Các loại diode

Có nhiều loại diode khác nhau – không chỉ phân biệt theo công nghệ mà còn có điốt nguồn, điốt gắn bề mặt và nhiều loại khác.

Diode bán dẫn là một linh kiện điện tử được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết kế mạch điện tử ngày nay.

Mặc dù có nhiều loại diode khác nhau sử dụng cùng một cấu trúc cơ bản của một khu vực vật liệu loại p đáp ứng một khu vực vật liệu loại n, các loại khác nhau được tối ưu hóa để cung cấp các đặc tính khác nhau có thể được sử dụng theo nhiều cách nhiều thiết kế mạch điện tử.

Dù là loại diode nào thì ý tưởng cơ bản của diode cũng rất quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử ngày nay, cho dù nó được sử dụng để sản xuất thiết bị thương mại hay công nghiệp, sử dụng cho người yêu thích hoặc bất kỳ ai nghiên cứu về điện tử.

Điốt được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chúng có thể để hiệu chỉnh tín hiệu đơn giản; chúng có thể được sử dụng làm điốt điện để chỉnh lưu nguồn, phát hiện tín hiệu, các dạng thiết kế RF khác nhau, tạo ánh sáng, tạo ánh sáng laser, phát hiện ánh sáng và nhiều hơn nữa.

Điốt cũng có thể có nhiều loại gói khác nhau: điốt gắn trên bề mặt, điốt có dây dẫn thông thường và một số điốt nguồn thậm chí có thể có khả năng được bắt vít vào bộ tản nhiệt. Điốt có đủ hình dạng và kích cỡ.

Lịch sử của diode bán dẫn

Các điốt đầu tiên được sử dụng đã được phát hiện vào đầu những năm 1900 khi công nghệ không dây còn sơ khai. Cat’s Whisker là một trong những loại diode đầu tiên được sử dụng. Nó bao gồm một đoạn dây rất mỏng (chính là râu của con mèo) có thể được đặt vào một mảnh vật liệu loại bán dẫn (thường là tinh thể khoáng) để tạo ra một loại diode tiếp xúc điểm. Điều này đã được sử dụng rộng rãi cho đến giữa đến cuối những năm 1920 khi công nghệ nhiệt điện hoặc van trở nên đủ rẻ để được sử dụng rộng rãi cho bộ radio.

Vào khoảng thời gian của Chiến tranh thế giới thứ hai, các điốt mới là cần thiết cho các bộ radar đang được phát triển. Điốt bán dẫn cung cấp một tùy chọn vì kích thước của chúng có nghĩa là chúng có thể hoạt động tốt hơn ở các tần số cần thiết cho radar.

Biểu tượng mạch diode

Giống như tất cả các linh kiện điện tử, điốt có một ký hiệu mạch được sử dụng trong sơ đồ mạch điện tử. Ký hiệu mạch cơ bản cho điốt bao gồm một hình tam giác với điểm của nó chạm vào một đường ngắn vuông góc với dây dẫn trên sơ đồ mạch.

Đôi khi hình tam giác và thậm chí đường thẳng chỉ được hiển thị trong đường viền, trong khi những lúc khác, chúng được hiển thị dưới dạng các hình màu đen được tô màu.

Ký hiệu mạch diode cơ bản

Đôi khi biểu tượng mạch diode chỉ được hiển thị dưới dạng đường viền và không có hình dạng điền vào. Hình dạng phác thảo được chấp nhận như nhau ,.

Có nhiều loại diode khác nhau và một số sử dụng ký hiệu mạch được sửa đổi một chút từ ký hiệu diode cơ bản để chỉ ra chức năng của chúng: Diode Schottky, diode varactor và một số loại khác thuộc loại này.

Thiết bị gắn trên bề mặt hoặc được dẫn

Điốt có đủ hình dạng và kích cỡ. Theo truyền thống, nhiều linh kiện điện tử này được chứa trong một ống thủy tinh nhỏ để bao bọc diode bán dẫn thực tế. Bây giờ điốt được chứa trong nhiều gói khác nhau.

Vẫn có những gói có chì và những đi-ốt bọc thủy tinh vẫn còn, nhưng cũng có nhiều gói bằng nhựa. Chúng có thể thay đổi kích thước tùy theo mức tiêu tán điện năng yêu cầu.

Ngày nay, với nhiều công nghệ lắp ráp PCB sử dụng công nghệ gắn kết bề mặt, có rất nhiều điốt có sẵn như các thành phần gắn kết bề mặt, điốt SMD. Có nhiều gói tiêu chuẩn cho điốt SMD bao gồm gói SOT-23 được sử dụng cho nhiều điốt rời rạc nhỏ. Chỉ có hai trong số ba chân có sẵn được sử dụng và điều này cho phép diode được định hướng chính xác.

Vì các điốt SMD này nhỏ nên không có chỗ cho số bộ phận đầy đủ được bao gồm trên điốt và số dạng ngắn được sử dụng để giúp chúng được phân biệt.

Trong khi phần lớn việc lắp ráp PCB sử dụng công nghệ gắn kết bề mặt, có những lĩnh vực khác trong ngành sản xuất điện tử cần điốt với khả năng hiện tại cao hơn nhiều. Các điốt này có thể được chứa trong các gói bắt vít vào các tản nhiệt.

Có rất nhiều loại diode khác nhau được sản xuất và sử dụng trong nhiều loại thiết kế mạch điện tử, thiết kế RF và thường là cả thiết kế kỹ thuật số. Mỗi loại có các đặc tính khác nhau và điều này làm cho chúng phù hợp với các mạch khác nhau.

Diode ngược: Loại diode này đôi khi còn được gọi là diode lùi. Mặc dù không được sử dụng rộng rãi, nó là một dạng của diode tiếp giáp PN rất giống với diode đường hầm trong hoạt động của nó. Nó tìm thấy một số ứng dụng chuyên dụng mà các đặc tính cụ thể của nó có thể được sử dụng, thường là ở tần số vi sóng.Điốt ngược về cơ bản là một dạng của điốt đường hầm mà một bên của đường giao nhau ít bị pha tạp hơn bên kia.

Diode BARITT: Dạng diode này lấy tên từ dòng chữ Barrier Injection Transit Time diode. Nó được sử dụng trong các ứng dụng vi sóng và có nhiều điểm giống với diode IMPATT được sử dụng rộng rãi hơn.

Gunn Diode: Mặc dù không phải là một diode ở dạng tiếp giáp PN, nhưng loại diode này là một linh kiện bán dẫn có hai đầu cuối. Nó thường được sử dụng để tạo ra tín hiệu vi sóng và đã được sử dụng trong nhiều thiết kế RF như một dạng máy phát vi sóng đơn giản và hiệu quả.Điốt Gunn còn được gọi là thiết bị chuyển điện tử, hoặc TED. Mặc dù được gọi là điốt, nhưng linh kiện điện tử này không có điểm nối PN và về mặt kỹ thuật không phải là điốt theo cách hiểu thông thường của cách nó được sử dụng trong công nghệ bán dẫn. Thay vào đó, thiết bị sử dụng một hiệu ứng được gọi là hiệu ứng Gunn (được đặt theo tên của người phát hiện, JB Gunn).

Mặc dù diode Gunn thường được sử dụng để tạo ra tín hiệu vi sóng RF, linh kiện điện tử này cũng có thể được sử dụng cho bộ khuếch đại, đôi khi được gọi là bộ khuếch đại điện tử chuyển giao hoặc TEA.

Râu mèo: Như đã đề cập, loại diode này là loại sớm nhất được chấp nhận rộng rãi. Nó bao gồm một sợi dây nhỏ được đặt trên một mảnh tinh thể khoáng. Điều này đã tạo ra một diode tiếp xúc điểm nhỏ, mặc dù không đáng tin cậy nhưng vẫn đủ tốt để cho phép truyền vô tuyến được nghe khi được sử dụng trong một “bộ tinh thể”.

Mặc dù máy dò Cat’s Whisker không đặc biệt đáng tin cậy, nhưng chúng là dạng điốt bán dẫn đầu tiên và chúng đã chỉ đường cho các điốt sau này. . . và nguyên lý LED thậm chí đã được HJ Round quan sát vào năm 1908 trên một trong số chúng.

Diode IMPATT: Diode IMPATT hoặc Diode vi sóng thời gian chuyển tiếp ionisation IMPact Avalanche được sử dụng trong một số thiết kế RF trong đó yêu cầu bộ tạo đơn giản cho tín hiệu vi sóng.Ngày nay, công nghệ diode IMPATT không được sử dụng rộng rãi, nhưng linh kiện điện tử này có thể tạo ra tín hiệu thường từ khoảng 3 đến 100 GHz hoặc hơn. Một trong những ưu điểm chính của loại diode vi sóng này là công suất tương đối cao (thường là 10 watt trở lên) cao hơn nhiều so với nhiều dạng diode vi sóng khác. Nó có công suất cao hơn nhiều so với diode Gunn.

Diode laser: Loại diode này khác với diode phát sáng thông thường ở chỗ nó tạo ra ánh sáng laser (kết hợp). Các thành phần điện tử này được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm ổ đĩa CD và DVD. Mặc dù rẻ hơn nhiều so với các dạng máy phát laser khác, nhưng các điốt này lại đắt hơn đèn LED thông thường.

Điốt phát quang: Điốt phát quang hay LED là một trong những loại diode phổ biến nhất. Khi phân cực thuận với dòng điện chạy qua điểm nối, ánh sáng được tạo ra. Màu ban đầu của các điốt này là màu đỏ, nhưng ngày nay hầu hết các màu đều có sẵn. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các hỗn hợp bán dẫn khác nhau ở hai bên của đường giao nhau PN.

Điốt quang: Khi ánh sáng chiếu vào tiếp giáp PN, nó có thể tạo ra các điện tử và lỗ trống, gây ra dòng điện chạy qua. Kết quả là có thể sử dụng chất bán dẫn để phát hiện ánh sáng. Các loại điốt này cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện. Đối với một số ứng dụng, điốt PIN hoạt động rất tốt như bộ tách sóng quang.

Diode PIN: Loại diode này có vùng silicon loại P và loại N, nhưng giữa chúng có vùng chất bán dẫn nội tại (tức là không pha tạp chất). Điều này làm tăng kích thước của vùng được gọi là vùng cạn kiệt. Loại diode này được sử dụng trong một số ứng dụng bao gồm chuyển mạch tần số vô tuyến và như điốt quang.

Diode tiếp điểm: Loại diode này hoạt động giống như diode tiếp điểm PN đơn giản, nhưng cấu tạo dễ dàng hơn nhiều. Chúng bao gồm một miếng bán dẫn loại n, trên đó đặt một đầu nhọn của một loại dây kim loại cụ thể (kim loại nhóm III dành cho nhà hóa học). Một số kim loại di chuyển vào chất bán dẫn và tạo ra tiếp giáp PN.Các điốt này có mức điện dung rất thấp và lý tưởng cho nhiều ứng dụng tần số vô tuyến (RF). Chúng cũng có lợi thế là chúng rất rẻ để sản xuất, mặc dù hiệu suất của chúng không đặc biệt lặp lại.
Mối nối PN: Mối nối PN tiêu chuẩn có thể được coi là loại diode thông thường hoặc tiêu chuẩn được sử dụng ngày nay. Thành phần điện tử này được kết hợp trong nhiều thiết kế mạch điện tử và nó cũng được sử dụng trong nhiều thiết kế mạch RF. Các điốt này có thể là loại tín hiệu nhỏ để sử dụng trong tần số vô tuyến hoặc các ứng dụng dòng điện thấp khác, hoặc các loại khác có thể là dòng điện cao và điện áp cao có thể được sử dụng cho các ứng dụng điện.

Điốt Schottky: Loại điốt này có độ sụt điện áp chuyển tiếp thấp hơn so với điốt tiếp giáp silicon PN thông thường. Ở dòng điện thấp, mức giảm có thể nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,4 vôn so với 0,6 vôn đối với điốt silicon.Để đạt được hiệu suất này, chúng được chế tạo theo một cách khác với các điốt bình thường có tiếp xúc kim loại với chất bán dẫn. Chúng được sử dụng rộng rãi như điốt kẹp, và trong các thiết kế RF, thường là bộ dò tín hiệu. Chúng cũng được sử dụng làm điốt điện để chỉnh lưu nguồn AC trong các bộ nguồn và các loại tương tự. Các tổn thất thấp hơn do sự sụt giảm nhỏ hơn có ý nghĩa trong việc cải thiện hiệu quả.

Diode khôi phục bước: Một dạng diode vi sóng được sử dụng để tạo và định hình xung ở tần số rất cao. Các điốt này dựa vào đặc tính tắt rất nhanh của điốt để hoạt động.

Diode TRAPATT: Loại diode này có nhiều điểm giống với IMPATT và trên thực tế nó thuộc cùng một họ. Nó cung cấp tiếng ồn thấp hơn, nhưng không đạt được tần số cao như vậy.

Diode đường hầm: Mặc dù không được sử dụng rộng rãi ngày nay, nhưng diode đường hầm đã được sử dụng cho các ứng dụng vi sóng, nơi hiệu suất của nó vượt trội so với các thiết bị khác thời đó.

Điốt Varicap hoặc varactor: Loại diode này được sử dụng trong các ứng dụng tần số vô tuyến (RF). Diode có phân cực ngược được đặt trên nó và theo cách này, không có dòng điện nào chạy qua đường giao nhau. Tuy nhiên, chiều rộng của lớp suy giảm thay đổi tùy theo lượng thiên vị đặt trên nó.Diode có thể được coi là hai bản tụ điện, với lớp suy giảm giữa chúng. Khi điện dung thay đổi theo chiều rộng của lớp suy giảm và điều này có thể thay đổi bằng cách thay đổi phân cực ngược trên diode, nên có thể kiểm soát điện dung của diode.

Diode Zener / Diode tham chiếu điện áp: Diode Zener là một loại diode rất hữu ích. Nó được chạy theo phân cực ngược và khi đạt đến một điện áp nhất định thì nó bị ngắt. Nếu dòng điện được giới hạn qua một điện trở, nó cho phép tạo ra điện áp ổn định. Do đó, loại diode này được sử dụng rộng rãi để cung cấp điện áp tham chiếu trong các bộ nguồn được điều chỉnh.

Có rất nhiều loại diode khác nhau, mỗi loại phù hợp với ứng dụng riêng của nó. Công nghệ không chỉ khác nhau giữa các loại điốt mà chúng còn có thể được chứa trong các gói khác nhau: một số có thể được gắn chì, và những loại khác có thể bắt vít vào tản nhiệt và với số lượng lắp ráp PCB sử dụng kỹ thuật sản xuất tự động, điốt gắn bề mặt bây giờ được sử dụng với số lượng lớn.

Kiến thức