Elektronik tasarımdan üretim ve onarıma kadar, diyotlar çeşitli uygulamalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlar farklı tiptedir ve elektrik akımını o belirli diyotun özelliklerine ve özelliklerine göre aktarır. Bunlar çoğunlukla P-N bağlantı diyotları, Işığa duyarlı diyotlar, Zener diyotları, Schottky diyotları, Varaktör diyotlarıdır. Işığa duyarlı diyotlar arasında LED'ler, Fotodiyotlar ve Fotovoltaik hücreler bulunur. Bunlardan bazıları bu makalede kısaca açıklanmıştır.
1. P-N Bağlantı Diyotu
Bir P-N bağlantısı, P-tipi ve N-tipi yarı iletken malzemeden oluşan yarı iletken bir cihazdır. P-tipi yüksek konsantrasyonda deliklere ve N-tipi yüksek konsantrasyonda elektronlara sahiptir. Delik difüzyonu p-tipinden n-tipine ve elektron difüzyonu n-tipinden p-tipine doğrudur.
Serbest elektronlar n-tipinden p-tipine geçerken n-tipi bölgedeki donör iyonları pozitif yüklü hale gelir. Bu nedenle, bağlantının N tarafında pozitif bir yük oluşturulur. Bağlantı noktasındaki serbest elektronlar, boşlukları doldurarak negatif alıcı iyonlardır, daha sonra bağlantının p tarafında oluşan negatif yük şekilde gösterilmiştir.
N-tipi bölgedeki pozitif iyonların ve p-tipi bölgelerdeki negatif iyonların oluşturduğu bir elektrik alanı. Bu bölgeye difüzyon bölgesi denir. Elektrik alanı, serbest taşıyıcıları hızla dışarı çıkardığından, bölge serbest taşıyıcılardan yoksun kalmıştır. Yerleşik bir potansiyel VBirlikte'den dolayı birleşim noktasında oluştuğu şekilde gösterilmiştir.
P-N Bağlantı Diyotunun Fonksiyonel Şeması:
P-N Bağlantı Diyotunun Fonksiyonel Şeması
P-N Kavşağının İleri Özellikleri:
Pilin pozitif terminali P-tipine bağlandığında ve negatif terminal N-tipine bağlandığında, P-N bağlantısının ileri yanlılığı olarak adlandırılır aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
P-N Kavşağının İleri Özellikleri
Bu harici voltaj, potansiyel bariyerin değerinden daha büyük hale gelirse, silikon için yaklaşık 0.7 volt ve Ge için 0.3V, potansiyel bariyer geçilir ve elektronların kavşak boyunca ve delikler için aynı hareketi nedeniyle akım akmaya başlar.
P-N Kavşağı İleri Önyargı Karakteristikleri
P-N Kavşağının Ters Özellikleri:
Diyotun n kısmına pozitif voltaj ve p kısmına negatif voltaj verildiğinde, ters önyargı durumunda olduğu söylenir.
P-N Kavşağı Ters Karakteristik Devresi
Diyotun N kısmına pozitif voltaj verildiğinde, elektronlar pozitif elektroda doğru hareket eder ve p kısmına negatif voltaj uygulanması, deliklerin negatif elektrota doğru hareket etmesini sağlar. Sonuç olarak, elektronlar, bağlantının karşı tarafındaki deliklerle birleşmek için birleşim noktasından geçer ve bunun tersi de geçerlidir. Sonuç olarak, yüksek potansiyelli bir bariyere sahip yüksek empedans yoluna sahip bir tükenme katmanı oluşur.
P-N Kavşağı Ters Sapma Karakteristikleri
P-N Bağlantı Diyotunun Uygulamaları:
P-N bağlantı diyotu, iki uçlu polariteye duyarlı bir cihazdır, diyot, yönlendirme önyargısında iletim yapar ve diyot, ters önyargı olduğunda iletken olmaz. Bu özelliklerinden dolayı P-N bağlantı diyotu gibi birçok uygulamada kullanılır.
- DC'de Doğrultucular güç kaynağı
- Demodülasyon devreleri
- Kırpma ve kenetleme ağları
2. Fotodiyot
Fotodiyot, gelen ışık enerjisiyle orantılı akım üreten bir tür diyottur. Güvenlik sistemlerinde, konveyörlerde, otomatik anahtarlama sistemlerinde vb. Uygulamaları bulan bir ışık-voltaj / akım dönüştürücüdür. Fotodiyot, yapımdaki bir LED'e benzer, ancak p-n bağlantısı ışığa karşı oldukça hassastır. P-n bağlantısı, ışığın P-N bağlantısına girmesi için bir pencere ile birlikte açığa çıkarılabilir veya paketlenebilir. İleri taraflı durumda, akım anottan katoda geçerken, ters taraflı durumda foto akım ters yönde akar. Çoğu durumda, Fotodiyot ambalajı, anot ve katot uçları kasadan dışarıya doğru çıkıntı yapan LED'e benzer.
Fotoğraf Diyot
İki tür Fotodiyot vardır - PN ve PIN fotodiyotları. Fark, performanslarında. PIN fotodiyotunun kendine özgü bir katmanı vardır, bu nedenle ters yönlü olması gerekir. Ters bastırmanın bir sonucu olarak, tükenme bölgesinin genişliği artar ve p-n bağlantısının kapasitansı azalır. Bu, tükenme bölgesinde daha fazla elektron ve delik oluşumuna izin verir. Ancak ters önyargının bir dezavantajı, S / N oranını azaltabilen gürültü akımı oluşturmasıdır. Bu nedenle, ters önyargı yalnızca daha yüksek performans gerektiren uygulamalarda uygundur Bant genişliği . PN fotodiyot, işlemin tarafsız olması nedeniyle düşük ışık uygulamaları için idealdir.
