Diode Basic: Einführung in verschiedene Diodentypen
Ⅰ Einführung
1.1 Diodenstruktur und Symbol
Eine Grunddiode besteht aus einer Röhre, einem Gehäuse und zwei Elektroden. Das Rohr ist ein PN-Übergang, und an jedem Ende des PN-Übergangs ist ein Stift eingezeichnet. Verwenden Sie Kunststoff-, Glas- oder Metallmaterialien, um eine Verpackungshülle herzustellen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Die aus dem P-Bereich herausgezogene Elektrode wird als positive Elektrode oder Anode bezeichnet, und die aus dem N-Bereich herausgezogene Elektrode wird als negative Elektrode oder Kathode bezeichnet.
Abbildung 1. Einfache Diodenstruktur und Symbol
1.2 Klassifizierungsstandard
1) Je nach Material kann es in Germaniumdiode (Ge-Röhre) und Siliziumdiode (Si-Röhre) unterteilt werden.
2) Je nach Struktur kann es in Punktkontaktdioden, Oberflächenkontaktdioden und Planardioden unterteilt werden. Die Punktkontaktdiode hat einen kleinen PN-Übergang und kann keinen großen Durchlassstrom durchlassen und einer hohen Sperrspannung nicht standhalten. Es weist jedoch eine gute Hochfrequenzleistung auf und eignet sich für Hochfrequenz-Erkennungsschaltungen und Schaltkreise. Die Oberflächenkontaktdiode verfügt über einen großen PN-Übergang, kann einen großen Strom leiten, einer hohen Sperrspannung standhalten und ist für den Einsatz in einer Gleichrichterschaltung geeignet. Wenn die Planardiode als Schaltröhre in einer digitalen Impulsschaltung verwendet wird, ist der PN-Übergangskontakt klein, aber die PN-Übergangsfläche ist groß, wenn sie für eine Hochleistungsgleichrichtung verwendet wird. Es gibt zwei Arten von SMD-Dioden: bedrahtete und unbedrahtete Dioden, und ihre üblichen Formen sind zylindrisch und rechteckig.
3) Je nach Verwendung: umfassen Gleichrichterdiode, Erkennungsdiode, Zenerdiode, Varaktordiode, Fotodiode, Leuchtdiode, Schaltdiode, Diode mit schneller Wiederherstellung usw.
Ⅱ Allgemeine Beschreibung der Dioden
Gleichrichterdioden
Gleichrichterdioden können Wechselstrom mithilfe der unidirektionalen Leitfähigkeitseigenschaften in pulsierenden Gleichstrom umwandeln. Da der Durchlassstrom der Gleichrichterdiode relativ groß ist, ist die Struktur immer dem Oberflächenkontakttyp angepasst. Diese Struktur verursacht jedoch eine große Sperrschichtkapazität. Im Allgemeinen beträgt die Betriebsfrequenz der Gleichrichterdiode weniger als 3 kHz. Für Gleichrichterdioden sind vollständig versiegelte Metallstrukturverpackungen und Kunststoffverpackungen üblich. Die Gleichrichter mit einem Durchlassnennstrom von mehr als 1 A sind in einem Metallgehäuse verpackt, um die Wärme vollständig abzuleiten. Die Gleichrichter mit einem Vorwärtsnennstrom von weniger als 1A sind meist in Vollkunststoff verpackt.
Abbildung 2. Gleichrichter
Bei der Auswahl einer Gleichrichterdiode werden hauptsächlich Parameter wie der maximale gleichgerichtete Strom, der maximale Sperrbetriebsstrom, die Grenzfrequenz und die Sperrverzögerungszeit berücksichtigt. Die Gleichrichterröhre, die in der gemeinsamen serienstabilisierten Stromversorgungsschaltung verwendet wird, hat keine strenge Rückgewinnungszeit der Grenzfrequenz, daher können nur der maximale Gleichrichterstrom und der maximale Rückwärtsarbeitsstrom ausgewählt werden, die den Schaltungsanforderungen entsprechen. Darüber hinaus sollten die Gleichrichterschaltung des Schaltnetzteils und die Impulsgleichrichterschaltung Gleichrichter mit hoher Betriebsfrequenz und kurzer Rückwärtserholungszeit verwenden.
