ไดโอดคืองานของเขา ไดโอดคืออะไร: ความหมาย คุณลักษณะ วงจร และการประยุกต์ ไดโอดทำงานอย่างไร?

มีจุดเชื่อมต่อ pn เพียงจุดเดียว โดยมีขั้วบวกและแคโทดภายนอก 2 ขั้ว ใช้สำหรับการแก้ไข การตรวจจับ การมอดูเลต การจำกัด และการแปลงสัญญาณไฟฟ้าประเภทต่างๆ ตามวัตถุประสงค์การใช้งานไดโอดแบ่งออกเป็นวงจรเรียงกระแส, ไดโอดสากล, ไดโอดไมโครเวฟ, ไดโอดซีเนอร์, ไดโอดพัลส์, วาริแคป, วาริสเตอร์, ไดโอดสวิตชิ่ง, ไดโอดอุโมงค์ ฯลฯ

โครงสร้างไดโอดสามารถแสดงเป็นคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งประกอบด้วยสองส่วน หนึ่งที่มีการนำไฟฟ้า พี-ประเภทและอื่น ๆ – การนำไฟฟ้า n-พิมพ์.

ขั้วบวกเป็นขั้วบวก ตัวนำประจุหลักอยู่ในนั้นคือรู

แคโทดเป็นอิเล็กโทรดลบ ซึ่งพาหะประจุหลักคืออิเล็กตรอน

บนพื้นผิวด้านนอกของทั้งสองบริเวณจะมีชั้นโลหะสัมผัสซึ่งตะกั่วด้านนอกจะถูกบัดกรี อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ดังกล่าวสามารถอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเท่านั้น: เปิดและปิด

หากแรงดันไฟฟ้าคงที่เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์: จะมีการบวกกับขั้วบวกและลบกับขั้วแคโทดตามลำดับจากนั้นไดโอดจะเปิดขึ้นและกระแสจะเริ่มไหลผ่านขนาดนั้น ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และคุณสมบัติภายในของไดโอด

เมื่อเปิดเครื่องโดยตรง อิเล็กตรอนจากบริเวณ n จะพุ่งเข้าหารูในบริเวณ p และรูจาก p ไปยังบริเวณ n ที่ขอบเขตของการเปลี่ยนผ่านของหลุมอิเล็กตรอน พวกมันจะมาบรรจบกัน และการดูดซึมหรือการรวมตัวกันใหม่จะเกิดขึ้น

ขั้วไดโอดที่เชื่อมต่อกับเครื่องหมายลบจะส่งอิเล็กตรอนจำนวนมากไปยังบริเวณ n เพื่อเติมเต็มการลดลง และเอาต์พุตที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกจะช่วยฟื้นฟูความเข้มข้นของรูในพื้นที่ p นั่นคือค่าการนำไฟฟ้าของรอยต่อรูอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นและความต้านทานกระแสจะลดลงอย่างรวดเร็วซึ่งหมายความว่ากระแสที่เรียกว่ากระแสตรงของไดโอด Ipr จะไหลผ่านไดโอด

ลองเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อของเราและดูการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่

ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนและรูจะถูกผลักออกจากทางแยก pn และที่ขอบเขตของทางแยกของรูอิเล็กตรอน สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง คือโซนที่ตัวพาประจุหมดลงด้วยรูและอิเล็กตรอน ซึ่งจะ ป้องกันการผ่านของกระแส

แต่เนื่องจากในแต่ละภูมิภาคมีผู้ให้บริการชาร์จรายย่อยจำนวนน้อย การแลกเปลี่ยนผู้ให้บริการชาร์จเล็กน้อยระหว่างภูมิภาคจึงยังคงเกิดขึ้น แต่ก็มีขนาดเล็กมาก กระแสนี้เรียกว่ากระแสย้อนกลับ Irev

แรงดันไฟเปิดของไดโอดเมื่อกระแสตรงไหลผ่าน เรียกว่า direct U arr และแรงดันไฟฟ้าขั้วย้อนกลับที่ไดโอดปิดและฉัน arr ไหลผ่าน เรียกว่า Reverse U arr ที่ U pr ความต้านทานภายในไม่สูงกว่าหลายสิบโอห์ม แต่ที่ U arr ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นหลายร้อยหรือหลายพันกิโลโอห์ม ดูได้ง่ายว่าคุณวัดความต้านทานย้อนกลับด้วยมัลติมิเตอร์หรือไม่

ความต้านทานของการเปลี่ยนผ่านของหลุมอิเล็กตรอนไม่คงที่และขึ้นอยู่กับ Upr ยิ่งค่าความต้านทานของจุดเชื่อมต่อ p-n สูงเท่าไร ค่า Ipr ที่ผ่านเซมิคอนดักเตอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ในสถานะปิด แรงดันไฟฟ้าเกือบทั้งหมดจะตกคร่อม ดังนั้น Irev จึงมีค่าเล็กน้อยและความต้านทานของจุดเชื่อมต่อ pn นั้นมีมหาศาล

หากเราเชื่อมต่อไดโอดกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ มันจะเปิดที่ครึ่งคลื่นบวกของแรงดันไซน์ซอยด์ ผ่านกระแสตรง และล็อคที่ครึ่งคลื่นลบ เกือบจะไม่ผ่าน Irev คุณสมบัติหลักของไดโอดนี้ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้าตรง และอุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าวงจรเรียงกระแส

