Quanto conosci le nozioni di base sui diodi? (Parte 1)

Diodoè uno dei primi dispositivi a semiconduttore e la sua applicazione è molto ampia. Soprattutto in vari circuiti elettronici, l'uso di diodi e resistori, condensatori, induttori e altri componenti è ragionevolmente collegato per formare circuiti con funzioni diverse, che possono ottenere una varietà di funzioni come rettifica CA, rilevamento del segnale di modulazione, limitazione e bloccaggio e regolazione della tensione di alimentazione.

Sia nel comune circuito radio che in altri prodotti elettrici domestici o circuiti di controllo industriale, si possono trovare tracce di diodi.

Caratteristiche e applicazioni dei diodi

Quasi in tutti i circuiti elettronici vengono utilizzati diodi a semiconduttore, svolgono un ruolo importante in molti circuiti, è uno dei primi dispositivi a semiconduttore e anche la sua applicazione è molto ampia.

Applicazione del diodo

1. Diodo raddrizzatore

Utilizzando una conduttività unidirezionale del diodo, la corrente alternata può essere convertita in corrente continua pulsante in un'unica direzione.

2. Cambiare i componenti

Sotto l'azione della tensione diretta, la resistenza del diodo è molto piccola e si trova nello stato acceso, che equivale a un interruttore acceso. Sotto l'azione della tensione inversa, la resistenza è molto grande e si trova in uno stato di interruzione, come un interruttore scollegato. Utilizzando le caratteristiche di commutazione dei diodi, è possibile formare vari circuiti logici.

3. Elemento limitante

Dopo l'accensione del diodo, la sua caduta di tensione diretta rimane sostanzialmente invariata ({{0}},7 V per il tubo in silicio e 0,3 V per il tubo in germanio). Utilizzando questa caratteristica, l'ampiezza del segnale può essere limitata ad un certo intervallo come elemento limitante nel circuito.

4. Diodo relè

Svolge un ruolo di relè nei carichi induttivi come l'induttanza e il relè dell'alimentatore a commutazione.

5. Diodo di rilevamento

Funziona come un rilevatore sulla radio.

6. Diodo varactor

Utilizzato nella testata televisiva ad alta frequenza.

Come funzionano i diodi?

Il diodo cristallino è una giunzione pn formata da un semiconduttore di tipo P e da un semiconduttore di tipo N, che forma uno strato di carica spaziale su entrambi i lati della sua interfaccia e ha un campo elettrico autocostruito. Quando non è applicata alcuna tensione, la corrente di diffusione causata dalla differenza di concentrazione dei portatori su entrambi i lati della giunzione pn e la corrente di deriva causata dal campo elettrico autocostruito sono uguali e in equilibrio elettrico. Quando è presente una polarizzazione della tensione diretta, la soppressione reciproca del campo elettrico esterno e del campo elettrico autocostruito aumenta la corrente di diffusione del portatore e provoca la corrente diretta. Quando è presente una polarizzazione di tensione inversa all'esterno, il campo elettrico esterno e il campo elettrico autocostruito vengono ulteriormente rafforzati, formando una corrente di saturazione inversa I0 che è indipendente dalla tensione di polarizzazione inversa in un determinato intervallo di tensione inversa. Quando la tensione inversa applicata è elevata in una certa misura, l'intensità del campo elettrico nello strato di carica spaziale della giunzione pn raggiunge un valore critico, determinando un processo di raddoppio del portatore, un gran numero di coppie di lacune elettroniche, con conseguente grande valore di inversione corrente di rottura, chiamata fenomeno di rottura dei diodi.

Tipo di diodo

Esistono molti tipi di diodi, a seconda del materiale semiconduttore utilizzato, possono essere suddivisi in diodi al germanio (tubi Ge) e diodi al silicio (tubi Si). A seconda dei suoi diversi usi, può essere suddiviso in diodo di rilevamento, diodo raddrizzatore, diodo regolatore di tensione, diodo di commutazione, diodo di isolamento, diodo Schottky, diodo emettitore di luce e così via. Secondo la struttura del nucleo, può essere suddiviso in diodo a contatto puntiforme, diodo a contatto superficiale e diodo piano. Il diodo a punto di contatto è un filo metallico molto sottile pressato sulla superficie di un chip semiconduttore liscio, attraverso una corrente impulsiva, in modo che un'estremità del filo e il chip siano saldamente sinterizzati insieme per formare una "giunzione PN". Poiché si tratta di un contatto puntiforme, è consentito il passaggio solo di una piccola corrente (non più di poche decine di MA), che è adatta per circuiti di piccola corrente ad alta frequenza, come il rilevamento radio. L'area della "giunzione PN" del diodo a contatto frontale è ampia e consente il passaggio di una grande corrente (da diversi amp a decine di amp), che viene utilizzata principalmente nel circuito di "rettifica" che converte la corrente alternata in corrente continua. Il diodo planare è uno speciale diodo al silicio, che non solo può far passare una corrente elevata, ma ha anche prestazioni stabili e affidabili e viene utilizzato principalmente nei circuiti di commutazione, impulsi e ad alta frequenza.

Circuito di applicazione dei diodi

1. Circuito regolatore di tensione CC semplice a diodo

Il circuito regolatore di tensione semplice a diodi viene utilizzato principalmente in alcuni circuiti di alimentazione di tensione CC locale, poiché il circuito è semplice, a basso costo, quindi è ampiamente utilizzato.

Nel semplice circuito del regolatore di tensione a diodi, l'uso principale della caduta di pressione del tubo a diodi è sostanzialmente invariato.

Le caratteristiche della caduta di pressione del tubo del diodo: la caduta di pressione del tubo è sostanzialmente invariata dopo l'accensione del diodo e la caduta di pressione del tubo è di circa {{0}},6 V per il diodo al silicio e circa 0,2 V per il diodo al germanio.

2. Circuito di compensazione della temperatura del diodo

È noto che la giunzione PN ha una caduta di pressione di circa {{0}},6 V (riferendosi alla giunzione PN in silicio) dopo la conduzione, e la giunzione PN ha anche una proprietà dipendente dalla temperatura: la pressione la caduta su entrambe le estremità della giunzione PN diminuisce leggermente con l'aumento della temperatura, e maggiore è la temperatura, maggiore è la diminuzione. Naturalmente, il valore assoluto della caduta di tensione su entrambe le estremità della giunzione PN è piuttosto piccolo per 0,6 V, che può essere utilizzato per formare un circuito di compensazione della temperatura.

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