Erkennungsdioden
Die Erkennungsdiode ist ein Gerät, das das dem Hochfrequenzträger überlagerte Niederfrequenzsignal herausfiltert. Es verfügt über eine hohe Erkennungseffizienz und gute Frequenzeigenschaften und verwendet hauptsächlich eine Glasverpackungsstruktur. Die Erkennungsdiode zeichnet sich durch einen geringen Vorwärtsspannungsabfall, eine hohe Erkennungseffizienz, eine kleine Sperrschichtkapazität und gute Frequenzeigenschaften aus. Bei der Auswahl einer Erkennungsdiode sollten entsprechend den Anforderungen des Schaltungsdesigns eine hohe Betriebsfrequenz, ein kleiner Sperrstrom und ein ausreichend großer Durchlassstrom berücksichtigt werden.
Schaltdioden
Der Durchlasswiderstand der Schaltdiode ist sehr niedrig, und der Sperrwiderstand ist sehr groß, wenn die Vorspannung in Sperrrichtung angelegt wird. Mithilfe der unidirektionalen Leitungseigenschaften der Diode kann der Strom ein- und ausgeschaltet werden, daher wird die Röhre als Schaltdiode bezeichnet.
Abbildung 3. Schaltdiode
Der Schaltkreis mittlerer Geschwindigkeit und der Detektorkreis können gewöhnliche Schaltdioden der Serie 2AK verwenden. Für Hochgeschwindigkeitsschaltkreise können Hochgeschwindigkeitsschaltdioden der Serien RLS, 1S, 1N und 2CK ausgewählt werden. Das spezifische Modell der Schaltdiode sollte entsprechend den Hauptparametern der Schaltkreise ausgewählt werden, wie z. B. Durchlassstrom, maximale Sperrspannung, Rückwärtserholungszeit usw. Beispielsweise bezieht sich die Rückwärtserholungszeit (trr) auf eine Zeit ab dem Einschalten -Zustand in den vollständig ausgeschalteten Zustand. Im Allgemeinen kann das Elektron nicht sofort nach dem Ausschalten gestoppt werden, und es fließt ein gewisser Rückstrom. Je größer der Leckstrom, desto größer der Verlust. Das Hauptmerkmal der Schaltdiode ist die schnelle Ein-/Ausschaltgeschwindigkeit, die den Anforderungen von Hochfrequenz- und Ultrahochfrequenzschaltungen gerecht werden kann.
Abbildung 4. Reverse Recovery Time (trr)
Zener-Dioden
Zener-Dioden erfüllen den Zweck der Spannungsregelung durch die Eigenschaft, dass sich die Spannung grundsätzlich nicht mit der Stromänderung ändert, wenn der PN-Übergang den Durchbruch umkehrt. Es wird entsprechend der Durchbruchspannung unterteilt und sein Spannungsregelungswert ist der Durchbruchspannungswert. Als Spannungsregler oder Spannungsreferenzkomponente können Zenerdioden in Reihe geschaltet werden, um einen höheren Spannungsregelwert zu erhalten. Bei der Auswahl sollte die Zenerdiode den Anforderungen an die Schaltungsparameter entsprechen. Beispielsweise sollte der stabile Spannungswert der Zenerdiode mit der Referenzspannung des Anwendungsschaltkreises übereinstimmen und der maximale stabile Strom sollte etwa 50 % höher sein als der maximale Laststrom des Anwendungsschaltkreises.
Lawinendioden
Die Lawinendiode ist ein Mikrowellenleistungsgerät, das auf der Spannungsreglertechnologie basiert. Unter Einwirkung einer externen Spannung kann es hochfrequente Schwingungen erzeugen. Lawinendioden nutzen den Lawinendurchbruch, um Ladungsträger in den Kristall zu injizieren. Da der Träger eine gewisse Zeit benötigt, um über den Halbleiterwafer zu wandern, eilt sein Strom eine Zeit lang der Spannung nach. Bei richtiger Steuerung der Laufzeit kommt es zu einem negativen Widerstandseffekt auf das Strom-Spannungs-Verhältnis, was zu hochfrequenten Schwingungen führt. Was die Anwendung betrifft, wird es häufig in der Mikrowellenkommunikation, Radar, taktischen Raketen, Fernbedienung, Telemetrie und anderen Geräten verwendet.