การพึ่งพาของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจุดเชื่อมต่อหลุมอิเล็กตรอนกับขนาดและขั้วของแรงดันไฟฟ้าจะแสดงในรูปแบบของเส้นโค้งที่เรียกว่าลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน

ประกอบด้วยสองสาขา: สาขาไปข้างหน้า - สอดคล้องกับกระแสไปข้างหน้าผ่านไดโอด และสาขาย้อนกลับซึ่งสอดคล้องกับกระแสย้อนกลับ

สาขาตรงของกราฟจะเพิ่มขึ้นอย่างสูงชันและแสดงลักษณะการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของกระแสไปข้างหน้าพร้อมกับแรงดันไปข้างหน้าที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน การแยกแขนงกลับกันนั้นเกือบจะขนานกับแกนนอนและแสดงถึงการเติบโตที่ช้าของกลุ่มตัวอย่าง I ยิ่งสาขาข้างหน้าอยู่ใกล้แกนแนวตั้งมากเท่าไร และยิ่งสาขาย้อนกลับใกล้กับแกนนอนมากเท่าไร คุณสมบัติการแก้ไขของเซมิคอนดักเตอร์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การปรากฏตัวของ Iobr ถือเป็นข้อเสีย จากเส้นโค้งคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน เห็นได้ชัดว่า I pr มากกว่า I arr มาก

ดังที่เราเห็นจากกราฟ เมื่อแรงดันไปข้างหน้าเพิ่มขึ้นผ่านรอยต่อรูอิเล็กตรอน กระแสเริ่มแรกจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ จากนั้นจึงเร็วขึ้นมาก

แต่กระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้โมเลกุลเซมิคอนดักเตอร์ร้อนขึ้น และหากปริมาณความร้อนสูงกว่าปริมาณความร้อนที่ถูกดึงออกจากคริสตัล ก็อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงและการทำลายโครงข่ายคริสตัลที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานจำกัดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

เมื่อแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้นอย่างมาก อาจเกิดการพังทลายของอุปกรณ์รูอิเล็กตรอนได้ มีแม้กระทั่งอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พิเศษที่เรียกว่าซีเนอร์ไดโอดที่ใช้คุณสมบัตินี้

การพังทลายของจุดเชื่อมต่อ pn เป็นปรากฏการณ์ของกระแสย้อนกลับที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อแรงดันย้อนกลับถึงระดับวิกฤติ ในทางกลับกัน การพังทลายของความร้อนจะแบ่งออกเป็นไฟฟ้าและความร้อน และการพังทลายของไฟฟ้าอาจเป็นแบบอุโมงค์และหิมะถล่ม

ไฟฟ้าขัดข้องเกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับสนามไฟฟ้ากำลังแรงในช่วงเปลี่ยนผ่าน การพังทลายดังกล่าวถือว่าสามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากไม่ทำให้คริสตัลเสียหาย และเมื่อระดับแรงดันย้อนกลับลดลง คุณลักษณะของไดโอดจะยังคงอยู่

อุโมงค์พังเกิดขึ้นจากผลของการขุดอุโมงค์ ซึ่งประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าที่ความแรงของสนามไฟฟ้าสูงในช่องแยก p-n แคบ อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะรั่วไหลผ่านทางแยก รอยต่อ p-n ดังกล่าวเป็นไปได้เฉพาะภายใต้สภาวะที่มีความเข้มข้นสูงของสิ่งเจือปนในโมเลกุลเซมิคอนดักเตอร์

ในระหว่างการพังทลายของอุโมงค์ Irev เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นที่แรงดันย้อนกลับต่ำ ไดโอดอุโมงค์ได้รับการพัฒนาตามคุณสมบัตินี้ ใช้ในเครื่องขยายเสียง เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ และอุปกรณ์สวิตชิ่งต่างๆ ที่ความถี่สูง

หิมะถล่มยังเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าแรง เมื่อพาหะประจุส่วนน้อยภายใต้อิทธิพลของความร้อนในช่วงการเปลี่ยนภาพถูกเร่งมากจนทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวหนึ่งหลุดออกจากอะตอมแล้วโยนเข้าไปในแถบการนำไฟฟ้า ดังนั้นจึงสร้าง คู่หลุมอิเล็กตรอน สารพาหะอิสระที่เกิดขึ้นจะเริ่มเร่งความเร็วและชนกับอะตอมอื่น ส่งผลให้อิเล็กตรอนตัวอื่นกระเด็นออกไป กระบวนการนี้มีลักษณะเหมือนหิมะถล่มซึ่งทำให้ I เพิ่มขึ้นอย่างมาก อ๊ากที่ระดับแรงดันไฟคงที่เกือบคงที่

เอฟเฟกต์การพังทลายของหิมะถล่มใช้ในหน่วยเรียงกระแสอันทรงพลังที่ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะและเคมี รวมถึงในการขนส่งทางรถไฟ

สลายความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปของจุดเชื่อมต่อ p-n เมื่อมีกระแสไหลในระดับสูง และเนื่องจากการกระจายความร้อนไม่ดี สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงและบริเวณที่อยู่ติดกัน การสั่นสะเทือนของอะตอมของโครงสร้างผลึกเพิ่มขึ้น และการเชื่อมต่อของเวเลนซ์อิเล็กตรอนหายไป อิเล็กตรอนเริ่มเคลื่อนเข้าสู่โซนการนำไฟฟ้าซึ่งมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเหมือนหิมะถล่มซึ่งนำไปสู่การทำลายคริสตัลและความล้มเหลวของส่วนประกอบวิทยุ

คำอธิบายการทำงานของอุปกรณ์เรียงกระแสโดยใช้ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์

ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ผลึกเดี่ยวที่มีจุดเชื่อมต่อ p-n ตั้งแต่สามจุดขึ้นไป

ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่งที่ทำงานที่แรงดันไบแอสย้อนกลับในโหมดพังทลาย กระแสรั่วไหลที่ไม่มีนัยสำคัญมากจะไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดจนกว่าจะเกิดการพังทลายและมีความต้านทานค่อนข้างสูง ในขณะที่พังทลายกระแสที่ไหลผ่านจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและความต้านทานส่วนต่างของมันจะลดลงเป็นค่าเล็กน้อย ด้วยเหตุนี้ในโหมดพังทลาย แรงดันไฟฟ้าของซีเนอร์ไดโอดจึงถูกรักษาไว้ด้วยความแม่นยำที่ดีในช่วงกระแสย้อนกลับที่หลากหลาย

คำจำกัดความอย่างเป็นทางการของไดโอดคือเป็นองค์ประกอบที่มีความนำไฟฟ้าต่างกันขึ้นอยู่กับทิศทางที่กระแสไฟฟ้าไหล จำเป็นต้องใช้ในวงจรที่ต้องจำกัดเส้นทาง บทความนี้จะบอกรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบไดโอด รวมถึงประเภทต่างๆ และวิธีแยกแยะความแตกต่าง

ประวัติความเป็นมาของการปรากฏตัว

งานที่เกี่ยวข้องกับไดโอดเริ่มดำเนินการแบบคู่ขนานโดยนักวิทยาศาสตร์สองคนในคราวเดียว - ชาวอังกฤษ Frederick Guthrie และชาวเยอรมัน การค้นพบครั้งแรกนั้นขึ้นอยู่กับไดโอดแบบหลอดส่วนที่สอง - บนโซลิดสเตต อย่างไรก็ตาม การพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ในเวลานั้นไม่อนุญาตให้เราก้าวกระโดดไปในทิศทางนี้มากนัก แต่ได้ให้อาหารใหม่ๆ แก่ความคิด

จากนั้นไม่กี่ปีต่อมา โธมัส เอดิสัน ก็ได้ค้นพบไดโอดอีกครั้ง และต่อมาได้จดสิทธิบัตรสิ่งประดิษฐ์ดังกล่าว อย่างไรก็ตามด้วยเหตุผลบางประการจึงไม่ได้ใช้ในงานของเขา ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีไดโอดจึงดำเนินต่อไปโดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา

อย่างไรก็ตามจนถึงต้นศตวรรษที่ 20 ไดโอดถูกเรียกว่าวงจรเรียงกระแส จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ William Henry Eakeles ใช้คำรากศัพท์สองคำ - di และ odos อันแรกแปลจากภาษากรีกว่า "สอง" อันที่สองคือ "เส้นทาง" ดังนั้นคำว่า "ไดโอด" จึงหมายถึง "สองเส้นทาง"

หลักการทำงานและข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับไดโอด

ไดโอดมีอิเล็กโทรดสองตัว - แอโนดและแคโทด หากขั้วบวกมีศักยภาพเป็นบวกเมื่อเทียบกับแคโทด ไดโอดจะเปิดขึ้น นั่นคือกระแสไหลผ่านและไดโอดมีความต้านทานต่ำ

หากมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกที่แคโทด แสดงว่าไดโอดไม่เปิด มีความต้านทานสูง และไม่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

ไดโอดทำงานอย่างไร?

โดยพื้นฐานแล้ว ตัวเครื่องทำจากแก้ว โลหะ หรือสารประกอบเซรามิก อิเล็กโทรดสองตัวอยู่ใต้การเคลือบ ไดโอดที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก

อาจมีลวดพิเศษอยู่ภายในแคโทด มีคุณสมบัติในการทำความร้อนภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าและเรียกว่า "เครื่องทำความร้อน"

สารที่ใช้ในการผลิตส่วนใหญ่มักเป็นซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียม ด้านหนึ่งขององค์ประกอบขาดอิเล็กตรอน ส่วนอีกด้านหนึ่งมีอิเล็กตรอนมากเกินไป มีขอบเขตระหว่างพวกมัน ซึ่งทำให้เกิดจุดเชื่อมต่อ p-n นี่คือสิ่งที่ช่วยให้กระแสไหลไปในทิศทางที่ต้องการ

ลักษณะไดโอด

เมื่อเลือกองค์ประกอบส่วนใหญ่จะแนะนำโดยตัวบ่งชี้สองตัวคือแรงดันย้อนกลับสูงสุดและกระแสสูงสุด

การใช้ไดโอดในชีวิตประจำวัน

หนึ่งในตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดของการใช้ไดโอดคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารถยนต์ ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่า "สะพานไดโอด"

