Tổng quan về các loại điốt khác nhau và công dụng của chúng

Diode là một thiết bị điện hai đầu cực, cho phép chuyển dòng điện chỉ theo một hướng. Diode còn được biết đến với đặc tính dòng điện một chiều, trong đó dòng điện được phép chạy theo một hướng. Về cơ bản, một diode được sử dụng để chỉnh lưu các dạng sóng, trong máy dò vô tuyến hoặc trong nguồn điện . Chúng cũng có thể được sử dụng trong các mạch điện và điện tử khác nhau, nơi yêu cầu kết quả 'một chiều' của diode. Hầu hết các điốt được làm từ chất bán dẫn như Si (silicon), nhưng trong một số ít trường hợp, Ge (germani) cũng được sử dụng. Đôi khi có lợi khi tóm tắt các loại điốt khác nhau đang tồn tại . Một số loại có thể trùng lặp, nhưng các định nghĩa khác nhau có thể có lợi khi thu hẹp trường và cung cấp cái nhìn tổng quan về các loại điốt khác nhau.

Các loại điốt khác nhau là gì?

Có một số loại điốt và những loại này có sẵn để sử dụng trong thiết kế điện tử, cụ thể là điốt ngược, điốt BARRITT, điốt Gunn, điốt laze, điốt phát quang, Điốt pha tạp vàng , diode pha lê , Giao lộ PN, Shockley diode , Diode phục hồi từng bước, Diode Tunnel, Diode Varactor và Diode Zener.

Các loại điốt

Giải thích chi tiết về điốt

Hãy để chúng tôi nói chi tiết về nguyên lý làm việc của diode.

Điốt lùi

Loại diode này còn được gọi là diode lùi, và nó không được thực hiện nhiều. Diode ngược là diode tiếp giáp PN có hoạt động tương tự như diode đường hầm. Kịch bản về đường hầm lượng tử có trách nhiệm quan trọng trong việc dẫn dòng điện chủ yếu là ngược lại. Với hình ảnh dải năng lượng, có thể biết được hoạt động chính xác của diode.

Hoạt động của Backward Diode

Dải nằm ở mức cao nhất được gọi là vùng dẫn trong khi dải ở mức thấp hơn được gọi là vùng hóa trị. Khi có một ứng dụng năng lượng cho các electron, chúng có xu hướng thu năng lượng và di chuyển về phía vùng dẫn. Khi các điện tử đi từ vùng hóa trị sang vùng dẫn, vị trí của chúng trong vùng hóa trị sẽ còn lại các lỗ trống.

Trong điều kiện phân cực bằng không, vùng giá trị bị chiếm giữ đối lập với vùng dẫn bị chiếm. Trong khi ở điều kiện phân cực ngược, vùng P có chuyển động theo hướng ngược lên tương ứng với vùng N. Bây giờ, dải bị chiếm trong mặt cắt P trái ngược với dải trống ở mặt cắt N. Vì vậy, các electron bắt đầu đào đường hầm từ vùng bị chiếm trong phần P đến vùng trống trong phần N.

Vì vậy, điều này cho thấy rằng dòng điện cũng xảy ra theo xu hướng ngược lại. Trong điều kiện phân cực thuận, vùng N có chuyển động hướng lên tương ứng với vùng P. Bây giờ, dải bị chiếm trong phần N trái ngược với dải trống ở phần P. Vì vậy, các electron bắt đầu đào đường hầm từ vùng bị chiếm đóng trong phần N đến vùng trống trong phần P.

Trong loại diode này, vùng điện trở âm được hình thành và điều này được sử dụng chủ yếu cho hoạt động của diode.

Điốt lùi

Diode BARITT

Thuật ngữ mở rộng của diode này là diode thời gian truyền nhiễm Barrier là diode BARITT. Nó có thể áp dụng trong các ứng dụng vi sóng và cho phép nhiều so sánh với diode IMPATT được sử dụng rộng rãi hơn. Liên kết này hiển thị mô tả rõ ràng về Diode BARRITT và hoạt động và triển khai của nó.

Gunn Diode

Diode Gunn là một diode tiếp giáp PN, loại diode này là một linh kiện bán dẫn có hai đầu cuối. Nói chung, nó được sử dụng để tạo ra tín hiệu vi sóng. Vui lòng tham khảo liên kết dưới đây cho Gunn Diode hoạt động , Đặc điểm và Ứng dụng của nó.

