Mula mismo sa elektronikong disenyo hanggang sa produksyon at pagkumpuni, ang mga diode ay malawakang ginagamit para sa maraming mga application. Ang mga ito ay iba`t ibang mga uri at inililipat ang kasalukuyang elektrisidad batay sa mga katangian at pagtutukoy ng partikular na diode. Pangunahin ang mga P-N junction diode, Photosensitive diode, Zener diode, Schottky diode, Varactor diode. Kasama sa photosensitive diode ang mga LED's, Photodiode at Photovoltaic cells. Ang ilan sa mga ito ay ipinaliwanag nang maikli sa artikulong ito.
1. P-N Junction Diode
Ang isang P-N junction ay isang aparato na semiconductor, na nabuo ng materyal na uri ng P at uri ng N-uri na semiconductor. Ang P-type ay may mataas na konsentrasyon ng mga butas at ang N-type ay may mataas na konsentrasyon ng mga electron. Ang pagsasabog ng butas ay mula sa p-type hanggang n-type at ang electron diffusion ay mula sa n-type hanggang p-type.
Ang mga ions ng donor sa n-type na rehiyon ay positibong nasingil habang ang mga libreng electron ay lumilipat mula sa n-type hanggang p-type. Samakatuwid, isang positibong singil ang itinatayo sa N-gilid ng kantong. Ang mga libreng elektron sa kabuuan ng kantong ay ang mga negatibong ion ng pagtanggap sa pamamagitan ng pagpuno ng mga butas, pagkatapos ang negatibong pagsingil na itinatag sa p-gilid ng kantong ay ipinakita sa pigura.
Isang electric field na nabuo ng mga positibong ions sa n-type na rehiyon at mga negatibong ions sa mga rehiyon na p-type. Ang rehiyon na ito ay tinawag na rehiyon ng pagsasabog. Dahil ang patlang ng kuryente ay mabilis na nagwawalis ng mga libreng carrier, kaya't ang rehiyon ay naubos ng mga libreng carrier. Isang built-in na potensyal na Vkasama ang adahil sa Ê ay nabuo sa kantong ay ipinakita sa figure.
Pagganap na Diagram ng P-N Junction Diode:
Pagganap ng Diagram ng P-N Junction Diode
Ipasa ang Mga Katangian ng P-N Junction:
Kapag ang positibong terminal ng baterya ay konektado sa P-type at ang negatibong terminal ay konektado sa N-type ay tinatawag na forward bias ng P-N junction ay ipinapakita ng figure sa ibaba.
Ipasa ang Mga Katangian ng P-N Junction
Kung ang panlabas na boltahe na ito ay naging mas malaki kaysa sa halaga ng potensyal na hadlang, humigit-kumulang na 0.7 volts para sa silikon at 0.3V para sa Ge, ang potensyal na hadlang ay tumawid at ang kasalukuyang nagsisimulang dumaloy dahil sa paggalaw ng mga electron sa buong kantong at pareho para sa mga butas.
P-N Junction Forward Bias Mga Katangian
Baliktad na Mga Katangian ng P-N Junction:
Kapag ang isang positibong boltahe ay ibinibigay sa n-bahagi at negatibong boltahe sa p-bahagi ng diode, sinasabing nasa reverse bias condition ito.
P-N Junction Reverse Characteristics Circuit
Kapag ang isang positibong boltahe ay ibinibigay sa N-bahagi ng diode, ang mga electron ay lumilipat patungo sa positibong elektrod at ang paglalapat ng negatibong boltahe sa bahagi ng p ay ginagawang ilipat ang mga butas patungo sa negatibong elektrod. Bilang isang resulta, ang mga electron ay tumatawid sa kantong upang pagsamahin ang mga butas sa kabaligtaran ng kantong at kabaligtaran. Bilang isang resulta, nabuo ang isang layer ng pag-ubos, pagkakaroon ng isang mataas na landas ng impedance na may isang mataas na potensyal na hadlang.