องค์ประกอบนี้ยังใช้ในโทรทัศน์และวิทยุอีกด้วย เมื่อใช้ร่วมกับตัวเก็บประจุ ไดโอดสามารถแยกความถี่จากสัญญาณมอดูเลตต่างๆ ได้

บ่อยครั้งที่มีการใช้ไดโอดที่ซับซ้อนในวงจรเพื่อปกป้องผู้บริโภคจากไฟฟ้าช็อต

เป็นที่น่าสังเกตว่าแหล่งจ่ายไฟใด ๆ สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากจำเป็นต้องมีไดโอด

ประเภทของไดโอด

โดยพื้นฐานแล้วองค์ประกอบสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม อันแรกคือประเภทของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ ส่วนอันที่สองไม่ใช่เซมิคอนดักเตอร์

เป็นกลุ่มแรกที่แพร่หลาย ชื่อนี้มาจากวัสดุที่ใช้ทำไดโอด: เซมิคอนดักเตอร์สองตัวหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่มีโลหะ

นอกจากนี้ยังมีไดโอดชนิดพิเศษอีกหลายประเภทที่ใช้ในวงจรและอุปกรณ์พิเศษ

ซีเนอร์ไดโอดหรือซีเนอร์ไดโอด

ประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะคือเมื่อเกิดการพังทลายกระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจะเกิดขึ้นด้วยความแม่นยำสูง คุณลักษณะนี้ใช้ในการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า

อุโมงค์

พูดง่ายๆ ก็คือ ไดโอดประเภทนี้จะสร้างความต้านทานเชิงลบต่อคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องขยายเสียงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ไดโอดย้อนกลับ

มีความสามารถในการลดแรงดันไฟฟ้าในโหมดเปิดได้อย่างมาก นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์อุโมงค์ที่คล้ายกับไดโอดรุ่นก่อนหน้าด้วย

วาริแคป

หมายถึงไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ประเภทหนึ่งที่มีความจุเพิ่มขึ้น ควบคุมด้วยระบบไฟฟ้าในกรณีที่แรงดันย้อนกลับเปลี่ยนแปลง ใช้ในการตั้งค่าและสอบเทียบวงจรออสซิลเลเตอร์

ไดโอดเปล่งแสง

ลักษณะเฉพาะของสิ่งนี้คือปล่อยแสงออกมาเมื่อกระแสไหลไปในทิศทางไปข้างหน้า ในโลกสมัยใหม่มีการใช้เกือบทุกที่ที่ต้องการแสงสว่างด้วยแหล่งกำเนิดแสงที่ประหยัด

โฟโตไดโอด

มีคุณสมบัติตรงกันข้ามกับอินสแตนซ์ก่อนหน้า นั่นคือมันเริ่มสร้างประจุไฟฟ้าเมื่อแสงตกกระทบ

การทำเครื่องหมาย

เพื่อกำหนดประเภทและค้นหาคุณลักษณะของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ ผู้ผลิตจึงใช้การกำหนดพิเศษกับส่วนประกอบขององค์ประกอบ ประกอบด้วยสี่ส่วน

ประการแรกคือตัวอักษรหรือตัวเลขที่ระบุถึงวัสดุที่ใช้ทำไดโอด สามารถรับค่าต่อไปนี้:

• G (1) - เจอร์เมเนียม;
• K (2) - ซิลิคอน;
• A (3) - แกลเลียมอาร์เซไนด์;
• และ (4) - อินเดียม

ในประเภทที่สอง - ไดโอด นอกจากนี้ยังสามารถมีความหมายที่แตกต่างกัน:

• D - วงจรเรียงกระแส;
• B - วาริแคป;
• เอ - ความถี่สูงพิเศษ;
• ฉัน - อุโมงค์;
• C - ซีเนอร์ไดโอด;
• C - แก้ไขโพสต์และบล็อก

อันดับที่สามคือตัวเลขที่ระบุถึงขอบเขตการใช้งานขององค์ประกอบ

อันดับที่สี่คือตัวเลขตั้งแต่ 01 ถึง 99 ซึ่งระบุหมายเลขซีเรียลของการพัฒนา

อาจติดเครื่องหมายเพิ่มเติมบนร่างกายด้วย แต่ตามกฎแล้วจะใช้ในอุปกรณ์และวงจรเฉพาะ

เพื่อความสะดวกในการรับรู้ ไดโอดยังสามารถทำเครื่องหมายด้วยสัญลักษณ์กราฟิกต่างๆ เช่น จุดและแถบ ไม่มีเหตุผลพิเศษในภาพวาดดังกล่าว นั่นคือเพื่อพิจารณาว่าเป็นไดโอดชนิดใดคุณจะต้องดูตารางการติดต่อพิเศษ

ไตรโอด

องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ประเภทนี้ค่อนข้างคล้ายกับไดโอด แต่ทำหน้าที่อื่นและมีการออกแบบเป็นของตัวเอง

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างไดโอดและไตรโอดก็คือ ไดโอดตัวหลังมีขั้วต่อสามขั้ว และมักเรียกกันว่าทรานซิสเตอร์ หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการควบคุมกระแสในวงจรเอาท์พุตโดยใช้สัญญาณขนาดเล็ก

(ทรานซิสเตอร์) ถูกใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิด รวมถึงโปรเซสเซอร์