Điốt Gunn

Diode Laser

Diode laser không có quá trình tương tự như của LED thông thường (diode phát quang) vì nó tạo ra ánh sáng mạch lạc. Các điốt này được sử dụng rộng rãi cho các mục đích khác nhau như DVD, ổ đĩa CD và con trỏ đèn laser cho PPT. Mặc dù các điốt này không đắt hơn các loại máy phát laser khác, nhưng chúng đắt hơn nhiều so với đèn LED. Họ cũng có một phần cuộc sống.

Diode Laser

Điốt phát sáng

Thuật ngữ LED là viết tắt của điốt phát quang, là một trong những loại diode tiêu chuẩn nhất. Khi diode được kết nối trong phân cực chuyển tiếp, thì dòng điện chạy qua đường giao nhau và tạo ra ánh sáng. Ngoài ra còn có nhiều phát triển LED mới đang thay đổi đó là đèn LED và OLED. Một trong những khái niệm chính cần biết về đèn LED là đặc tính IV của nó. Hãy cùng chúng tôi đi qua các đặc điểm của đèn LED một cách chi tiết.

Đặc điểm của điốt phát quang

Trước khi đèn LED phát ra ánh sáng, nó yêu cầu dòng điện chạy qua diode vì đây là diode dựa trên dòng điện. Ở đây, cường độ ánh sáng có tỷ lệ thuận với chiều thuận của dòng điện chạy qua diode.

Khi diode dẫn dòng điện theo phân cực thuận, thì phải có một điện trở nối tiếp giới hạn dòng điện để bảo vệ diode khỏi dòng điện bổ sung. Cần lưu ý rằng không được kết nối trực tiếp giữa nguồn điện với đèn LED, nơi điều này gây ra thiệt hại tức thì vì kết nối này cho phép dòng điện cực lớn và làm cháy thiết bị.

LED làm việc

Mọi loại thiết bị LED đều có tổn thất điện áp chuyển tiếp của riêng nó qua điểm nối PN và hạn chế này được biết đến bởi loại chất bán dẫn được sử dụng. Điều này xác định lượng điện áp rơi cho lượng dòng chuyển tiếp tương ứng nói chung cho giá trị hiện tại là 20mA.

Trong hầu hết các tình huống, chức năng của đèn LED từ các mức điện áp tối thiểu có điện trở mắc nối tiếp, Rs được sử dụng để hạn chế dòng điện chuyển tiếp đến mức được bảo vệ, nói chung là 5mA đến 30mA khi có yêu cầu về độ sáng nâng cao .

Các đèn LED khác nhau tạo ra ánh sáng trong các vùng tương ứng của phổ UV và do đó chúng tạo ra các mức cường độ ánh sáng khác nhau. Sự lựa chọn cụ thể của chất bán dẫn có thể được biết bởi toàn bộ bước sóng của sự phát xạ photon và do đó ánh sáng tương ứng được tạo ra. Màu sắc của đèn LED như sau:

Vì vậy, màu sắc chính xác của đèn LED được biết đến bằng khoảng cách của bước sóng phát ra. Và bước sóng được biết đến bởi thành phần bán dẫn cụ thể được sử dụng trong đường giao nhau PN tại thời điểm sản xuất nó. Vì vậy, rõ ràng rằng màu sắc phát xạ ánh sáng từ đèn LED không phải là do nhựa dẻo được sử dụng. Nhưng chúng cũng tăng cường độ sáng của ánh sáng khi không được chiếu sáng bởi nguồn cung cấp dòng điện. Với sự kết hợp của các chất bán dẫn, khí và kim loại khác nhau, đèn LED dưới đây có thể được tạo ra và đó là:

• Gallium Arsenide (GaAs) là tia hồng ngoại
• Gali Arsenide Phosphide (GaAsP) có màu từ đỏ đến hồng ngoại và cam
• Nhôm Gali Arsenide Phosphide (AlGaAsP) làm tăng màu đỏ tươi, màu cam của các màu đỏ, cam và vàng.
• Gallium Phosphide (GaP) tồn tại ở các màu đỏ, vàng và xanh lục
• Nhôm Gali Phosphide (AlGaP) - chủ yếu có màu xanh lục
• Gali Nitride (GaN) có màu xanh lục và xanh lục bảo
• Gali Indium Nitride (GaInN) gần với tia cực tím, màu hỗn hợp của xanh lam và xanh lục và xanh lam
• Silicon Carbide (SiC) có màu xanh lam làm chất nền
• Kẽm Selenide (ZnSe) có màu xanh lam
• Nhôm Gali Nitride (AlGaN) là tia cực tím