Dioden mit schneller Wiederherstellung
Die Fast-Recovery-Diode ist ein neuartiger Halbleiterdiodentyp mit guten Schalteigenschaften und kurzer Sperrverzögerungszeit und wird üblicherweise als Gleichrichterdiode in Hochfrequenz-Schaltnetzteilen verwendet.
Die Sperrverzögerungszeit ist ein wichtiger Parameter für Dioden mit schneller Wiederherstellung. Die Definition davon ist die Zeit, die die Diode benötigt, um schnell vom Durchlass-Ein-Zustand in den Sperr-Zustand zu wechseln, vom Null-Ausgangsimpuls zur Rückwärtsstromversorgung, um sich auf 10 % des maximalen Rückwärtsstroms zu erholen.
Super-Fast-Recovery-Dioden (SRD) werden auf der Basis von Fast-Recovery-Dioden entwickelt und ihr Hauptunterschied besteht in der kürzeren Reverse-Recovery-Zeit. Die Sperrverzögerungszeit einer gewöhnlichen Diode mit schneller Wiederherstellung beträgt mehrere hundert Nanosekunden und bei einer SRD im Allgemeinen mehrere zehn Nanosekunden. Je kleiner der Wert, desto höher ist die Arbeitsfrequenz der Dioden. Wenn die Betriebsfrequenz im Bereich von zehn bis hundert kHz liegt, ist die Zeit für Spannungsänderungen der gewöhnlichen Gleichrichterdiode langsamer als die Erholungszeit, und Dioden können aufgrund der unidirektionalen Leitung nicht normal arbeiten. In diesem Fall ist eine Gleichrichterdiode mit schneller Wiederherstellung erforderlich. Daher werden Gleichrichterdioden in Schaltnetzteilen für Farbfernseher und andere Haushaltsgeräte verwendet. Ansonsten,
Stufenrückgewinnungsdioden
Seine strukturellen Merkmale sind: ein steiler Verunreinigungsverteilungsbereich an der Grenze des PN-Übergangs, wodurch ein „elektrisches Selbsthilfefeld“ entsteht. Da der PN-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, leitet er mit einer geringen Anzahl von Ladungsträgern und hat einen Ladungsspeichereffekt in der Nähe des PN-Übergangs, sodass sein Sperrstrom eine „Speicherzeit“ benötigt, bevor er auf das Minimum absinken kann (Rückwärtssättigung). aktueller Wert). Das selbsttätige elektrische Feld verkürzt die Lagerzeit, unterbricht den Rückstrom schnell und erzeugt reichhaltige harmonische Komponenten. Unter Verwendung dieser harmonischen Komponenten kann eine spezielle Spektrumerzeugungsschaltung entworfen werden, die hauptsächlich in Impuls- und höheren Harmonischenschaltungen verwendet wird.
Schottky-Dioden
Die Schottky-Diode ist ein Halbleiterbauelement mit geringem Stromverbrauch, hohem Strom und extrem hoher Geschwindigkeit. Ihre Sperrerholungszeit ist extrem kurz (kann nur wenige Nanosekunden betragen), der Durchlassspannungsabfall beträgt nur etwa 0,4 V, aber die Der gleichgerichtete Strom kann Tausende von Ampere erreichen. Diese hervorragenden Eigenschaften werden von Fast-Recovery-Dioden nicht erreicht.
Abbildung 5. VA-Kurve
Die Schottky-Diode ist ein Metall-Halbleiter-Bauelement, das aus Edelmetallen (Gold, Silber, Aluminium, Platin usw.) als positiver Elektrode und einem Halbleiter vom N-Typ als negativer Elektrode besteht und auf der Kontaktfläche der beiden eine Barriere bildet hat korrigierende Eigenschaften. Schottky-Dioden werden üblicherweise in Hochfrequenz-, Hochstrom- und Niederspannungs-Gleichrichterschaltungen verwendet. Darüber hinaus erfordern einige Schaltnetzteile dies.
