二极管的类型|小信号,LED,肖特基,齐纳

在本教程中,我们将学习不同类型的二极管。亚博彩票下载包括小信号二极管、齐纳二极管、发光二极管、肖特基二极管、隧道二极管、雪崩二极管等。这将简要说明不同类型的二极管及其基本功能和相应的电路符号。

介绍

二极管是具有单向开关功能的两端电子器件/元件,也就是说,它们只允许电流沿一个方向流动。这些二极管是用硅、锗和砷化镓等半导体材料制造的。

二极管的两端分别称为阳极和阴极。根据这两个端子之间的电位差,二极管的工作方式可分为两种:

  • 如果阳极比阴极有更高的电位,那么二极管被称为在正向偏压,它允许电流流动。
  • 若阴极的电势高于阳极,则二极管处于反向偏压状态,不允许电流流动。

不同类型的二极管有不同的电压要求。对于硅二极管,正向电压为0.7V,对于锗二极管,正向电压为0.3V。通常,在硅二极管中,二极管一端的暗带表示阴极端子,另一端表示阳极。

二极管的主要应用之一是整流,即将交流转换为直流。由于二极管只允许电流在一个方向流动而阻止电流在另一个方向流动,二极管被用于反极性保护和瞬态保护应用。

有许多不同类型的二极管,下面列出了其中一些。

不同类型的二极管

现在让我们简单地看看几种常见的二极管。亚博彩票下载

1.小信号二极管

它是一种具有非比例特性的小型器件,主要应用于高频和极低电流的应用,如收音机和电视机等。为了保护二极管免受污染,它被一个玻璃包裹,所以它也被称为玻璃钝化二极管。这种类型的一个流行二极管是1N4148。

就外观而言,与功率二极管相比,信号二极管非常小。为了指示阴极端子,一个边缘用黑色或红色标记。对于高频应用,小信号二极管的性能非常有效。

相对于所述其它官能团,该信号通常二极管具有小载流能力和功耗。通常,这些是在150毫安和500mW的范围内分别。

小信号二极管可以由硅或锗型半导体材料制成,但二极管的特性根据掺杂材料而变化。

小信号二极管用于通用二极管应用,高速切换,参数放大器和许多其他应用。小信号二极管的一些重要特征是:

  • 峰值反向电压(VPR.) - 这是它分解之前可以被施加到二极管的最大反向电压。
  • 反向电流(我R.) -反向偏置时的电流(非常小的值)。
  • 峰前电流的最大正向电压(VF在我F
  • 反向恢复时间 - 反向电流从前向电流下降到i的时间R.

2.大信号二极管

这些二极管有大的PN结层。因此,它们通常用于整流,即把交流转换为直流。大PN结也增加了二极管的正向载流能力和反向阻塞电压。大信号二极管不适合高频应用。

这些二极管的主要应用是在电源(整流器,变换器,逆变器,电池充电装置等)。在这些二极管中,正向电阻的值是很少欧姆,反向阻塞电阻的值是兆欧姆。

由于它具有高的电流和电压性能,这些可以用于抑制高峰值电压的电气设备。

3.齐纳二极管

它是一个无源元件,工作原理为“齐纳击穿”。1934年由克拉伦斯·齐纳首次生产,它在正向偏置条件下类似于普通二极管,即允许电流流动。

但在反向偏置条件下,二极管只有在施加的电压达到击穿电压时才导通,称为齐纳击穿。其设计用于防止其他半导体器件受到瞬时电压脉冲的影响。它充当电压调节器。

齐纳二极管

4.发光二极管(LED)

这些二极管转换成电能为光能。第一生产开始于1968年它经历致发光过程中空穴和电子再结合而产生能量在正向偏压条件下的光的形式。

在早期,LED非常昂贵,仅在特殊应用中使用。但多年来,LED的成本显着显着。这和它们是极其动力的事实,使LED作为家庭,办公室,街道(街道照明以及交通灯),汽车,手机的主要来源。

引领

5.恒流二极管

它也称为电流调节二极管或限流二极管或二极管连接的晶体管。二极管的功能是调节特定电流处的电压。

它用作一个双端电流限制器。在此,JFET充当电流限制器,以实现高的输出阻抗。恒流二极管的符号如下所示。

6.肖特基二极管

在这种类型的二极管中,结是通过半导体材料与金属接触而形成的。因此,正向电压降降低到最小值。半导体材料为n型硅作为阳极,铬、铂、钨等金属作为阴极。

由于金属结,这些二极管具有高电流传导能力,因此开关时间缩短。因此,肖特基二极管在开关应用中有着更大的用途。主要是由于金属-半导体结,电压降很低,从而提高二极管性能并降低功率损耗。因此,它们用于高频整流器应用。肖特基二极管的符号如下所示。