Điốt quang

Điốt quang được sử dụng để phát hiện ánh sáng. Người ta thấy rằng khi ánh sáng chiếu vào điểm tiếp giáp PN, nó có thể tạo ra các điện tử và lỗ trống. Thông thường, điốt quang hoạt động trong điều kiện phân cực ngược, nơi có thể nhận thấy ngay cả một lượng nhỏ dòng điện phát ra từ ánh sáng. Các điốt này cũng có thể được sử dụng để sản xuất điện.

Diode ảnh

Diode PIN

Loại diode này được đặc trưng bởi cấu tạo của nó. Nó có các vùng loại P & loại N tiêu chuẩn, nhưng khu vực giữa hai vùng cụ thể là chất bán dẫn nội tại không có pha tạp. Vùng của chất bán dẫn nội tại có tác dụng làm tăng diện tích của vùng suy giảm có thể có lợi cho các ứng dụng chuyển mạch.

Diode PIN

Các hạt mang điện tích âm và dương từ các vùng loại N và P tương ứng có chuyển động đến vùng nội tại. Khi vùng này được lấp đầy hoàn toàn bởi các lỗ trống điện tử, thì điốt bắt đầu dẫn điện. Trong điều kiện phân cực ngược, lớp nội tại rộng trong diode có thể ngăn chặn và chịu mức điện áp cao.

Ở mức tần số tăng lên, diode PIN sẽ hoạt động như một điện trở tuyến tính. Nó hoạt động như một điện trở tuyến tính vì diode này có thời gian phục hồi ngược không đầy đủ . Đây là nguyên nhân khiến vùng “I” tích điện nhiều sẽ không có đủ thời gian để phóng điện tại thời điểm chu kỳ nhanh. Và ở mức tần số tối thiểu, diode hoạt động như một diode chỉnh lưu, nơi nó có đủ thời gian để phóng điện và tắt.

Điốt nối PN

Mối nối PN tiêu chuẩn có thể được coi là loại diode thông thường hoặc tiêu chuẩn được sử dụng ngày nay. Đây là điểm nổi bật nhất của các loại điốt trong miền điện. Tuy nhiên, các điốt này có thể được ứng dụng như các loại tín hiệu nhỏ để sử dụng trong RF (tần số vô tuyến), hoặc các ứng dụng dòng điện thấp khác có thể được gọi là điốt tín hiệu. Các loại khác có thể được lên kế hoạch cho các ứng dụng điện áp cao và dòng điện cao và thường được đặt tên là điốt chỉnh lưu. Trong một diode tiếp giáp PN, người ta phải rõ ràng về các điều kiện phân cực. Chủ yếu có ba điều kiện xu hướng và điều này phụ thuộc vào mức điện áp được áp dụng.

• Phân cực thuận - Ở đây, cực dương và cực âm được kết nối với loại P và N của diode.
• Phân cực ngược - Ở đây, cực dương và cực âm được kết nối với loại N và P của diode.
• Độ lệch 0 - Đây được gọi là độ lệch '0' vì không có điện áp bên ngoài nào được áp dụng cho điốt.

Phân biệt chuyển tiếp của diode nối PN

Trong điều kiện phân cực thuận, tiếp giáp PN được phát triển khi các cạnh âm và dương của pin được kết nối với loại P và N. Khi diode hoạt động trong phân cực chuyển tiếp, thì điện trường bên trong và điện trường áp dụng tại đường giao nhau sẽ theo đường ngược nhau. Khi các điện trường này được cộng lại, thì mức độ lớn của công suất phát sinh nhỏ hơn mức độ lớn của điện trường đặt vào.

Phân biệt chuyển tiếp trong các loại điốt nối PN

Kết nối này dẫn đến đường dẫn điện trở tối thiểu và vùng cạn kiệt mỏng hơn. Điện trở của vùng suy giảm trở nên không đáng kể khi giá trị của điện áp đặt vào càng lớn. Ví dụ: trong chất bán dẫn silicon, khi giá trị điện áp đặt vào là 0,6V, thì giá trị điện trở của lớp suy giảm trở nên hoàn toàn không đáng kể và sẽ có một dòng điện chạy qua nó.

