Yarı iletken diyotlar elektronik ve elektronik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hem bağımsız olarak hem de transistörlerin ve diğer birçok cihazın p-n-bağlantısı olarak kullanılırlar. Ayrık bir bileşen olarak diyotlar, birçok elektronik devrenin önemli bir parçasıdır. Düşük güçlü uygulamalardan doğrultuculara kadar birçok uygulama bulurlar.
Diyot nedir?
Yunancadan çevrilen bu elektronik elemanın adı kelimenin tam anlamıyla "iki terminal" anlamına gelir. Bunlara anot ve katot denir. Bir devrede anottan katoda akım geçer. Yarı iletken diyot tek taraflı bir elemandır ve ters yönde akım akışı engellenir.
Çalışma prensibi
Yarı iletken diyotların cihazı çok farklıdır. Bu nedenle, hem görünüş değeri hem de yerine getirdikleri işlevler bakımından farklılık gösteren birçok türü vardır. Ancak, çoğu durumda temel ilkeyarı iletken diyotların çalışması aynıdır. Temel işlevlerini sağlayan bir p-n bağlantısı içerirler.
Bu terim genellikle bir diyotun standart şekline atıfta bulunmak için kullanılır. Aslında, hemen hemen her türü için geçerlidir. Diyotlar, modern elektronik endüstrisinin bel kemiğini oluşturur. Basit elemanlar ve transistörlerden modern mikroişlemcilere kadar her şey yarı iletkenlere dayanmaktadır. Yarı iletken diyotun çalışma prensibi yarı iletkenlerin özelliklerine dayanmaktadır. Teknoloji, kristal kafes içine safsızlıkların eklenmesiyle deliklerin ve elektronların yük taşıyıcı olduğu bölgelerin elde edilmesini mümkün kılan bir grup malzemeye dayanmaktadır.
P-n-kavşağı
p-n tipi diyot adını, akımın yalnızca bir yönde akmasına izin veren bir p-n bağlantısı kullandığından almıştır. Öğe, yaygın olarak kullanılan başka özelliklere de sahiptir. Örneğin yarı iletken diyotlar ışığı yayabilir ve algılayabilir, kapasitansı değiştirebilir ve voltajı düzenleyebilir.
P-n-junction, temel bir yarı iletken yapıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, p ve n tipi bölgeler arasında bir kavşaktır. Geçiş, şarj taşıyıcılarının yalnızca bir yönde hareket etmesine izin verir; bu, örneğin alternatif akımı doğru akıma dönüştürmeyi mümkün kılar.
Standart diyotlar genellikle silikondan yapılır, ancak esas olarak özel amaçlar için germanyum ve diğer yarı iletken malzemeler de kullanılır.
Volt-amper karakteristiği
Diyot, 2 dala ayrılabilen bir akım-voltaj eğrisi ile karakterize edilir: ileri ve geri. Ters yönde kaçak akım 0'a yakındır, ancak artan voltaj ile yavaş yavaş artar ve arıza voltajına ulaşıldığında keskin bir şekilde yükselmeye başlar. İleri yönde, silikon diyotlar için 0,7 V ve germanyum için 0,4 V olan iletim eşiğinin üzerine uygulanan voltaj ile akım hızla yükselir. Farklı malzemeler kullanan hücreler farklı volt-amper özelliklerine ve iletim eşiğine ve kırılma gerilimlerine sahiptir.
p-n-bağlantı diyotu, temel seviye bir cihaz olarak kabul edilebilir. Endüksiyon veya röle bobinlerinde ve yüksek güçlü doğrultucularda sinyal devreleri ve dedektörlerden sınırlayıcılara veya geçici baskılayıcılara kadar birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.
Özellikler ve parametreler
Diyot özellikleri çok fazla veri sağlar. Ancak, ne olduklarına dair kesin açıklamalar her zaman mevcut değildir. Aşağıda, spesifikasyonlarda verilen diyotun çeşitli özelliklerinin ve parametrelerinin detayları bulunmaktadır.
Yarı iletken malzeme
Yarı iletken diyotların temel özelliklerinin çoğunu etkilediği için p-n bağlantılarında kullanılan malzeme çok önemlidir. Silikon, yüksek verimliliği ve düşük üretim maliyetleri nedeniyle en yaygın kullanılanıdır. Sık kullanılan bir diğerelement germanyumdur. Diğer malzemeler tipik olarak özel amaçlı diyotlarda kullanılır. Yarı iletken malzeme seçimi önemlidir çünkü iletim eşiğini belirler - silikon için yaklaşık 0,6 V ve germanyum için 0,3 V.
Doğru akım modunda voltaj düşüşü (U pr.)
Akımın geçtiği herhangi bir elektrik devresi voltaj düşüşüne neden olur ve bir yarı iletken diyotun bu parametresi, özellikle güç kayıpları U ave ile orantılı olduğunda düzeltme için büyük önem taşır. küçük bir voltaj düşüşü sağlayın, çünkü sinyaller zayıf olabilir, ancak yine de bunun üstesinden gelmeleri gerekir.
Bu iki nedenden dolayı olur. Birincisi, p-n bağlantısının doğasında yatar ve akımın tükenme katmanını geçmesine izin veren bir iletim eşik voltajının sonucudur. İkinci bileşen, normal direnç kaybıdır.
Büyük akımlar taşıyabilen doğrultucu diyotlar için gösterge büyük önem taşır.
Tepe ters voltaj (U arr. max)
Bu, bir yarı iletken diyotun dayanabileceği en yüksek ters voltajdır. Aşılmamalıdır, aksi takdirde eleman arızalanabilir. Bu sadece giriş sinyalinin RMS voltajı değildir. Her devre kendi özelliklerine göre değerlendirilmelidir, ancak yumuşatma kapasitörlü basit bir tek yarım dalga doğrultucu için, kapasitörün girişin tepe noktasına eşit bir voltaj tutacağını unutmayın.sinyal. Diyot daha sonra gelen sinyalin tepe noktasına ters yönde maruz kalacaktır ve bu nedenle bu koşullar altında dalganın tepe değerine eşit bir maksimum ters voltaj olacaktır.
Maksimum ileri akım (U pr. max)
Bir elektrik devresi tasarlarken, maksimum diyot akım seviyelerinin aşılmadığından emin olun. Akım arttıkça, çıkarılması gereken ek ısı üretilir.
Kaçak akım (I var.)
İdeal bir diyotta ters akım olmamalıdır. Ancak gerçek p-n bağlantılarında, yarı iletkende azınlık yük taşıyıcılarının varlığından kaynaklanmaktadır. Kaçak akım miktarı üç faktöre bağlıdır. Açıkçası, bunlardan en önemlisi ters voltajdır. Ayrıca kaçak akım sıcaklığa bağlıdır - büyümesiyle önemli ölçüde artar. Ek olarak, yarı iletken malzemenin türüne oldukça bağlıdır. Bu bakımdan silikon, germanyumdan çok daha iyidir.
Kaçak akım, belirli bir ters voltajda ve belirli bir sıcaklıkta belirlenir. Genellikle mikroamper (ΜA) veya pikoamper (pA) olarak belirtilir.
Geçiş kapasitansı
Tüm yarı iletken diyotların bağlantı kapasitansı vardır. Tükenme bölgesi, tükenme bölgesinin kenarında oluşan iki plaka ile çoğunluk yük taşıyıcılarının bulunduğu bölge arasında bir dielektrik bariyerdir. Gerçek kapasitans değeri, geçiş bölgesinde bir değişikliğe yol açan ters voltaja bağlıdır. Artışı, tükenme bölgesini genişletir ve sonuç olarak,kapasiteyi az altır. Bu gerçek varaktörlerde veya varikaplarda kullanılır, ancak diğer uygulamalar, özellikle RF uygulamaları için bu etki en aza indirilmelidir. Parametre genellikle belirli bir voltajda pF olarak belirtilir. Birçok RF uygulaması için özel düşük dirençli diyotlar mevcuttur.
Vaka Türü
Amaca bağlı olarak yarı iletken diyotlar çeşitli tip ve şekillerde paketler halinde üretilir. Bazı durumlarda, özellikle sinyal işleme devrelerinde kullanıldığında, paket, o elektronik elemanın genel özelliklerini belirlemede anahtar bir unsurdur. Isı dağılımının önemli olduğu güç devrelerinde, paket bir diyotun genel parametrelerinin çoğunu belirleyebilir. Yüksek güçlü cihazların bir soğutucuya bağlanabilmesi gerekir. Daha küçük parçalar kurşun kutularda veya yüzeye monte cihazlar olarak üretilebilir.
Diyot türleri
Bazen yarı iletken diyotların sınıflandırılması hakkında bilgi sahibi olmak yararlıdır. Ancak, bazı öğeler birkaç kategoriye ait olabilir.
Ters diyot. Çok yaygın olarak kullanılmasa da, eyleminde tünele çok benzeyen bir tür p-n tipi elemandır. Düşük durum voltajı düşüşüne sahiptir. Dedektörlerde, doğrultucularda ve yüksek frekans anahtarlarında kullanım bulur.
Enjeksiyon geçiş diyotu. Daha yaygın olan çığ uçuşuyla çok ortak noktası var. Mikrodalga jeneratörlerinde ve alarm sistemlerinde kullanılır.
Diyot Gunn. p-n tipine ait değildir, ancak iki terminalli yarı iletken bir cihazdır. 1-100 GHz aralığında mikrodalga sinyallerini oluşturmak ve dönüştürmek için yaygın olarak kullanılır.
Işık yayan veya LED, elektronik bileşenlerin en popüler türlerinden biridir. İleri önyargıda, bağlantıdan akan akım ışığın yayılmasına neden olur. Bileşik yarı iletkenler (örneğin galyum arsenit, galyum fosfit, indiyum fosfit) kullanırlar ve başlangıçta yalnızca kırmızı ile sınırlı olmalarına rağmen çeşitli renklerde parlayabilirler. OLED'e örnek olarak, ekranların çalışma ve üretilme şeklini değiştiren birçok yeni gelişme var.
Fotodiyot. Işığı algılamak için kullanılır. Bir foton bir p-n bağlantısına çarptığında elektronlar ve delikler oluşturabilir. Fotodiyotlar, tipik olarak, ışık tarafından üretilen küçük akımların bile kolayca tespit edilebildiği ters öngerilim koşulları altında çalışır. Fotodiyotlar elektrik üretmek için kullanılabilir. Bazen pin tipi elemanlar fotodedektör olarak kullanılır.
Pin diyot. Elektronik elemanın adı, yarı iletken diyotun cihazını iyi tanımlar. Standart p ve n tipi bölgelere sahiptir, ancak aralarında safsızlık olmayan bir iç bölge vardır. Anahtarlama için ve ayrıca fotodiyotlarda vb. yararlı olabilecek tükenme bölgesinin alanını artırma etkisine sahiptir.
Standart p-n-kavşağı normal olarak kabul edilebilirveya bugün kullanılan standart diyot tipi. RF veya diğer düşük voltajlı uygulamaların yanı sıra yüksek voltaj ve yüksek güçlü doğrultucularda kullanılabilirler.
Schottky diyotları. Standart p-n tipi silikon yarı iletkenlerden daha düşük ileri voltaj düşüşüne sahiptirler. Düşük akımlarda, silikon diyotlarda olduğu gibi 0,15 ila 0,4 V arasında olabilir ve 0,6 V değil. Bunu yapmak için her zamanki gibi yapılmazlar - metal-yarı iletken bir kontak kullanırlar. Sınırlayıcılar, doğrultucular ve radyo ekipmanlarında yaygın olarak kullanılırlar.
Yük birikimli diyot. Çok yüksek frekanslarda darbeler oluşturmak ve şekillendirmek için kullanılan bir mikrodalga diyot türüdür. Çalışması çok hızlı açma özelliğine dayanmaktadır.
Lazer diyot. Tutarlı ışık ürettiği için sıradan ışık yaymasından farklıdır. Lazer diyotlar, DVD ve CD sürücülerinden lazer işaretçilere kadar birçok cihazda kullanılmaktadır. Diğer lazer türlerinden çok daha ucuzdurlar, ancak LED'lerden önemli ölçüde daha pahalıdırlar. Sınırlı bir hizmet ömürleri vardır.
Tünel diyotu. Günümüzde yaygın olarak kullanılmasa da daha önce diğer elemanlardan daha verimli olduğu zamanlarda amplifikatörlerde, osilatörler ve anahtarlama cihazlarında, osiloskop zamanlama devrelerinde kullanılıyordu.
Varaktör veya varikap. Birçok RF cihazında kullanılır. Bu diyot için ters önyargı, uygulanan voltaja bağlı olarak tükenme katmanının genişliğini değiştirir. Bu yapılandırmadayalıtkan bir dielektrik ve iletken bölgeler tarafından oluşturulan plakalar olarak hareket eden bir tükenme bölgesi ile bir kapasitör görevi görür. Voltaj kontrollü osilatörlerde ve RF filtrelerinde kullanılır.
Zener diyot. Kararlı bir referans voltajı sağladığı için çok kullanışlı bir diyot türüdür. Bu nedenle, zener diyot büyük miktarlarda kullanılır. Ters önyargı koşulları altında çalışır ve belirli bir potansiyel farka ulaşıldığında kırılır. Akım bir dirençle sınırlandırılırsa, bu sabit bir voltaj sağlar. Güç kaynaklarını stabilize etmek için yaygın olarak kullanılır. Zener diyotlarda 2 tip ters bozulma vardır: Zener ayrışması ve darbe iyonizasyonu.
Bu nedenle, çeşitli yarı iletken diyot türleri, düşük ileri voltaj düşüşü ve değişken kapasitans ile düşük güç ve yüksek güç uygulamaları, ışık yayan ve algılayan elemanlar içerir. Buna ek olarak mikrodalga teknolojisinde kullanılan bir takım çeşitleri vardır.