肖特基二极管

7.肖克利二极管

这是最早被发明的半导体器件之一。肖克利二极管有四层。它也被称为PNPN二极管。它等于一个没有门端子的可控硅,这意味着门端子是断开的。由于没有触发输入,二极管能传导的唯一方法是提供正向电压。

它一直亮着,一旦“接通”并保持关机状态,一旦它变成“OFF”。二极管有两种工作状态导通和不导通。在非导通状态的二极管导通与电压较少。

肖克利二极管结构

Shockley二极管的象征如下:

肖克利二极管

肖克利二极管的应用

  • 触发开关的SCR。
  • 作为松弛振荡器。

8.步恢复二极管

它也被称为snap-off二极管或电荷存储二极管。这是一种特殊类型的二极管,可存储正脉冲产生的电荷,并将正弦信号的负脉冲用于此。电流脉冲的上升时间等于瞬时时间。由于这种现象,它有速度恢复脉冲。

这些二极管的应用是在高阶乘法器和在脉冲整形电路。截止这些二极管的频率非常高,这是几乎在千兆赫兹顺序。

如乘法器,该二极管具有200至300千兆赫的截止频率范围。其中在10 GHz频率范围内进行操作,这些二极管起着至关重要的作用。效率高为低阶乘数。此二极管的符号如下所示。

步恢复二极管

9.隧道二极管

它被用作高速开关,开关速度在几纳秒量级。由于隧穿效应,它在微波频段运行速度非常快。它是一种掺杂剂浓度过高的双端装置。

瞬态响应是由结电容加杂散布线电容的限制。在微波振荡器和放大器大多采用。它作为最负电导设备。隧道二极管既可以机械地和电气来调谐。隧道二极管的符号如下所示。

隧道二极管

隧道二极管的应用

  • 振荡电路。
  • 微波电路。
  • 抗核辐射。

10.变容二极管

这些也被称为variicap二极管。它的作用就像可变电容。操作主要只在反向偏置状态下执行。这些二极管非常有名,因为它能够在恒定电压流存在的情况下改变电路中的电容范围。

它们可以是能够改变电容到高值。在变容二极管中,我们可以减少或通过改变反向偏置电压增加耗尽层。这些二极管具有许多应用作为变容二极管的符号在下面给出用于手机压控振荡器,卫星预过滤器等。

变容二极管

变容二极管应用程序

  • 压控电容器
  • 压控振荡器
  • 参量放大器
  • 频率因子
  • 收音机、电视机和移动电话中的调频发射机和锁相环

11.激光二极管

到LED类似,其中有源区域由p-n结形成的。电激光二极管是P-I-N二极管,其中所述有源区在本征区。用于光纤通信,条形码阅读器,激光指示器,CD / DVD /蓝光读取和记录,激光印刷。

激光二极管类型:

  • 双异质结构激光:自由电子,该区域同时可用孔。
  • 量子阱激光器:具有多个量子阱被称为多量子阱激光器激光器。
  • 量子级联激光器:这是一种异质结激光器,能够在相对较长的波长下进行激光作用。
  • 分离约束异质结构激光器:为了补偿量子激光器中的薄层问题,我们选择分离约束异质结构激光器。
  • 分布式布拉格反射激光器:可以是边发射激光器或VCSEL。

激光二极管的符号如图所示:

激光二极管

12.瞬态电压抑制二极管

在半导体器件中,由于状态电压的突然变化,会发生瞬态。它们会损坏设备的输出响应。为了克服这个问题,使用了电压抑制二极管。电压抑制二极管的操作与齐纳二极管的操作类似。

这些二极管的操作是正常的,因为p-n结二极管,但在瞬态电压其操作的变化的时间。在正常情况下,二极管的阻抗是高的。当任何瞬态电压在电路中发生,二极管中,其中提供了一种低阻抗的雪崩击穿区域进入。

这是很自然,因为雪崩击穿持续时间在微微秒范围。瞬态电压抑制二极管将钳位电压施加到所述固定电平,主要是其钳位电压在最小范围。

这些是在电信领域,医疗,微处理器和信号处理中的应用。它比压敏电阻或气体放电管更快地响应超过电压。

瞬态电压抑制二极管符号如下图所示。

瞬态电压抑制二极管

二极管的特点是:

  • 泄漏电流
  • 最大反向对峙电压
  • 击穿电压
  • 钳位电压
  • 寄生电容
  • 寄生电感
  • 它能吸收的能量

13.金掺杂二极管

在这些二极管中,金被用作掺杂剂。这些二极管比其他二极管快。在这些二极管中,反向偏置的漏电流也更小。即使在较高的电压降,它也允许二极管在信号频率中工作。在这些二极管中,金有助于少数载流子的快速重组。

14.超级势垒二极管

它是一种正向压降小的肖特基二极管,具有浪涌处理能力,反向漏电流小的P - N结二极管。它是为高功率、快速开关和低损耗应用而设计的。超势垒整流器是比肖特基二极管具有低正向电压的下一代整流器。

15.珀尔帖二极管

在这种类型的二极管中,它在半导体的双材料结处产生热量,热量从一端流到另一端。这种流动只在一个方向进行,这个方向与电流流动的方向相同。

这种热是由于少数载流子复合产生的电荷而产生的。这主要用于冷却和加热应用。这类二极管用于传感器和热机的热电冷却。

16.晶体二极管

这也被称为猫的晶须,是一种类型的点接触二极管。其操作取决于半导体晶体和点之间的接触压力。

在这种情况下,金属丝被压在半导体晶体上。在这种情况下,半导体晶体充当阴极,金属丝充当阳极。这些二极管本质上已经过时了。主要用于微波接收机和探测器。

晶体二极管的应用

  • 晶体二极管整流器
  • 晶体二极管检波器
  • 水晶无线电接收器

17.雪崩二极管

这是在雪崩击穿原理下工作的无源元件。它在反向偏置条件下工作。在反向偏置条件下,由于P - N结产生的电离作用,产生了较大的电流。

这些二极管专门设计用于在特定的反向电压下进行故障以防止损坏。雪崩二极管的符号如下所示:

雪崩二极管

雪崩二极管使用

  • 射频噪声的产生:它是天线分析仪桥的射频源,也是白噪声的产生源。
  • 用于无线电设备,也用于硬件随机数发生器。
  • 微波频率产生:在这个二极管作为负电阻装置。
  • 单光子雪崩探测器:这是高增益光子探测器用于光水平的应用。

18.可控硅

它由阳极、阴极和栅极三个端子组成。它几乎等于肖克利二极管。顾名思义,它主要用于电路中施加小电压时的控制目的。可控硅的符号如下图所示:

可控硅

工作模式:

  1. 正向阻塞模式(关闭状态):在此J1和J3前向偏置和J2是反向偏置的。它提供低于断层电压的高电阻,因此据说它是关闭状态。
  2. 正向传导模式(开启状态):通过增加阳极和阴极的电压或在栅极施加正脉冲,我们可以开启。关闭电源的唯一方法是减少流过它的电流。
  3. 反向阻塞模式(关闭状态):SCR阻止反向电压被命名为不对称的SCR。主要用于电流逆变器。

19.真空二极管

真空二极管由两个电极组成,分别充当阳极和阴极。阴极由钨组成,钨向阳极方向发射电子。电子流总是只从阴极流向阳极。它就像一个开关。

如果阴极涂有氧化物材料,则电子发射能力高。阳极尺寸有点长,在某些情况下,其表面粗糙,以降低二极管中形成的温度。二极管仅在一种情况下导通,即阳极相对于阴极端子为正极。该符号如图所示:

真空二极管

20. PIN二极管

普通P-N结二极管的改进版本提供了PIN二极管。PIN二极管中不需要掺杂。本征材料,即没有电荷载流子的材料,插入P区和N区之间,这增加了耗尽层的面积。

当我们施加正向偏置电压时,空穴和电子将被推入本征层。由于这种高注入水平,在某一点上,电场也将通过本征材料传导。该场使载流子从两个区域流动。PIN二极管的符号如下所示:

PIN二极管

PIN二极管应用:

  • 射频开关:PIN二极管用于信号和元件选择。例如,PIN二极管在低相位噪声振荡器中充当量程开关电感器。
  • 衰减器:用于桥式t衰减器的桥和分流电阻。
  • 光电探测器:它探测x射线和伽马射线光子。

21.点联系设备

金丝或钨丝被用作点接触,通过通过高电流产生PN结区。如图所示,在连接金属板的导线边缘周围产生了一个小区域的PN结。

点接触装置

在正向方向上,它的工作是相当相似的,但在反向偏压条件下,导线的作用类似于绝缘体。由于在极板之间有绝缘体,二极管就充当电容器。一般来说,电容阻挡直流电流,但交流电可以在高频率的电路中流动。这些是用来检测高频信号的。

22. Gunn二极管

Gunn二极管仅用n型半导体材料制造。两种n型材料的耗尽区很薄。当电路中的电压增加时,电流也增加。在一定电压水平后,电流会呈指数级减小,这就是负微分电阻。

它有两个带有砷化镓和磷化铟的电极。因此,它具有负差动电阻。它也被称为转移电子器件。它产生微波射频信号,因此主要用于微波射频器件。它也可以用作放大器。Gunn二极管的符号如下所示:

耿氏振荡器

33回应

  1. 对所有人都很有用。非常好的教程。本网站上的所有教程都有很好的解释。亚博手机网

发表评论

您的电子邮件地址将不会被公布。必需的地方已做标记*