Un aperçu des différents types de diodes et de leurs utilisations

Une diode est un appareil électrique à deux bornes, qui permet le transfert de courant dans une seule direction. La diode est également connue pour sa propriété de courant unidirectionnel, où le courant électrique est autorisé à circuler dans une direction. Fondamentalement, une diode est utilisée pour redresser les formes d'onde, dans les détecteurs radio ou dans alimentations . Ils peuvent également être utilisés dans divers circuits électriques et électroniques où le résultat «unidirectionnel» de la diode est requis. La plupart des diodes sont fabriquées à partir de semi-conducteurs tels que Si (silicium), mais dans quelques cas, Ge (germanium) est également utilisé. Il est parfois utile de résumer les différents types de diodes existent . Certains types peuvent se chevaucher, mais les différentes définitions peuvent être utiles pour réduire le champ et offrir un aperçu des différents types de diodes.

Quels sont les différents types de diodes?

Il existe plusieurs types de diodes et celles-ci sont disponibles pour une utilisation dans la conception électronique, à savoir une diode arrière, une diode BARRITT, une diode Gunn, une diode laser, des diodes électroluminescentes, Diodes dopées à l'or , diode à cristal , PN Junction, Diode Shockley , Diode de récupération à pas, diode tunnel, diode Varactor et diode Zener.

Types de diodes

Explication détaillée des diodes

Parlons en détail de la principe de fonctionnement de la diode.

Diode arrière

Ce type de diode est également appelé diode arrière et n'est pas extrêmement implémenté. La diode arrière est une diode à jonction PN qui a un fonctionnement similaire à une diode tunnel. Le scénario du tunnel quantique détient une responsabilité importante dans la conduction du courant principalement inverse. Avec l'image de la bande d'énergie, le fonctionnement exact de la diode peut être connu.

Fonctionnement de la diode arrière

La bande qui se trouve au niveau le plus élevé est appelée bande de conduction tandis que la bande de niveau inférieur est appelée bande de valence. Lorsqu'il y a une application d'énergie aux électrons, ils ont tendance à gagner de l'énergie et à se déplacer vers la bande de conduction. Lorsque les électrons entrent de la valence à la bande de conduction, leur place dans la bande de valence est laissée avec des trous.

Dans la condition de polarisation nulle, la bande de valence occupée est en opposition à celle de la bande de conduction occupée. Alors que dans la condition de polarisation inverse, la région P a un mouvement vers le haut correspondant à la région N. Maintenant, la bande occupée dans la section P contraste avec la bande vacante dans la section N. Ainsi, les électrons commencent à créer un tunnel de la bande occupée dans la section P à la bande vacante dans la section N.

Donc, cela signifie que le flux de courant se produit également en polarisation inverse. Dans la condition de polarisation directe, la région N a un mouvement vers le haut correspondant à la région P. Maintenant, la bande occupée dans la section N est en contraste avec la bande vacante à la section P. Ainsi, les électrons commencent à créer un tunnel de la bande occupée dans la section N à la bande vacante dans la section P.

Dans ce type de diode, la région de résistance négative est formée et celle-ci est principalement utilisée pour le fonctionnement de la diode.

Diode arrière

Diode BARITT

Le terme prolongé de cette diode est la diode de temps de transit d'injection de barrière qui est la diode BARITT. Elle est applicable dans les applications micro-ondes et permet de nombreuses comparaisons avec la diode IMPATT la plus largement utilisée. Ce lien montre une description claire de ce qu'est un Diode BARRITT et son fonctionnement et ses implémentations.

Diode Gunn

La diode Gunn est une diode à jonction PN, ce type de diode est un dispositif à semi-conducteur qui a deux bornes. Généralement, il est utilisé pour produire des signaux micro-ondes. Veuillez vous référer au lien ci-dessous pour Travail de la diode Gunn , Caractéristiques et ses applications.

Diodes Gunn

Diode laser

La diode laser n'a pas un processus similaire à celui de la LED ordinaire (diode électroluminescente) car elle produit une lumière cohérente. Ces diodes sont largement utilisées à des fins diverses telles que les DVD, les lecteurs de CD et les pointeurs de lumière laser pour les PPT. Bien que ces diodes soient peu coûteuses que les autres types de générateurs laser, elles sont beaucoup plus chères que les LED. Ils ont également une vie partielle.

Diode laser

Diode électro-luminescente

Le terme LED signifie diode électroluminescente, est l'un des types les plus standard de diode. Lorsque la diode est connectée en polarisation directe, le courant traverse la jonction et génère la lumière. Il existe également de nombreux nouveaux développements LED qui changent, ce sont les LED et les OLED. L'un des principaux concepts pour connaître la LED est ses caractéristiques IV. Passons en revue les caractéristiques de la LED en détail.

