Diodo rivelatore

La funzione principale di un diodo rivelatore è quella di estrarre il segnale a bassa frequenza da un segnale ad alta frequenza. Sono realizzati con una struttura a contatto puntiforme, il che significa che hanno una piccola capacità di giunzione e possono funzionare ad alte frequenze. Tipicamente, sono realizzati in germanio. In linea di principio, il processo di estrazione del segnale modulante dal segnale di ingresso è chiamato rilevamento. Con una corrente di raddrizzamento di 100 mA come limite, quelli con una corrente di uscita inferiore a 100 mA sono chiamati diodi rivelatori. I diodi al germanio a contatto puntiforme possono funzionare a frequenze fino a 400 MHz, con bassa caduta di tensione diretta, piccola capacità di giunzione, elevata efficienza di rilevamento e buone caratteristiche di frequenza, come il tipo 2AP. Oltre al rilevamento, questi diodi possono essere utilizzati anche in circuiti per funzioni di limitazione, clipping, modulazione, miscelazione, commutazione e altre funzioni. Esistono anche combinazioni speciali di due diodi con caratteristiche costanti per il rilevamento FM.

Diodo raddrizzatore

In linea di principio, il processo di ottenimento di un'uscita in corrente continua (CC) da un ingresso in corrente alternata (CA) è chiamato raddrizzamento. Con una corrente di raddrizzamento di 100 mA come limite, quelli con una corrente di uscita superiore a 100 mA sono detti diodi raddrizzatori. Hanno una struttura planare, che si traduce in una maggiore capacità di giunzione e sono generalmente utilizzati al di sotto dei 3 kHz. La tensione inversa massima varia da 25 volt a 3000 volt, suddivisa in 22 gradi da A a X. Sono classificati come segue: ① Diodi raddrizzatori a semiconduttore al silicio (tipo 2CZ), ② Raddrizzatori a ponte al silicio (tipo QL) e ③ Stack di silicio ad alta tensione utilizzati in apparecchi televisivi con una frequenza di lavoro prossima a 100 kHz (tipo 2CLG).

Diodo di clipping

Quando un diodo è polarizzato direttamente e conduce, la sua caduta di tensione diretta rimane sostanzialmente costante (0.7 V per i diodi al silicio e 0.3 V per i diodi al germanio). Questa caratteristica viene utilizzata nei circuiti come elemento di clipping per limitare l'ampiezza del segnale entro un certo intervallo. La maggior parte dei diodi può essere utilizzata per il clipping. Esistono anche diodi di clipping specializzati, come quelli per la protezione degli strumenti e i diodi Zener ad alta frequenza. Per migliorare la capacità di limitare i picchi di ampiezza bruschi, vengono comunemente utilizzati i diodi al silicio. Sono disponibili anche componenti costituiti da diversi diodi raddrizzatori collegati in serie per formare un'unica unità in base alla tensione di clipping richiesta.

Diodo modulante

Questo termine si riferisce in genere ai diodi utilizzati specificamente per la modulazione ad anello, ovvero combinazioni di quattro diodi con caratteristiche dirette costanti. Sebbene anche altri diodi varactor trovino applicazioni di modulazione, vengono solitamente utilizzati direttamente per la modulazione di frequenza.

Diodo di miscelazione

Quando si utilizzano metodi di miscelazione dei diodi, nell'intervallo di frequenza da 500 Hz a 10,000 Hz, vengono comunemente utilizzati diodi Schottky e a contatto puntiforme.

Diodo amplificatore

L'amplificazione mediante diodi generalmente coinvolge dispositivi a resistenza negativa come diodi tunnel e diodi a effetto bulk, nonché l'amplificazione parametrica mediante diodi varactor. Pertanto, con il termine "diodi amplificatori" si fa solitamente riferimento a diodi tunnel, diodi a effetto bulk e diodi varactor.

Diodo di commutazione

Un diodo ha una resistenza molto bassa quando polarizzato direttamente e si trova in uno stato di conduzione, simile a un interruttore chiuso; quando polarizzato inversamente, ha una resistenza molto alta e si trova in uno stato di interruzione, simile a un interruttore aperto. Le caratteristiche di commutazione dei diodi possono essere utilizzate per realizzare vari circuiti logici. Esistono diodi di commutazione utilizzati per operazioni logiche con piccole correnti (circa 10 mA) e quelli utilizzati per l'eccitazione del nucleo con correnti nell'ordine delle centinaia di milliampere. I diodi di commutazione a bassa corrente sono tipicamente diodi a contatto puntiforme e a chiavetta, mentre sono disponibili anche diodi a diffusione al silicio, mesa e planari per l'uso in ambienti ad alta temperatura. Il principale vantaggio dei diodi di commutazione è la loro elevata velocità di commutazione. I diodi Schottky hanno tempi di commutazione particolarmente brevi e sono diodi di commutazione ideali. I diodi a contatto puntiforme di tipo 2AK sono utilizzati per circuiti di commutazione a media velocità, mentre i diodi planari di tipo 2CK sono utilizzati per circuiti di commutazione ad alta velocità. Vengono utilizzati anche nei circuiti di commutazione, limitazione, bloccaggio o rilevamento. I diodi di commutazione Schottky (SBD) al silicio ad alta corrente presentano una bassa caduta di tensione diretta, elevata velocità ed elevata efficienza.

Diodo Varactor

I diodi varactor sono diodi di piccola potenza utilizzati per il controllo automatico della frequenza (AFC) e la sintonizzazione. Sono noti anche con vari nomi tra i produttori giapponesi. Applicando una tensione inversa, la capacità di giunzione del diodo varia. Pertanto, vengono utilizzati in applicazioni come il controllo automatico della frequenza, l'oscillazione a scansione, la modulazione di frequenza e la sintonizzazione. In genere, sono realizzati in silicio mediante un processo di diffusione, ma vengono utilizzati anche altri tipi speciali come i diodi a diffusione in lega, a giunzione epitassiale e a doppia diffusione, poiché questi diodi presentano una variazione di capacità particolarmente elevata con la tensione. La capacità di giunzione varia con la tensione inversa VR, sostituendo i condensatori variabili e utilizzati in circuiti di sintonizzazione, circuiti oscillatori e loop ad aggancio di fase. Sono comunemente utilizzati nelle testine ad alta frequenza televisive per i circuiti di conversione e sintonizzazione dei canali e sono principalmente realizzati in silicio.

Diodo moltiplicatore di frequenza

Per la moltiplicazione di frequenza mediante diodi, esistono due tipi: moltiplicazione di frequenza mediante diodi varactor e moltiplicazione di frequenza mediante diodi a recupero a gradino (o brusco). I diodi varactor utilizzati per la moltiplicazione di frequenza sono chiamati diodi a reattanza variabile. Sebbene il principio di funzionamento dei diodi a reattanza variabile sia lo stesso dei diodi varactor utilizzati per il controllo automatico della frequenza, la struttura dei diodi a reattanza può gestire potenze più elevate. I diodi a recupero a gradino, noti anche come diodi a recupero a gradino, hanno un breve tempo di recupero inverso trr quando passano dalla conduzione al taglio. Pertanto, il loro principale vantaggio è il tempo di trasferimento significativamente breve quando si passa rapidamente allo stato di taglio. Se un'onda sinusoidale viene applicata a un diodo a recupero a gradino, a causa del breve tempo di trasferimento tt, la forma d'onda di uscita viene bruscamente troncata, con conseguente generazione di numerose armoniche ad alta frequenza.

Diodo Zener

Questo tipo di diodo è realizzato sfruttando la caratteristica di breakdown inverso di un diodo, mantenendo una tensione pressoché costante ai suoi terminali per stabilizzare la tensione in un circuito. È un prodotto che sostituisce i diodi elettronici stabilizzatori di tensione. È un diodo con una curva caratteristica di breakdown inverso ripida. Viene utilizzato come tensione di controllo e tensione di riferimento. La tensione di esercizio del diodo (nota anche come tensione Zener) varia da circa 3 V a 150 V, con molti gradi divisi per il 10%. In termini di potenza, sono disponibili prodotti da 200 mW a oltre 100 W. Operanti nello stato di breakdown inverso, realizzati in materiale al silicio, con una resistenza dinamica RZ molto piccola, tipicamente 2CW, 2CW56, ecc.; due diodi complementari collegati in serie inversa per ridurre il coefficiente di temperatura sono di tipo 2DW.

Il coefficiente di temperatura α di un diodo Zener: α rappresenta la variazione della tensione di stabilizzazione per ogni variazione di temperatura di 1 °C. I diodi con una tensione di stabilizzazione inferiore a 4 V hanno un coefficiente di temperatura negativo (a causa della rottura Zener), il che significa che la tensione di stabilizzazione diminuisce con l'aumentare della temperatura (la temperatura fa sì che gli elettroni di valenza si spostino verso livelli energetici più elevati); i diodi con una tensione di stabilizzazione superiore a 7 V hanno un coefficiente di temperatura positivo (a causa della rottura a valanga), il che significa che la tensione di stabilizzazione aumenta con l'aumentare della temperatura (la temperatura aumenta l'ampiezza delle vibrazioni atomiche, ostacolando il movimento dei portatori); i diodi con una tensione di stabilizzazione compresa tra 4 e 7 V hanno un coefficiente di temperatura molto piccolo, prossimo allo zero (si verificano sia la rottura Zener che quella a valanga).

Diodo PIN

Si tratta di un diodo a cristallo costruito con un semiconduttore intrinseco (o un semiconduttore con bassa concentrazione di impurità) inserito tra le regioni P e N. La "I" in PIN sta per "intrinseco". Quando funziona a frequenze superiori a 100 MHz, a causa dell'effetto di memorizzazione dei portatori minoritari e dell'effetto del tempo di transito nello strato "intrinseco", il diodo perde la sua azione raddrizzatrice e diventa un elemento a impedenza, con il suo valore di impedenza che varia con la tensione di polarizzazione. In polarizzazione zero o inversa, l'impedenza della regione "intrinseca" è molto elevata; in polarizzazione diretta, a causa dell'iniezione di portatori nella regione "intrinseca", la regione "intrinseca" presenta uno stato di bassa impedenza. Pertanto, un diodo PIN può essere utilizzato come elemento a impedenza variabile. È comunemente utilizzato nella commutazione ad alta frequenza (commutazione a microonde), nello sfasamento, nella modulazione, nella limitazione e in altri circuiti.

Diodo valanga

Si tratta di un transistor in grado di generare oscillazioni ad alta frequenza sotto l'influenza di una tensione applicata. Il principio di funzionamento per la generazione di oscillazioni ad alta frequenza è il seguente: utilizzando la rottura a valanga per iniettare portatori nel cristallo, poiché il tempo di transito dei portatori attraverso il wafer è finito, la corrente è in ritardo rispetto alla tensione, con conseguente ritardo. Se il tempo di transito è opportunamente controllato.

Diodo a tunnel

Il diodo tunnel è un diodo a cristallo la cui componente primaria di corrente è la corrente di tunneling. I suoi materiali di base sono arseniuro di gallio e germanio. Le regioni di tipo P e di tipo N sono altamente drogate (ovvero con elevate concentrazioni di impurità). La corrente di tunneling è generata dagli effetti quantomeccanici di questi semiconduttori degeneri. Il verificarsi dell'effetto tunnel richiede le seguenti tre condizioni: 1. Il livello di Fermi si trova all'interno della banda di conduzione e della banda di valenza; 2. Lo strato di carica spaziale deve essere molto stretto (meno di 0.01 micrometri); esiste la possibilità di sovrapposizione tra i livelli energetici delle lacune nella regione di tipo P e degli elettroni nella regione di tipo N del semiconduttore degenere. Il diodo tunnel è un dispositivo attivo a due terminali. Il suo parametro principale è il rapporto di corrente picco-valle (IP/PV), dove il pedice "P" rappresenta il "picco" e il pedice "V" rappresenta la "valle". Il diodo tunnel può essere utilizzato in amplificatori ad alta frequenza a basso rumore e oscillatori ad alta frequenza (con frequenze operative che raggiungono la banda delle onde millimetriche) e può essere utilizzato anche in circuiti di commutazione ad alta velocità.

Diodo di recupero a gradini

Anche questo è un diodo con giunzione PN. La sua caratteristica strutturale è una distribuzione di impurità molto accentuata al confine della giunzione PN, che forma un "campo elettrico autosostenibile". Poiché la giunzione PN conduce con portatori minoritari in polarizzazione diretta e presenta un effetto di accumulo di carica in prossimità della giunzione PN, la corrente inversa richiede un "tempo di accumulo" per scendere al suo valore minimo (il valore della corrente di saturazione inversa). Il "campo elettrico autosostenibile" del diodo a recupero a gradino riduce il tempo di accumulo, consentendo alla corrente inversa di interrompersi rapidamente e produrre componenti armoniche ricche. Queste componenti armoniche possono essere utilizzate per progettare circuiti di generazione di spettro a pettine. Il diodo a recupero a gradino viene utilizzato in circuiti a impulsi e in circuiti armonici di ordine superiore.

Diodo a barriera Schottky

Si tratta di un diodo con una "giunzione metallo-semiconduttore" che presenta caratteristiche Schottky. Presenta una bassa caduta di tensione diretta. Lo strato metallico può essere costituito da materiali come oro, molibdeno, nichel e titanio. Il materiale semiconduttore è tipicamente silicio o arseniuro di gallio, solitamente sotto forma di semiconduttori di tipo N. Questo dispositivo conduce con portatori maggioritari, quindi la sua corrente di saturazione inversa è molto maggiore di quella di una giunzione PN, che conduce con portatori minoritari. Poiché l'effetto di accumulo dei portatori minoritari nei diodi Schottky è minimo, la sua risposta in frequenza è limitata solo dalla costante di tempo RC, rendendolo un dispositivo ideale per applicazioni ad alta frequenza e commutazione rapida. La sua frequenza operativa può raggiungere i 100 GHz. Inoltre, i diodi Schottky MIS (metallo-isolante-semiconduttore) possono essere utilizzati per realizzare celle solari o diodi a emissione luminosa. Può anche fungere da diodo di ricircolo libero, garantendo la funzione di ricircolo libero in carichi induttivi quali induttori in alimentatori a commutazione e relè.

Diodo di smorzamento

I diodi di smorzamento sono comunemente utilizzati nei circuiti ad alta frequenza. Presentano un'elevata tensione di lavoro inversa e una corrente di picco elevata, con una bassa caduta di tensione diretta. Questi diodi raddrizzatori ad alta frequenza e alta tensione vengono utilizzati per lo smorzamento e l'aumento di tensione nel circuito di scansione orizzontale dei televisori. I diodi di smorzamento più comuni includono 2CN1, 2CN2 e BSBS44.

Diodo di soppressione della tensione transitoria

Il diodo TVP fornisce una rapida protezione contro le sovratensioni nei circuiti. È disponibile sia in versione bipolare che unipolare, classificati in base alla potenza di picco (500 W - 5000 W) e alla tensione (8.2 V - 200 V).

Diodo a doppia base (transistor a cristallo singolo)

Si tratta di un dispositivo a resistenza negativa a tre terminali con due basi e un emettitore. Viene utilizzato nei circuiti oscillatori a rilassamento e nei circuiti di lettura della tensione di temporizzazione. Presenta i vantaggi di una facile regolazione della frequenza e di una buona stabilità in temperatura.

Diodo a emissione di luce (LED)

Realizzati in fosfuro di gallio e fosfuro di arseniuro di gallio, questi LED sono di piccole dimensioni ed emettono luce se polarizzati direttamente. Funzionano a bassa tensione e corrente, con emissione luminosa uniforme, lunga durata e la capacità di emettere luce monocromatica rossa, gialla, verde e blu. Con i progressi tecnologici, sono stati sviluppati LED bianchi ad alta luminosità, dando origine all'emergente settore dell'illuminazione a LED. Sono utilizzati anche nei display per VCD, DVD, calcolatrici e altri dispositivi.

Diodo di commutazione di potenza al silicio

Il diodo di commutazione di potenza al silicio ha la capacità di condurre e interrompere ad alta velocità. Viene utilizzato principalmente in circuiti di commutazione o stabilizzazione della tensione ad alta potenza, convertitori CC, controllo della velocità di motori ad alta velocità e come raddrizzatore ad alta frequenza e morsetto a ruota libera nei circuiti di azionamento. Presenta i vantaggi di caratteristiche di recupero graduale e di elevata capacità di sovraccarico, ed è ampiamente utilizzato negli alimentatori per computer, negli alimentatori radar e nelle applicazioni di controllo della velocità dei motori passo-passo.