Fotodiyot, Fotovoltaik mod ve Fotoiletken mod olmak üzere iki modda çalışır. Fotovoltaik modda (Sıfır öngerilim modu da denir), cihazdan gelen foto akım sınırlandırılır ve bir voltaj oluşur. Fotodiyot şimdi İleri taraflı durumdadır ve p-n bağlantısında 'Karanlık akım' akmaya başlar. Bu karanlık akım akışı, foto akımın yönünün tersi olarak gerçekleşir. Karanlık akım, ışık olmadığında ortaya çıkar. Karanlık akım, arka plan radyasyonu artı cihazdaki doygunluk akımı tarafından indüklenen foto akımdır.
Fotokondüktif modu, fotodiyot ters eğilimli olduğunda oluşur. Bunun bir sonucu olarak, tükenme tabakasının genişliği artar ve p-n bağlantısının kapasitansında bir azalmaya yol açar. Bu, diyotun yanıt süresini artırır. Duyarlılık, üretilen foto akımın gelen ışık enerjisine oranıdır. Fotokondüktif modda diyot, Doygunluk akımı veya yönü boyunca geri akım adı verilen sadece küçük bir akım üretir. Bu durumda foto akım aynı kalır. Foto akım her zaman ışıldama ile orantılıdır. Fotokondüktif mod, Fotovoltaik moddan daha hızlı olsa da, foto iletken modda elektronik gürültü daha yüksektir. Silisyum bazlı fotodiyotlar, silikon fotodiyotların daha büyük bant aralığına sahip olması nedeniyle germanyum bazlı fotodiyotlardan daha az gürültü üretir.
3. Zener Diyot
Zener diyot, bir doğrultucu diyota benzer şekilde ileri yönde akım akışına izin veren ancak aynı zamanda voltajın Zener kırılma değerinin üzerinde olduğu durumlarda da akımın tersine akışına izin veren bir Diyot türüdür. Bu, tipik olarak Zener voltajından bir ila iki volt daha yüksektir ve Zener voltajı veya Çığ noktası olarak bilinir. Zener, diyotun elektriksel özelliklerini keşfeden Clarence Zener'in adını almıştır. Zener diyotları, voltaj regülasyonunda ve yarı iletken cihazları voltaj dalgalanmalarından korumak için uygulamalar bulur. Zener diyotları, devrelerdeki voltajı düzenlemek için voltaj referansları ve şönt regülatörleri olarak yaygın şekilde kullanılır.
Zener diyotu, Zener Etkisi vermek için p-n bağlantısını ters önyargı modunda kullanır. Zener etkisi veya Zener arızası sırasında, Zener voltajı Zener voltajı olarak bilinen sabit bir değere yakın tutar. Konvansiyonel diyot ayrıca ters önyargı özelliğine sahiptir, ancak ters öngerilim voltajı aşılırsa, diyot yüksek akıma maruz kalır ve hasar görür. Öte yandan Zener diyotu, Zener voltajı adı verilen azaltılmış bir arıza voltajına sahip olacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır. Zener diyotu ayrıca kontrollü bir arıza özelliği sergiler ve akımın Zener diyot boyunca gerilimi arıza gerilimine yakın tutmasına izin verir. Örneğin, 10 voltluk bir Zener, çok çeşitli ters akımlarda 10 volt düşecektir.
Zener diyotu ters yönde eğildiğinde, p-n bağlantısı bir Çığ arızası yaşayacak ve Zener ters yönde hareket edecektir. Uygulanan elektrik alanının etkisi altında, değerlik elektronları diğer elektronları vurmak ve serbest bırakmak için hızlandırılacaktır. Bu, Çığ etkisiyle sona erer. Bu meydana geldiğinde, voltajdaki küçük bir değişiklik büyük bir akım akışına neden olacaktır. Zener kırılması, uygulanan elektrik alanının yanı sıra gerilimin uygulandığı katmanın kalınlığına bağlıdır.
Zener diyotu, Zener'den geçen akım akışını sınırlamak için kendisine seri olarak bir akım sınırlama direnci gerektirir. Tipik olarak Zener akımı 5 mA olarak sabitlenir. Örneğin, 12 voltluk bir besleme ile 10 V'luk bir Zener kullanılırsa, Zener akımını 5 mA olarak tutmak için 400 Ohm (Yakın değer 470 Ohm) idealdir. Besleme 12 volt ise, Zener diyotunda 10 volt ve direnç boyunca 2 volt vardır. 400 ohm'luk direnç boyunca 2 volt ile direnç ve Zener'den geçen akım 5 mA olacaktır. Bu nedenle, kural olarak, besleme gerilimine bağlı olarak 220 Ohm ila 1K dirençler Zener ile seri olarak kullanılır. Zener'den geçen akım yetersizse, çıkış düzensiz olacak ve nominal arıza geriliminden daha düşük olacaktır.
Aşağıdaki formül, Zener'den geçen akımı belirlemek için kullanışlıdır:
Zener = (VIn - V Çıkışı) / R Ohm
Direnç R'nin değeri iki koşulu karşılamalıdır.
- Zener üzerinden yeterli akıma izin vermek için düşük bir değer olmalıdır
- Direncin güç oranı, Zener'ı koruyacak kadar yüksek olmalıdır.
Fotoğraf kredisi:
