Ngay từ khi thiết kế điện tử đến sản xuất và sửa chữa, điốt được sử dụng rộng rãi cho một số ứng dụng. Đây là những loại khác nhau và chuyển dòng điện dựa trên các đặc tính và thông số kỹ thuật của điốt cụ thể đó. Trong đó chủ yếu là điốt tiếp giáp P-N, điốt cảm quang, điốt Zener, điốt Schottky, điốt Varactor. Điốt cảm quang bao gồm đèn LED, Điốt quang và tế bào quang điện. Một số trong số này được giải thích ngắn gọn trong bài viết này.

1. Diode nối P-N

Tiếp giáp P-N là một linh kiện bán dẫn, được tạo thành bởi vật liệu bán dẫn loại P và loại N. Loại P có nồng độ lỗ trống cao và loại N có nồng độ electron cao. Sự khuếch tán lỗ là từ loại p sang loại n và sự khuếch tán electron từ loại n sang loại p.

Các ion cho trong vùng loại n trở nên tích điện dương khi các electron tự do chuyển từ loại n sang loại p. Do đó, một điện tích dương được tạo ra ở phía N của đường giao nhau. Các điện tử tự do trên đường giao nhau là các ion nhận âm bằng cách điền vào các lỗ trống, sau đó điện tích âm được thiết lập trên mặt p của đường giao nhau được thể hiện trong hình.

Điện trường tạo thành bởi các ion dương ở vùng loại n và các ion âm trong vùng loại p. Vùng này được gọi là vùng khuếch tán. Vì điện trường quét nhanh các hạt tải điện tự do nên khu vực này cạn kiệt các hạt tải điện tự do. V tiềm năng tích hợp_{với một}do Ê được hình thành tại chỗ nối được thể hiện trong hình.

Sơ đồ chức năng của diode nối P-N:

Sơ đồ chức năng của P-N Junction Diode

Đặc điểm chuyển tiếp của P-N Junction:

Khi cực dương của pin được kết nối với loại P và cực âm được kết nối với loại N được gọi là phân cực thuận của đường giao nhau P-N như hình bên dưới.

Đặc điểm chuyển tiếp của P-N Junction

Nếu điện áp bên ngoài này trở nên lớn hơn giá trị của hàng rào thế năng, xấp xỉ 0,7 vôn đối với silicon và 0,3V đối với Ge, hàng rào thế năng sẽ vượt qua và dòng điện bắt đầu chạy do chuyển động của các electron qua đường giao nhau và tương tự đối với các lỗ trống.

P-N Junction Forward Bias Đặc điểm

Đặc điểm ngược của P-N Junction:

Khi một điện áp dương được cung cấp cho phần n và điện áp âm cho phần p của diode, nó được cho là ở điều kiện phân cực ngược.

Mạch đặc tính đảo ngược mối nối P-N

Khi đặt điện áp dương vào phần N của điốt, các êlectron chuyển động về phía điện cực dương và tác dụng của điện áp âm lên phần p làm cho các lỗ trống chuyển động về phía điện cực âm. Kết quả là, các điện tử băng qua đường giao nhau để kết hợp với các lỗ trống ở phía đối diện của đường giao nhau và ngược lại. Kết quả là, một lớp suy giảm được hình thành, có một đường dẫn trở kháng cao với một rào cản tiềm năng cao.

Đặc điểm phân biệt ngược của đường giao nhau P-N

“ví dụ về chất cách điện và chất dẫn điện ”

Các ứng dụng của P-N Junction Diode:

Diode tiếp giáp P-N là thiết bị nhạy phân cực hai đầu, diode dẫn điện khi phân cực chuyển tiếp và diode không dẫn điện khi phân cực ngược. Do những đặc điểm này, diode tiếp giáp P-N được sử dụng trong nhiều ứng dụng như

Bộ chỉnh lưu trong DC Nguồn cấp
Mạch giải điều chế
Mạng cắt và kẹp

2. Điốt quang

Điốt quang là một loại điốt tạo ra dòng điện tỷ lệ với năng lượng ánh sáng tới. Nó là một bộ chuyển đổi ánh sáng sang điện áp / dòng điện được ứng dụng trong các hệ thống an ninh, băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động, v.v. Điốt quang tương tự như đèn LED trong cấu tạo nhưng điểm nối p-n của nó rất nhạy cảm với ánh sáng. Đường giao nhau p-n có thể được để lộ hoặc có cửa sổ để dẫn ánh sáng vào đường giao nhau P-N. Ở trạng thái phân cực thuận, dòng điện đi từ cực dương sang cực âm, trong khi ở trạng thái phân cực ngược, dòng quang chạy theo hướng ngược lại. Trong hầu hết các trường hợp, bao bì của Điốt quang tương tự như đèn LED với các dây dẫn cực dương và cực âm chiếu ra khỏi vỏ máy.

“cung cấp điện cho amp xe hơi ”

Diode ảnh

Có hai loại Điốt quang - Điốt quang PN và PIN. Sự khác biệt là ở hiệu suất của họ. Điốt quang PIN có một lớp nội tại, vì vậy nó phải được phân cực ngược. Kết quả của xu hướng ngược, chiều rộng của vùng suy giảm tăng lên và điện dung của điểm tiếp giáp p-n giảm. Điều này cho phép tạo ra nhiều electron và lỗ trống hơn trong vùng suy giảm. Nhưng một nhược điểm của phân cực ngược là nó tạo ra dòng nhiễu có thể làm giảm tỷ lệ S / N. Vì vậy xu hướng ngược chỉ thích hợp trong các ứng dụng yêu cầu cao hơn băng thông . Điốt quang PN lý tưởng cho các ứng dụng ánh sáng yếu hơn vì hoạt động không thiên vị.