Phân cực ngược của điốt nối PN

Ở đây, kết nối là các cạnh âm và dương của pin được kết nối với các vùng loại N và loại P, Điều này tạo thành điểm nối PN phân cực ngược. Trong tình huống này, điện trường áp dụng và điện trường bên trong có cùng hướng. Khi tổng hợp cả hai điện trường, thì đường sức của điện trường tương tự như đường sức của điện trường trong. Điều này phát triển một vùng suy giảm điện trở dày hơn và tăng cường. Vùng cạn kiệt có độ nhạy và độ dày cao hơn khi mức điện áp đặt vào ngày càng nhiều.

Phân biệt ngược trong loại kết nối PN của điốt

Đặc tính V-I của Diode nối PN

Ngoài ra, điều quan trọng hơn nữa là phải nhận thức được các đặc tính V-I của diode tiếp giáp PN.

Khi diode được làm việc trong điều kiện phân cực ‘0’ ​​có nghĩa là không có tác dụng của điện áp bên ngoài vào diode. Điều này cho thấy rào cản tiềm năng hạn chế dòng chảy hiện tại.

Trong khi đó khi diode hoạt động trong điều kiện phân cực chuyển tiếp, sẽ có một rào cản tiềm năng mỏng hơn. Trong loại điốt silicone, khi giá trị điện áp là 0,7V và trong loại điốt gecmani khi giá trị điện áp là 0,3V, thì chiều rộng của rào cản tiềm năng sẽ giảm và điều này cho phép dòng điện chạy qua điốt.

Đặc tính VI trong Diode nối PN

Trong trường hợp này, giá trị dòng điện sẽ tăng dần và đường cong kết quả là phi tuyến tính khi mức điện áp đặt vào vượt qua rào cản tiềm năng. Khi diode vượt qua rào cản tiềm năng này, diode hoạt động ở điều kiện bình thường và hình dạng của đường cong dần dần trở nên sắc nét (chuyển sang hình dạng tuyến tính) khi giá trị điện áp tăng lên.

Khi diode hoạt động trong điều kiện phân cực ngược, sẽ có một rào cản tiềm năng tăng lên. Vì sẽ có sự hiện diện của các hạt tải điện thiểu số trong đường giao nhau, điều này cho phép tạo ra dòng điện bão hòa ngược. Khi có mức điện áp đặt vào tăng lên, các hạt tải điện thiểu số sở hữu động năng tăng cho thấy tác động lên các hạt tải điện đa số. Ở giai đoạn này, sự cố diode xảy ra và điều này có thể dẫn đến diode bị hỏng.

Đèn Schottky

Điốt Schottky có điện áp giảm phía trước thấp hơn so với điốt tiếp giáp Si PN thông thường. Ở dòng điện thấp, điện áp giảm có thể nằm trong khoảng 0,15 & 0,4 volt so với 0,6 volt đối với diode a-Si. Để đạt được hiệu suất này, chúng được thiết kế theo một cách khác để so sánh với các điốt bình thường có tiếp xúc kim loại với bán dẫn. Các điốt này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chỉnh lưu, điốt kẹp và cả trong các ứng dụng RF.

Đèn Schottky

Step Recovery Diode

Diode khôi phục bước là một loại diode vi sóng được sử dụng để tạo ra các xung ở tần số rất HF (tần số cao). Các diode này phụ thuộc vào diode có đặc tính tắt mở rất nhanh cho hoạt động của chúng.

Điốt phục hồi bước

Diode đường hầm

Diode đường hầm được sử dụng cho các ứng dụng vi sóng mà hiệu suất của nó vượt trội so với các thiết bị khác trong ngày.

Diode đường hầm

Trong miền điện, đường hầm biểu thị rằng đó là sự chuyển động trực tiếp của các electron qua chiều rộng tối thiểu của vùng suy giảm từ vùng dẫn đến vùng hóa trị. Trong diode tiếp giáp PN, vùng suy giảm được phát triển do có cả điện tử và lỗ trống. Do các hạt mang điện tích âm và dương này, điện trường bên trong được phát triển trong vùng cạn kiệt. Điều này tạo ra một lực theo đường ngược lại của điện áp bên ngoài.