Transientenspannungsunterdrücker (TVS)
Der Transientenspannungsunterdrücker (TVS) ist ein häufig verwendetes Schaltkreisschutzgerät und verfügt über eine schnelle Reaktionszeit (im Sub-Nanosekunden-Bereich) und eine relativ hohe Stoßabsorptionskapazität. Da seine beiden Enden einem augenblicklichen Stoß mit hoher Energie ausgesetzt sind, kann das TVS den Impedanzwert zwischen den beiden Enden mit sehr hoher Geschwindigkeit von einer hohen Impedanz auf eine niedrige Impedanz ändern, um einen augenblicklich großen Strom zu absorbieren und die Spannung auf a zu klemmen vorgegebenen Wert, um die nachfolgenden Schaltungskomponenten vor transienten Hochspannungsspitzen zu schützen. Seine Reaktion auf Überspannung ist schneller als die des Varistors oder der Gasentladungsröhre. Es wird häufig in Computern, elektronischen Instrumenten, Kommunikationsgeräten, Haushaltsgeräten sowie elektronischen Geräten für Flugzeuge, Schiffe und Kraftfahrzeuge verwendet.
TVS können entsprechend ihrer Spitzenimpulsleistung in vier Kategorien eingeteilt werden: 50 W, 1000 W, 1500 W und 5000 W. Es schaltet sich sofort ein, wenn die Spannung an beiden Enden höher als der Nennwert ist, und der Widerstand an beiden Enden ändert sich mit sehr hoher Geschwindigkeit von hohem Widerstand zu niedrigem Widerstand, wodurch ein großer Strom absorbiert und die Spannung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird über die Röhre.
Leuchtdioden (LED)
Die Leuchtdioden bestehen aus Halbleitermaterialien wie Galliumphosphid und Galliumarsenidphosphid. Zusätzlich zu der unidirektionalen Leitfähigkeit gewöhnlicher Dioden können sie elektrische Energie direkt in Lichtenergie umwandeln. Wenn an die Leuchtdiode eine Durchlassspannung angelegt wird, befindet sie sich ebenfalls im leitenden Zustand. Durch die Röhre fließt ein Vorwärtsstrom, der Licht aussendet.
Die Leuchtfarbe der Leuchtdiode wird maßgeblich durch das Material der Röhre und die Art der eingearbeiteten Verunreinigungen bestimmt. Derzeit sind die gängigen Leuchtdioden blau, grün, gelb, rot, orange, weiß und so weiter. Der Arbeitsstrom der LED beträgt normalerweise 2 bis 25 mA. Die Betriebsspannung variiert je nach Material: Gewöhnliche grüne, gelbe, rote und orange Leuchtdioden liegen bei etwa 2 V; Die Betriebsspannung weißer Leuchtdioden liegt üblicherweise über 2,4 V und die Betriebsspannung blauer Leuchtdioden liegt üblicherweise über 3,3 V. Der Arbeitsstrom der LED darf den Nennwert nicht überschreiten, sonst besteht Verbrennungsgefahr. Daher wird in der LED-Schaltung üblicherweise ein Strombegrenzungswiderstand in Reihe geschaltet. Infrarot-Leuchtdiode ist eine spezielle Leuchtdiode, Ihre Form ähnelt einer LED, sie strahlt jedoch Infrarotlicht aus, das unter normalen Umständen für das menschliche Auge unsichtbar ist. Ihre Arbeitsspannung beträgt etwa 1,4 V und der Arbeitsstrom beträgt im Allgemeinen weniger als 20 mA. Neben einfarbigen LEDs gibt es zwei- und dreifarbige LEDs, die mehr als zwei Lichtfarben abgeben können.
Der PN-Übergang der Leuchtdiode ist in einer transparenten Kunststoffhülle verpackt und hat die Form quadratisch, rechteckig und rund. Leuchtdioden haben die Vorteile einer niedrigen Betriebsspannung, eines kleinen Arbeitsstroms, einer starken Antivibrations- und Schlagfestigkeit, einer geringen Größe, einer hohen Zuverlässigkeit, Energieeinsparung und einer langen Lebensdauer und werden daher häufig in Schaltkreisen wie der Signalanzeige verwendet.
Laserdioden
Laserdioden sind eine den LEDs ähnliche Diodenart. Sie haben ähnliche Eigenschaften wie Dioden, emittieren jedoch im Durchlassmodus Licht und der Spannungsabfall an den Enden wirkt als Last. Die Laserdiode bietet die Vorteile eines hohen Wirkungsgrads, einer geringen Größe und einer langen Lebensdauer, ihre Ausgangsleistung ist jedoch gering (im Allgemeinen weniger als 2 mW). Ihre Linearität ist schlecht, auch die Monochromatizität ist nicht sehr gut, so dass ihre Anwendung im Kabelfernsehsystem stark eingeschränkt ist und keine Mehrkanal- und Hochleistungs-Analogsignale übertragen werden können.
