Lige fra det elektroniske design til produktion og reparation anvendes dioder i vid udstrækning til flere applikationer. Disse er af forskellige typer og overfører den elektriske strøm baseret på egenskaberne og specifikationerne for den pågældende diode. Disse er hovedsageligt P-N-forbindelsesdioder, lysfølsomme dioder, Zener-dioder, Schottky-dioder, Varactor-dioder. Lysfølsomme dioder inkluderer LED'er, fotodioder og solceller. Nogle af disse forklares kort i denne artikel.

1. P-N-forbindelsesdiode

En P-N-forbindelse er en halvlederindretning, der er dannet af P-type og N-type halvledermateriale. P-typen har en høj koncentration af huller, og N-typen har en høj koncentration af elektroner. Huldiffusion er fra p-type til n-type, og elektrondiffusion er fra n-type til p-type.

Donorionerne i n-type regionen bliver positivt ladet, da de frie elektroner bevæger sig fra n-typen til p-typen. Derfor er en positiv ladning bygget på krydsets N-side. De frie elektroner over krydset er de negative acceptorer ved at udfylde hullerne, hvorefter den negative ladning, der er etableret på p-siden af krydset, er vist i figuren.

Et elektrisk felt dannet af de positive ioner i n-type regionen og negative ioner i p-type regioner. Denne region kaldes diffusionsregionen. Da det elektriske felt hurtigt fejer gratis bærere ud, er regionen derfor udtømt af gratis bærere. Et indbygget potentiale V_{med en}på grund af Ê dannes ved krydset er vist i figuren.

Funktionsdiagram for P-N-forbindelsesdiode:

Funktionelt diagram over P-N-forbindelsesdiode

Fremadrettede egenskaber ved P-N Junction:

Når den positive terminal på batteriet er tilsluttet P-typen, og den negative terminal er forbundet til N-typen, kaldes den forspænding af P-N-krydset, der er vist i figuren nedenfor.

Fremadgående egenskaber ved P-N Junction

Hvis denne eksterne spænding bliver større end værdien af den potentielle barriere, ca. 0,7 volt for silicium og 0,3 V for Ge, krydses den potentielle barriere, og strømmen begynder at strømme på grund af bevægelse af elektroner over krydset og det samme for hullerne.

P-N Junction Forward Bias Karakteristika

Omvendte egenskaber ved P-N Junction:

Når en positiv spænding gives til n-delen og negativ spænding til p-delen af dioden, siges det at være i omvendt forspændingstilstand.

P-N Junction omvendt karakteristik kredsløb

Når der gives en positiv spænding til N-delen af dioden, bevæger elektronerne sig mod den positive elektrode, og påføringen af negativ spænding til p-delen får hullerne til at bevæge sig mod den negative elektrode. Som et resultat krydser elektronerne krydset for at kombinere med hullerne i den modsatte side af krydset og omvendt. Som et resultat dannes et udtømningslag med en høj impedansbane med en høj potentialbarriere.

P-N Junction omvendte bias egenskaber

“hvilket af de følgende halvledermaterialer indeholder overskydende frie elektroner? ”

Anvendelser af P-N-forbindelsesdiode:

P-N-forbindelsesdiode er en to-terminal polaritetsfølsom enhed, dioden udfører, når den videresendes, og dioden udføres ikke, når den vender om. På grund af disse karakteristika anvendes P-junction diode i mange applikationer som f.eks

Ensrettere i DC Strømforsyning
Demodulationskredsløb
Klip- og fastspændingsnetværk

2. Fotodiode

Fotodioden er en slags diode, der genererer strøm proportional med den indfaldende lysenergi. Det er en lys til spændings / strømkonverter, der finder applikationer i sikkerhedssystemer, transportbånd, automatiske koblingssystemer osv. Fotodioden ligner en LED i konstruktion, men dens p-n-krydsning er meget følsom over for lys. P-n-krydset kan eksponeres eller pakkes med et vindue for at komme lys ind i P-N-krydset. Under den forudspændte tilstand passerer strøm fra anoden til katoden, mens i omvendt forspændt tilstand strømmer fotostrøm i omvendt retning. I de fleste tilfælde svarer emballagen til fotodiode til LED med anode, og katodeledninger rager ud fra sagen.

“hvordan fungerer globale positioneringssystemer ”

Fotodiode

Der er to slags fotodioder - PN- og PIN-fotodioder. Forskellen er i deres præstationer. PIN-fotodioden har et iboende lag, så det skal være omvendt forspændt. Som et resultat af omvendt forspænding øges udtømningsregionens bredde, og kapaciteten af p-n-krydset falder. Dette muliggør dannelse af flere elektroner og huller i udtømningsområdet. Men en ulempe ved omvendt forspænding er, at den genererer støjstrøm, der kan reducere S / N-forholdet. Så omvendt forspænding er kun egnet i applikationer, der kræver højere båndbredde . PN-fotodioden er ideel til applikationer med svagt lys, fordi operationen er upartisk.