Caractéristiques des diodes électroluminescentes

Avant qu'une LED n'émette de la lumière, elle nécessite le passage de courant à travers la diode car il s'agit d'une diode basée sur le courant. Ici, la quantité d'intensité lumineuse a une proportion directe avec celle de la direction directe du courant qui traverse la diode.

Lorsque la diode conduit le courant dans la polarisation directe, il doit alors y avoir une résistance série limitant le courant pour protéger la diode du flux supplémentaire de courant. Il convient de noter qu'il ne doit y avoir aucune connexion directe entre l'alimentation électrique et la LED, car cela cause des dommages instantanés car cette connexion permet une quantité extrême de courant et brûle l'appareil.

LED de travail

Chaque type de dispositif à LED possède sa propre perte de tension directe via la jonction PN et cette contrainte est connue par le type de semi-conducteur utilisé. Ceci détermine la quantité de chute de tension pour la quantité correspondante de courant de transmission généralement pour une valeur de courant de 20 mA.

Dans la plupart des scénarios, les LED fonctionnent à partir de niveaux de tension minimaux ayant une résistance en connexion en série, Rs est utilisé pour la restriction de la quantité directe de courant à un niveau protégé qui est en général de 5 mA à 30 mA lorsqu'il existe une exigence de luminosité améliorée. .

Différentes LED génèrent de la lumière dans les régions correspondantes du spectre UV et génèrent donc différents niveaux d'intensité lumineuse. La sélection spécifique du semi-conducteur peut être connue par la longueur d'onde entière des émissions de photons et donc la lumière correspondante s produite. Les couleurs de la LED sont les suivantes:

Ainsi, la couleur exacte de la LED est connue par la distance de la longueur d'onde émise. Et la longueur d'onde est connue par la composition semi-conductrice spécifique qui est utilisée dans la jonction PN au moment de son processus de fabrication. Ainsi, il était clair que la couleur d'émission lumineuse des LED n'est pas due aux plastiques colorés qui sont utilisés. Mais ils améliorent également la luminosité de la lumière lorsqu'ils ne sont pas éclairés par l'alimentation en courant. Avec la combinaison de diverses substances semi-conductrices, gazeuses et métalliques, les LED ci-dessous peuvent être générées et ce sont:

• Arséniure de gallium (GaAs) qui est infrarouge
• Le phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) va du rouge à l'infrarouge et à l'orange
• Phosphure d'arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAsP) qui a augmenté le rouge vif, le type orange de couleurs rouge, orange et jaune.
• Le phosphure de gallium (GaP) existe en rouge, jaune et vert
• Phosphure d'aluminium et de gallium (AlGaP) - principalement de couleur verte
• Nitrure de gallium (GaN) disponible en vert et vert émeraude
• Nitrure de gallium et d'indium (GaInN) proche de l'ultraviolet, la couleur mixte du bleu et du vert et du bleu
• Carbure de silicium (SiC) disponible en bleu comme substrat
• Le séléniure de zinc (ZnSe) existe en bleu
• Nitrure d'aluminium et de gallium (AlGaN) qui est ultraviolet

Photodiode

La photodiode est utilisée pour détecter la lumière. On constate que lorsque la lumière frappe une jonction PN, elle peut créer des électrons et des trous. Généralement, les photodiodes fonctionnent dans des conditions de polarisation inverse où même une petite quantité de courant résultant de la lumière peut être simplement remarquée. Ces diodes peuvent également être utilisées pour produire de l'électricité.

Diode photo

Diode PIN

Ce type de diode se caractérise par sa construction. Il a les régions standard de type P et de type N, mais la zone entre les deux régions, à savoir le semi-conducteur intrinsèque, n'a pas de dopage. La région du semi-conducteur intrinsèque a pour effet d'augmenter la surface de la région d'appauvrissement, ce qui peut être bénéfique pour les applications de commutation.

Diode PIN

Les porteurs de charge négatifs et positifs des régions de type N et P ont en conséquence un mouvement vers la région intrinsèque. Lorsque cette région est complètement remplie de trous d'électrons, la diode commence à conduire. En condition de polarisation inverse, la large couche intrinsèque de la diode peut empêcher et supporter des niveaux de tension élevés.

À des niveaux de fréquence accrus, la diode PIN fonctionnera comme une résistance linéaire. Il fonctionne comme une résistance linéaire car cette diode a temps de récupération inverse inadéquat . C'est la raison pour laquelle la région «I» fortement chargée électriquement n'aura pas suffisamment de temps pour se décharger lors des cycles rapides. Et à des niveaux de fréquence minimaux, la diode fonctionne comme une diode de redressement où elle dispose de suffisamment de temps pour se décharger et s'éteindre.