Es gibt zwei gängige Laserdioden:
①PIN-Fotodiode
Wenn es Strom erhält, um Photostrom zu erzeugen, erzeugt es Quantenrauschen.
② Lawinenfotodiode
Es kann eine interne Signalverstärkung bereitstellen und die Übertragungsentfernung ist länger als bei der PIN-Fotodiode, aber das Quantenrauschen ist größer.
Fotodioden
Das Gehäuse einer Fotodiode ist mit einem Glasfenster ausgestattet, um den Lichtempfang zu erleichtern. Seine Besonderheit besteht darin, dass bei Einstrahlung von Licht auf seinen PN-Übergang paarweise freie Elektronen und Löcher erzeugt werden können, wodurch die Konzentration der Minoritätsladungsträger im Halbleiter erhöht wird. Unter einer bestimmten Sperrspannung steigt der Sperrstrom. Daher steigt sein Rückstrom linear mit zunehmender Lichtintensität. Wenn kein Licht vorhanden ist, sind die Volt-Ampere-Eigenschaften der Fotodiode die gleichen wie bei gewöhnlichen Dioden. Als Lichtsteuerelement kann die Fotodiode für verschiedene Objekterkennungen, fotoelektrische Steuerungen, automatische Alarme usw. verwendet werden. Wenn eine große Fotodiode hergestellt wird, kann sie als Energiequelle, eine sogenannte Fotovoltaikzelle, verwendet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist keine externe Stromversorgung erforderlich.
Diode für Wechselstrom (DIAC)
Der DIAC ist eine Diode, die elektrischen Strom erst leitet, nachdem ihre Durchbruchspannung kurzzeitig erreicht wurde. Es handelt sich um ein bidirektionales Silizium-Spannungstrigger-Schaltgerät. Wenn die an der Diode angelegte Spannung ihre Durchbruchspannung überschreitet, werden die beiden Enden eingeschaltet und die Leitung wird nicht beendet, bis der Strom unterbrochen wird oder er auf das Minimum des Haltestroms des Geräts abfällt. DISC wird normalerweise in Überspannungsschutzschaltungen, Phasenverschiebungsschaltungen, Thyristor-Triggerschaltungen und Zeitschaltungen verwendet.
Varicap- oder Varaktordioden
Varaktordioden sind spezielle Halbleiterbauelemente, die eine Sperrvorspannung nutzen, um die Kapazität eines PN-Übergangs zu ändern. Es entspricht einem Kondensator mit variabler Kapazität. Die Kapazität des PN-Übergangs zwischen seinen beiden Elektroden ändert sich mit der Größe der an den beiden Enden angelegten Sperrspannung. Mit zunehmender Spannung nimmt die Kapazität der Varaktordiode ab. Aufgrund dieser Eigenschaft wird er hauptsächlich in elektrischen Abstimmkreisen (z. B. dem LNB von Farbfernsehgeräten) als automatischer, spannungsgesteuerter Feinabstimmungskondensator verwendet.
Bei der Auswahl einer Varaktordiode sollte man sich auf die Betriebsfrequenz, die maximale Betriebsspannung in Sperrrichtung, den maximalen Durchlassstrom und die Sperrschichtkapazität im Schaltkreis konzentrieren. Es sollte eine Varaktordiode mit niedrigem Sperrleckstrom und verschiedenen Sperrschichtkapazitäten ausgewählt werden.
Freilaufdioden
Als „Freilaufdiode“ wird im Allgemeinen eine Fast-Recovery-Diode oder eine Schottky-Diode gewählt. Es wird im Allgemeinen in der Schaltung verwendet, um die Komponente vor einem Ausfall durch induzierte Spannung oder einem Durchbrennen zu schützen. Verbinden Sie die beiden Enden des Elements, das die induzierte elektromotorische Kraft (EMF) erzeugt, parallel und bilden Sie mit ihm eine Schleife, sodass die in der Schleife erzeugte hohe EMF vom Strom verbraucht wird und dadurch die Komponenten im Stromkreis geschützt werden.