P-N Junction Reverse Bias Characteristics
Mga aplikasyon ng P-N Junction Diode:
Ang P-N junction diode ay isang dalawang-terminal na polarity na sensitibong aparato, ang diode ay nagsasagawa kapag sa pagpapasa ng bias at diode ay hindi nagsasagawa kapag reverse bias. Dahil sa mga katangiang ito, ang P-N junction diode ay ginagamit sa maraming mga application tulad ng
- Mga Rectifier sa DC supply ng kuryente
- Mga circuit ng demodulasyon
- Clipping at clamping network
2. Photodiode
Ang photodiode ay isang uri ng diode na bumubuo ng kasalukuyang proporsyonal sa light light na pangyayari. Ito ay isang ilaw sa boltahe / kasalukuyang converter na nakakahanap ng mga application sa mga security system, conveyor, awtomatikong switching system, atbp. Ang photodiode ay katulad ng isang LED sa konstruksyon ngunit ang p-n junction nito ay lubos na sensitibo sa ilaw. Ang p-n junction ay maaaring mailantad o nakabalot ng isang window upang makapasok sa ilaw sa P-N junction. Sa ilalim ng pasulong na kiling na estado, kasalukuyang dumadaan mula sa anode patungong cathode, habang nasa reverse-bias na estado, dumadaloy ang photocurrent sa pabalik na direksyon. Sa karamihan ng mga kaso, ang packaging ng Photodiode ay katulad ng LED na may anode at cathode lead na lumalabas mula sa kaso.
Photo Diode
Mayroong dalawang uri ng Photodiode - PN at PIN photodiode. Ang pagkakaiba ay sa kanilang pagganap. Ang PIN photodiode ay may isang intrinsic layer, kaya dapat itong maging bias bias. Bilang isang resulta ng reverse biasing, ang lapad ng rehiyon ng pag-ubos ay tataas, at ang capacitance ng p-n junction ay bumababa. Pinapayagan nito ang pagbuo ng mas maraming mga electron at butas sa rehiyon ng pagkaubos. Ngunit ang isang kawalan ng reverse biasing ay bumubuo ito ng kasalukuyang ingay na maaaring mabawasan ang ratio ng S / N. Kaya't ang reverse biasing ay angkop lamang sa mga application na nangangailangan ng mas mataas bandwidth . Ang PN photodiode ay perpekto para sa mas mababang mga application ng ilaw dahil ang operasyon ay walang pinapanigan.
Gumagana ang photodiode sa dalawang mga mode katulad ng Photovoltaic mode at Photoconductive mode. Sa photovoltaic mode (tinatawag ding Zero bias mode), ang photocurrent mula sa aparato ay pinaghihigpitan at isang boltahe ay bumubuo. Ang photodiode ngayon ay nasa Forward bias na estado at isang 'Madilim na kasalukuyang' ay nagsisimulang dumaloy sa p-n junction. Ang daloy ng madilim na kasalukuyang nangyayari nangyayari sa tapat ng direksyon ng photocurrent. Ang madilim na kasalukuyang bumubuo sa kawalan ng ilaw. Ang madilim na kasalukuyang ay ang photocurrent na sapilitan ng background radiation kasama ang kasalukuyang saturation sa aparato.
Ang Photoconductive mode ay nangyayari kapag ang photodiode ay reverse bias. Bilang isang resulta nito, ang lapad ng layer ng pag-ubos ay tataas at humahantong sa isang pagbawas sa capacitance ng p-n junction. Dagdagan nito ang oras ng pagtugon ng diode. Ang pagiging responsibilidad ay ang ratio ng photocurrent na nabuo sa insidente na ilaw na enerhiya. Sa Photoconductive mode, ang diode ay bumubuo lamang ng isang maliit na kasalukuyang tinatawag na kasalukuyang saturation o pabalik na kasalukuyang kasama ang direksyon nito. Ang photocurrent ay nananatiling pareho sa kondisyong ito. Ang photocurrent ay palaging proporsyonal sa luminescence. Kahit na ang Photoconductive mode ay mas mabilis kaysa sa Photovoltaic mode, ang elektronikong ingay sa mas mataas sa photoconductive mode. Ang mga photodiode na nakabatay sa silicon ay bumubuo ng mas kaunting ingay kaysa sa mga photodiode na nakabatay sa germanium dahil ang mga photodiode ng silicon ay may isang higit na higit na bandgap.
