время жизни носителей заряда, а следовательно, и диффузионная емкость pn- перехода. Уменьшение барьерной емкости достигается технологическим и конструктивным методами. Импульсные диоды изготавливаются на основе планарной технологии, эпитаксиального наращивания, ионно-лучевой технологии. Основным полупроводниковым материалом при этом служит кремний. В быстродействующих импульсных цепях широко используют диоды Шотки, в которых переход выполнен на основе контакта металл-полупроводник. Условное обозначение показано на рис.

Рисунок — Условное обозначение диода Шотки

У этих диодов не затрачивается время на накопление и рассасывание зарядов в базе, их быстродействие зависит только от скорости процесса перезарядки барьерной емкости. Вольтамперная характеристика диодов Шотки напоминает характеристику диодов на основе pn — переходов. Отличие состоит в том, что прямая ветвь в пределах 8 — 10 декад приложенного напряжения представляет почти идеальную экспоненциальную кривую, а обратные токи — малы (доли-десятки наноампер). Конструктивно диоды Шотки выполняют в виде пластины низкоомного кремния, на которую нанесена высокоомная эпитаксиальная пленка с электропроводностью того же типа. На поверхность пленки вакуумным напылением нанесен слой металла. Диоды Шотки применяют также в выпрямителях больших токов и в логарифмирующих устройствах.

Светоизлучающие диоды (InGaN СИД)/КОРПОРАЦИЯ НИЧИА

Нажимайте на иконки, чтобы увидеть список моделей СИД, подходящих для каждого применения.

Широкий выбор для целей общего освещения, с точным цветовоспроизведением, высокой эффективностью и продолжительным сроком службы.

Светодиоды различных оттенков, размеров и направленности, для бесконечно разнообразных видов специальной подсветки.

Светодиоды для полноцветных дисплеев, различного назначения и для использования в различных условиях окружающей среды.

Очень надёжные светодиоды для применения там, где действуют строгие стандарты безопасности. *Соответствует IATF16949

Светодиоды, идельно подходящие для подсветки ЖКД.

УФ-светодиод с самой высокой мощностью, большим временем работы и высокой эффективностью.

Директива RoHS и бессвинцовая пайка

Все СИД Ничиа соответствуют требованиям Директивы RoHS и пригодны к бессвинцовой пайке

Программа курса «Твердотельная электроника» | Радиофизический факультет НИ ТГУ

Целью курса «Твердотельная электроника» является ознакомление с физическими принципами работы, характеристиками и функциональными возможностями основных твердотельных приборов.

Задачей курса «Твердотельная электроника» является выработка умения качественно объяснить и математически описать физические процессы, лежащие в основе действия твердотельных приборов различного назначения, и на основе полученных соотношений корректно рассчитать их параметры. Изучение дисциплины предусматривает также ознакомление с новыми идеями и экспериментальными результатами в области твердотельной электроники.

I. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

(лекции – 52 часа)

1. Введение (2 часа)

Краткий исторический обзор развития твердотельной электроники, роль твердотельных приборов и устройств на их основе в науке и технике. Предмет и содержание курса.

2. Контактные явления на границе металл-полупроводник (6 часов)

Термоэлектронная эмиссия из полупроводника, термодинамическая работа выхода, контактная разность потенциалов. Запорные и антизапорные слои. Распределение потенциала в области пространственного заряда (ОПЗ) запорного слоя Шоттки. Ширина и емкость запорного слоя Шоттки, диодная теория выпрямления. Эквивалентная схема диода с барьером Шоттки. Функциональные возможности диодов с барьером Шоттки.

3. Электронно-дырочные переходы (14 часов)

Образование электронно-дырочного перехода (p-n-перехода), контактная разность потенциалов. Распределение потенциала в ОПЗ p-n-перехода. Ширина и емкость ОПЗ. Диодная теория выпрямления полупроводникового диода. Влияние рекомбинации и генерации носителей в ОПЗ p-n-перехода на вид вольт-амперных характеристик. Частотные свойства полупроводникового диода, эквивалентная схема. Электрический пробой p-n-перехода. Переходные процессы в диодах с p-n-переходом. Функциональные возможности полупроводниковых диодов (выпрямительные диоды, стабилитроны, импульсные диоды, детекторы СВЧ-диапазона, параметрические диоды и варикапы).

4. Гетеропереходы (4 часа)

Получение гетеропереходов. Энергетическая диаграмма идеального гетероперехода. Основные свойства гетеропереходов (односторонняя инжекция, суперинжекция, локализация носителей, эффект оптического окна).

5. Диоды для усиления и генерации СВЧ-мощности (6 часов)

Туннельный диод, его вольт-амперная характеристика и частотные свойства. Диод Ганна, вольт-амперная характеристика, формирование домена, возможные режимы работы. Мощность и коэффициент полезного действия диодов Ганна.

6. Биполярные транзисторы (10 часов)

Структура и принцип действия транзистора в качестве усилителя. Коэффициент передачи тока на низкой частоте в схеме с общей базой. Статические характеристики и коэффициент передачи тока в различных схемах включения. Выражения для переменных токов в транзисторе, его эквивалентная схема. Частотная зависимость коэффициента передачи тока, предельная частота усиления, граничная частота (частота отсечки) коэффициента передачи тока. Различные типы быстродействующих транзисторов.

7. Полевые транзисторы (6 часов)

Принцип действия и статические характеристики полевого транзистора с p–n-переходом в качестве затвора, его эквивалентная схема и частотные свойства. Принцип действия и статические характеристики полевого транзистора с изолированным затвором. Преимущества и недостатки полевых транзисторов. Устройство и принцип действия энергонезависимых элементов памяти на основе МОП-транзисторов.

8. Интегральные микросхемы (2 часа).

Понятие об интегральной микросхеме (ИМС). Классификация интегральных микросхем. Полупроводниковые, пленочные, гибридные и совмещенные ИМС. Степень интеграции. Полупроводниковые биполярные ИМС. Топология интегрального биполярного транзистора. МДП – интегральные микросхемы.

9. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы (2 часа).

Фотодиод с p–n-переходом. Принцип действия. Составляющие фототока. Спектральная характеристика фотодиода. Излучающий диод. Принцип действия. Спектр излучения диода. Внешний квантовый выход и мощность излучения.

II. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

1. Рекомендуемая литература (основная)

1. В.И. Гаман. Физика полупроводниковых приборов: Учебное пособие.- 2-е изд.- Томск: Изд-во НТЛ, 2000.- 426 с.

2. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах: Пер. с англ.- 2-е изд.- М.: Мир, 1984.- Кн.1.- 456 с., Кн.2.- 456 с.

3. В.А. Гуртов. Твердотельная электроника. – М.: Техносфера, 2005, 408 с.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная)

1. Лебедев А.И. Физика полупроводниковых приборов. – М.: Физматлит, 2008. – 488 с.

2. И.П. Степаненко Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. М.:, СПб.: Лаб. базовых знаний, 2001. – 488 с.

3. Н.М. Тугов, Б.А. Глебов, Н.А. Чарыков. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1990.- 576 с.

3. Рекомендуемая литература по практическим занятиям (основная)

1. Малянов С.В., Калыгина В.М. Сборник задач по физике биполярных полупроводниковых приборов: Учебное пособие. – Томск: Изд-во НТЛ, 2008. – 112 с.

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте энергетическую диаграмму запорного слоя Шоттки при отсутствии и при наличии внешней разности потенциалов.

2. Какое уравнение надо решать для определения зависимости потенциальной энергии электрона от его координаты в ОПЗ запорного слоя Шоттки? Запишите его.

3. Какой вид имеют зависимости ширины запорного слоя и его ёмкости от напряжения?

4. Запишите выражение для ВАХ диода Шоттки и проанализируйте зависимость плотности тока от напряжения.

5. Нарисуйте эквивалентную схему диода Шоттки при наличии прямого и обратного напряжений.

6. Нарисуйте энергетические диаграммы для р—n-перехода, у которого р— и n— области являются невырожденными полупроводниками, и для перехода, у которого эти области вырождены.

7. Какой вид имеют зависимости ширины и ёмкости ОПЗ от напряжения для ступенчатого и плавного р–n-переходов?