Freilaufdioden werden häufig mit Energiespeicherelementen verwendet, um plötzliche Spannungs- und Stromänderungen zu verhindern und einen Pfad bereitzustellen. Der Induktor kann durch ihn einen kontinuierlichen Strom an die Last liefern, um zu verhindern, dass sich der Laststrom abrupt ändert, und eine Rolle bei der Glättung des Stroms spielen. Beim Schaltnetzteil handelt es sich um einen Freilaufkreis aus in Reihe geschalteten Dioden und Widerständen. Die Freilaufdiode dieser Schaltung ist parallel zum Transformator geschaltet. Wenn die Schaltröhre ausgeschaltet ist, kann der Freilaufkreis die in der Transformatorspule gespeicherte Energie freisetzen, um zu verhindern, dass die induzierte Spannung zu hoch wird und die Schaltröhre beschädigt. Tatsächlich handelt es sich bei der Freilaufdiode nicht um eine wesentliche Komponente, sondern sie erfüllt lediglich die Freilauffunktion im Schaltkreis.
Gunn-Diode
Die Gunn-Diode, auch Transfered Electron Device (TED) genannt, ist eine Diodenform, die in der Hochfrequenzelektronik verwendet wird. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Dioden, die sowohl einen N-Typ-Bereich als auch einen P-Typ-Bereich haben, besteht sie nur aus N-Typ-Fremdstoffhalbleitern.
Die Gunn-Diode hat drei Bereiche: Die beiden Enden sind mit Verunreinigungen vom N-Typ dotierte Bereiche, und dazwischen befindet sich eine leicht dotierte dünne Schicht. Wenn eine Spannung an die Gunn-Diode angelegt wird, sind die elektrischen Gradienten an der zentralen dünnen Schicht am größten. Da im Leitermaterial der Strom proportional zur Spannung ist, entsteht Leitfähigkeit. Schließlich wird an der zentralen dünnen Schicht ein höherer elektrischer Feldwert erzeugt, was zu einem höheren Widerstand führt, um einen weiteren Anstieg der Leitfähigkeit zu verhindern, sodass der Strom abzunehmen beginnt. Dies bedeutet, dass die Gunn-Diode einen negativen Widerstandseffekt hat, der als negativer Differenzwiderstand bezeichnet wird. Es wird üblicherweise zur Erzeugung von Mikrowellensignalen verwendet und wurde in vielen HF-Schaltungsdesigns als einfache und effektive Form eines Mikrowellengenerators verwendet.
Tunneldioden
Es handelt sich um eine Kristalldiode mit einem Tunnelstrom als Hauptstrom und es handelt sich um ein aktives Gerät mit zwei Anschlüssen. Die Grundstoffe sind Galliumarsenid und Germanium. Die N-Typ-Region und die P-Typ-Region sind hoch dotiert (dh mit einer hohen Konzentration an Verunreinigungen). Der Tunnelstrom wird durch den quantenmechanischen Effekt von Halbleitern erzeugt, der die folgenden drei Bedingungen aufweist: Das Leitungsband und das Vollband liegen auf Fermi-Niveau; die Breite der Raumladungsschicht muss gering sein (unter 0,01 Mikrometer); Die Löcher in den P-Typ- und N-Typ-Bereichen überlappen sich mit Elektronen auf dem gleichen Energieniveau. Tunneldioden können in Hochfrequenzverstärkern mit geringem Rauschen und Hochfrequenzoszillatoren (deren Betriebsfrequenz den Millimeter erreichen kann) sowie in Hochgeschwindigkeitsschaltkreisen verwendet werden.
PIN-Dioden
Dabei handelt es sich um eine Kristalldiode mit einer Schicht aus intrinsischem Halbleiter (oder Halbleiter mit geringer Konzentration an Verunreinigungen) zwischen dem P-Bereich und dem N-Bereich. Wenn ihre Betriebsfrequenz 100 MHz überschreitet, verliert die Diode aufgrund des Speichereffekts von Minoritätsträgern und des Laufzeiteffekts in der intrinsischen Schicht ihre Gleichrichterfunktion und wird zu einem Impedanzelement, und ihr Impedanzwert variiert mit der Vorspannung. Daher kann die PIN-Diode als Element mit variabler Impedanz verwendet werden. Es wird häufig in Hochfrequenzschaltern wie Mikrowellenschaltern, Phasenverschiebungs-, Modulations-, Amplitudenbegrenzungs- und anderen Schaltkreisen verwendet.
