Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng diode
Ang diode ay ang pinakasimpleng semiconductor device na makikita sa printed circuit board ng anumang elektronikong device ngayon. Depende sa panloob na istraktura at mga teknikal na katangian, ang mga diode ay inuri sa ilang mga uri: unibersal, rectifier, pulse, zener diodes, tunnel diodes at varicaps. Ginagamit ang mga ito para sa pagwawasto, paglilimita ng boltahe, pagtuklas, modulasyon, atbp. — depende sa layunin ng device kung saan ginagamit ang mga ito.
Ang base ng diode ay p-n-junctionnabuo ng mga semiconductor na materyales na may dalawang magkaibang uri ng conductivity. Dalawang wires ang konektado sa diode crystal na tinatawag na cathode (negative electrode) at anode (positive electrode). Mayroong isang p-type na semiconductor na rehiyon sa anode side at isang n-type na semiconductor na rehiyon sa cathode side. Ang diode device na ito ay nagbibigay dito ng kakaibang katangian — kasalukuyang dumadaloy sa isang (pasulong) na direksyon lamang, mula anode patungo sa cathode. Sa kabaligtaran, ang isang normal na operating diode ay hindi nagsasagawa ng kasalukuyang.
Sa rehiyon ng anode (uri ng p) ang mga pangunahing tagadala ng singil ay mga butas na may positibong sisingilin, at sa rehiyon ng katod (n-type) na mga negatibong sisingilin na mga electron. Ang mga diode lead ay mga contact metal na ibabaw kung saan ang mga wire ay ibinebenta.
Kapag ang diode ay nagsasagawa ng kasalukuyang sa pasulong na direksyon, nangangahulugan ito na ito ay nasa bukas na estado. Kung ang kasalukuyang ay hindi dumaan sa p-n-junction, pagkatapos ay magsasara ang diode. Kaya, ang diode ay maaaring nasa isa sa dalawang matatag na estado: bukas o sarado.
Sa pamamagitan ng pagkonekta sa diode sa DC voltage source circuit, ang anode sa positibong terminal at ang cathode sa negatibong terminal, nakuha namin ang forward bias ng pn-junction. At kung ang source boltahe ay lumalabas na sapat (0.7 volts ay sapat na para sa isang silikon diode), pagkatapos ay ang diode ay magbubukas at magsimulang magsagawa ng kasalukuyang. Ang magnitude ng kasalukuyang ito ay depende sa magnitude ng inilapat na boltahe at ang panloob na pagtutol ng diode.
Bakit napunta ang diode sa conducting state? Dahil sa wastong pag-on ng diode, ang mga electron mula sa n-rehiyon, sa ilalim ng pagkilos ng EMF ng pinagmulan, ay sumugod sa positibong elektrod nito, sa mga butas mula sa p-rehiyon, na ngayon ay lumipat sa negatibong elektrod. ng pinagmulan, sa mga electron.
Sa hangganan ng mga rehiyon (sa p-n-junction mismo) sa oras na ito mayroong isang recombination ng mga electron at butas, ang kanilang mutual na pagsipsip. At ang pinagmulan ay napipilitang patuloy na magbigay ng mga bagong electron at butas sa rehiyon ng p-n junction, na nagdaragdag ng kanilang konsentrasyon.
Ngunit paano kung ang diode ay baligtad, kasama ang katod sa positibong terminal ng pinagmulan at ang anode sa negatibong terminal? Ang mga butas at electron ay nagkakalat sa iba't ibang direksyon—patungo sa mga terminal—mula sa junction, at isang rehiyon na naubos ang mga carrier ng singil—isang potensyal na hadlang—ay lumilitaw malapit sa junction. Ang kasalukuyang sanhi ng karamihan sa mga carrier ng singil (mga electron at butas) ay hindi mangyayari.
Ngunit ang diode crystal ay hindi perpekto; bilang karagdagan sa mga pangunahing tagadala ng singil, mayroon din itong mga menor de edad na tagadala ng singil sa loob nito na lilikha ng isang napakababale-baligtad na kasalukuyang diode na sinusukat sa microamperes. Ngunit ang diode sa estadong ito ay sarado dahil ang p-n junction nito ay reverse biased.
Ang boltahe kung saan lumipat ang diode mula sa closed state patungo sa open state ay tinatawag na diode forward voltage (tingnan ang — Mga pangunahing parameter ng diodes), na mahalagang pagbaba ng boltahe sa p-n junction. Ang paglaban ng diode sa forward current ay hindi pare-pareho, depende ito sa magnitude ng kasalukuyang sa pamamagitan ng diode at nasa pagkakasunud-sunod ng ilang ohms. Ang reverse polarity boltahe kung saan ang diode ay naka-off ay tinatawag na diode reverse boltahe. Ang reverse resistance ng isang diode sa ganitong kondisyon ay sinusukat sa libu-libong ohms.
Malinaw, ang isang diode ay maaaring lumipat mula sa isang bukas na estado sa isang saradong estado at vice versa kapag ang polarity ng boltahe na inilapat dito ay nagbabago. Ang pagpapatakbo ng rectifier ay batay sa pag-aari na ito ng diode. Kaya sa isang sinusoidal AC circuit, ang diode ay magsasagawa lamang ng kasalukuyang sa panahon ng positibong kalahating alon at haharangan sa panahon ng negatibong kalahating alon.
Tingnan din ang paksang ito:Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng pulse diodes at rectifier