8. Записать граничное условие, связывающее концентрацию избыточных дырок на границе ОПЗ и базы с напряжением на p–n-переходе.

9. Пояснить физический смысл инжекционной (диффузионной) и рекомбинационной составляющих прямого тока через р–n-переход. Как они зависят от напряжения?

10. Пояснить физический смысл диффузионной и генерационной составляющих обратного тока через р–n-переход. Как они зависят от напряжения?

11. Нарисуйте эквивалентную схему диода с р–n-переходом. Какой вид она будет иметь при большом обратном напряжении?

12. Пояснить физический смысл барьерной и диффузионной емкостей диода с с р–n-переходом.

13. Какими физическими процессами обусловлен переходный процесс при переключении диода из пропускного в запорное состояние?

14. Изобразить энергетическую диаграмму резкого анизотипного p–N-гетероперехода. Основные области практического применения гетеропереходов.

15. При выполнении каких условий полупроводниковый диод может выполнять роль выпрямителя?

16. В чем преимущества использования структур с барьером Шоттки для создания импульсных диодов и детекторов СВЧ-диапазона?

17. Нарисуйте ВАХ туннельного диода и поясните природу тока в пропускном и запорном направлениях.

18. Нарисуйте ВАХ диода Ганна и поясните, какой физический процесс обуславливает появление участка с отрицательной дифференциальной проводимостью.

19. Перечислите возможные режимы работы диода Ганна. Чисто качественно поясните, чем эти режимы различаются.

20. Запишите выражение для коэффициента передачи тока биполярного транзистора, включенного в схему с общей базой. Поясните его зависимость от отношения ширины базы к диффузионной длине неосновных носителей заряда.

21. Нарисуйте систему выходных характеристик биполярного транзистора, включенного в схему с общей базой.

22. Запишите выражение для коэффициента передачи тока биполярного транзистора, включенного в схему с общим эмиттером, и нарисуйте систему выходных характеристик.

23. Дайте определение предельной частоты усиления по току биполярного транзистора. Как она зависит от коэффициента диффузии неосновных носителей заряда и ширины базы?

24. Чем обусловлена частотная зависимость коэффициента передачи тока в биполярном транзисторе?

25. Изобразите структуру полевого транзистора с р–n-переходом в качестве затвора и поясните механизм усиления переменного сигнала.

26. Нарисуйте систему выходных характеристик и характеристику передачи нормально открытого полевого транзистора с р—n-переходом.

27. Запишите выражение, которое связывает переменный ток в цепи стока полевого транзистора с переменным напряжением на затворе.

28. Изобразите структуру МДП-транзистора и поясните механизм усиления переменного сигнала.

29. Дайте определение граничной частоты полевого транзистора.

Вопросы билетов

1. Используя формулу для распределения потенциала Ф(х), получить выражения для: напряжённости поля в запорном слое Шоттки; ширины ОПЗ; ёмкости запорного слоя С_б. Проанализировать зависимость С_б от напряжения.

2. Получить выражение для вольт-амперной характеристики диода с барьером Шоттки и проанализировать зависимость плотности тока от напряжения. Области практического применения ДБШ. ( Используя готовое выражение для плотности термоэмиссионного потока электронов из металла в вакуум ).

3. Используя выражения для плотности постоянного тока и напряженияU(t)=U+u_iexp(iwt), получить формулы для плотности тока и активной проводимости диода с барьером Шоттки. Обосновать структуру эквивалентной схемы ДБШ.

4. Построить энергетическую диаграмму p–n-перехода, у которого p и n области являются невырожденными полупроводниками, получить выражение для контактной разности потенциалов.

5. Решая уравнение Пуассона, получить распределение потенциальной энергии электрона, а также напряжённости электрического поля в резком p-n-переходе.

6. Используя готовые выражения для ширины ОПЗ, получить выражение для ёмкости резкого p–n-перехода и провести анализ зависимости С_p-n от U.

7. Диодная теория выпрямления диода с полуограниченной базой. Получить выражение для плотности тока и дать анализ её зависимости от напряжения. ( Считая уравнение непрерывности для дырок в n-области диода известным ).

8. Используя выражение для плотности переменного тока через диод с базой n — типа: ,провести анализ частотной зависимости активной проводимости диода.

9. Используя выражение для плотности переменного тока через диод с базой n — типа: ,провести анализ частотной зависимости диффузионной ёмкости. Пояснить физический смысл диффузионной емкости диода.

10. Гетеропереходы. Энергетическая диаграмма и ВАХ идеального p—N— гетероперехода. Основные свойства гетеропереходов (односторонняя инжекция, суперинжекция, локализация носителей заряда, эффект «оптического окна») и их использование в приборах.

11. Провести анализ ВАХ туннельного диода при прямом и обратном напряжениях, используя энергетическую диаграмму. Из готового выражения для туннельного токаполучить формулы для Umax и Umin. Практическое применение туннельных диодов.

12. Диод Ганна. Используя энергетическую диаграмму n-GaAs, получить зависимостьскорости дрейфа электронов от напряжённости электрического поля. Проанализировать вид ВАХ. Практическое применение диодов Ганна

13. Механизм формирования доменов сильного электрического поля в диоде Ганна и возможные режимы его работы (пролётный, с подавлением домена, ограниченного накопления объёмного заряда). Практическое применение диодов Ганна.

14. Описать принцип действия биполярного p–n–p-транзистора в качестве усилителя мощности. Дать определение коэффициента передачи тока в схеме с общей базой иустановить его связь с эффективностью эмиттера, коэффициентом переноса дырок, коэффициентом умножения коллектора.

15. Используя выражения для постоянных токов через эмиттер и коллектор, получить формулу, описывающую низкочастотный коэффициент передачи тока p–n–p-транзистора.

16. Коэффициент передачи тока и статические характеристики (входные и выходные)p–n–p-транзистора в схеме с общей базой.

17. Коэффициент передачи тока и статические характеристики (входные и выходные)p–n–p-транзистора в схеме с общим эмиттером.

18. Принцип действия и статические характеристики (выходные, входные и характеристика передачи) полевого транзистора с p–n-переходом в качестве затвора.Получить выражения для дифференциальной проводимости канала, тока насыщения стока и крутизны характеристики передачи.

19. Эквивалентная схема и частотные свойства полевого транзистора с p–n-переходом в качестве затвора. Получить выражение для граничной частоты (или частоты отсечки) и сформулировать различные варианты её увеличения.

20. Принцип действия и статические выходные характеристики нормально закрытого МДП-транзистора. Преимущества и недостатки полевых транзисторов.

Все вопросы в формате MSWord

Полупроводниковый диод

Определение «Полупроводниковый диод» в Большой Советской Энциклопедии

Полупроводниковый диод, двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие «Полупроводниковый диод» объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение. Система классификации Полупроводниковый диод соответствует общей системе классификации полупроводниковых приборов. В наиболее распространённом классе электропреобразовательных Полупроводниковый диод различают: выпрямительные диоды, импульсные диоды, стабилитроны, диоды СВЧ (в т. ч. видеодетекторы, смесительные, параметрические, усилительные и генераторные, умножительные, переключательные). Среди оптоэлектронных Полупроводниковый диод выделяют фотодиоды, светоизлучающие диоды и ПП квантовые генераторы.
Наиболее многочисленны Полупроводниковый диод, действие которых основано на использовании свойств электронно-дырочного перехода (р—n-перехода). Если к р—n-переходу диода (рис. 1) приложить напряжение в прямом направлении (т. н. прямое смещение), т. е. подать на его р-область положительный потенциал, то потенциальный барьер, соответствующий переходу, понижается и начинается интенсивная инжекция дырок из р-области в n-область и электронов из n-области в р-область — течёт большой прямой ток (рис. 2). Если приложить напряжение в обратном направлении (обратное смещение), то потенциальный барьер повышается и через р—n-переход протекает лишь очень малый ток неосновных носителей заряда (обратный ток). На рис. 3 приведена эквивалентная схема такого Полупроводниковый диод
На резкой несимметричности вольтамперной характеристики (ВАХ) основана работа выпрямительных (силовых) диодов. Для выпрямительных устройств и др. сильноточных электрических цепей выпускаются выпрямительные Полупроводниковый диод, имеющие допустимый выпрямленный ток I_в до 300 а и максимальное допустимое обратное напряжение U*_оброт 20—30 в до 1—2 кв. Полупроводниковый диод аналогичного применения для слаботочных цепей имеют I_в_{< 0,1 а и называются универсальными. При напряжениях, превышающих U*_o6p, ток резко возрастает, и возникает необратимый (тепловой) пробой р—n-перехода, приводящий к выходу Полупроводниковый диод из строя. С целью повышения U*_обрдо нескольких десятков кв используют выпрямительные столбы, в которых несколько одинаковых выпрямительных Полупроводниковый диод соединены последовательно и смонтированы в общем пластмассовом корпусе. Инерционность выпрямительных диодов, обусловленная тем, что время жизни инжектированных дырок (см. Полупроводники) составляет > 10^-5—10^-4сек, ограничивает частотный предел их применения (обычно областью частот 50—2000 гц).