ข้อดีและข้อเสีย

ก่อนที่จะสรุป คุณสามารถสรุปข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับไดโอดและจัดทำรายการข้อดีและข้อเสียของมันได้

• ไดโอดราคาต่ำ
• ประสิทธิภาพดีเยี่ยม
• ทรัพยากรการทำงานสูง
• ขนาดเล็กซึ่งช่วยให้สามารถวางบนไดอะแกรมได้อย่างสะดวก
• ความเป็นไปได้ของการใช้ไดโอดในไฟฟ้ากระแสสลับ

ข้อเสียประการหนึ่งก็คือไม่มีสารกึ่งตัวนำสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงหลายกิโลโวลต์ ดังนั้นคุณจะต้องใช้อะนาลอกของหลอดไฟรุ่นเก่า นอกจากนี้การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงยังส่งผลเสียต่อการทำงานและสภาพขององค์ประกอบอีกด้วย

สำเนาชุดแรกผลิตขึ้นโดยใช้ความแม่นยำต่ำ ดังนั้นการกระจายในลักษณะผลลัพธ์ของไดโอดจึงมีขนาดใหญ่มากซึ่งเป็นผลมาจากอุปกรณ์สำเร็จรูปที่ต้องเป็นไปตามที่พวกเขากล่าวว่า "ถูกปฏิเสธ" นั่นคือไดโอดบางตัวที่ดูเหมือนจะเป็นซีรีย์เดียวกันอาจได้รับคุณสมบัติที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง หลังจากการคัดกรองรายการจะถูกติดฉลากตามลักษณะที่แท้จริง

ไดโอดที่ทำในกล่องแก้วมีคุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างหนึ่งนั่นคือความไวต่อแสง นั่นคือหากอุปกรณ์ที่มีองค์ประกอบดังกล่าวมีฝาปิดเปิดอยู่วงจรทั้งหมดก็สามารถทำงานแตกต่างกันในสถานะปิดและเปิดได้

บทสรุป

โดยทั่วไปเพื่อที่จะเข้าใจและเข้าใจวิธีใช้อย่างถูกต้องและตำแหน่งที่จะใช้ไดโอดอย่างถ่องแท้คุณต้องศึกษาวรรณกรรมเพิ่มเติม เพื่อกำหนดประเภทขององค์ประกอบด้วยตา จะต้องมีประสบการณ์ที่เหมาะสม ตารางและหนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับการทำเครื่องหมายสามารถช่วยผู้เริ่มต้นในเรื่องนี้ได้

จำเป็นต้องมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าและคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้าเป็นอย่างน้อย แน่นอนว่าทั้งหมดนี้สอนที่โรงเรียน แต่ตอนนี้ใครจะจำกฎของโอห์มได้ทันที?

ดังนั้นหากไม่มีความรู้พื้นฐานการดำน้ำเข้าสู่โลกอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นปัญหามาก

ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับทั้งสองครึ่งคลื่นที่ผ่านสะพานไดโอดจะมีขั้วของแรงดันไฟฟ้าตรงที่โหลดเท่ากัน
นอกจากนี้ยังมีรูปแบบการใช้ไดโอดเพียง 2 ตัวในการแก้ไขกระแสสลับโดยใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีก๊อกจากจุดกึ่งกลาง ในนั้นการทำงานที่ถูกต้องของไดโอดนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากหม้อแปลงที่ใช้มีขดลวดทุติยภูมิที่เหมือนกันสองเส้นโดยมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน ขดลวดอันหนึ่งทำงานเป็นเวลาครึ่งรอบ และอีกขดลวดหนึ่งทำงานสำหรับอีกครึ่งรอบ คุณสามารถค้นหาและแยกชิ้นส่วนตัวเลือกนี้ได้ด้วยตัวเอง แต่ในทางปฏิบัติ รูปแบบที่กล่าวถึงข้างต้นมีการใช้งานบ่อยกว่ามาก
หากคุณจะไม่ใช้ไดโอดในวงจรความถี่สูงและไดโอดเหล่านี้เป็นชุดแยกกัน คุณจำเป็นต้องรู้พารามิเตอร์หลักสองตัวของไดโอดเรียงกระแส:
1)กระแสไปข้างหน้าสูงสุด, ต่างประเทศ นี่เป็นกระแสเดียวกับที่จะผ่านโหลดเมื่อไดโอดเปิดอยู่ ในไดโอดส่วนใหญ่ที่ใช้ ค่านี้จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.1 ถึง 10A ยังมีอันที่ทรงพลังกว่าอีกด้วย อย่างไรก็ตามจะต้องคำนึงว่าไม่ว่าในกรณีใดเมื่อ Ipr กระแสตรงไหลผ่านไดโอดแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กจะ "ตกลง" ค่าของมันขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสที่ไหล แต่โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 1V ค่านี้เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าตกโดยตรง และโดยปกติจะกำหนดเป็น Upr หรือ Udrop สำหรับแต่ละไดโอดจะมีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิง
2)แรงดันย้อนกลับสูงสุด,ยูโอบ. นี่คือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งไดโอดยังคงรักษาคุณสมบัติของวาล์วไว้ โดยทั่วไปนี่เป็นเพียงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เราสามารถเชื่อมต่อกับขั้วของมันได้ และเมื่อเลือกไดโอดสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เดียวกันคุณต้องเน้นไปที่ค่านี้อย่างแม่นยำ เมื่อค่าแรงดันไฟฟ้านี้เกิน การสลายตัวของไดโอดแบบย้อนกลับไม่ได้จะเกิดขึ้น เช่นเดียวกับเมื่อเกิน Ipr กระแสไปข้างหน้า ค่านี้มีอยู่ในหนังสืออ้างอิงไดโอดด้วย
เป็นเรื่องน่าสังเกตว่าไดโอดประเภทอื่น - ซีเนอร์ไดโอด ข้อมูลเล็กน้อยเกี่ยวกับพวกเขาเพิ่มเติม
ไดโอดอีกกลุ่มหนึ่งคือซีเนอร์ไดโอด จุดประสงค์ของพวกเขาไม่ใช่เพื่อแก้ไขกระแส แต่เพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ พวกมันมีทางแยก p-n ด้วย ซีเนอร์ไดโอดต่างจากไดโอดตรงที่เชื่อมต่อในทิศทางตรงกันข้าม ลักษณะและสัญลักษณ์แรงดันไฟฟ้าปัจจุบันแสดงในรูปที่ 5 จากรูปที่ 5 เป็นที่ชัดเจนว่าที่ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วซีเนอร์ไดโอดน้อยกว่า Umin กระแสจะเท่ากับศูนย์ ที่แรงดันไฟฟ้า Umin ซีเนอร์ไดโอดจะเปิดขึ้นและกระแสเริ่มไหลผ่าน ส่วนแรงดันไฟฟ้าจาก Umin ถึง Umax เช่น ระหว่างจุดที่ 1 ถึง 2 บนกราฟคือส่วนการทำงานของไดโอดอ้างอิง (ซีเนอร์ไดโอด) ค่าต่ำสุดและสูงสุดอาจแตกต่างกันเพียงหนึ่งในสิบของโวลต์เท่านั้น ค่าเหล่านี้สอดคล้องกับกระแสเสถียรภาพขั้นต่ำและสูงสุด พารามิเตอร์หลักของซีเนอร์ไดโอดคือ:
1)แรงดันไฟฟ้าคงที่. ไดโอดซีเนอร์ผลิตขึ้นด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ส่วนใหญ่มักจะอยู่ที่ 6 ถึง 12V แต่ก็มีตั้งแต่ 2 ถึง 6V เช่นเดียวกับที่ไม่ค่อยได้ใช้มากกว่า 12 และสูงถึง 300V
2)เสถียรภาพขั้นต่ำปัจจุบัน Ist.min. นี่คือกระแสที่เล็กที่สุดที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดซึ่งเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรของแผ่นป้ายปรากฏอยู่ โดยปกติแล้วจะเป็น 4...5mA;
3เอ็ม กระแสเสถียรภาพสูงสุด. นี่คือกระแสสูงสุดที่ไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด ซึ่งจะต้องไม่เกินระหว่างการทำงาน เนื่องจากซีเนอร์ไดโอดเกิดความร้อนที่ยอมรับไม่ได้ ในรุ่นที่ใช้พลังงานต่ำ มักจะอยู่ที่ 20...40 mA
ยิ่งส่วนที่ 1 - 2 ของคุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์ของซีเนอร์ไดโอดมีความชันมากเท่าใด แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น
การใช้งานเฉพาะของตัวปรับแรงดันไฟฟ้าพร้อมการคำนวณมีให้ในส่วน "การคำนวณตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบพาราเมตริก" และ "ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าแบบชดเชยต่อเนื่อง"
มีไดโอดประเภทอื่น เหล่านี้คือพัลส์ไดโอด, ไดโอดไมโครเวฟ, ตัวสเตบิสเตอร์, วาริแคป, ไดโอดอุโมงค์, ไดโอดเปล่งแสง, โฟโตไดโอด แต่ลองมาดูกันว่าพวกเขายังคงไม่ได้ใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าธรรมดา แต่ในอุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ล้วน ๆ ดังนั้นเราจะไม่มุ่งความสนใจไปที่พวกมัน นอกจากนี้ เมื่อศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของไดโอดที่พิจารณาแล้ว สามารถดูข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งข้างต้นได้ง่ายในเอกสารทางเทคนิค
และโดยสรุปข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับการทำเครื่องหมายของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ มาพูดภาษารัสเซียกันเถอะ
อักขระตัวแรกคือตัวอักษร (สำหรับอุปกรณ์วัตถุประสงค์ทั่วไป) หรือตัวเลข (สำหรับอุปกรณ์วัตถุประสงค์พิเศษ) ซึ่งระบุถึงวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต้นทางที่ใช้สร้างไดโอด: G (หรือ 1) - เจอร์เมเนียม; K (หรือ 2) - ซิลิคอน; เอ (หรือ 3) - GaAS สัญลักษณ์ที่สองคือตัวอักษรที่ระบุคลาสย่อยของไดโอด: D - วงจรเรียงกระแส, ความถี่สูง (สากล) และพัลส์; B - วาริแคป; C - ซีเนอร์ไดโอด; L - ไฟ LED อักขระตัวที่สามคือตัวเลขที่ระบุจุดประสงค์ของไดโอด (สำหรับซีเนอร์ไดโอด - กำลังการกระจาย): ตัวอย่างเช่น 3 - การสลับ 4 - สากล ฯลฯ อักขระที่สี่และห้าเป็นตัวเลข 2 หลักที่ระบุหมายเลขซีเรียลของการพัฒนา (สำหรับซีเนอร์ไดโอด - แรงดันไฟฟ้ารักษาเสถียรภาพที่กำหนด) อักขระตัวที่หกคือตัวอักษรที่ระบุกลุ่มพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ (สำหรับซีเนอร์ไดโอดคือลำดับการพัฒนา)
ตัวอย่างเครื่องหมายบางส่วน:
GD412A - เจอร์เมเนียม (G) ไดโอด (D), สากล (4), หมายเลขการพัฒนา 12, กลุ่ม A; KS196V - ซิลิคอน (K) ซีเนอร์ไดโอด (S), กำลังกระจายไม่เกิน 0.3 W (1), แรงดันไฟฟ้าเสถียรภาพที่กำหนด 9.6 V, การพัฒนาที่สาม (V)
สำหรับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดตัวเครื่องเล็ก การทำเครื่องหมายสีจะใช้ในรูปแบบของเครื่องหมายที่ติดบนตัวเครื่อง