Với hiệu ứng đường hầm, khi có giá trị điện áp thuận cực tiểu, thì giá trị dòng điện thuận sẽ nhiều hơn. Nó có thể hoạt động cả trong điều kiện phân cực thuận và nghịch. Vì mức độ cao của pha tạp chất , nó cũng có thể hoạt động theo xu hướng ngược lại. Với việc giảm tiềm năng của rào cản, sự cố điện áp theo hướng ngược lại cũng giảm và gần bằng không. Với điện áp ngược tối thiểu này, diode có thể đạt đến tình trạng đánh thủng. Do vùng kháng cự tiêu cực này được hình thành.

Diode Varactor hoặc Diode Varicap

Diode varactor là một trong những loại chất bán dẫn thiết bị trạng thái rắn vi sóng và nó được sử dụng trong trường hợp điện dung thay đổi được chọn có thể được thực hiện bằng cách điều khiển điện áp. Những điốt này còn được gọi là điốt biến thiên. Mặc dù o / p của điện dung thay đổi có thể được biểu thị bằng điốt tiếp giáp PN bình thường. Nhưng, điốt này được chọn để thay đổi điện dung ưu tiên vì chúng là các loại điốt khác nhau. Các điốt này được thiết kế và nâng cao một cách chính xác để chúng cho phép thay đổi điện dung ở phạm vi lớn.

Diode Varactor

Điốt Zener

Diode Zener được sử dụng để cung cấp điện áp chuẩn ổn định. Kết quả là, nó được sử dụng với số lượng lớn. Nó hoạt động trong điều kiện phân cực ngược và nhận thấy rằng khi đạt đến một điện áp cụ thể, nó sẽ bị hỏng. Nếu dòng điện bị giới hạn bởi một điện trở, nó sẽ kích hoạt một điện áp ổn định được tạo ra. Loại diode này được sử dụng rộng rãi để cung cấp điện áp tham chiếu trong bộ nguồn.

Điốt Zener

Có nhiều phương pháp khác nhau trong gói của một diode Zener. Một số ít trong số đó được sử dụng để tăng mức độ tiêu tán năng lượng trong khi một số khác được sử dụng cho các thiết kế gắn cạnh. Tổng thể loại diode Zener được bao gồm lớp phủ thủy tinh tối thiểu. Điốt này có một dải trên một cạnh được đánh dấu là cực âm.

Diode Zener hoạt động theo cách tương tự như diode khi hoạt động trong điều kiện phân cực chuyển tiếp. Trong khi ngược lại, sẽ có sự xuất hiện của dòng điện rò rỉ . Khi có sự gia tăng điện áp ngược lên đến điện áp đánh thủng, thì điều này tạo ra dòng điện chạy qua diode. Giá trị hiện tại sẽ đạt đến cực đại và giá trị này được ghi lại bởi một điện trở nối tiếp.

Các ứng dụng của Diode Zener

Có rất nhiều ứng dụng của một diode Zener và một vài ứng dụng trong số đó là:

• Nó được sử dụng như một bộ giới hạn điện áp để điều chỉnh các mức điện áp trên giá trị nhỏ nhất của tải
• Được sử dụng trong các ứng dụng cần bảo vệ quá áp
• Được dùng trong cắt mạch

Một số loại diode khác được thực hiện quan trọng trong các ứng dụng khác nhau như sau:

• Diode Laser
• Diode tuyết lở
• Diode triệt tiêu điện áp thoáng qua
• Loại diode pha màu vàng
• Loại diode hiện tại không đổi
• Diode Peltier
• Bộ chỉnh lưu điều khiển silicon diode

Mỗi diode đều có những lợi ích và ứng dụng riêng. Một số ít trong số đó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau trên nhiều lĩnh vực, trong khi một số ít chỉ được sử dụng trong một số ứng dụng. Vì vậy, đây là tất cả về các loại điốt khác nhau và công dụng của chúng. Chúng tôi mong rằng bạn đã hiểu rõ hơn về khái niệm này hoặc để thực hiện các dự án điện hãy đóng góp ý kiến ​​quý báu bằng cách bình luận ở phần bình luận bên dưới. Dưới đây là một câu hỏi cho bạn, Cái gì là chức năng của một diode ?