Использование специальных технологических приёмов (главным образом легирование германия и кремния золотом) позволило снизить время переключения до 10^-7—10^-10 сек и создать быстродействующие импульсные Полупроводниковый диод, используемые, наряду с диодными матрицами, главным образом в слаботочных сигнальных цепях ЭВМ. При невысоких пробивных напряжениях обычно развивается не тепловой, а обратимый лавинный пробой р—n-перехода — резкое нарастание тока при почти неизменном напряжении, называется напряжением стабилизации U_cт. На использовании такого пробоя основана работа полупроводниковых стабилитронов. Стабилитроны общего назначения с U_cт от 3—5 в до 100—150 в применяют главным образом в стабилизаторах и ограничителях постоянного и импульсного напряжения; прецизионные стабилитроны, у которых встраиванием компенсирующих элементов достигается исключительно высокая температурная стабильность U_cт (до 1×10^-5— 5×10^-6 К^-1), — в качестве источников эталонного и опорного напряжений.
В предпробойной области обратный ток диода подвержен очень значительным флуктуациям; это свойство р—n-перехода используют для создания генераторов шума. Инерционность развития лавинного пробоя в р—n-переходе (характеризующаяся временем 10^-9—10^-10сек) обусловливает сдвиг фаз между током и напряжением в диоде, вызывая (при соответствующей схеме включения его в электрическую цепь) генерирование СВЧ колебаний. Это свойство успешно используют в лавинно-пролётных полупроводниковых диодах, позволяющих осуществлять генераторы с частотами до 150 Ггц.
Для детектирования и преобразования электрических сигналов в области СВЧ используют смесительные Полупроводниковый диод и видеодетекторы, в большинстве которых р—n-переход образуется под точечным контактом. Это обеспечивает малое значение ёмкости С_в (рис. 3), а специфическое, как и у всех СВЧ диодов, конструктивное оформление обеспечивает малые значения паразитных индуктивности L_k и ёмкости С_к и возможность монтажа диода в волноводных системах.
При подаче на р—n-переход обратного смещения, не превышающего U*_обр, он ведёт себя как высокодобротный конденсатор, у которого ёмкость С_в зависит от величины приложенного напряжения. Это свойство используют в варикапах, применяемых преимущественно для электронной перестройки резонансной частоты колебательных контуров, в параметрических полупроводниковых диодах, служащих для усиления СВЧ колебаний, в варакторах и умножительных диодах, служащих для умножения частоты колебаний в диапазоне СВЧ. В этих Полупроводниковый диод стремятся уменьшить величину сопротивления r_б (основной источник активных потерь энергии) и усилить зависимость ёмкости С_в_{от напряжения U_o6p.}
У р—n-перехода на основе очень низкоомного (вырожденного) полупроводника область, обеднённая носителями заряда, оказывается очень тонкой (~ 10^-2 мкм), и для неё становится существенным туннельный механизм перехода электронов и дырок через потенциальный барьер (см. Туннельный эффект). На этом свойстве основана работа туннельного диода, применяемого в сверхбыстродействующих импульсных устройствах (например, мультивибраторах, триггерах), в усилителях и генераторах колебаний СВЧ, а также обращенного диода, применяемого в качестве детектора слабых сигналов и смесителя СВЧ колебаний. Их ВАХ (рис. 4) существенно отличаются от ВАХ других Полупроводниковый диод как наличием участка с «отрицательной проводимостью», ярко выраженной у туннельного диода, так и высокой проводимостью при нулевом напряжении.
К Полупроводниковый диод относят также ПП приборы с двумя выводами, имеющие неуправляемую четырёхслойную р—n—р—n-структуру и называют динисторами (см. Тиристор), а также приборы, использующие объёмный эффект доменной неустойчивости в ПП структурах без р—n-перехода — Ганна диоды. В Полупроводниковый диод используют и др. разновидности ПП структур: контакт металл — полупроводник (см. Шотки эффект, Шотки диод) и р—i—n-структуру, характеристики которых во многом сходны с характеристиками р—n-перехода. Свойство р—i—n-структуры изменять свои электрические характеристики под действием излучения используют, в частности, в фотодиодах и детекторах ядерных излучений, устроенных т. о., что фотоны или ядерные частицы могут поглощаться в активной области кристалла, непосредственно примыкающей к р—n-переходу, и изменять величину обратного тока последнего. Эффект излучательной рекомбинации электронов и дырок, проявляющийся в свечении некоторых р—n-переходов при протекании через них прямого тока, используется в светоизлучающих диодах. К Полупроводниковый диод могут быть отнесены также и полупроводниковые лазеры.
Большинство Полупроводниковый диод изготавливают, используя планарно-эпитаксиальную технологию (см. Планарная технология), которая позволяет одновременно получать до нескольких тысяч Полупроводниковый диод В качестве полупроводниковых материалов для Полупроводниковый диод применяют главным образом Si, а также Ge, GaAs, GaP и др., в качестве контактных материалов — Au, Al, Sn, Ni, Cu. Для защиты кристалла Полупроводниковый диод его обычно помещают в металло-стеклянный, металло-керамический, стеклянный или пластмассовый корпус (рис. 5).
В СССР для обозначения Полупроводниковый диод применяют шестизначный шифр, первая буква которого характеризует используемый полупроводник, вторая — класс диода, цифры определяют порядковый номер типа, а последняя буква — его группу (например, ГД402А — германиевый универсальный диод; КС196Б — кремниевый стабилитрон).
От своих электровакуумных аналогов, например кенотрона, газоразрядного стабилитрона, индикатора газоразрядного, Полупроводниковый диод отличаются значительно большими надёжностью и долговечностью, меньшими габаритами, лучшими техническими характеристиками, меньшей стоимостью и поэтому вытесняют их в большинстве областей применения.
С развитием ПП электроники совершился переход к производству наряду с дискретными Полупроводниковый диод диодных структур в ПП монолитных интегральных схемах и функциональных устройствах, где Полупроводниковый диод неотделим от всей конструкции устройства.
Об исторических сведениях см. в ст. Полупроводниковая электроника.

Лит.: Полупроводниковые диоды. Параметры. Методы измерений, М., 1968; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, М., 1970; Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д., Полупроводниковые приборы, М., 1973; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973.
Ю. Р. Носов.
U — напряжение на диоде; I — ток через диод.» href=»/a_pictures/18/10/204941466.jpg»>U — напряжение на диоде; I — ток через диод.»http://uranium.atomistry.com/»>U — напряжение на диоде; I — ток через диод.» src=»a_pictures/18/10/th_204941466.jpg»>
Рис. 4. Вольтамперные характеристики туннельного (1) и обращенного (2) диодов: U — напряжение на диоде; I — ток через диод.
U — напряжение на диоде; I — ток через диод; U*oбр и I*oбр — максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; Ucт — напряжение стабилизации.» href=»/a_pictures/18/10/209762612.jpg»>U — напряжение на диоде; I — ток через диод; U*oбр и I*oбр — максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; Ucт — напряжение стабилизации.»http://uranium.atomistry.com/»>U — напряжение на диоде; I — ток через диод; U*oбр и I*oбр — максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; Ucт — напряжение стабилизации.» src=»a_pictures/18/10/th_209762612.jpg»>
Рис. 2. Типичная вольтамперная характеристика полупроводникового диода с р — n-переходом: U — напряжение на диоде; I — ток через диод; U*oбр и I*oбр — максимальное допустимое обратное напряжение и соответствующий обратный ток; Ucт — напряжение стабилизации.