Điốt quang hoạt động ở hai chế độ là Chế độ quang điện và Chế độ quang dẫn. Trong chế độ quang điện (còn gọi là chế độ phân cực 0), dòng quang từ thiết bị bị hạn chế và hình thành điện áp. Điốt quang hiện đang ở trạng thái phân cực thuận và “Dòng điện tối” bắt đầu chạy qua đường giao nhau p-n. Dòng điện tối này xảy ra ngược với hướng của dòng quang. Dòng điện tối tạo ra khi thiếu ánh sáng. Dòng điện tối là dòng quang gây ra bởi bức xạ nền cộng với dòng điện bão hòa trong thiết bị.

Chế độ quang dẫn xảy ra khi điốt quang bị phân cực ngược. Kết quả của điều này là chiều rộng của lớp suy giảm tăng lên và dẫn đến giảm điện dung của điểm tiếp giáp p-n. Điều này làm tăng thời gian đáp ứng của diode. Hiệu ứng là tỷ số giữa dòng quang được tạo ra với năng lượng ánh sáng tới. Trong chế độ Quang dẫn, diode chỉ tạo ra một dòng điện nhỏ gọi là dòng điện bão hòa hoặc dòng điện ngược dọc theo hướng của nó. Dòng quang vẫn giữ nguyên trong điều kiện này. Dòng quang điện luôn tỉ lệ thuận với sự phát quang. Mặc dù chế độ Quang dẫn nhanh hơn chế độ Quang điện nhưng nhiễu điện tử ở chế độ quang dẫn cao hơn. Điốt quang dựa trên silicon tạo ra ít tiếng ồn hơn so với điốt quang dựa trên germani vì điốt quang silicon có dải tần lớn hơn.

3. Điốt Zener

zener Diode Zener là loại Diode cho phép dòng điện chạy theo chiều thuận tương tự như Diode chỉnh lưu nhưng đồng thời nó có thể cho phép dòng điện chạy ngược chiều khi điện áp trên giá trị đánh thủng của Zener. Điều này thường cao hơn một đến hai vôn so với điện áp danh định của Zener và được gọi là điện áp Zener hoặc điểm Avalanche. Zener được đặt tên như vậy theo tên của Clarence Zener, người đã khám phá ra các đặc tính điện của diode. Điốt Zener được ứng dụng trong điều chỉnh điện áp và bảo vệ các thiết bị bán dẫn khỏi sự dao động điện áp. Điốt Zener được sử dụng rộng rãi làm tham chiếu điện áp và làm bộ điều chỉnh shunt để điều chỉnh điện áp trên các mạch.

Diode Zener sử dụng tiếp giáp p-n của nó ở chế độ phân cực ngược để tạo ra Hiệu ứng Zener. Trong hiệu ứng Zener hoặc sự cố Zener, Zener giữ điện áp gần với một giá trị không đổi được gọi là điện áp Zener. Diode thông thường cũng có đặc tính phân cực ngược, nhưng nếu điện áp phân cực ngược vượt quá, diode sẽ phải chịu dòng điện cao và nó sẽ bị hỏng. Mặt khác, điốt Zener được thiết kế đặc biệt để giảm điện áp đánh thủng được gọi là điện áp Zener. Diode Zener cũng thể hiện đặc tính của sự cố có kiểm soát và cho phép dòng điện giữ điện áp qua diode Zener gần với điện áp đánh thủng. Ví dụ, một Zener 10 volt sẽ giảm 10 volt trên một loạt các dòng điện ngược.

BIỂU TƯỢNG ZENER Khi diode Zener bị phân cực ngược, tiếp giáp p-n của nó sẽ bị đánh thủng Avalanche và Zener dẫn theo hướng ngược lại. Dưới tác dụng của điện trường tác dụng, các electron hóa trị sẽ được tăng tốc làm văng và giải phóng các electron khác. Điều này kết thúc bằng hiệu ứng Avalanche. Khi điều này xảy ra, một sự thay đổi nhỏ trong điện áp sẽ dẫn đến một dòng điện lớn. Sự phá vỡ Zener phụ thuộc vào điện trường đặt vào cũng như độ dày của lớp mà điện áp được đặt trên đó.

ZENER ĐỘT PHÁ Điốt Zener yêu cầu một điện trở giới hạn dòng mắc nối tiếp với nó để hạn chế dòng điện chạy qua Zener. Thông thường, dòng Zener được cố định là 5 mA. Ví dụ: nếu sử dụng Zener 10 V với nguồn 12 volt, thì 400 Ohms (Giá trị gần là 470 Ohms) là lý tưởng để giữ dòng Zener là 5 mA. Nếu nguồn cung cấp là 12 vôn, thì có 10 vôn trên diode Zener và 2 vôn trên điện trở. Với 2 vôn trên điện trở 400 ohms, khi đó dòng điện qua điện trở và Zener sẽ là 5 mA. Vì vậy, theo quy tắc, điện trở 220 Ohms đến 1K được sử dụng nối tiếp với Zener tùy thuộc vào điện áp cung cấp. Nếu dòng điện qua Zener không đủ, đầu ra sẽ không được điều chỉnh và nhỏ hơn điện áp đánh thủng danh định.