ไดโอดเป็นอุปกรณ์ดูดกระแสไฟฟ้าแบบ 2 อิเล็กโทรด เซมิคอนดักเตอร์ หรืออุปกรณ์ปล่อยก๊าซที่มีค่าการนำไฟฟ้าทางเดียว: กระแสจะไหลผ่านตัวมันเองได้ดีในทิศทางเดียวและในอีกทิศทางหนึ่งได้แย่มาก คุณสมบัติพื้นฐานของไดโอดนี้ถูกใช้โดยเฉพาะในการแปลงกระแสสลับจากแหล่งจ่ายไฟหลักเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

อุปกรณ์แผนผังของไดโอด:

ตามโครงสร้างไดโอดเป็นแผ่นเจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนแผ่นเล็ก ๆ ซึ่งส่วนหนึ่ง (ส่วนหนึ่งของปริมาตร) มีค่าการนำไฟฟ้าชนิด p นั่นคือ "รู" (ประกอบด้วยการขาดอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นโดยเทียม) ส่วนอีกส่วนหนึ่งไม่มี -ประเภทการนำไฟฟ้านั่นคืออิเล็กทรอนิกส์ (มีอิเล็กตรอนมากเกินไป) เส้นแบ่งระหว่างสิ่งเหล่านั้นเรียกว่าจุดเชื่อมต่อ p-n ที่นี่ตัวอักษร p และ n เป็นอักษรตัวแรกในคำภาษาละติน positiv - "บวก" และเชิงลบ - "เชิงลบ" บริเวณประเภท p ของเซมิคอนดักเตอร์ดั้งเดิมของอุปกรณ์ดังกล่าวคือขั้วบวก (อิเล็กโทรดบวก) และขอบเขตประเภท n คือแคโทด (อิเล็กโทรดเชิงลบ) ของไดโอด

หลักการทำงานของไดโอด.

หากคุณเชื่อมต่อแบตเตอรี่ GB เข้ากับไดโอด VD ผ่านหลอดไส้ HL เพื่อให้ขั้วของขั้วบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วบวกและขั้วของขั้วลบกับแคโทดของไดโอด (รูปที่ ก) จากนั้นกระแสจะปรากฏขึ้นในวงจรไฟฟ้าที่เกิดขึ้นซึ่งจะส่งสัญญาณโดยหลอดไฟที่สว่าง HL . ค่าของกระแสนี้ขึ้นอยู่กับความต้านทานของจุดเชื่อมต่อ p-n ของไดโอดและแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ใช้กับมัน สถานะของไดโอดนี้เรียกว่าเปิด กระแสที่ไหลผ่านเรียกว่า Ipr กระแสตรง และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมันเนื่องจากไดโอดอยู่ในสถานะเปิดเรียกว่าแรงดันไปข้างหน้า Upr

หากขั้วของแบตเตอรี่ GB กลับด้านดังแสดงในรูปที่ 1 b จากนั้นไฟ HL จะไม่สว่างขึ้นเนื่องจากในกรณีนี้ไดโอดอยู่ในสถานะปิดและให้ความต้านทานกระแสในวงจรได้ดี กระแสขนาดเล็กที่ผ่านทางแยก pn ของไดโอดจะยังคงไหลในทิศทางตรงกันข้าม แต่เมื่อเปรียบเทียบกับกระแสไปข้างหน้านั้นไม่มีนัยสำคัญมากจนไส้หลอดจะไม่ทำปฏิกิริยาด้วยซ้ำ กระแสนี้เรียกว่ากระแสย้อนกลับ Irev และแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเรียกว่าแรงดันย้อนกลับ Urev

เป็นไปได้หรือไม่ที่จะทดสอบคุณสมบัติเหล่านี้ของไดโอด? แน่นอนคุณสามารถ. ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องมีไดโอดระนาบเช่นจากซีรีย์ D226, D202, D7 ซึ่งเป็นหลอดไส้ขนาดเล็กที่ออกแบบมาสำหรับกระแสไส้หลอด 100...300 mA เช่น MH 3.5-0.14 (แรงดันไฟฟ้า 3.5 V, กระแสไส้หลอด 140 mA) และแบตเตอรี่ 3336 (สำหรับไฟฉายไฟฟ้าพกพาแบบแบน) หรือประกอบด้วยสามองค์ประกอบ 343 หรือ 373 ควรเชื่อมต่อเข้าด้วยกันตามแผนภาพที่แสดงในรูปสุดท้าย การเปลี่ยนแปลงขั้วของการเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับวงจรสลับกันจะเปิดหรือปิดไดโอดและทำให้ไฟส่องสว่างและปิดหลอดไส้โดยอัตโนมัติ