3. Zener Diode
Ang Zener diode ay isang uri ng Diode na nagpapahintulot sa daloy ng kasalukuyang sa pasulong na direksyon na katulad ng isang rectifier diode ngunit sa parehong oras, maaari nitong pahintulutan ang pabalik na daloy ng kasalukuyang din kapag ang boltahe ay nasa itaas ng halaga ng pagkasira ng Zener. Karaniwan itong isa hanggang dalawang volts na mas mataas kaysa sa na-rate na boltahe ng Zener at kilala bilang Zener boltahe o Avalanche point. Ang Zener ay pinangalanan kaya pagkatapos ng Clarence Zener na natuklasan ang mga de-koryenteng katangian ng diode. Ang mga diode ng zener ay nakakahanap ng mga application sa regulasyon ng boltahe at upang maprotektahan ang mga aparato na semiconductor mula sa mga pagbagu-bago ng boltahe. Ang mga diode ng zener ay malawakang ginagamit bilang mga sanggunian sa boltahe at bilang mga shunt regulator upang makontrol ang boltahe sa mga circuit.
Ginagamit ng Zener diode ang p-n junction nito sa reverse bias mode upang bigyan ang Zener Effect. Sa panahon ng Zener effect o Zener breakdown, hawak ng Zener ang boltahe malapit sa isang pare-pareho na halagang kilala bilang boltahe ng Zener. Ang maginoo na diode ay mayroon ding pag-aari ng reverse bias, ngunit kung ang reverse boltahe ng bias ay lumampas, ang diode ay isasailalim sa mataas na kasalukuyang at ito ay nasisira. Ang Zener diode, sa kabilang banda, ay espesyal na idinisenyo upang magkaroon ng isang pinababang pagkasira ng boltahe na tinatawag na Zener boltahe. Ipinapakita din ng Zener diode ang pag-aari ng isang kinokontrol na pagkasira at pinapayagan ang kasalukuyang panatilihin ang boltahe sa kabila ng Zener diode na malapit sa pagkasira ng boltahe. Halimbawa, ang isang 10 volt Zener ay mahuhulog ng 10 volts sa kabuuan ng isang malawak na hanay ng mga pabalik na alon.
Kapag ang Zener diode ay reverse bias, ang p-n junction nito ay makakaranas ng isang breakdown ng Avalanche at ang Zener ay nagsasagawa sa reverse direction. Sa ilalim ng impluwensyang inilapat na larangan ng kuryente, ang mga electron ng valance ay mapabilis na kumatok at maglabas ng iba pang mga electron. Nagtatapos ito sa epekto ng Avalanche. Kapag nangyari ito, ang isang maliit na pagbabago sa boltahe ay magreresulta sa isang malaking kasalukuyang daloy. Ang Zener break down ay nakasalalay sa inilapat na electric field pati na rin ang kapal ng layer kung saan inilapat ang boltahe.
Ang Zener diode ay nangangailangan ng isang kasalukuyang nililimitahan ang risistor sa serye dito upang paghigpitan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng Zener. Kadalasan ang kasalukuyang Zener ay naayos na 5 mA. Halimbawa, kung ang isang 10 V Zener ay ginamit na may 12 volt supply, isang 400 Ohms (Malapit na halaga ay 470 Ohms) ay mainam na mapanatili ang kasalukuyang Zener bilang 5 mA. Kung ang supply ay 12 volts, mayroong 10 volts sa kabuuan ng Zener diode at 2 volts sa kabuuan ng risistor. Na may 2 volts sa kabuuan ng 400 ohms risistor, pagkatapos ang kasalukuyang sa pamamagitan ng risistor at Zener ay magiging 5 mA. Kaya't bilang panuntunan 220 Ohms sa 1K resistors ay ginagamit sa serye sa Zener depende sa boltahe ng suplay. Kung ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Zener ay hindi sapat, ang output ay hindi maaayos at mas mababa kaysa sa nominal na pagkasira ng boltahe.
Ang sumusunod na formula ay kapaki-pakinabang upang matukoy ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Zener:
Zener = (VIn - V Out) / R Ohms
Ang halaga ng Resistor R ay dapat masiyahan ang dalawang mga kundisyon.
- Dapat itong isang mababang halaga upang payagan ang sapat na kasalukuyang sa pamamagitan ng Zener
- Ang rating ng kuryente ng risistor ay dapat sapat na mataas upang maprotektahan ang Zener.
Pagkikilala sa kumuha ng larawan:
