Jaký je rozdíl mezi křemíkovou diodou a zenerovou diodou? Znalost

Nejběžnějšími tranzistorovými součástkami jsou křemíkové diody a germaniové diody. Mezitím jsou všechny polovodičové materiály široce používané v elektrotechnice. Mezi nimi jsou křemíkové diody a germaniové diody často používány ve fyzikálních experimentech pro usměrnění, omezení proudu, ochranu proti zpětnému proudu, stabilitu napájecího zdroje a další aspekty díky jejich jednoduché struktuře, vysoké spolehlivosti a silné napěťové odolnosti. V praktickém použití mají křemíkové i germaniové diody společnou vlastnost: mohou vést proud pouze při propustném napětí a nevedou proud při zpětném napětí.

Germaniové diody se často používají v zařízeních s nízkou spotřebou, ale s pokrokem v technologii byl jejich podíl na trhu zastíněn křemíkovými diodami. Křemíkové diody se staly představiteli většiny polovodičových usměrňovačů, zejména v dnešních vysoce účinných, vysokonapěťových a levných aplikacích.

Ve srovnání s křemíkovými diodami jsou diody stabilizátoru napětí lidem obvykle známější. Zenerovy diody, zejména ty, které se používají v konstrukcích napájecích zdrojů, které poskytují snadno dostupné hodnoty, jsou také známé jako zenerovy diody. Jeho funkcí je především zabránit přepětí v obvodu, protože když obvod překročí prahovou hodnotu proudu nebo prahovou hodnotu napětí, lze proud aktivně omezit.

Jak křemíkové diody, tak zenerovy diody (tj. stabilitrony) jsou polovodičová zařízení s charakteristikami dopředného vedení a charakteristikami zpětného vypínacího proudu.

Zenerova dioda

Zenerovy diody, běžně známé jako germaniové zenerovy diody nebo Zenerovy diody, jsou typem zařízení regulátoru napětí, které může pracovat v režimu reverzní redukce napětí. Normálně, když její zpětné napětí dosáhne určité nastavené úrovně, může dioda regulátoru napětí udržovat konstantní zpětné napětí na dané statické návrhové úrovni, aniž by protékal velký proud. Toto konkrétní napětí se nazývá Zenerův napěťový bod, což je úroveň zpětného napětí komprimovaného diodou regulátoru napětí. Když propustné napětí překročí Zenerovo napětí, chování na dopředném konci diody regulátoru napětí je stejné jako u běžné diody a může vést proud.

Silikonová dioda

Křemík je bohatší elementární materiál než germanium. Má vysokou zaměnitelnost a běžně se používá při výrobě obvodů, jako jsou spínače, usměrňovače, usměrňovací filtry a regulátory. Křemíkové diody jsou široce používány v různých oblastech díky jejich vysoké hmotnostní energii, dobrému tepelnému výkonu, vysokému koeficientu odporu a vynikajícímu vysokému výkonu. Vzhled křemíkové diody je podobný germaniové diodě, až na to, že místo germania je použit křemík. Když je napájecí zdroj dostatečně vysoký, je suchý horní proudový limit křemíkových diod podobný jako u křemíkových emitujících tranzistorů a jejich vodivost je často vyšší než u germaniových diod.

Rozdíl mezi křemíkovými diodami a diodami regulátoru napětí

Třískové materiály

Germaniové diody jsou vyrobeny z germaniových materiálů a křemíkové diody jsou vyrobeny z křemíkových materiálů. Křemíkové materiály jsou běžnější než germaniové materiály, takže křemíkové diody mají obvykle větší použitou hodnotu. Kromě toho mají křemíkové materiály ve srovnání s germaniovými materiály vynikající výkon, protože mají vyšší pevnost v tlaku a mohou odolat vyššímu maximálnímu pracovnímu namáhání.

život

Životnost germaniových diod je kratší než u křemíkových diod, proto jsou křemíkové diody vhodnější než germaniové diody v aplikacích, které vyžadují dlouhodobé používání nebo vyžadují delší životnost.

spolehlivost

Křemíkové diody jsou spolehlivější než germaniové diody, protože křemíkové materiály mají vyšší pevnost v tlaku a vyšší odolnost proti korozi. Během testování vykazovaly křemíkové diody lepší odolnost vůči dezinfekci a stabilitu.

Vstupní funkce

Pro propustný proud jsou vstupní charakteristiky křemíkových a germaniových diod velmi podobné. Při vystavení zpětnému napětí je však mezi nimi značný rozdíl ve vstupních charakteristikách. Zpětné napětí a proud germaniových diod jsou nižší než u křemíkových diod, což znamená, že germaniové diody mohou normálně fungovat při zpětném napětí větším než je u křemíkových diod.

cena

Vzhledem k materiálu a spolehlivosti křemíkových diod jsou pokročilejší a spolehlivější než germaniové diody, což má za následek vyšší cenu.

Polovodičová zařízení určená k regulaci směru proudu, tzn. diody propouštějí proud v jednom směru, ale ne ve druhém. Prvek ve schématu je označen trojúhelníkem, jehož vrchol označuje směr toku proudu. Před horní částí je nakreslena svislá čára, která značí, že toto je katoda (-) diody a na opačné straně je její ANODA (+).

BAX dioda

Pokud se podíváme na BAX (voltampérovou charakteristiku) diody, vidíme, že již má záporné rameno, kde se proud pohybuje opačným směrem. Pro usměrňovací diody existují následující charakteristiky.
Vr — maximální zpětné napětí diody
If — průměrný proud diody
Ifsm — maximální pulzní proud
Ir — průměrný zpětný proud
Vf — průměrné propustné napětí diody
Diodový diferenciální odpor
Pd — průměrný disipovaný výkon

Diody se dodávají v různých případech, ale nejběžnější jsou DO-41 (DO204) pro usměrňovací diody, jedná se o klasické dva pájecí kontakty, které se vkládají do desky. Mohou existovat také výkonové diody, které jsou připevněny k závitu s anodou, což poskytuje dobrý kontakt a možnost použití při vysokých proudech.

Historie vynálezu diody

Diode z řečtiny znamená Di (dva) a od (elektroda) – dvouelektrodová elektronická součástka. Dioda, jak vidíme, má asymetrickou a nelineární voltampérovou charakteristiku.

První diody se objevily v 19. století a byly založeny na vakuové elektronce, do které byla umístěna elektroda (anoda) a na ni bylo přivedeno napětí, část elektronů byla oddělena do vakua a dopadala na katodu umístěnou na opačné straně, poté byly tyto prvky vylepšeny přidáním mřížky mezi katodu a anodu, schopnou regulovat počet procházejících elektronů díky přivedenému napětí. Později se objevily první krystalové diody, na jejich základě byly vyrobeny rádiové přijímače, které se nazývaly tranzistory.

pn křižovatka

Polovodiče (například diody) jsou umístěny mezi vodiči a dielektriky. P je kladné, n záporné Mezi polovodiče patří germanium, křemík atd. Podle přidané nečistoty získáme buď N nebo P prvek. Pokud tedy přidáme arsen, který má na své vnější dráze 5 elektronů, a křemík má 4, dostaneme elektron navíc, a typ N, zároveň pokud přidáme látku se 3 elektrony (indium), dostaneme DÍRU – prázdný prostor zpod elektronu. Propojíme-li P a N, dostaneme diodu s PN přechodem.
V závislosti na materiálu (křemík nebo germanium) se bude měnit propustný úbytek napětí, takže pro křemíkové diody je to 0.7 V a pro germanium 0.3 V

Zenerova dioda

Zenerovy diody mohou být ve skleněném pouzdře, buď s označením pomocí písmen a číslic, nebo s barevnými kroužky, jako jsou odpory. Jedno z nejoblíbenějších pouzder SMD zenerovy diody SOD-80

Princip činnosti zenerovy diody byl poprvé popsán americkým vědcem Zenerem, pro který byly tyto polovodičové diody nazývány Zenerovy diody nebo Zenerovy diody. Hlavní charakteristikou této diody je níže uvedená voltampérová charakteristika. Zenerovy diody slouží k získání konstantního napětí v jednotlivých úsecích obvodu, například ke stabilizaci výstupního napětí.

Jak je vidět z grafů, rezistor má lineární charakteristiku a vztah napětí-proud, na rozdíl od zenerovy diody, která má složitou křivku ukazující, že při určitém napětí změna proudu neovlivní jeho graf, ale při dosažení určité hodnoty napětí se dioda otevře.

Ve schématu je zenerova dioda označena jako trojúhelník spočívající na kolmé přímce, stejně jako dioda, ale na rozdíl od diody má zenerova dioda konec na označení ukazující tento rozdíl, schéma jasně ukazuje umístění anody a katody

Světelná dioda

Jednou z diod, kterou každý viděl, je LED, asi si nelze představit jediný dům, kde by nesvítila červená dioda. K záření dochází při určité vlnové délce, která charakterizuje barvu diody, nejoblíbenější je samozřejmě červená, ale existuje i modrá, zelená a mnoho dalších.

LED má také dva kontakty: Anoda – Dlouhý přívod a Katoda – krátký kontakt a zkosení na těle, pro připojení LED ze stejnosměrného obvodu je potřeba odpor omezující proud, což uděláme o něco později.

Zapojení LED do obvodu

Poté, co jsme si řekli o rezistoru, diodě a tlačítkách, je čas vytvořit náš první obvod, v dalším zkombinujeme všechny tyto prvky, aby LED svítila, ale nejprve se podívejme na voltampérovou charakteristiku diody. Jak vidíme, diody různých barev mají různé BAX, ale to nám zde není důležité, ale to, že při napětích do 1.6 voltu pro červenou LED (RED LED) nespotřebováváme proud, což znamená, že dioda nesvítí, pokud zvýšíme napětí na 1.8 voltu, dioda již svítí, ale ne jasně, čím vyšší je napětí, tím větší bude proud svítit.

Většina rádiových komponent má datové listy, jedná se o technickou dokumentaci, kterou výrobce připravuje ohledně testování a vlastního výzkumu, ve vztahu k naší diodě, abychom našli datový list, vygooglujeme si „Led Red DataSheet PDF“, otevřete jej a uvidíte maximální proud 20 miliampérů (mA) nebo 0.02 ampérů.
Pokud je plánováno, že naše dioda bude napájena 5 volty, musíme se také podívat na provozní napětí

5V- 3.2V (pracovní napětí) = 1.8V
R = 1.8 voltu / 0.02 ampéru = 90 ohmů
Nejbližší hodnota k větší straně je 120 Ohm (pro snížení proudu a prodloužení životnosti diody je lepší vzít větší odpor)

Tunelové diody

Další příklad použití dynamické, tzn. proměnný odpor v polovodičích jsou tunelové diody, jejich voltampérová charakteristika je na obrázku. V bodech mezi A a B má tunelová dioda záporný dynamický odpor, což znamená, že během této doby funguje napěťový dělič skládající se z tunelové diody a rezistoru jako zesilovač.

V 50. letech byly tunelové diody velmi očekávané, protože jejich vysoká rychlost dávala naději na průlom ve výpočetní technice, ale jak víme, historie netoleruje konjunktivní nálady a nástup tranzistorů tyto naděje zatlačil do pozadí. Ale fenomén záporného odporu je důležitý pro další pochopení takových témat, jako jsou aktivní filtry a záporné impedanční měniče.