Статья про «Полупроводниковый диод» в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 350 раз}

Компанией ROHM представлен новый 75-ваттный лазерный диод с высокой оптической мощностью для LiDAR

15.10.2021

Компания ROHM разработала лазерный диод RLD90QZW3 с высокой оптической мощностью 75 Вт для таких приложений, как AGV (автоматизированные управляемые транспортные средства), сервисных роботов в секторе промышленного оборудования и роботов-пылесосов в потребительской сфере, которые включают LiDAR (обнаружение света и определение дальности).

В последние годы LiDAR находит всё большее применение в широком спектре приложений, требующих автоматизации для точного измерения расстояния и пространственного распознавания. При таких рыночных трендах существует потребность в улучшении характеристик лазерных диодов при использовании в качестве источников света для увеличения дальности обнаружения и точности при одновременном снижении энергопотребления.

ROHM отвечает этим требованиям рынка, создавая оригинальную запатентованную технологию для достижения меньшей ширины излучения. Это способствует большему диапазону и более высокой точности в приложениях LiDAR. В 2019 году ROHM выпустила лазерный диод RLD90QZW5 мощностью 25 Вт, который был принят в первую очередь в секторе бытовой электроники. Этот последний продукт расширяет область применения в промышленном секторе, обеспечивая более высокую оптическую мощность.

RLD90QZW3 – это инфракрасный лазерный диод с высоким оптическим выходом мощностью 75 Вт, разработанный для LiDAR, который используется для измерения расстояний и пространственного распознавания в системах 3D ToF (Time of Flight). Использование оригинальной технологии разработки устройств позволяет ROHM достигать беспрецедентной ширины излучения 225 мкм при эквивалентном оптическом выходе. Это на 22% уже, чем у обычных продуктов, что улучшает характеристики луча. В то же время равномерная интенсивность излучения вместе с низкой температурной зависимостью длины волны лазера обеспечивает стабильную работу, что способствует повышению точности и увеличению дальности в различных приложениях LiDAR. Более того, эффективность преобразования мощности (которая достигается за счет узкой ширины излучения) 21% – такая же, как у стандартных продуктов (при прямом токе 24 А и выходной мощности 75 Вт) – позволяет использовать их без повышенного энергопотребления.

На веб-сайте ROHM также бесплатно доступен широкий спектр вспомогательных данных по проектированию, в том числе имитационные модели оптических цепей и указания по применению по проектированию схем привода. Это необходимо для интеграции и оценки, которые способствуют быстрому выходу на рынок.

В настоящее время ROHM разрабатывает лазерные диоды мощностью 120 Вт с еще большей мощностью для автомобильного сектора (соответствует требованиям AEC-Q102). В будущем ROHM продолжит вносить свой вклад в создание более безопасных и удобных приложений, оснащенных LiDAR.

Источник: eenews

Автор: Жан-Пьер Жустин

Применение полупроводникового диода и принцип его действия

В индивидуальной учебной работе по физике на тему «Применение полупроводникового диода и принцип его действия» рассматривается понятие «полупроводник», дает определение простым полупроводникам, полупроводниковым химическим соединениям и полупроводниковым комплексам.

Подробнее о работе:

В рамках исследовательской работы по физике о полупроводниковом диоде были рассмотрены чистые полупроводники и примесные полупроводники, среди которых германий, кремний, полупроводниковые соединения типа АIIIВV, твердые растворы на основе соединений типа АIIIВV, полупроводниковые соединения типа АIIВVI и полупроводниковые соединения типа АIVВVI. В практической части работы представлены графики, подготовленные учащимся для изготовления полупроводникового диода.

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Применение полупроводникового диода и принцип его действия» учащийся 11 класса особое внимание уделил изучению строения полупроводникового диода, его показателей в состоянии покоя, а также работу при обратном и прямом включении. В рамках проекта был рассмотрен принцип действия и способы применения выпрямительного диода, полупроводникового стабилитрона, туннельного диода, обращенного диода, варикапа, светоизлучающих диодов и фотодиодов.

Введение
1. Полупроводник.
2. Общие сведения о материалах.
3. Полупроводниковый диод.
4. Применение и принцип действия полупроводникового диода
Заключение
Литература

Введение

К полупроводникам относятся материалы, свойства которых частично схожи со свойствами проводников, частично со свойствами диэлектриков. К ним относится большое количество веществ с электронной электропроводностью.

Основной особенностью полупроводников является их способность изменять свои свойства под влиянием различных внешних воздействий (изменение температуры, приложение электрического или магнитного полей и т.д.). Свойства полупроводников сильно зависят от содержания примесей. С введением примеси изменяется не только значение проводимости, но и характер её температурной зависимости.

Электрический ток в полупроводниках связан с дрейфом носителей заряда. Появление носителей заряда в полупроводниках определяется химической частотой и температурой.

Среди полупроводниковых материалов электронные полупроводники, полупроводниковые химические соединения и твердые растворы. Электрические свойства полупроводников определяются зонной структурой и содержанием примесей.

При любой температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике за счет теплового возбуждения происходит генерация свободных электронов и дырок. Однако с процессом генерации обязательно протекает обратный процесс – рекомбинации носителей заряда. Основной характеристикой рекомбинации является время жизни.

Основным материалов полупроводниковой электроники является кремний. Для изготовления полупроводниковых приборов и устройств микроэлектроники используют как монокристаллические, так и поликристаллические материалы.

Цель: Исследовать работу полупроводникового диода.

Задачи:

Измерить вольт-амперную характеристику диода.
Изучить свойства p-n переходу у диода.

Полупроводник

Полупроводник — материал, по удельной проводимости занимающий промежуточное место между проводниками и диэлектриками, и отличающийся от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводников является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Полупроводниками являются кристаллические вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет порядка электрон-вольта (эВ). Например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам (около 7 эВ), а арсенид индия — к узкозонным (0,35 эВ). К числу полупроводников относятся многие химические элементы (германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие), огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.).

Атом другого химического элемента в чистой кристаллической решётке (например, атом фосфора, бора и т. д. в кристалле кремния) называется примесью. В зависимости от того, отдаёт ли примесной атом электрон в кристалл (в вышеприведённом примере – фосфор) или захватывает его (бор), примесные атомы называют донорными или акцепторными. Характер примеси может меняться в зависимости от того, какой атом кристаллической решётки она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается.

Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

Общие сведения о материалах

Все полупроводниковые материалы делятся на простые полупроводники (ПП) или элементы, полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы. В последнее время также изучаются стеклообразные и жидкие полупроводники. Простых ПП существует околодесяти. В современной технике особое значение приобрели кремний (Si), германий (Ge) и, частично, селен (Se).

Материалы	Атомный №	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
Ge	32	0.67	3900	1900
Si	14	1.12	1400	500
Se	34	1.79	—	0.2* 10-4

Полупроводниковыми химическими соединениями являются соединения элементов различных групп таблицы Менделеева, соответствующие общим формулам АIIВVI (CdS, ZnSe), АIIIВV(InSb, GaAs, GaP ), АIVВVI (PbS, PbSe, PbTe), также некоторые оксиды и вещества сложного состава.

AIII BV

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
GaSb	0.7	5000	800
InSb	0.18	80000	1000
GaAs	1.4	8500	400
InAs	0.35	30000	500

AII BVI

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов ,с см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
ZnS	3.74	140	5
CdS	2.53	340	110
HgS	1.78	700	—
ZnSe	2.73	260	15

AIVBVI

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, См2/В* с
PbS	0.39	600	700
CdS	0.27	1200	1000
HgS	0.32	1800	900

К полупроводниковым комплексам можно отнести вещества с полупроводящей или проводящей фазой и карбида кремния, графита, сцепленных керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются тирит, силит и др. c шириной запрещенной зоны 0.75 ч 1.35 эВ.

