כמה אתה יודע על היסודות של דיודות? (חלק 1)

דיודההוא אחד ממכשירי המוליכים למחצה המוקדמים ביותר, והיישום שלו רחב מאוד. במיוחד במעגלים אלקטרוניים שונים, השימוש בדיודות ובנגדים, קבלים, משרנים ורכיבים אחרים מחוברים באופן סביר ליצירת מעגלים בעלי פונקציות שונות, שיכולים להשיג מגוון פונקציות כגון יישור AC, זיהוי אותות אפנון, הגבלה והידוק, וכן ויסות מתח של מתח אספקת החשמל.

בין אם זה במעגל הרדיו הנפוץ או במוצרי חשמל ביתיים אחרים או מעגלי בקרה תעשייתיים, ניתן למצוא עקבות של דיודות.

מאפיינים ויישומים של דיודות

כמעט בכל המעגלים האלקטרוניים משתמשים בדיודות מוליכים למחצה, הוא ממלא תפקיד חשוב במעגלים רבים, זהו אחד ממכשירי המוליכים למחצה המוקדמים ביותר, וגם היישום שלו רחב מאוד.

יישום דיודה

1. דיודת מיישר

באמצעות מוליכות חד-כיוונית של דיודה, ניתן להמיר זרם חילופין לזרם ישר פועם בכיוון יחיד.

2. החלף רכיבים

תחת פעולת המתח הקדמי, ההתנגדות של הדיודה קטנה מאוד והיא במצב דולק, המקבילה למתג מופעל. תחת פעולת מתח הפוך, ההתנגדות גדולה מאוד ונמצאת במצב ניתוק, כמו מתג מנותק. באמצעות מאפייני המיתוג של דיודות, ניתן ליצור מעגלים לוגיים שונים.

3. אלמנט מגביל

לאחר הפעלת הדיודה, ירידת המתח הקדמית שלה נשארת ללא שינוי ({{0}}.7V עבור צינור הסיליקון ו-0.3V עבור שפופרת הגרמניום). באמצעות מאפיין זה, ניתן להגביל את משרעת האות לטווח מסוים כאלמנט מגביל במעגל.

4. דיודת ממסר

הוא ממלא תפקיד ממסר בעומסים אינדוקטיביים כגון השראות וממסר של מיתוג ספק כוח.

5. דיודת איתור

הוא פועל כגלאי ברדיו.

6. דיודת Varactor

משמש בראש התדרים הגבוהים של הטלוויזיה.

איך עובדות דיודות?

דיודת הקריסטל היא צומת pn הנוצר על ידי מוליכים למחצה מסוג P ומוליך למחצה מסוג N, אשר יוצר שכבת מטען חלל משני צידי הממשק שלו ובעל שדה חשמלי שנבנה מעצמו. כאשר אין מתח מופעל, זרם הדיפוזיה הנגרם מהפרש ריכוז הנשא משני צידי צומת pn וזרם הסחף הנגרם על ידי השדה החשמלי שנבנה מעצמו שווים ובשיווי משקל חשמלי. כאשר יש הטיית מתח קדימה, הדיכוי ההדדי של השדה החשמלי החיצוני והשדה החשמלי שנבנה בעצמו מגדיל את זרם הדיפוזיה של הנשא וגורם לזרם קדימה. כאשר יש הטיית מתח הפוך בחוץ, השדה החשמלי החיצוני והשדה החשמלי שנבנה בעצמו מתחזקים עוד יותר, ויוצרים זרם רוויה הפוך I0 שאינו תלוי במתח ההטיה ההפוכה בטווח מתח הפוך מסוים. כאשר המתח ההפוך המופעל גבוה במידה מסוימת, עוצמת השדה החשמלי בשכבת המטען בחלל ה-pn צומת מגיעה לערך קריטי, וכתוצאה מכך תהליך הכפלת הספק, מספר רב של זוגות חורים אלקטרונים, וכתוצאה מכך ערך גדול של הפוך זרם התמוטטות, הנקרא תופעת התמוטטות של דיודות.

סוג דיודה

ישנם סוגים רבים של דיודות, על פי החומר המוליך למחצה המשמש, ניתן לחלק לדיודות גרמניום (שפופרות Ge) ודיודות סיליקון (שפופרות Si). על פי השימושים השונים שלו, ניתן לחלק אותו לדיודת זיהוי, דיודת מיישר, דיודת ווסת מתח, דיודת מיתוג, דיודת בידוד, דיודה שוטקי, דיודה פולטת אור וכן הלאה. על פי מבנה הליבה, ניתן לחלק אותו לדיודה מגע נקודתית, דיודת מגע פני השטח ודיודה מישורית. דיודת מגע נקודתית היא חוט מתכת דק מאוד הנלחץ על פני השטח של שבב מוליך למחצה חלק, באמצעות זרם דופק, כך שקצה אחד של החוט והשבב חונטים היטב יחד כדי ליצור "צומת PN". מכיוון שמדובר במגע נקודתי, מותר לעבור דרכו רק זרם קטן (לא יותר מכמה עשרות MA), המתאים למעגלי זרם קטנים בתדר גבוה, כגון גילוי רדיו. שטח "צומת PN" של דיודת מגע הפנים הוא גדול, המאפשר מעבר של זרם גדול (מספר אמפר עד עשרות אמפר), המשמש בעיקר במעגל "התיקון" הממיר זרם חילופין לזרם ישר. דיודה מישורית היא דיודת סיליקון מיוחדת, שיכולה לא רק להעביר זרם גדול, אלא גם בעלת ביצועים יציבים ואמינים, והיא משמשת בעיקר במעגלים מיתוג, דופק ותדר גבוה.

מעגל יישום דיודה

1. דיודה מעגל וסת מתח DC פשוט

מעגל וסת מתח פשוט של דיודה משמש בעיקר במעגלים מקומיים של אספקת מתח DC, מכיוון שהמעגל הוא פשוט, בעלות נמוכה, ולכן נעשה בו שימוש נרחב.

במעגל וסת המתח הפשוט של דיודה, השימוש העיקרי של ירידת הלחץ של צינור הדיודה הוא בעצם ללא שינוי.

מאפייני נפילת הלחץ בצינור של הדיודה: ירידת הלחץ בצינור נשארת בעצם ללא שינוי לאחר הפעלת הדיודה, וירידת הלחץ בצינור היא בערך {{0}}.6V עבור דיודת הסיליקון וכ-0.2V עבור דיודת הגרמניום.

2. מעגל פיצוי טמפרטורת דיודה

ידוע שלצומת PN יש ירידת לחץ של כ-{{0}}.6V (הכוונה לצומת PN סיליקון) לאחר ההולכה, ולצומת PN יש גם תכונה תלוית טמפרטורה: הלחץ הירידה בשני הקצוות של צומת ה-PN יורדת מעט עם עליית הטמפרטורה, וככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך הירידה גדולה יותר. כמובן, הערך המוחלט של ירידת המתח בשני הקצוות של צומת ה-PN הוא קטן למדי עבור 0.6V, אשר ניתן להשתמש בו כדי ליצור מעגל פיצוי טמפרטורה.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.