Dämpferdioden
Die Dämpfungsdiode hat einen geringeren Spannungsabfall und eine höhere Betriebsfrequenz, kann einer höheren Sperrbetriebsspannung und einem höheren Spitzenstrom standhalten und weist einen geringen Vorwärtsspannungsabfall auf. Sie ähnelt einer Hochfrequenz-Hochspannungs-Gleichrichterdiode und wird zur Dämpfer- und Booster-Gleichrichtung verwendet.
Vakuumdioden
Vakuumdiode, auch Elektronendiode oder -ventil oder Vakuumröhre genannt. Eine Röhre mit nur einer Kathode und einer Anode. Es wird durch das von der Kathode emittierte Elektron geleitet, das auf einem erhitzten Glühfaden basiert. Da der Glühfaden Wärmeverluste aufweist, ist die Leistung schlechter als die der Halbleiterdiode.
Wenn das Anodenpotential höher ist als das der Kathode, bewegen sich die von der Kathode emittierten Elektronen zur Anode und bilden unter der Wirkung des elektrischen Feldes einen Elektronenfluss. Wenn die Kathodenspannung höher ist als die Anodenspannung, zieht die von den Elektronen empfangene elektrische Feldkraft die Elektronen zurück zur Kathode und kann keinen Strom erzeugen. Das ist unidirektionale Leitfähigkeit. Es wird im Allgemeinen zur Berichtigung und Erkennung verwendet. Es gibt zwei Arten von Vakuumröhren: Vakuum und Gas (gefüllt mit einem Inertgas). Letzteres kann auch zur Spannungsstabilisierung, Anzeige und Systemsteuerung eingesetzt werden.
Vollständige Anzeige der Diodensymbole
Ⅲ Diodenvergleich
3.1 Schottky-Diode vs. gemeinsame Diode
Bei einer herkömmlichen Diode beträgt der anfängliche Leitungsspannungsabfall des Siliziumrohrs etwa 0,5 V, der normale Leitungsspannungsabfall beträgt etwa 0,7 V und der Leitungsspannungsabfall beträgt etwa 1 V, wenn er nahe am Grenzstrom liegt. Der anfängliche Leitungsspannungsabfall der Germaniumröhre beträgt etwa 0,2 V, der normale Einschaltspannungsabfall beträgt etwa 0,3 V und der Einschaltspannungsabfall beträgt etwa 0,4 V, wenn er nahe am Grenzstrom liegt. Bei der Schottky-Diode beträgt der anfängliche Einschaltspannungsabfall etwa 0,4 V, der normale Einschaltspannungsabfall beträgt etwa 0,5 V und der Einschaltspannungsabfall beträgt etwa 0,8 V, wenn der Grenzstrom erreicht wird.
Beide Dioden sind unidirektional und können in Gleichrichtungsanwendungen eingesetzt werden. Der Unterschied besteht darin, dass die Spannungsfestigkeit herkömmlicher Siliziumdioden höher sein kann, ihre Erholungszeit jedoch lang ist und sie nur für die Niederfrequenzgleichrichtung verwendet werden kann. Wenn es bei hoher Frequenz verwendet wird, kommt es zu einer Rückwärtsleckage, die zum Durchbrennen der Röhre führen kann. Die Spannungsfestigkeit der Schottky-Diode ist niedrig, ihre Erholungszeit ist jedoch kurz und sie kann bei Hochfrequenzanlässen verwendet werden.
3.2 Transientenspannungsunterdrücker vs. ESD-Schutzdiode
TVS dient hauptsächlich der Unterdrückung transienter Spannungen und ESD dient hauptsächlich dem Schutz vor elektrostatischer Entladung. Für die Antistatik ist ein niedriger Kapazitätswert erforderlich, im Allgemeinen ist ein Wert zwischen 1 und 3,5 PF am besten. ESD erfüllt die Anforderungen gut. TVS kann dies jedoch nicht, da die Kapazität von TVS relativ hoch ist.
3.3 Leuchtdiode vs. Laserdiode
LED nutzt die spontane Emission von Ladungsträgern, die in den aktiven Bereich injiziert werden, um Licht zu emittieren, während LD Licht aus Laserstrahlung emittiert. Die Richtung des von der LED emittierten Lichts ist zufällig und das LD-Licht hat die gleiche Richtung und Phase. Der LD verfügt über einen optischen Hohlraumresonator, so dass die erzeugten Photonen im Hohlraum oszillieren und sich verstärken, die LED hingegen nicht. Die LED hat keinen kritischen Wert, die Spektraldichte ist mehrere Größenordnungen höher als die der LD, die LED-Lichtausgangsleistung ist gering und der Divergenzwinkel ist groß. LEDs werden häufig in der Anzeigeleuchte elektrischer Geräte wie Ampeln verwendet. Sie zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer und eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz aus.
Ⅳ Diodenanwendung
4.1 Berichtigung
Aufgrund der unidirektionalen Leitfähigkeit kann eine Diode den Wechselstrom in einen gepulsten Gleichstrom mit einer einzigen Richtung umwandeln.
4.2 Schalter
Unter Einwirkung der Durchlassspannung ist der Widerstand der Diode sehr klein, sie befindet sich im eingeschalteten Zustand, was einem Einschalten entspricht; Unter der Wirkung der Sperrspannung ist der Widerstand groß und es befindet sich im ausgeschalteten Zustand, genau wie bei einem Ausschalter. Mithilfe der Schalteigenschaften der Diode können verschiedene Logikschaltungen erstellt werden.
4.3 Amplitudenbegrenzung
Nachdem die Diode durchgelassen wurde, bleibt ihr Durchlassspannungsabfall im Wesentlichen gleich (0,7 V für Siliziumröhren und 0,3 V für Germaniumröhren). Mit dieser Funktion werden Dioden oft als begrenzendes Element in der Schaltung angesehen, um die Signalamplitude auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen.
4.4 Freilaufrolle
Es spielt eine freilaufende Rolle bei der Induktivität des Schaltnetzteils und induktiven Lasten, beispielsweise in Relais.
4.5 Anzeige
Dioden werden häufig in VCD-, DVD-, Ampeln- und anderen Displays verwendet.
Ⅴ Frage zu Diodentypen und weiteren Schritten
5.1 Frage
Wie werden Dioden klassifiziert?
5.2 Antwort
Dioden werden nach ihren Eigenschaften klassifiziert und je nach Schaltungsanforderungen in verschiedenen Typen angeboten, darunter Gleichrichterdioden, Schaltdioden, Leuchtdioden, Schottky-Dioden, Zener-Dioden und Dioden für Hochfrequenzanwendungen usw.
Häufig gestellte Fragen zu verschiedenen Diodentypen
1. Welche verschiedenen Diodentypen gibt es?
Verschiedene Arten von Dioden:
Kleinsignaldiode,
Großsignaldiode,
Zenerdiode,
Leuchtdiode (LED),
Konstantstromdiode,
Schottky- Diode,
Shockley-Diode,
Step-Recovery-Dioden
2. Was sind Dioden und ihre Typen?
Eine Diode ist ein elektrisches Gerät mit zwei Anschlüssen, das die Übertragung von Strom nur in eine Richtung ermöglicht. ... Die meisten Dioden bestehen aus Halbleitern wie Si (Silizium), in einigen Fällen wird jedoch auch Ge (Germanium) verwendet. Manchmal ist es hilfreich, die verschiedenen Arten von Dioden zusammenzufassen, die es gibt.
3. Wie erkennt man eine Schottky-Diode?
Die Schottky-Diode wird sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung gemessen. Wenn dies der Fall ist, zeigt die Messung in Abbildung 8-25, dass es sich bei der Röhre um eine Siliziumdiode handelt. Wenn es sich um eine Germaniumdiode handelt, sollte die Durchlassspannung weniger als 0,3 V betragen.
4. Wozu dient eine Diode?
Zu den Anwendungsgebieten von Dioden gehören Kommunikationssysteme als Begrenzer, Clipper, Gates; Computersysteme wie Logikgatter, Klemmen; Stromversorgungssysteme als Gleichrichter und Wechselrichter; Fernsehsysteme als Phasendetektoren, Begrenzer, Klemmen; Radarschaltungen als Verstärkungsregelschaltungen, Parameterverstärker usw.
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