Перейти к разделу: 2. Чистые полупроводники Диод

— определение и значение

Злые гении * из Wicked Lasers превратили лазер в оружие для потребительского рынка, просто (?) Перенастроив неоправданно мощный синий лазерный диод из проектора домашнего кинотеатра и поместив его в кожух для светового меча.

Ни в коем случае это не может пойти не так: доступный световой меч из реальной жизни

Отеллини сравнил администрацию Обамы с «диодом » — электронным устройством, которое проводит электрический ток только в одном направлении.

Запись потока статей

Автор данной гипотезы написал дипломную работу по карбидокремниевому светодиоду , поэтому окончание четвертой серии наиболее простое — это современный светодиод.

Постчеловеческий блюз

Похоже на что-то из «Звездных войн», но это не научная фантастика, это высокие технологии и называется диодным лазером .

RНовости — ГЛАВНЫЕ ИСТОРИИ

Диод представляет собой соединение двух типов полупроводников, которые позволяют электронам течь только в одном направлении.

Answerbag: Последние вопросы в категориях вопросов

RНовости — ГЛАВНЫЕ ИСТОРИИ

Словарь терминов по электронным диодам

Общий технический словарь
«А» «B» «C», «D», «E», «F», «ГРАММ», «ЧАС», «Я», «J», «К», «L», «М»,
«Н», «О», «П», «Q», «Р», «S», «Т», «U», «V», «W», «ИКС», «Y», «Z»

Обозначения диодов

Термины диода

Диод. Диод — это устройство с двумя выводами, использующее PN переход. Диоды могут быть изготовлены из кремния, германия, селена или арсенида галлия.Большинство диодов будет изготовлено из кремния. Обычно прямое падение напряжения 0,7 В будет наблюдаться с кремниевыми диодами, а прямое падение напряжения 0,3 В будет наблюдаться с германиевыми диодами. Диоды
в основном используются в качестве переключающих устройств и для преобразования переменного напряжения в постоянное. [Производители диодов]. Типы диодов:

Diode Array. Группа диодов, содержащихся в одном полупроводниковом корпусе [возможные стили упаковки]. Диоды внутри корпуса могут быть изолированы друг от друга или соединены между собой в любом количестве конфигураций.Например; упаковка может содержать несколько диодов со всеми катодами [общим катодом] или анодами [общим анодом], соединенными вместе. Подробнее о диодных массивах.

Лавинный диод. Диод, предназначенный для работы в области лавинного пробоя.

Диод Барритта. [Диод времени прохождения через барьер впрыска] Работает аналогично диодам IMPATT. Рабочие частоты определяются временем прохождения через дрейф. Используется для диодов с временным переходом через барьер.Также встречается как Baritt Diode.

Мостовой выпрямитель. Схема или компонент, состоящий из 4 отдельных диодов, которые работают как двухполупериодный выпрямитель. Хотя двухдиодная схема тоже считается мостовым выпрямителем. Подробнее о 4-диодном мостовом выпрямителе.

Диодный мост

Диодный детектор. Демодулятор, который использует один или несколько диодов для обеспечения выпрямленного выхода с среднее значение, пропорциональное исходной модуляции.Устройство, преобразующее высокочастотную энергию в постоянный или видеовыход.

Детектор диодный

Падение прямого напряжения. Падение напряжения на диоде при протекании тока через диод в прямом направлении. Типичное падение напряжения составляет 0,7 В.

Германиевый фотодиод: Фотодиод на основе германия с PN- или PIN-переходом. Детекторы на основе германия более шумные, чем детекторы на основе кремния. Поэтому детекторы на основе кремния обычно предпочтительны для более коротких волн.

Стеклянный диод. Диод, корпус которого сделан из стекла, а не из какого-либо другого материала.

Диод Ганна. СВЧ-диод, который показывает отрицательное сопротивление, возникающее из-за большой отрицательной дифференциальной проводимости, имеющей место в нескольких сложных полупроводниках, таких как арсенид галлия, и который работает при частота определяется временем прохождения зарядовых сгустков, образованных этой отрицательной дифференциальной проводимостью.

Инжекционный лазерный диод. [ILD] Лазер, в котором в качестве активной среды используется смещенный в прямом направлении полупроводниковый переход.

Диод ударный. Ионизационный диод IMPact, выдерживающий время прохождения лавины [IMPATT]. Полупроводниковый СВЧ-диод, который при переход смещен в лавину, демонстрирует отрицательное сопротивление в диапазоне частот, определяемом прохождением время прохождения носителей заряда через область обеднения.

Светодиодные символы

Лазерный диод: Тип светоизлучающего диода; также см. производителей лазерных диодов.

Светоизлучающий диод: ‘LED’, диод с PN-переходом, излучающий видимый свет, когда он направлен вперед пристрастный.В зависимости от материала, из которого изготовлен диод, свет может быть красным, зеленым или желтым. Дополнительные термины, касающиеся светодиодов, [Производители светодиодов]

MIM-диод. Переходный диод с тонким изолирующим слоем материала, зажатый между двумя металлическими поверхностными слоями, который работает как туннельный диод.

Пленочный никель-оксидный диод: Диод, изготовленный из никель-оксидной пленки.

PIN-диод: [положительный-собственный-отрицательный диод]. Диод с большой собственной (I) областью, зажатой между полупроводниковыми областями, легированными P и N.PIN-диод выглядит как почти чистое сопротивление на ВЧ и в некоторых случаях используется как аттенюатор. Прочтите немного больше о PIN-диодах в Радарном словаре. 1N5719 является примером PIN-диода общего назначения в корпусе с осевыми выводами.

Фотодиод: Работает в режиме обратного смещения, обратный ток увеличивается «почти» линейно с увеличением падающего света

Точечный диод. Диод, в котором конец тонкой проволоки прижат к полупроводнику.Этот стиль конструкции также называют усом для кошек или кристаллическим диодом, хотя оба этих термина устарели [но не устарели] и также не всегда подразумевают точечный контактный диод.

Точечный диод

Выпрямительный диод: Сверхмощный [сильноточный] диод, используемый для преобразования переменного тока в постоянный. Определение схемы мостового выпрямителя.

Диод с барьером Шоттки: Диод с барьером Шоттки представляет собой простую границу раздела металл-полупроводник без P-N перехода.Область обеднения между металлическим контактом и областью легированного полупроводника имеет небольшую емкость на микроволновых частотах.

Диод Шоттки: Диод Шоттки разработан с возможностью быстрого включения и выключения при достижении порогового напряжения.

Шоттки

Полупроводниковый диод. Полупроводниковый прибор, имеющий два вывода и показывающий нелинейную вольт-амперную характеристику.

Диод Шокли. Четырехслойный полупроводниковый диод pnpn.

Кремниевый фотодиод: Кремниевый фотодиод с PN- или PIN-переходом. Такие фотодиоды полезны для прямого обнаружения оптических длин волн короче примерно 1 мкм.

Шаг восстанавливающий диод. Активное твердотельное устройство с pn переходом, в котором прямое напряжение смещения вводит носители заряда через переход, но перед рекомбинацией носителей прикладывается обратное напряжение, чтобы вернуть носители заряда к их источнику в виде группы.

Туннельный диод: Имеет область отрицательного сопротивления. Ток через диод увеличивается до определенного напряжения, затем с увеличением напряжения ток уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута точка напряжения, и ток снова начнет увеличиваться.

Варакторный диод: «Варикап» или «VVC», переменный конденсатор [зависит от напряжения] [изменяется в пикофарадах]. Двухполюсный полупроводниковый прибор, в котором используется то свойство, что его емкость зависит от приложенного напряжения.[Производители варакторных диодов]

Варистор: Сопротивление [ток] изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Варистор также может называться VDR [резистор, зависимый от напряжения]. Варисторы будут иметь отрицательный коэффициент напряжения [высокое сопротивление при низких напряжениях и низкое сопротивление при высоких напряжениях]. [Производители варисторов ]

Стабилитрон: Предназначен для проведения в обратном направлении [смещения]: с точным напряжением пробоя [Vz].
Подробное определение стабилитрона или [Производители стабилитронов]

Металлооксидный варистор: [MOV] Резистор, значение которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения.Варистор также может называться VDR [резистор, зависимый от напряжения]. Варисторы будут иметь отрицательный коэффициент напряжения. Устройства MOV используются параллельно с нагрузкой. [Производители варисторов]

Пиковое прямое анодное напряжение: Пиковое прямое анодное напряжение — это максимальное напряжение, приложенное к аноду. относительно катода в прямом направлении.

Пиковое обратное анодное напряжение. Пиковое обратное анодное напряжение — это максимальное напряжение, приложенное к аноду. относительно катода в обратном направлении.

Ограничитель переходного напряжения: «TVS», предназначен для поглощения переходного перенапряжения. Устройство может быть спроектировано как устройство Uni-Polar, защищающее в одном направлении, или как устройство Bi-Polar, защищающее цепь в обоих направлениях. Производители TVS перечислены на странице ограничителей переходного напряжения [Производители нелинейных резисторов]. Устройства TVS используются параллельно с нагрузкой. 16-контактные компоненты Uni-Polar или Bi-Polar TVS в DIP корпусе.

ТВС

Определения по приложениям :

Ограничивающий диод: Диод, используемый для ограничения пикового напряжения на линии до заранее определенного максимального напряжения.Более старый термин был ловящим диодом.

Демпферный диод: Диод, используемый для уменьшения скачков напряжения. Диод обычно устанавливается антипараллельно [катод к коллектору, анод к эмиттеру] через переход коллектор-эмиттер транзистора. В высокоскоростных схемах используется отдельный демпферный диод, в то время как в низкоскоростных схемах может использоваться транзистор, имеющий встроенный демпферный диод на том же кремнии. Процесс объединения двух устройств вместе имеет тенденцию к ускорению времени восстановления диода, что сводит на нет его назначение в высокоскоростных системах.Демпферные диоды используются, например, в схемах отклонения.

Детекторный диод: Устройство, преобразующее высокочастотную энергию в постоянный или видеовыход.

СВЧ-диод: Устройство с двумя выводами, которое реагирует в микроволновом диапазоне электромагнитного излучения. спектр, обычно рассматриваемый как расширяющийся от 1 ГГц до 300 ГГц.

Смесительный диод: СВЧ-диод, который объединяет радиочастотные сигналы на двух частотах для генерации радиочастотного сигнала на третья частота.Например, ВЧ-диодные смесители 1N53, 1N78 и 1N82 используются как УВЧ-диодные смесители. Подробнее о схемах смесителя.

Выпрямительный диод: Диод, используемый для преобразования переменного тока [AC] в постоянный [DC], хотя постоянный ток будет пульсирующим постоянным [с частотой переменного тока, если нет дополнительной фильтрации для сглаживания изменений в Напряжение постоянного тока. Ряд диодов продается как выпрямительные диоды; в том числе 1N5614, 1N5616 и так далее.

Смеситель диодов Шоттки: Диод Шоттки, используемый в качестве нелинейного элемента, имеющего низкий коэффициент шума и характеристики, близкие к квадратичному закону.

Диод опорного напряжения: Диод, который обычно смещен для работы в области пробоя его вольт-амперная характеристика, на выводах которой создается опорное напряжение заданной точности, при смещении для работы в указанном диапазоне тока и температуры.

Сварочный диод: А диод с очень большим номинальным прямым током.

что такое диод | Определение диода

Определение : Диод — это электронный компонент, который позволяет протекать току только в одном направлении, а когда ток течет в другом направлении, он блокирует ток.Название «диод» происходит от слова «диод», что означает устройство, имеющее два электрода. Таким образом, диод имеет два электрода, один электрод известен как анод, а другие электроды известны как катод.

Диод — это полупроводниковый прибор , который обычно изготавливается из кремния, германия или селена, который классифицируется как собственные полупроводники. Диоды широко используются в качестве выпрямителей, модуляторов сигналов, демодуляторов сигналов, регуляторов напряжения, смесителей сигналов, модуляторов сигналов, ограничителей сигналов и т. Д.
Основные диоды позволяют току течь только в одном направлении, а также изменяют электрический ток с переменного (AC) на постоянный (DC), процесс преобразования известен как выпрямление. Диод начнет работать только тогда, когда на его выводы будет подано напряжение. Состояние «ВКЛ» диода достигается, когда положительная точка применяется к аноду, а отрицательная точка — к катоду, или вы можете сказать, что состояние «ВКЛ» диода имеет ток в направлении стрелки.Эта процедура известна как «прямое смещение». Точно так же состояние «ВЫКЛ» диода достигается, когда к аноду прикладывается более низкий потенциал, а к катоду прикладывается более высокий потенциал, или вы можете сказать, что состояние «ВЫКЛ» диода имеет ток в направлении, противоположном направлению тока. стрелка. Эта процедура известна как «обратное смещение».

В этом руководстве мы рассмотрим следующие темы:

Типы диодов

Существует много типов диодов, которые перечислены ниже:

Обратный диод

Он также известен как диод задний диод.Реже всего используется диод. Обратный диод работает аналогично туннельному диоду. Его можно использовать в некоторых приложениях, где это необходимо.

Диод Ганна

Это диод с PN переходом, он похож на полупроводниковый прибор с двумя выводами. Это также известно как переданное электронное устройство. Этот диод используется для генерации микроволн.

Лазерный диод

Он не похож на обычный светодиод (светоизлучающий диод), поскольку генерирует когерентный свет.Этот тип диодов используется во многих приложениях, таких как приводы компакт-дисков, DVD-приводы и т. Д. Кроме того, эти диоды менее дороги по сравнению с другими диодами.

Фотодиод

Этот тип диода используется для обнаружения света. Его также можно использовать для производства электроэнергии. Как правило, эти типы диодов используются для работы в условиях обратного смещения.

Штыревой диод

Этот тип диода является одним из типов фотодетекторов, которые используются для преобразования оптического сигнала в электрический сигнал.Этот диод состоит из трех областей:
P-области, I-области и N-области, в то время как P- и N-области сильно смешаны с примесями, а I-область не имеет смешанных примесей.

PN Соединительный диод

Этот тип диодов используется в настоящее время. Диод с PN переходом представляет собой устройство с двумя выводами. Этот тип диода образуется, когда одна сторона диода с PN-переходом состоит из p-типа и смешана с материалом n-типа. Диод с PN переходом используется в слаботочных приложениях.

Диод BARITT

Полная форма BARITT — это диод времени передачи с инжекцией через барьер. Этот тип диода используется для генерации микроволнового сигнала, охранной сигнализации и т. Д.

Светодиоды

Краткая форма светоизлучающего диода — это светодиод, который используется чаще всего. Эти светодиоды содержат полупроводниковый чип, и светодиоды могут воспроизводить много цветов, но наиболее распространенный цвет — красный.

Стабилитрон

Стабилитрон работает в режиме обратного смещения i.е. когда достигается определенное напряжение, цепь выходит из строя. Этот тип диода используется для обеспечения стабильного опорного напряжения. Обычно этот тип диода используется для обеспечения опорного напряжения во время подачи питания.

Туннельный диод

Обычно не используется. Туннельный диод также называют диодом Эсаки, поскольку он изобретен Лео Эсаки. Он в основном используется в микроволновых приложениях. Также туннельный диод можно использовать как усилитель, генераторы и в любых схемах переключения.

Ступенчатый восстанавливающий диод

Этот тип диода используется для генерации на очень высокой частоте.

Диод Шоттки

Этот тип диодов сконструирован иначе, чем другие диоды. Кроме того, диоды Шоттки имеют меньшее прямое падение напряжения. Обычно они используются в качестве ограничивающих диодов.

Варакторный диод

Этот тип диодов также известен как варикап-диоды и в основном используется в радиочастотных приложениях. Варакторные диоды сконструированы таким образом, что допускают широкий диапазон изменений емкости.

Применение диода

• Диод используется в выпрямителе.
(Выпрямление — это процесс преобразования переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный)).
• В цепи ограничителя используются диоды.
(Ограничители — это сети, в которых мы используем диоды для «отсечения» части входной сигнал, не влияющий на другую часть приложенного сигнала)
• В цепи фиксатора используются диоды
(Ограничитель — это сеть, состоящая из диода, резистора и конденсатора.Он сдвигает форму волны на другой уровень постоянного тока, не влияя на подаваемый сигнал.)
• Лазерные диоды используются в медицинских целях, таких как обнаружение рака, анализ ДНК, анализ крови, маркировка рентгеновской пленки и т. Д.
• Светодиоды используются в бытовой технике , переключатели, охранное оборудование, мобильные телефоны, цифровые фотоаппараты, ноутбуки и т. д.

Преимущества использования диода

• Он больше подходит для импульсного режима.
• Диоды имеют очень низкую рассеиваемую мощность.
• Их эффективность высока.
• Они позволяют току течь только в одном направлении.
• Идеальный диод имеет нулевое сопротивление в прямом направлении и бесконечное сопротивление в противоположном направлении.
• Они маленькие и компактные.
• Они надежнее.

Диод — XFdtd — Поддержка Remcom

Определение компонента диодной цепи — это активный компонент, который позволяет пользователям моделировать нелинейные вольт-амперные характеристики PN-перехода.

Диоды следует использовать, когда интересны только результаты во временной области.Это связано с тем, что диоды нарушают предположения теории линейных систем, что делает неправильным применение преобразования Фурье или дискретного преобразования Фурье к результатам во временной области. Моделирование, содержащее диод, дает неверные результаты в частотной области, включая импедансы, S-параметры и установившиеся поля дальней зоны, даже если результаты во временной области в конечном итоге затухают до нуля. На результаты во временной области это не повлияет, поэтому они действительны.

Диод

XFdtd моделируется как зависимый источник тока $ I_D (V) $, параллельный нелинейному конденсатору $ C (V) $, оба из которых зависят от напряжения.Нелинейная емкость в первую очередь определяется емкостью обедненной области $ C_j (V) $, когда PN-переход смещен в обратном направлении, в то время как диффузионная емкость $ C_d (V) $ является доминирующей, когда PN-переход смещен в прямом направлении. Зависимый источник тока учитывает перенос электронов и дырок через PN-переход.

Зависимый источник тока и нелинейный конденсатор выражаются следующими уравнениями:

\ begin {eqnarray} I_D (V) & = & I_s \ left (exp \ left (\ frac {V} {nV_T} \ right) -1 \ right) & \ qquad {\ bf where} \ quad V_T = \ frac {kT} {q } \\ C (V) & = & \ frac {\ tau_DI_s} {nV_T} \ left (exp \ left (\ frac {V} {nV_T} \ right) \ right) + C_ {jo} \ left (1 — \ frac { V} {V_j} \ right) ^ {- M} & \ qquad {\ bf if} \ quad V \ lt (FC \ cdot V_j) \\ & \, & \ frac {\ tau_DI_s} {nV_T} \ left (exp \ left (\ frac {V} {nV_T} \ right) \ right) + \ frac {C_ {jo}} {F_2} \ left (F_3 + \ frac {MV} {V_j} \ right) & \ qquad {\ bf if} \ quad V \ ge (FC \ cdot V_j) \ end {eqnarray}

где

$ V $ = мгновенное напряжение на границе ячейки

$ I_s $ = содержание насыщенности

$ n $ = коэффициент выбросов

$ V_j $ = потенциал перехода

$ C_ {jo} $ = обедненная емкость при нулевом смещении

$ \ tau_D $ = сумма времени пролета дырок и электронов

$ M $ = классифицирующий коэффициент соединения

$ FC $ = коэффициент, определяющий, когда переход сильно смещен вперед

$ F_2 = (1 — FC) ^ {1 + M}

$ F_3 = 1 — FC (1 + M)

Двойной щелчок по определению компонента схемы в ветви «Определения» в дереве проекта открывает редактор определения компонентов схемы, в котором создается диод путем выбора Диода в раскрывающемся меню «Тип».

Полярность диода контролируется с помощью конечных точек +/- на соответствующем компоненте схемы.

Настройки номинального напряжения и тока относятся к анализу электростатического разряда (ESD). И номинальное напряжение, и номинальный ток по умолчанию равны бесконечности, но пользователи могут изменить любое значение, сняв флажок в соответствующем поле и введя желаемое значение или выражение. Эти настройки не влияют на распространение энергии через компонент, но XF проверяет напряжение и ток на каждом временном шаге во время моделирования, чтобы увидеть, не превышают ли они номинальные значения.Пользователи могут настроить эти параметры, чтобы отметить компоненты, которые могут выйти из строя во время моделирования.

Топ-15 определений и параметров диодов, которые вы должны знать

Диод имеет разные параметры и определения, связанные с ним. В этом посте вы узнаете 14 основных определений и параметров диодов.

Производители полупроводников предоставляют подробные спецификации своей продукции, включая диоды, в публикациях, известных как datasheets .Таблицы данных для широкого спектра полупроводниковых компонентов можно найти в справочниках и в Интернете. Я предпочитаю Интернет как источник спецификаций компонентов, потому что все данные, полученные с веб-сайтов производителей, актуальны.

Типовой лист данных диода будет содержать цифры для следующих параметров:

Смещение диода

Приложение постоянного напряжения к диоду известно как диодное смещение

Диод Прямое падение напряжения

Напряжение, падающее на проводящий диод с прямым смещением, называется прямым напряжением

Кремниевые диоды имеют прямое напряжение около 0.7 В
Германиевые диоды имеют прямое напряжение приблизительно 0,3 В

Пиковое обратное напряжение

Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «поломки», называется номинальным значением пикового обратного напряжения или PIV .

Максимальное повторяющееся обратное напряжение

Максимальное повторяющееся обратное напряжение = В _RRM, максимальное количество напряжения, которое диод может выдержать в режиме обратного смещения в повторяющихся импульсах.В идеале эта цифра была бы бесконечной.

Максимальное обратное напряжение постоянного тока

Максимальное обратное напряжение постоянного тока = В _R или В _DC, максимальное количество напряжения, которое диод может выдерживать в режиме обратного смещения на постоянной основе. В идеале эта цифра была бы бесконечной.

Максимальное прямое напряжение

Максимальное прямое напряжение = В _F, обычно указывается при номинальном прямом токе диода. В идеале эта цифра должна быть равна нулю: диод не оказывает никакого сопротивления прямому току.В действительности прямое напряжение описывается «уравнением диода».

Максимальный (средний) прямой ток

Максимальный (средний) прямой ток = I _{F (AV)}, максимальная средняя величина тока, которую диод может проводить в режиме прямого смещения. По сути, это тепловое ограничение: сколько тепла может выдержать PN-переход, учитывая, что мощность рассеяния равна току (I), умноженному на напряжение (V или E), а прямое напряжение зависит как от тока, так и от температуры перехода.В идеале эта цифра была бы бесконечной.

Максимальный (пиковый или импульсный) прямой ток

Максимальный (пиковый или импульсный) прямой ток = I _FSM или i _{f (импульсный)}, максимальная пиковая величина тока, которую диод может проводить в режиме прямого смещения. Опять же, этот рейтинг ограничен теплоемкостью диодного перехода и обычно намного выше, чем средний номинальный ток из-за тепловой инерции (тот факт, что диоду требуется конечное количество времени, чтобы достичь максимальной температуры для данного тока). .В идеале эта цифра была бы бесконечной.

Максимальное полное рассеивание

Максимальное полное рассеивание = P _D, количество мощности (в ваттах), допустимое для рассеивания диода с учетом рассеяния (P = IE) тока диода, умноженного на падение напряжения на диоде, а также рассеяния (P = I ² R) квадрата тока диода, умноженного на объемное сопротивление. В основном ограничивается теплоемкостью диода (способностью выдерживать высокие температуры).

Рабочая температура перехода

Рабочая температура перехода = T _Дж, максимально допустимая температура PN перехода диода, обычно выражаемая в градусах Цельсия (^o C).Тепло — это «ахиллесова пята» полупроводниковых устройств: они должны оставаться прохладными, чтобы они работали должным образом и обеспечивали долгий срок службы.

Диапазон температур хранения

Диапазон температур хранения = T _STG, диапазон допустимых температур хранения диода (без питания). Иногда указывается вместе с рабочей температурой перехода (T _J), потому что максимальная температура хранения и максимальная рабочая температура часто идентичны.Во всяком случае, максимальная номинальная температура хранения будет больше, чем максимальная номинальная рабочая температура.

Термостойкость

Тепловое сопротивление = R (Θ), разница температур между переходом и наружным воздухом (R (Θ) _JA) или между переходом и выводами (R (Θ) _JL) для заданной рассеиваемой мощности. Выражается в градусах Цельсия на ватт (^o C / Вт). В идеале эта цифра должна быть равна нулю, что означает, что корпус диода является идеальным проводником тепла и радиатором, способным передавать всю тепловую энергию от перехода к наружному воздуху (или к выводам) без разницы в температуре по толщине диодный пакет.Высокое тепловое сопротивление означает, что диод будет нагреваться до чрезмерной температуры на переходе (где это критически важно), несмотря на все усилия по охлаждению внешней части диода, и, таким образом, ограничит его максимальное рассеивание мощности.

Максимальный обратный ток

Максимальный обратный ток = I _R, величина тока, проходящего через диод в режиме обратного смещения , , с максимальным приложенным номинальным обратным напряжением (В _DC,). Иногда обозначается как ток утечки .В идеале эта цифра должна быть равна нулю, поскольку идеальный диод блокировал бы весь ток при обратном смещении. На самом деле это очень мало по сравнению с максимальным прямым током.

Типичная емкость перехода

Типичная емкость перехода = C _Дж, типичная величина емкости, свойственная переходу, из-за обедненной области, действующей как диэлектрик, разделяющий соединения анода и катода. Обычно это очень маленькая цифра, измеряемая в пикофарадах (пФ).

Время обратного восстановления

Время обратного восстановления = t _rr, количество времени, которое требуется диоду, чтобы «выключиться», когда напряжение на нем меняет полярность с прямого смещения на обратное. В идеале эта цифра была бы равна нулю: диод прекращает проводимость сразу после при смене полярности. Для типичного выпрямительного диода время обратного восстановления находится в диапазоне десятков микросекунд; для диода с «быстрым переключением» это может быть всего несколько наносекунд.

Большинство этих параметров зависят от температуры или других условий эксплуатации, поэтому одна цифра не может полностью описать любой заданный рейтинг. Поэтому производители предоставляют графики характеристик компонентов в зависимости от других переменных (например, температуры), чтобы разработчик схем лучше понимал, на что способно устройство.

Статья извлечена из Урока Тони Купхальда по электрическим схемам, Том III, Полупроводники в соответствии с условиями лицензии на научный дизайн.

LTspice: простой идеализированный диод | Analog Devices

Модели полупроводниковых диодов LTspice необходимы для моделирования, особенно если вы хотите увидеть результаты, которые включают характеристики пробоя и рекомбинационный ток. Однако, несмотря на всю полноту модели полупроводникового диода в LTspice, бывают случаи, когда вам нужна простая модель «идеализированного диода» для быстрого моделирования, например, активной нагрузки, источника тока или токоограничивающего диода. В помощь LTspice представляет идеализированную модель диода.

Чтобы использовать эту идеализированную модель в LTspice, вставьте оператор .model для диода (D) с уникальным именем и определите один или несколько из следующих параметров: Ron, Roff, Vfwd, Vrev или Rrev.

.model MyIdealDiode D (Ron = 1 Roff = 1Meg Vfwd = 1 Vrev = 2)

Идеализированная модель диода в LTspice имеет три линейных области проводимости: включение, выключение и обратный пробой. Прямая проводимость и обратный пробой можно дополнительно указать с помощью параметров ограничения тока Ilimit и revIlimit.

.model MyIdealDiode D (Ron = 1 Roff = 1Meg Vfwd = 1 Vrev = 2 Ilimit = 1 RevIlimit = 1

Кроме того, для плавного переключения между выключенным и проводящим состояниями также могут быть определены параметры эпсилон и реепсилон.

.model MyIdealDiode D (Ron = 1 Roff = 1Meg Vfwd = 1 Vrev = 2 Ilimit = 1 RevIlimit = 1 Epsilon = 1 RevEpsilon = 1)

Квадратичная функция также используется между выключенным и включенным состоянием, так что идеализированная кривая ВАХ диода является непрерывной по значению и наклону, так что переход происходит при напряжении, определяемом значениями эпсилон и реепсилон.

После того, как вы вставили оператор .model в схему, вы можете изменить значение символа диода в атрибутах компонента (Ctrl + щелчок правой кнопкой мыши), чтобы оно соответствовало имени, которое вы указали в своем операторе. Для получения дополнительной информации о моделях диодов LTspice обратитесь к разделам справки (F1).

Для развлечения, в приведенном ниже примере схемы используется идеализированная модель диода для имитации RDS (ON) полевого МОП-транзистора в несинхронном понижающем контроллере. Используя идеализированную модель диода вместо традиционного диода Шоттки, можно легко сравнить потери проводимости при синхронном выпрямлении.

Что такое диод? Типы, символы и применение диода

Определение, типы, символы и применение диодов

Вы все наверняка слышали про Diode . Диод — очень важный компонент или устройство в электронной технике. Существует множество применений и типов диода. В этом посте мы познакомимся с принципом работы , типами и применением диода .

Что такое диод?

Диод — это электронный компонент , имеющий два вывода или два электрода, который позволяет протекать току в одном или обоих направлениях.
Большинство диодов пропускают ток в одном направлении, но некоторые диоды, такие как стабилитрон , пропускают ток в обоих направлениях.

Материалы диода:

Большинство диодов изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий, селен, арсенид галлия и т. Д.
Раньше диоды изготавливались из электронных ламп.

Типы диодов:

Есть много типов диодов. Важные типы приведены ниже:

PN Junction Diode
Стабилитрон
Светоизлучающий диод (LED)
Диод Шоттки
Фотодиоды

Давайте поговорим о PN Junction Diode:

Наиболее важным и широко используемым диодом является PN Junction Diode .Применение диодов с PN переходом шире, чем у других диодов. В большинстве электронных схем используются диоды с PN переходом.

Конструкция диода с PN переходом очень проста. Полупроводниковые материалы P-типа и N-типа соединены вместе. Клемма из материала P-типа называется положительной клеммой или анодом , а клемма из материала N-типа — это отрицательная клемма или катод .Место P-типа и N-типа называется областью истощения, поскольку в этом месте нет носителей заряда.

PN-переходный диод позволяет протекать току только в одном направлении от положительного к отрицательному. Для работы диода PN Junction он должен быть подключен к Forward Bias , что означает, что вывод P диода должен быть соединен с положительным выводом источника, а вывод N диода должен быть соединен с отрицательным выводом диода. источник или аккумулятор.

Почему диод PN-переход позволяет току течь только в одном направлении?

Когда мы подключаем катод или отрицательную клемму диода к положительной клемме батареи, а анод или положительную клемму диода к отрицательной клемме батареи, это называется, что диод подключен в Reverse Bias .В состоянии обратного смещения диод не пропускает ток, потому что

Поскольку отрицательная клемма батареи подключена к положительной клемме или клемме P диода, отверстия притягиваются со стороны P диода к отрицательной клемме аккумулятора. С другой стороны, поскольку положительный полюс батареи подключен к отрицательной клемме или клемме N диода, электроны притягиваются со стороны N диода к отрицательной клемме батареи. Следовательно, область истощения будет увеличена, и она будет препятствовать прохождению тока.

Характеристики идеального диода с PN переходом:

Характеристики идеального диода с PN переходом: он действует как хороший проводник при прямом смещении и действует как хороший изолятор при обратном смещении .

Символ и применение PN-диода:

PN Соединительные диоды используются в цепи выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный
PN используются в цепи инвертора как диоды свободного хода.
Диоды PN-перехода используются в схеме демодуляции радио.
PN Переходные диоды используются в схемах генераторов с регулируемым напряжением.

Применение и символ стабилитрона:

Основное применение стабилитрона в цепи постоянного тока в качестве регулятора напряжения.
Стабилитроны используются в Crowbar Circuit

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений. .

Разное