ในการทดลองนี้หลอดไส้มีบทบาทสองประการ: ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้และตัว จำกัด กระแสในวงจร เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อโดยตรงกับไดโอด กระแสไฟฟ้าในวงจรอาจมีนัยสำคัญมากจนจุดเชื่อมต่อ p-n จะร้อนเกินไปและไดโอดจะล้มเหลว

หลักการออกแบบและการทำงานของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จุดที่เรียกว่าเช่น D9, D2, D220 นั้นคล้ายคลึงกัน พื้นที่ของรอยต่อ p-n ของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ในกรณีนี้มีขนาดเล็กกว่าของไดโอดระนาบมากดังนั้นกระแสที่อนุญาตที่ไหลผ่านพวกมันจึงน้อยกว่า

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไดโอดเจอร์เมเนียมและไดโอดซิลิคอนคือค่าของแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าที่ไดโอดเปิด และแทบจะไม่มีความต้านทานต่อกระแสที่ไหลผ่านเลย ไดโอดเจอร์เมเนียมเปิดที่แรงดันไปข้างหน้า 0.1...0.15 V และไดโอดซิลิคอนที่ 0.6...0.7 V

ไดโอดเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หรืออุปกรณ์สุญญากาศที่ง่ายที่สุดซึ่งมีหน้าสัมผัสสองตัวคุณสมบัติหลักขององค์ประกอบนี้คือสิ่งที่เรียกว่าการนำไฟฟ้าทางเดียว

ซึ่งหมายความว่าเซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขั้วไฟฟ้า คุณสามารถเปิดหรือปิดไดโอดได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของกระแส คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบวงจรในด้านต่างๆ

หลักการทำงานมีดังนี้:
องค์ประกอบวิทยุประกอบด้วยทางแยกปัจจุบันพร้อมหน้าสัมผัสการทำงานแบบรวม - ขั้วบวกและแคโทด
ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าโดยตรงกับอิเล็กโทรด (แอโนด - บวก, แคโทด - ลบ) เราจะเปิดทางแยกความต้านทานของไดโอดจะเล็กน้อยและกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่าโดยตรงจะไหลผ่าน

ถ้าขั้วกลับกัน นั่นคือ ศักย์ไฟฟ้าลบถูกนำไปใช้กับขั้วบวก และศักย์ไฟฟ้าบวกถูกจ่ายไปที่แคโทด ความต้านทานของจุดเชื่อมต่อจะเพิ่มขึ้นมากจนถือว่ามีแนวโน้มเป็นอนันต์ กระแสไฟฟ้า (ย้อนกลับ) มีค่าเป็นศูนย์เป็นหลัก

ไดโอดประเภทหลักคือไม่ใช่เซมิคอนดักเตอร์และเซมิคอนดักเตอร์

ประเภทแรกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคของหลอดวิทยุ ก่อนที่จะมีการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ในวงกว้าง ขวดซึ่งเป็นส่วนสำคัญของส่วนประกอบวิทยุอาจมีก๊าซหรือสุญญากาศชนิดพิเศษอยู่ ความน่าเชื่อถือและกำลังของไดโอดเติมแก๊ส (สุญญากาศ) ไม่น่าพอใจ อย่างไรก็ตาม ขนาดที่ใหญ่และความจำเป็นในการอุ่นเครื่องเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพจำกัดการใช้งาน

ในการทำงานจำเป็นต้องอุ่นอิเล็กโทรดตัวใดตัวหนึ่งก่อน - แคโทด หลังจากนั้นก็มีการปล่อยอิเล็กตรอนเกิดขึ้นภายในหลอดไฟและกระแสไหลระหว่างอิเล็กโทรดทำงาน (ในทิศทางเดียว)

นี่มันน่าสนใจ! แม้ว่าหลอดสุญญากาศจะมีลักษณะโบราณ แต่ผู้ที่ชื่นชอบดนตรีดีๆ ก็ชอบเครื่องขยายเสียงที่ประกอบโดยใช้องค์ประกอบเหล่านี้ เชื่อกันว่าเสียงจะเป็นธรรมชาติและสะอาดกว่าในระบบเซมิคอนดักเตอร์

แอมพลิฟายเออร์ประกอบจากไดโอดสุญญากาศ

ไดโอดสารกึ่งตัวนำ องค์ประกอบการทำงานเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีหน้าสัมผัสอิเล็กโทรดในตัว

เนื่องจากคริสตัลสามารถทำงานได้ในทุกสภาวะ (กระแสไหลเข้าสู่ร่างกายโดยตรง) จึงไม่จำเป็นต้องวางไว้ในสุญญากาศหรือสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซพิเศษ จำเป็นต้องมีการป้องกันทางกลเท่านั้น เนื่องจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดมีความเปราะบาง