ตั้งแต่การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงการผลิตและการซ่อมแซมไดโอดถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานหลายประเภท สิ่งเหล่านี้เป็นประเภทต่างๆและถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าตามคุณสมบัติและข้อมูลจำเพาะของไดโอดนั้น ๆ เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นไดโอดทางแยก P-N, ไดโอดแสง, ไดโอดซีเนอร์, ไดโอด Schottky, ไดโอด Varactor ไดโอดไวแสง ได้แก่ LED, โฟโตไดโอดและเซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ บางส่วนมีการอธิบายสั้น ๆ ในบทความนี้

1. P-N Junction Diode

จุดเชื่อมต่อ P-N เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งประกอบขึ้นจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และ N P-type มีความเข้มข้นสูงของโฮลและ N-type มีอิเล็กตรอนที่มีความเข้มข้นสูง การแพร่กระจายของรูมาจากชนิด p ถึงชนิด n และการแพร่กระจายของอิเล็กตรอนจากชนิด n ถึงชนิด p

ไอออนของผู้บริจาคในบริเวณประเภท n จะกลายเป็นประจุบวกเมื่ออิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่จากชนิด n ไปยังชนิด p ดังนั้นจึงมีการสร้างประจุบวกที่ด้าน N ของทางแยก อิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ตรงข้ามทางแยกเป็นไอออนของตัวรับที่เป็นลบโดยการเติมลงในรูจากนั้นประจุลบที่สร้างขึ้นที่ด้าน p ของทางแยกจะแสดงในรูป

สนามไฟฟ้าที่เกิดจากไอออนบวกในพื้นที่ประเภท n และไอออนลบในพื้นที่ประเภท p ภูมิภาคนี้เรียกว่าภูมิภาคแพร่ เนื่องจากสนามไฟฟ้ากวาดผู้ให้บริการฟรีออกไปอย่างรวดเร็วดังนั้นภูมิภาคนี้จึงไม่มีผู้ให้บริการฟรีหมด V ที่มีศักยภาพในตัว_กับเนื่องจากÊเกิดขึ้นที่ทางแยกดังแสดงในรูป

แผนผังการทำงานของ P-N Junction Diode:

แผนผังการทำงานของ P-N Junction Diode

ลักษณะไปข้างหน้าของทางแยก P-N:

เมื่อต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับชนิด P และขั้วลบเชื่อมต่อกับชนิด N จะเรียกว่าการเอียงไปข้างหน้าของทางแยก P-N ดังแสดงในรูปด้านล่าง

ลักษณะไปข้างหน้าของทางแยก P-N

หากแรงดันไฟฟ้าภายนอกนี้มีค่ามากกว่าค่าของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นประมาณ 0.7 โวลต์สำหรับซิลิกอนและ 0.3V สำหรับ Ge อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจะถูกข้ามและกระแสเริ่มไหลเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนข้ามทางแยกและเหมือนกันสำหรับหลุม

P-N Junction Forward Bias ลักษณะ

ลักษณะย้อนกลับของทางแยก P-N:

เมื่อให้แรงดันไฟฟ้าบวกกับส่วน n และแรงดันลบไปยังส่วน p ของไดโอดกล่าวว่าอยู่ในสภาพไบแอสย้อนกลับ

P-N Junction วงจรลักษณะย้อนกลับ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าบวกถูกกำหนดให้กับส่วน N ของไดโอดอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวกและการใช้แรงดันไฟฟ้าลบไปยังส่วน p ทำให้รูเคลื่อนที่ไปทางขั้วลบ เป็นผลให้อิเล็กตรอนข้ามทางแยกไปรวมกับรูที่อยู่ด้านตรงข้ามของทางแยกและในทางกลับกัน เป็นผลให้เกิดชั้นพร่องขึ้นโดยมีเส้นทางอิมพีแดนซ์สูงและมีอุปสรรคที่มีศักยภาพสูง

P-N Junction Reverse Bias ลักษณะ

“วงจรจ่ายไฟ 5v dc ”

การใช้งาน P-N Junction Diode:

ไดโอดทางแยก P-N เป็นอุปกรณ์ที่ไวต่อขั้วสองขั้วไดโอดจะดำเนินการเมื่ออยู่ในการส่งต่อไบแอสและไดโอดจะไม่ดำเนินการเมื่อมีอคติย้อนกลับ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ไดโอดทางแยก P-N จึงถูกใช้ในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่นเช่น

วงจรเรียงกระแสใน DC แหล่งจ่ายไฟ
วงจร Demodulation
การตัดและยึดเครือข่าย

2. โฟโตไดโอด

โฟโตไดโอดเป็นไดโอดชนิดหนึ่งที่สร้างกระแสตามสัดส่วนของพลังงานแสงที่ตกกระทบ เป็นตัวแปลงไฟเป็นแรงดัน / กระแสที่พบการใช้งานในระบบรักษาความปลอดภัยสายพานลำเลียงระบบสวิตชิ่งอัตโนมัติ ฯลฯ โฟโตไดโอดคล้ายกับ LED ในการก่อสร้าง แต่ทางแยก p-n มีความไวต่อแสงสูง ทางแยก p-n อาจถูกเปิดหรือบรรจุด้วยหน้าต่างเพื่อให้แสงเข้าสู่ทางแยก P-N ภายใต้สถานะเอนเอียงไปข้างหน้ากระแสจะผ่านจากแอโนดไปยังแคโทดในขณะที่อยู่ในสถานะที่มีอคติย้อนกลับกระแสโฟโตจะไหลในทิศทางย้อนกลับ ในกรณีส่วนใหญ่บรรจุภัณฑ์ของโฟโตไดโอดจะคล้ายกับ LED ที่มีขั้วบวกและขั้วลบที่ยื่นออกมาจากเคส

“ไดอะแกรมวงจรแปลงเฟสเดียวถึงสามเฟส ”

โฟโต้ไดโอด

โฟโตไดโอดมีสองชนิดคือโฟโตไดโอด PN และ PIN ความแตกต่างอยู่ที่ประสิทธิภาพของพวกเขา โฟโตไดโอด PIN มีชั้นภายในดังนั้นจึงต้องมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ อันเป็นผลมาจากการให้น้ำหนักย้อนกลับความกว้างของพื้นที่พร่องจะเพิ่มขึ้นและความจุของจุดเชื่อมต่อ p-n จะลดลง สิ่งนี้ช่วยให้สามารถสร้างอิเล็กตรอนและโฮลได้มากขึ้นในบริเวณพร่อง แต่ข้อเสียอย่างหนึ่งของการให้น้ำหนักแบบย้อนกลับคือการสร้างกระแสรบกวนซึ่งอาจลดอัตราส่วน S / N ดังนั้นการให้น้ำหนักย้อนกลับจึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการสูงกว่าเท่านั้น แบนด์วิดท์ . โฟโตไดโอด PN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีแสงน้อยเนื่องจากการทำงานไม่เป็นกลาง

โฟโตไดโอดทำงานในสองโหมด ได้แก่ โหมดโฟโตโวลเทอิกและโหมดโฟโตคอนดักทีฟ ในโหมดเซลล์แสงอาทิตย์ (เรียกอีกอย่างว่าโหมด Zero bias) กระแสไฟฟ้าจากอุปกรณ์จะถูก จำกัด และแรงดันไฟฟ้าจะสร้างขึ้น ตอนนี้โฟโตไดโอดอยู่ในสถานะเอนเอียงไปข้างหน้าและ“ กระแสมืด” เริ่มไหลผ่านจุดเชื่อมต่อ p-n การไหลของกระแสมืดนี้เกิดขึ้นตรงข้ามกับทิศทางของกระแสโฟโต กระแสมืดเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีแสง กระแสมืดคือกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากการแผ่รังสีพื้นหลังบวกกับกระแสอิ่มตัวในอุปกรณ์

โหมดโฟโตไดโอดเกิดขึ้นเมื่อโฟโตไดโอดมีความเอนเอียงแบบย้อนกลับ ด้วยเหตุนี้ความกว้างของชั้นพร่องจึงเพิ่มขึ้นและนำไปสู่การลดความจุของทางแยก p-n ซึ่งจะเพิ่มเวลาตอบสนองของไดโอด การตอบสนองคืออัตราส่วนของกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นกับพลังงานแสงที่ตกกระทบ ในโหมดโฟโตคอนดัคทีฟไดโอดจะสร้างกระแสเพียงเล็กน้อยที่เรียกว่ากระแสอิ่มตัวหรือกระแสย้อนกลับตามทิศทางของมัน กระแสไฟยังคงเหมือนเดิมในเงื่อนไขนี้ โฟโตเคอร์เรนต์เป็นสัดส่วนกับการเรืองแสงเสมอ แม้ว่าโหมดโฟโตคอนดัคทีฟจะเร็วกว่าโหมดโฟโตโวลตาอิก แต่เสียงอิเล็กทรอนิกส์ในโหมดโฟโตคอนดัคทีฟสูงกว่า โฟโตไดโอดที่ใช้ซิลิคอนสร้างสัญญาณรบกวนน้อยกว่าโฟโตไดโอดจากเจอร์เมเนียมเนื่องจากโฟโตไดโอดซิลิคอนมีแบนด์แก็ปมากกว่า

3. ซีเนอร์ไดโอด

ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดชนิดหนึ่งที่ช่วยให้การไหลของกระแสในทิศทางไปข้างหน้าคล้ายกับไดโอดเรียงกระแส แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับได้เช่นกันเมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าค่าการสลายของซีเนอร์ โดยทั่วไปจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของซีเนอร์หนึ่งถึงสองโวลต์และเรียกว่าแรงดันซีเนอร์หรือจุดถล่ม ซีเนอร์ได้รับการตั้งชื่อตามคลาเรนซ์ซีเนอร์ผู้ค้นพบคุณสมบัติทางไฟฟ้าของไดโอด ซีเนอร์ไดโอดค้นหาแอปพลิเคชันในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและเพื่อป้องกันอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า ไดโอดซีเนอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าและเป็นตัวควบคุม shunt เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าข้ามวงจร

ซีเนอร์ไดโอดใช้ทางแยก p-n ในโหมดอคติย้อนกลับเพื่อให้ผลของซีเนอร์ ระหว่างผลของซีเนอร์หรือการสลายซีเนอร์ซีเนอร์จะเก็บแรงดันไฟฟ้าไว้ใกล้กับค่าคงที่ที่เรียกว่าแรงดันซีเนอร์ ไดโอดธรรมดายังมีคุณสมบัติของไบแอสย้อนกลับ แต่ถ้าเกินแรงดันไบอัสย้อนกลับไดโอดจะอยู่ภายใต้กระแสไฟฟ้าสูงและจะเสียหาย ในทางกลับกันซีเนอร์ไดโอดได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษให้มีแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงซึ่งเรียกว่าแรงดันซีเนอร์ ซีเนอร์ไดโอดยังแสดงคุณสมบัติของการสลายที่ควบคุมได้และช่วยให้กระแสไฟฟ้าสามารถรักษาแรงดันไฟฟ้าทั่วไดโอดซีเนอร์ให้ใกล้เคียงกับแรงดันการสลาย ตัวอย่างเช่นซีเนอร์ 10 โวลต์จะลดลง 10 โวลต์ในกระแสย้อนกลับช่วงกว้าง

ZENER SYMBOL เมื่อไดโอดซีเนอร์กลับลำเอียงทางแยก p-n ของมันจะพบกับการพังทลายของ Avalanche และซีเนอร์จะดำเนินการในทิศทางย้อนกลับ ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่ใช้อิเล็กตรอนจะถูกเร่งเพื่อเคาะและปล่อยอิเล็กตรอนอื่น ๆ สิ่งนี้จะจบลงด้วยเอฟเฟกต์ Avalanche เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าจะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าไหลมาก การสลายซีเนอร์จะขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าที่ใช้และความหนาของชั้นที่ใช้แรงดันไฟฟ้า

ZENER BREAKDOWN ซีเนอร์ไดโอดต้องการตัวต้านทาน จำกัด กระแสเป็นอนุกรมเพื่อ จำกัด การไหลของกระแสผ่านซีเนอร์ โดยทั่วไปกระแสของซีเนอร์จะคงที่เป็น 5 mA ตัวอย่างเช่นหากใช้ซีเนอร์ 10 V กับแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ 400 โอห์ม (ค่าใกล้คือ 470 โอห์ม) เหมาะอย่างยิ่งที่จะรักษากระแสซีเนอร์ไว้ที่ 5 mA ถ้าแหล่งจ่ายเป็น 12 โวลต์จะมี 10 โวลต์ที่ซีเนอร์ไดโอดและ 2 โวลต์ทั่วทั้งตัวต้านทาน ด้วย 2 โวลต์ในตัวต้านทาน 400 โอห์มจากนั้นกระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานและซีเนอร์จะเป็น 5 mA ดังนั้นตามกฎแล้วตัวต้านทาน 220 โอห์มถึง 1K จะใช้ในอนุกรมกับซีเนอร์ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า หากกระแสไฟฟ้าผ่านซีเนอร์ไม่เพียงพอเอาต์พุตจะไม่ได้รับการควบคุมและน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่พังลงเล็กน้อย