Другие диодные технологии

Варикапные или варакторные диоды

Диод переменной емкости известен как диод варикапа . или как варактор . Если диод смещен в обратном направлении, между двумя полупроводящими слоями образуется изолирующая обедненная область. Во многих диодах ширина обедненной области может быть изменена путем изменения обратного смещения. Это изменяет емкость. Этот эффект особенно заметен в варикапных диодах. Схематические символы показаны на рисунке ниже, один из которых выполнен в виде двойного диода с общим катодом.

Варикап-диод:Емкость зависит от обратного смещения. Это изменяет частоту резонансной сети.

Если варикап-диод является частью резонансного контура, как показано на рисунке выше, частота может изменяться с помощью управляющего напряжения Vcontrol. Большая емкость, низкий Xc, последовательно с варикапом предотвращает короткое замыкание Vcontrol индуктором L. Пока последовательный конденсатор большой, он оказывает минимальное влияние на частоту резонансного контура. Дополнительно можно использовать для установки центральной резонансной частоты. Затем Vcontrol может изменять частоту в этой точке. Обратите внимание, что необходимая активная схема для создания колебаний резонансной сети не показана. Пример AM-радиоприемника, настроенного на варикап-диод, см. В разделе «Электронная настройка варикап-диода», глава 9

Некоторые варикап-диоды могут называться резкими, сверхрезкими или сверхвысокими резкими скачками. Они относятся к изменению емкости перехода с изменением обратного смещения как резкому, сверхрезкому или сверхбыстрому. Эти диоды имеют относительно большое изменение емкости. Это полезно, когда генераторы или фильтры качаются в большом диапазоне частот. При изменении смещения резких варикапов за пределы номинальных значений емкость изменяется в соотношении 4:1, сверхбыстрый - на 10:1, сверхвысокий - на 20:1.

Варакторные диоды могут использоваться в схемах умножителей частоты. См. «Практические аналоговые полупроводниковые схемы», варакторный умножитель

мгновенный диод

мгновенный диод , также известный как ступенчатый диод восстановления разработан для использования в умножителях частоты с высоким коэффициентом до 20 ГГц. Когда диод смещен в прямом направлении, заряд сохраняется в PN переходе. Этот заряд уходит из-за обратного смещения диода. При прямом смещении диод выглядит как источник тока с низким сопротивлением. Когда применяется обратное смещение, он все еще выглядит как источник с низким импедансом, пока не будет снят весь заряд. Затем он «переключается» в состояние с высоким импедансом, вызывая импульс напряжения, богатый гармониками. Приложение - гребенчатый генератор, генератор многих гармоник. Еще одно применение - умножители 2x и 4x умеренной мощности.

PIN-диоды

PIN-диод - это быстродействующий переключающий диод с малой емкостью. Не путайте переключающий диод PIN с фотодиодом PIN. PIN-диод изготавливается как кремниевый переключающий диод с внутренней областью, добавленной между слоями PN-перехода. Это дает более толстую обедненную область, изолирующий слой на стыке диода с обратным смещением. Это приводит к меньшей емкости, чем у переключающего диода с обратным смещением.

Штыревой диод:поперечное сечение выровнено со схематическим обозначением.

PIN-диоды используются вместо переключающих диодов в радиочастотных (RF) приложениях, например, в переключателе T / R. Сообщается, что силовой диод общего назначения 1n4007 1000 В, 1 А может использоваться в качестве диода переключения контактов. Высокое напряжение этого диода достигается за счет включения внутреннего слоя, разделяющего PN переход. Этот внутренний слой делает 1n4007 PIN-диодом. Еще одно применение PIN-диода - это антенный переключатель для приемника пеленгатора.

PIN-диоды служат переменными резисторами при изменении прямого смещения. Одним из таких приложений является аттенюатор переменного напряжения. Характеристики низкой емкости PIN-диодов расширяют частотную характеристику аттенюатора до микроволновых частот.

IMPATT диод

IMPact Avalanche Transit Time diode - это мощный радиочастотный (RF) генератор, работающий в диапазоне от 3 до 100 ГГц. Диоды IMPATT изготавливаются из кремния, арсенида галлия или карбида кремния.

Диод IMPATT имеет обратное смещение выше напряжения пробоя. Высокие уровни легирования создают тонкую обедненную область. Возникающее в результате сильное электрическое поле быстро ускоряет носители, которые освобождают другие носители при столкновении с кристаллической решеткой. Дырки сметены в область P +. Электроны дрейфуют в направлении N областей. Каскадный эффект создает лавинный ток, который увеличивается даже при уменьшении напряжения на переходе. Импульсы тока отстают от пика напряжения на переходе. Эффект «отрицательного сопротивления» в сочетании с резонансным контуром создает колебания с высокими уровнями мощности (высокими для полупроводников).

Диод IMPATT:схема генератора и сильно легированные слои P и N.