Fotodioden fungerer i to tilstande, nemlig Fotovoltaisk tilstand og Fotokonduktiv tilstand. I fotovoltaisk tilstand (også kaldet Zero bias mode) er fotostrømmen fra enheden begrænset, og der opbygges en spænding. Fotodioden er nu i fremadspændt tilstand, og en 'mørk strøm' begynder at strømme over p-n-krydset. Denne strøm af mørk strøm forekommer modsat retningen af fotostrømmen. Den mørke strøm genererer i fravær af lys. Den mørke strøm er fotostrømmen induceret af baggrundsstrålingen plus mætningsstrømmen i enheden.

Den fotokonduktive tilstand opstår, når fotodioden er omvendt forspændt. Som et resultat heraf øges udtømningslagets bredde og fører til en reduktion i kapacitansen af p-n-overgangen. Dette øger diodens responstid. Respons er forholdet mellem fotostrømmen og den indfaldende lysenergi. I den fotokonduktive tilstand genererer dioden kun en lille strøm kaldet mætningsstrøm eller tilbagestrøm i retning. Fotostrømmen forbliver den samme i denne tilstand. Fotostrømmen er altid proportional med luminescensen. Selvom den fotokonduktive tilstand er hurtigere end den fotovoltaiske tilstand, er den elektroniske støj højere i fotokonduktiv tilstand. Siliciumbaserede fotodioder genererer mindre støj end germaniumbaserede fotodioder, da silicium fotodioder har et større båndgab.

3. Zener-diode

zener Zener-diode er en type diode, der tillader strømmen af strøm i den fremadgående retning svarende til en ensretterdiode, men på samme tid kan den tillade omvendt strøm af strøm også når spændingen er over Zeners nedbrydningsværdi. Dette er typisk en til to volt højere end den nominelle spænding for Zener og er kendt som Zener-spændingen eller lavinepunktet. Zener blev opkaldt efter Clarence Zener, der opdagede diodens elektriske egenskaber. Zener-dioder finder applikationer i spændingsregulering og til at beskytte halvlederindretninger mod spændingsudsving. Zener-dioder bruges i vid udstrækning som spændingsreferencer og som shuntregulatorer til at regulere spændingen på tværs af kredsløb.

Zener-dioden bruger sin p-n-forbindelse i omvendt forspændingstilstand for at give Zener-effekten. Under Zener-effekten eller Zener-sammenbruddet holder Zener spændingen tæt på en konstant værdi kendt som Zener-spændingen. Den konventionelle diode har også egenskaben omvendt forspænding, men hvis den omvendte forspænding overskrides, vil dioden blive udsat for høj strøm, og den vil blive beskadiget. Zener-dioden er derimod specielt designet til at have en reduceret nedbrydningsspænding kaldet Zener-spænding. Zener-dioden udviser også egenskaben ved en kontrolleret nedbrydning og tillader strømmen at holde spændingen over Zener-dioden tæt på nedbrydningsspændingen. For eksempel vil en 10 volt Zener falde 10 volt over en bred vifte af omvendte strømme.

ZENER SYMBOL Når Zener-dioden er omvendt forspændt, vil dens p-n-krydsning opleve en lavineopdeling, og Zener leder i omvendt retning. Under indflydelse af det anvendte elektriske felt vil valanceelektronerne blive accelereret for at banke og frigive andre elektroner. Dette ender i lavineeffekten. Når dette sker, vil en lille ændring i spændingen resultere i et stort strømflow. Zener-nedbrydningen afhænger af det påførte elektriske felt såvel som tykkelsen af det lag, hvorpå spændingen påføres.

ZENER opdeling Zener-dioden kræver en strømbegrænsende modstand i serie til den for at begrænse strømmen gennem Zener. Typisk er Zener-strømmen fast som 5 mA. For eksempel, hvis en 10 V Zener bruges med en 12 volt forsyning, er en 400 Ohm (næsten værdi er 470 Ohm) ideel til at holde Zener strøm som 5 mA. Hvis forsyningen er 12 volt, er der 10 volt over Zener-dioden og 2 volt over modstanden. Med 2 volt over 400 ohm modstanden, vil strømmen gennem modstanden og Zener være 5 mA. Så som regel bruges 220 ohm til 1K modstande i serie med Zener afhængigt af forsyningsspændingen. Hvis strømmen gennem Zener er utilstrækkelig, vil udgangen være ureguleret og mindre end den nominelle nedbrydningsspænding.