Diode tín hiệu là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc, các loại điốt tín hiệu
diode tín hiệu là gì? (điốt tín hiệu). Diode là thiết bị điện tử bán dẫn sử dụng như một mạch chỉnh lưu đơn giản như mixer trong việc ghép các tín hiệu và làm công tắc để mở hoặc đóng mạch. Điốt trong các mixer được sử dụng để phát hiện các tín hiệu và các điốt này thường được gọi là điốt tín hiệu.
Định nghĩa diode tín hiệu
Điốt thường được sử dụng như bộ chỉnh lưu đơn giản, như mixer trong việc ghép các tín hiệu và làm công tắc để mở hoặc đóng mạch. Điốt trong các mixer được sử dụng để phát hiện các tín hiệu và các điốt này thường được gọi là điốt tín hiệu. Ứng dụng đơn giản và thông thường của điốt tín hiệu là nó hoạt động như một công tắc diode cơ bản.
Một diode tín hiệu có thể là một thiết bị bán dẫn phi tuyến tính có sẵn trong những ngày gần đây tạo thành một loại các phần tử nhỏ của mạch điện và điện tử, được chế tạo từ các tinh thể bán dẫn.
điốt tín hiệu được thừa nhận rộng rãi vì chúng thường được tìm thấy trong các mạch điện tử như trong tivi, radio, một số mạch logic kỹ thuật số khác và chúng được thiết kế để truyền rất ít hoặc không có năng lượng mặc dù dòng điện tần số cao chỉ theo một hướng.
diode tín hiệu tiếp giáp PN thường được chế tạo trong vỏ thủy tinh hoặc vỏ nhựa và thường có dải màu đen hoặc đỏ ở đầu cực âm của cực.
điốt tín hiệu có một lợi thế về thời gian phục hồi nhanh chóng và nó có rất nhiều ứng dụng trong xử lý tín hiệu. điốt tín hiệu có thể được sử dụng cho các chức năng xung nhịp trong các thiết bị kỹ thuật số, phục vụ liên tục để ngăn chặn tín hiệu ngược làm hỏng bộ vi điều khiển. điốt tín hiệu sẽ được sử dụng trong việc chuyển đổi và cắt các ứng dụng ở bất cứ nơi nào dạng sóng xung thời gian ngắn thường được cắt bớt.
điốt tín hiệu cho phép khả năng dòng điện lên đến 100 milliamp và chúng được biết đến để xử lý thông tin tìm thấy trong các tín hiệu điện được gửi từ máy phát điện. Điốt Germanium có điện áp chuyển tiếp giảm khoảng 0,2 volt được sử dụng như phát hiện các mạch trong radio.
Trong các mạch điện tử không yêu cầu độ chính xác của điốt Germanium, chất bán dẫn silicon, điốt tín hiệu thường được sử dụng do giá trị điện trở thấp hơn và dễ bị tổn thương bởi nhiệt.
Các loại điốt tín hiệu
Dưới đây là danh sách một số điốt tín hiệu thường được sử dụng.
- 1N4973
- 1N4148
- 1N34A (Diode Germanium)
- 1N4454
điốt tín hiệu nhỏ có công suất thấp và xếp hạng dòng điện, khoảng 500mW & 150mA gần như so với điốt chỉnh lưu truyền thống. Các đặc tính của một diode tín hiệu hoàn toàn khác nhau đối với tín hiệu Germanium và điốt tín hiệu silicon. Chúng được đưa ra như sau:
điốt tín hiệu Germanium – Các điốt này có rất ít giá trị điện trở phân cực ngược dẫn đến giảm điện áp chuyển tiếp thấp qua đường giao nhau PN, thường là khoảng 0,2 V- 0,3 V, tuy nhiên, nó có giá trị điện trở phân cực thuận do đường giao nhau PN nhỏ khu vực.
điốt tín hiệu silicon – Các điốt này có giá trị điện trở phân cực ngược cực kỳ cao dẫn đến sụt áp về phía trước khoảng 0,6 – 0,7V trên đường giao nhau PN. Chúng có giá trị thấp vừa phải của điện trở phân cực thuận dẫn đến giá trị cao hơn của điện áp phân cực thuận và ngược.
Đặc điểm của điốt tín hiệu
Nếu cả hai cực dương và cực âm của nguồn cung cấp điện bên ngoài được kết nối với các cực tương ứng của tiếp giáp PN, thì diode tín hiệu được gọi là trong Xu hướng chuyển tiếp. Điện áp cung cấp cho các diode trong thiên vị về phía trước tạo ra một dòng điện phía trước biểu thị bởi tôi F .
Giá trị của dòng điện phía trước tỷ lệ thuận với điện áp bên ngoài được áp dụng và tỷ lệ nghịch với điện trở sẵn có của diode. Lực tĩnh điện cấm các electron và lỗ trống đi ra khỏi điểm nối do ảnh hưởng của các ion tích điện trong lớp suy giảm được đặt tên là điện áp rào cản
Các giá trị tiêu biểu của điện áp rào cản tại điểm nối pn của diode là 0,2 V ~ 0,3 V, trong khi đó là 0,6 V ~ 0,7 V đối với diode silicon.
Nếu cực dương của nguồn cung cấp được kết nối với cực âm của diode tín hiệu và cực âm được nối với cực dương của diode, thì diode tín hiệu được cho là có độ lệch ngược. Khi một điện áp bên ngoài được đặt vào diode theo xu hướng ngược, một lượng nhỏ dòng điện được gọi là dòng rò tồn tại do các hạt mang điện thiểu số đi qua lớp suy giảm và di chuyển ra khỏi nó.
Dòng rò này cũng được gọi là Dòng bão hòa ngược được biểu thị bởi hoặc không phụ thuộc vào điện áp bên ngoài, nhưng phụ thuộc vào nhiệt độ của thiết bị.
Nếu điện áp phân cực ngược được áp dụng rất cao, các hạt mang điện thiểu số thu được đủ năng lượng để va chạm và tách các liên kết cộng hóa trị để tạo ra một số lượng đáng kể các cặp lỗ electron.
Hiện tượng tạo cặp electron – lỗ được gọi là sự cố. Điện áp ngược cực đại áp dụng cho diode trước điều kiện sự cố của nó có thể được gọi là điện áp ngược cực đại hoặc điện áp nghịch đảo cực đại.
Chuyển tiếp tín hiệu thiên vị
Trong xu hướng thuận, diode tín hiệu đóng vai trò là công tắc đóng và do đó được ngắn mạch để điều khiển dòng điện chỉ theo một hướng (từ cực dương đến cực âm). Trong thiên vị ngược, diode silicon hoạt động như một công tắc mở và do đó mở tuần hoàn để chặn dòng điện chạy trong diode.
điốt tín hiệu silicon đóng vai trò là bộ chỉnh lưu, chuyển mạch, giới hạn mạch và trong các mạch cắt để cắt các dạng sóng thời gian ngắn.
Đặc điểm diode tín hiệu
Các chi tiết tham số của các đặc tính và thông số kỹ thuật của diode tín hiệu cho điốt tín hiệu được đưa ra dưới đây.
Điện áp nghịch đảo cực đại (PIV)
Thông số điện áp nghịch đảo đỉnh được định nghĩa là lượng điện áp tối đa có thể được áp dụng cho diode theo hướng ngược lại. Không nên vượt quá điện áp cực đại này vì điện áp lớn hơn điện áp cực đại này có thể gây ra lỗi thiết bị. Nó cũng được gọi là điện áp ngược cực đại và nó nhỏ hơn điều kiện phá vỡ tuyết lở của diode trong đặc tính phân cực ngược.
Các giá trị tiêu biểu của điện áp nghịch đảo cực đại có thể thay đổi từ vài volt đến hàng nghìn volt. Trong các mạch chỉnh lưu liên quan đến biên độ, điện áp nghịch đảo cực đại được gọi là giá trị âm tối đa của sóng hình sin được bao quanh bởi sự xen kẽ âm của một chu kỳ.
Điện cực phân tán (P D )
Tổng công suất tiêu tán được định nghĩa là lượng điện năng tối đa sẽ bị tiêu tán tại diode tín hiệu tiếp giáp PN trong quá trình dẫn dòng điện. công suất dư thừa sẽ bị tiêu tan dưới dạng nhiệt. Điện trở chuyển tiếp của diode tín hiệu là một đặc tính động, nó rất nhỏ và đôi khi nó rất đa dạng.
Trong điều kiện đó, tổng công suất tiêu tán sẽ được đo bằng cách nhân điện áp đặt vào diode và dòng điện chuyển tiếp chạy qua diode tín hiệu.
Chuyển tiếp dòng điện (I F )
Tham số đánh giá dòng điện chuyển tiếp của một diode tín hiệu được định nghĩa là lượng cực dương tối đa mà một diode tín hiệu có thể xử lý dễ dàng mà không làm hỏng thiết bị. Nếu dòng điện vượt quá giá trị định mức dòng điện phía trước , thì diode tín hiệu có thể bị hỏng tại điểm nối do quá tải nhiệt.
Nhiệt độ hoạt động (T)
Thông số nhiệt độ hoạt động tối đa của một diode tín hiệu thường liên quan nhiều hơn đến tổng công suất tiêu tán và cũng liên quan đến nhiệt độ của tiếp giáp PN. Nó được định nghĩa là nhiệt độ tối đa của thiết bị tại đó đạt được dòng chuyển tiếp tối đa.
Vượt quá giá trị nhiệt độ này, thiết bị sẽ bị hỏng và dẫn đến hỏng thiết bị. diode tín hiệu tiếp giáp PN phải được duy trì ở nhiệt độ trong đó đạt được dòng chuyển tiếp tối đa trước khi nó bị suy giảm.
Thông số kỹ thuật của diode tín hiệu 1N4148
Dưới đây là một số thông số kỹ thuật của diode tín hiệu 1N4148. Họ là như sau.
- Điện áp ngược lặp lại tối đa = 100 V
- Trung bình chuyển tiếp dòng điện = 200 mA
- Dòng chuyển tiếp trực tiếp tối đa = 300 mA
- Giảm điện áp chuyển tiếp tối đa = 1,0 V ở 10 mA.
- Dòng điện tăng cực đại không lặp lại = 1.0 A (độ rộng xung = 1 s)
- Tổng công suất tiêu thụ = 500 mW
- Thời gian phục hồi ngược <4 ns