Резонансный контур на принципиальной схеме на приведенном выше рисунке является эквивалентом контура с сосредоточенными параметрами участка волновода, в котором установлен IMPATT-диод. Обратное смещение постоянного тока подается через дроссель, который предотвращает потерю ВЧ сигнала при подаче напряжения смещения. Это может быть участок волновода, известный как тройник смещения. Радиолокационные передатчики малой мощности могут использовать в качестве источника питания диод IMPATT. Они слишком шумны для использования в ресивере. [YMCW]

Диод Ганна

Диод, пистолет Диод Ганна

диод Ганна состоит исключительно из полупроводника N-типа. Таким образом, это не настоящий диод. На рисунке ниже показан слаболегированный слой N, окруженный сильно легированным N + слои. Напряжение, приложенное к диоду Ганна из арсенида галлия N-типа, создает сильное электрическое поле на слегка легированном N-слое.

Диод Ганна:Схема генератора и сечение только полупроводникового диода N-типа.

По мере увеличения напряжения проводимость увеличивается из-за электронов в зоне проводимости с низкой энергией. Когда напряжение превышает пороговое значение примерно в 1 В, электроны перемещаются из нижней зоны проводимости в зону проводимости с более высокой энергией, где они больше не вносят вклад в проводимость. Другими словами, по мере увеличения напряжения ток уменьшается, что является условием отрицательного сопротивления. Частота колебаний определяется временем пролета электронов проводимости, которое обратно пропорционально толщине N-слоя.

Частоту можно до некоторой степени регулировать, встраивая диод Ганна в резонансный контур. Эквивалент схемы с сосредоточенными параметрами, показанный на рисунке выше, на самом деле является коаксиальной линией передачи или волноводом. Диоды Ганна из арсенида галлия доступны для работы в диапазоне от 10 до 200 ГГц при мощности от 5 до 65 мВт. Диоды Ганна могут также служить усилителями. [CHW] [IAP]

Диод Шокли

диод Шокли представляет собой 4-слойный тиристор, используемый для запуска более крупных тиристоров. Он проводит только в одном направлении при срабатывании напряжения, превышающего напряжение переключения . , около 20 В. См. «Тиристоры», Диод Шокли. Двунаправленная версия называется diac . . См. «Тиристоры», DIAC.

Диоды постоянного тока

диод постоянного тока , также известный как токоограничивающий диод , или стабилизирующий диод , делает именно то, что подразумевает его название:регулирует ток через него до некоторого максимального уровня. Диод постоянного тока представляет собой двухконтактную версию полевого транзистора. Если мы попытаемся пропустить через диод постоянного тока больше тока, чем его точка регулирования тока, он просто «отбивается», понижая большее напряжение. Если бы мы построили схему на рисунке (а) ниже (а) и построили график зависимости тока диода от напряжения диода, мы получили бы график, который сначала возрастает, а затем выравнивается в точке регулирования тока, как на рисунке (b) ниже. (б).

Диод постоянного тока:(а) испытательная схема, (б) характеристика зависимости тока от напряжения.

Одно из применений диода постоянного тока - автоматическое ограничение тока через светодиод или лазерный диод в широком диапазоне напряжений источника питания, как показано на рисунке ниже.

Применение диода постоянного тока:управляющий лазерный диод.

Конечно, точка регулирования диода постоянного тока должна быть выбрана в соответствии с оптимальным прямым током светодиода или лазерного диода. Это особенно важно для лазерного диода, а не для светодиода, поскольку обычные светодиоды более устойчивы к изменениям прямого тока.

SiC диоды

Диоды из карбида кремния способны работать при высоких температурах до 400 ° C. Это может быть среда с высокими температурами:скважинный каротаж, газотурбинные двигатели, автомобильные двигатели. Или работа в умеренных условиях при высоком рассеянии мощности. Ядерные и космические применения являются многообещающими, поскольку SiC в 100 раз более устойчив к радиации по сравнению с кремнием. SiC лучше проводит тепло, чем любой металл. Таким образом, SiC лучше отводит тепло, чем кремний. Напряжение пробоя несколько кВ. Ожидается, что силовые устройства на основе SiC снизят потери электроэнергии в электроэнергетике в 100 раз.

Полимерный диод

Диоды на основе органических химикатов производятся с использованием низкотемпературных процессов. Проводящие полимеры с высоким содержанием дырок и электронов могут быть послойно напечатаны струйной печатью. Большая часть исследований и разработок связана с органическими светодиодами . (OLED). Однако разработка недорогих печатных органических меток RFID (радиочастотной идентификации) продолжается. В этих усилиях органический выпрямитель на основе пентацена работал на частоте 50 МГц. Выпрямление до 800 МГц - цель разработки. Недорогой металлический изолятор металлический . Был разработан (MIM) диод, работающий как задняя часть стабилитрона. Также было изготовлено устройство типа туннельного диода.