Diode de jonction PN

La jonction PN standard peut être considérée comme le type de diode normal ou standard utilisé aujourd'hui. C'est le plus important des différents types de diodes qui sont dans le domaine électrique. Mais, ces diodes peuvent être appliquées en tant que types de petits signaux pour une utilisation en RF (radiofréquence) ou dans d'autres applications à faible courant qui peuvent être appelées diodes de signal. D'autres types peuvent être prévus pour des applications à haute tension et à courant élevé et sont normalement appelés diodes de redressement. Dans une diode à jonction PN, il faut éviter les conditions de polarisation. Il existe principalement trois conditions de polarisation et cela dépend du niveau de tension appliqué.

• Biais direct - Ici, les bornes positive et négative sont connectées aux types P et N de la diode.
• Biais inverse - Ici, les bornes positive et négative sont connectées aux types N et P de la diode.
• Biais nul - Ceci est appelé polarisation «0» car aucune tension externe n'est appliquée à la diode.

Polarisation directe de la diode de jonction PN

Dans la condition de polarisation directe, la jonction PN est développée lorsque les bords positif et négatif de la batterie sont connectés aux types P et N. Lorsque la diode fonctionne en polarisation directe, les champs électriques internes et appliqués à la jonction sont dans des chemins opposés. Lorsque ces champs électriques sont additionnés, alors le niveau d'amplitude de la sortie consécutive est inférieur à celui du champ électrique appliqué.

Polarisation directe dans les types de diodes à jonction PN

Cette connexion se traduit par le chemin résistif minimal et une zone d'appauvrissement plus mince. La résistance de la région d'appauvrissement devient plus négligeable lorsque la valeur de la tension appliquée est supérieure. Par exemple, dans le semi-conducteur en silicium, lorsque la valeur de tension appliquée est de 0,6 V, alors la valeur de résistance de la couche d'appauvrissement devient entièrement négligeable et il y aura un flux de courant non obstrué à travers elle.

Biais inversé de la diode de jonction PN

Ici, la connexion est que les bords positifs et négatifs de la batterie sont connectés aux régions de type N et de type P, cela forme la jonction PN polarisée en inverse. Dans cette situation, les champs électriques appliqués et internes sont dans une direction similaire. Lorsque les deux champs électriques sont additionnés, le chemin de champ électrique résultant est similaire à celui du chemin de champ électrique interne. Cela développe une région de déplétion résistive plus épaisse et améliorée. La région d'appauvrissement subit plus de sensibilité et d'épaisseur lorsque le niveau de tension appliqué est de plus en plus important.

Biais inversé dans les diodes de type à jonction PN

Caractéristiques V-I de la diode de jonction PN

De plus, il est encore plus crucial de connaître les caractéristiques V-I de la diode à jonction PN.

Lorsque la diode fonctionne en condition de polarisation «0», ce qui signifie qu’il n’ya pas d’application de tension externe à la diode. Cela signifie que la barrière potentielle restreint le flux de courant.

Alors que lorsque la diode fonctionne dans des conditions de polarisation de transmission, il y aura une barrière de potentiel plus mince. Dans les diodes de type silicone, lorsque la valeur de tension est de 0,7 V et dans les diodes de type germanium lorsque la valeur de tension est de 0,3 V, la largeur de la barrière de potentiel est réduite et cela permet le passage du courant à travers la diode.

Caractéristiques du VI dans la diode de jonction PN

En cela, il y aura une augmentation graduelle de la valeur du courant et la courbe résultante est non linéaire, car le niveau de tension appliqué surmonte la barrière de potentiel. Lorsque la diode surmonte cette barrière de potentiel, la diode fonctionne dans des conditions normales et la forme de la courbe devient progressivement nette (prend une forme linéaire) avec l'augmentation de la valeur de tension.

Où lorsque la diode fonctionne en condition de polarisation inverse, il y aura une barrière de potentiel accrue. Comme il y aura la présence de porteurs de charge minoritaires dans la jonction, cela permet la circulation du courant de saturation inverse. Lorsqu'il y a un niveau accru de tension appliquée, les porteurs de charge minoritaires possèdent une énergie cinétique augmentée qui montre un impact sur les porteurs de charge majoritaires. À ce stade, la panne de la diode se produit et cela peut endommager la diode.

Diode Schottky

La diode Schottky a une chute de tension directe inférieure à celle des diodes à jonction Si PN ordinaires. Aux faibles courants, la chute de tension peut être comprise entre 0,15 et 0,4 volts par opposition à 0,6 volts pour une diode a-Si. Pour atteindre ces performances, ils sont conçus d'une manière différente pour se comparer aux diodes normales ayant un contact métal sur semi-conducteur. Ces diodes sont largement utilisées dans les applications de redressement, les diodes de serrage et également dans les applications RF.

Diode Schottky

Diode de récupération d'étape

Une diode de récupération par étapes est un type de diode hyperfréquence utilisée pour générer des impulsions à très HF (hautes fréquences). Ces diodes dépendent de la diode qui a une caractéristique de coupure très rapide pour leur fonctionnement.

Diodes de récupération par étapes

Diode de tunnel

La diode tunnel est utilisée pour les applications hyperfréquences où ses performances ont dépassé celles des autres appareils de l'époque.

Diode de tunnel

Dans le domaine électrique, l'effet tunnel signifie qu'il s'agit du mouvement direct d'électrons à travers la largeur minimale de la région d'appauvrissement de la bande de conduction à la bande de valence. Dans la diode à jonction PN, la région d'appauvrissement est développée en raison à la fois d'électrons et de trous. En raison de ces porteurs de charge positifs et négatifs, le champ électrique interne se développe dans la région d'appauvrissement. Cela crée une force dans le chemin opposé d'une tension externe.

Avec l'effet tunnel, lorsqu'il y a une valeur de tension directe minimale, la valeur du courant direct sera plus élevée. Il peut fonctionner à la fois dans des conditions polarisées en avant et en arrière. En raison du niveau élevé de se doper , il peut également fonctionner en polarisation inverse. Avec la diminution du potentiel de barrière, le tension de claquage en sens inverse diminue également et atteint presque zéro. Avec cette tension inverse minimale, la diode peut atteindre la condition de claquage. En raison de cette région de résistance négative se forme.

Diode Varactor ou Diode Varicap

Une diode varactor est une sorte de semi-conducteur dispositif à semi-conducteurs micro-ondes et il est utilisé dans lequel la capacité variable est choisie, ce qui peut être accompli en contrôlant la tension. Ces diodes sont également appelées diodes variqueuses. Même si le o / p de la capacité variable peut être présenté par les diodes à jonction PN normales. Mais, cette diode est choisie pour donner les changements de capacité préférés car il s'agit de différents types de diodes. Ces diodes sont conçues et améliorées avec précision de sorte qu'elles permettent une gamme élevée de changements de capacité.

Diode Varactor

Diode Zener

La diode Zener est utilisée pour fournir une tension de référence stable. En conséquence, il est utilisé en grandes quantités. Il fonctionne dans des conditions de polarisation inverse et a constaté que lorsqu'une tension particulière est atteinte, elle tombe en panne. Si le flux de courant est limité par une résistance, il active une tension stable à générer. Ce type de diode est largement utilisé pour offrir une tension de référence dans les alimentations.

Diode Zener

Il existe différentes méthodes dans le boîtier d'une diode Zener. Peu d'entre eux sont utilisés pour des niveaux accrus de dissipation de puissance, tandis que d'autres sont utilisés pour des conceptions de montage en bordure. Le général type de diode Zener est composé d'un revêtement en verre minimal. Cette diode a une bande sur un bord qui la marque comme cathode.

La diode Zener fonctionne de la même manière que la diode lorsqu'elle est utilisée dans des conditions de polarisation de transmission. Alors qu'en biais inverse, il y aura une occurrence de Courant de fuite . Lorsqu'il y a une augmentation de la tension inverse jusqu'à la tension de claquage, cela crée un flux de courant à travers la diode. La valeur actuelle sera atteinte au maximum et ceci est capturé par une résistance série.

Applications de la diode Zener

Il existe de nombreuses applications d'une diode Zener et peu d'entre elles sont:

• Il est utilisé comme limiteur de tension pour réguler les niveaux de tension sur la valeur minimale des charges
• Employés dans les applications qui nécessitent une protection contre les surtensions
• Utilisé dans circuits de détourage

Voici quelques-uns des autres types de diodes mis en œuvre de manière cruciale dans diverses applications:

• Diode laser
• Diode d'avalanche
• Diode de suppression de tension transitoire
• Type de diode dopée à l'or
• Type de diode à courant constant
• Diode Peltier
• Redresseur contrôlé par silicium diode

Chaque diode a ses propres avantages et applications. Rares sont ceux qui sont largement utilisés dans diverses applications dans plusieurs domaines, tandis que peu sont utilisés uniquement dans quelques applications. Il s'agit donc de différents types de diodes et de leurs utilisations. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept ou pour mettre en œuvre des projets électriques, veuillez donner vos précieuses suggestions en commentant dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, Quel est le fonction d'une diode ?