Детекторный диод

Основная функция детекторного диода — выделение низкочастотного сигнала из высокочастотного. Они имеют точечную структуру, что означает, что они имеют малую емкость перехода и могут работать на высоких частотах. Как правило, они изготавливаются из германия. В принципе, процесс выделения модулирующего сигнала из входного сигнала называется детектированием. Диоды с граничным током выпрямления 100 мА называются детекторными диодами, имеющими выходной ток менее 100 мА. Германиевые диоды точечного типа могут работать на частотах до 400 МГц, имея малое прямое падение напряжения, малую емкость перехода, высокую эффективность детектирования и хорошие частотные характеристики, например, диоды типа 2AP. Помимо детектирования, эти диоды также могут использоваться в схемах ограничения, ограничения, модуляции, смешивания, переключения и других функций. Существуют также специальные комбинации из двух диодов с согласованными характеристиками для детектирования ЧМ.

Выпрямительный диод

В принципе, процесс получения постоянного тока (DC) на выходе из переменного тока (AC) на входе называется выпрямлением. При токе выпрямления 100 мА в качестве границы, диоды с выходным током более 100 мА называются выпрямительными. Они имеют планарную структуру, что приводит к большей емкости перехода, и обычно используются на частотах ниже 3 кГц. Максимальное обратное напряжение варьируется от 25 до 3000 вольт и делится на 22 класса от A до X. Они классифицируются следующим образом: ① Кремниевые полупроводниковые выпрямительные диоды (тип 2CZ), ② Кремниевые мостовые выпрямители (тип QL) и ③ Высоковольтные кремниевые стеки, используемые в телевизорах с рабочей частотой, близкой к 100 кГц (тип 2CLG).

Ограничивающий диод

Когда диод смещен в прямом направлении и проводит ток, его прямое падение напряжения практически постоянно (0.7 В для кремниевых диодов и 0.3 В для германиевых). Эта характеристика используется в схемах в качестве ограничительного элемента для ограничения амплитуды сигнала в определённом диапазоне. Большинство диодов могут использоваться для ограничения. Существуют также специализированные ограничительные диоды, например, для защиты приборов и высокочастотные стабилитроны. Для повышения способности ограничивать резкие скачки амплитуды широко используются кремниевые диоды. Также доступны компоненты, состоящие из нескольких последовательно соединённых выпрямительных диодов, образующих единый блок, рассчитанный на требуемое напряжение ограничения.

Модулирующий диод

Обычно это относится к диодам, специально используемым для кольцевой модуляции, которые представляют собой комбинацию из четырёх диодов с постоянными прямыми характеристиками. Хотя другие варакторные диоды также применяются для модуляции, обычно они используются непосредственно для частотной модуляции.

Смесительный диод

При использовании методов диодного смешения в диапазоне частот от 500 Гц до 10 000 Гц обычно используют диоды Шоттки и точечно-контактные диоды.

Усилительный диод

Усиление с помощью диодов обычно включает в себя устройства с отрицательным сопротивлением, такие как туннельные диоды и диоды с оптическим эффектом, а также параметрическое усиление с использованием варакторов. Поэтому под усилительными диодами обычно подразумевают туннельные диоды, диоды с оптическим эффектом и варакторы.

Диод переключения

Диод имеет очень низкое сопротивление при прямом смещении и находится в проводящем состоянии, подобно замкнутому ключу; при обратном смещении он имеет очень высокое сопротивление и находится в отсечке, подобно разомкнутому ключу. Коммутационные характеристики диодов могут быть использованы для создания различных логических схем. Существуют коммутационные диоды, используемые для логических операций с малыми токами (около 10 мА), и диоды, используемые для возбуждения сердечника с токами в сотни миллиампер. Коммутационные диоды для малых токов обычно представляют собой точечные и ключевые диоды, в то время как кремниевые диффузионные, меза- и планарные диоды также доступны для использования в условиях высоких температур. Основное преимущество коммутационных диодов — их высокая скорость переключения. Диоды Шоттки имеют особенно короткое время переключения и являются идеальными коммутационными диодами. Точечные диоды типа 2AK используются в коммутационных схемах средней скорости, а планарные диоды типа 2CK — в высокоскоростных коммутационных схемах. Они также используются в коммутационных, ограничивающих, фиксирующих или детекторных схемах. Кремниевые сильноточные переключающие диоды Шоттки (SBD) имеют малое падение прямого напряжения, высокую скорость и высокую эффективность.

Варакторный диод

Варикапы — это маломощные диоды, используемые для автоматической подстройки частоты (АПЧ) и настройки. Они также известны под разными названиями среди японских производителей. При подаче обратного напряжения изменяется ёмкость перехода диода. Поэтому они используются в таких приложениях, как автоматическая подстройка частоты, сканирующая генерация, частотная модуляция и настройка. Обычно они изготавливаются из кремния с использованием диффузионного процесса, но также используются и другие специальные типы диодов, такие как диоды с диффузией из сплавов, эпитаксиальные диоды и диоды с двойной диффузией, поскольку эти диоды демонстрируют особенно большое изменение ёмкости с изменением напряжения. Ёмкость перехода изменяется с изменением обратного напряжения VR, заменяя переменные конденсаторы и используемые в схемах настройки, генераторных схемах и системах фазовой автоподстройки частоты. Они широко используются в телевизионных высокочастотных головках для преобразования каналов и схем настройки и в основном изготавливаются из кремния.

Диод умножителя частоты

Для умножения частоты с помощью диодов существует два типа: умножение частоты с помощью варакторов и умножение частоты с помощью диодов со ступенчатым (или резким) восстановлением. Варикапы, используемые для умножения частоты, называются диодами с переменным реактивным сопротивлением. Хотя принцип работы диодов с переменным реактивным сопротивлением такой же, как у варакторов, используемых для автоматической регулировки частоты, конструкция диодов с реактивным сопротивлением позволяет работать с более высокой мощностью. Диоды со ступенчатым восстановлением, также известные как диоды со ступенчатым восстановлением, имеют короткое время обратного восстановления trr при переходе из состояния проводимости в состояние отсечки. Поэтому их главным преимуществом является значительно короткое время переключения при быстром переключении в состояние отсечки. Если на диод со ступенчатым восстановлением подать синусоидальную волну, то из-за короткого времени переключения tt выходной сигнал резко обрезается, что приводит к генерации множества высокочастотных гармоник.

Стабилитрон

Этот тип диода изготавливается с использованием характеристики обратного пробоя диода, поддерживая почти постоянное напряжение на своих выводах для стабилизации напряжения в цепи. Это продукт, который заменяет электронные диоды стабилизации напряжения. Это диод с крутой кривой характеристики обратного пробоя. Он используется в качестве управляющего и опорного напряжения. Рабочее напряжение диода (также известное как напряжение Стабилитрона) находится в диапазоне от примерно 3 В до 150 В, со многими классами, деленными на 10%. По мощности продукты доступны от 200 мВт до более 100 Вт. Работающие в состоянии обратного пробоя, изготовленные из кремниевого материала, с очень малым динамическим сопротивлением RZ, обычно 2CW, 2CW56 и т. д.; два дополнительных диода, соединенных в обратном порядке для уменьшения температурного коэффициента, относятся к типу 2DW.

Температурный коэффициент α стабилитрона: α представляет собой изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на 1 °C. Диоды с напряжением стабилизации менее 4 В имеют отрицательный температурный коэффициент (из-за пробоя по принципу Ценера), что означает, что напряжение стабилизации уменьшается с ростом температуры (температура вызывает переход валентных электронов на более высокие энергетические уровни); диоды с напряжением стабилизации более 7 В имеют положительный температурный коэффициент (из-за лавинного пробоя), что означает, что напряжение стабилизации увеличивается с ростом температуры (температура увеличивает амплитуду колебаний атомов, затрудняя движение носителей); диоды с напряжением стабилизации от 4 до 7 В имеют очень малый температурный коэффициент, близкий к нулю (происходит как пробой по принципу Ценера, так и лавинный пробой).

PIN-диод

Это кристаллический диод, изготовленный из собственного полупроводника (или полупроводника с низкой концентрацией примесей), расположенного между P- и N-областями. Буква «I» в аббревиатуре PIN означает «intrinsic» (собственный). При работе на частотах выше 100 МГц из-за эффекта накопления неосновных носителей заряда и влияния времени пролета в собственном слое диод теряет выпрямляющую способность и становится импедансным элементом, значение которого изменяется в зависимости от напряжения смещения. При нулевом или обратном смещении импеданс собственной области очень высок; при прямом смещении, благодаря инжекции носителей заряда в собственную область, собственная область находится в состоянии низкого импеданса. Поэтому PIN-диод может использоваться как элемент с переменным импедансом. Он широко используется в высокочастотных коммутационных (СВЧ) схемах, фазосдвигающих, модуляционных, ограничивающих и других схемах.

Лавинный диод

Это транзистор, способный генерировать высокочастотные колебания под действием приложенного напряжения. Принцип работы генератора высокочастотных колебаний заключается в следующем: с помощью лавинного пробоя носители заряда инжектируются в кристалл. Поскольку время прохождения носителей через пластину конечно, ток отстаёт от напряжения, что приводит к задержке. При правильном управлении временем прохождения

Туннельный диод

Туннельный диод – это кристаллический диод, основной составляющей тока которого является туннельный ток. Его базовыми материалами являются арсенид галлия и германий. Области P-типа и N-типа сильно легированы (т.е. имеют высокую концентрацию примесей). Туннельный ток генерируется квантово-механическими эффектами этих вырожденных полупроводников. Для возникновения туннельного эффекта необходимы следующие три условия: 1. Уровень Ферми должен находиться внутри зоны проводимости и валентной зоны; 2. Слой пространственного заряда должен быть очень узким (менее 0.01 мкм); существует вероятность перекрытия энергетических уровней дырок в области P-типа и электронов в области N-типа вырожденного полупроводника. Туннельный диод – это двухконтактный активный прибор. Его основным параметром является отношение пикового тока к пиковому току (IP/PV), где индекс «P» означает «пик», а индекс «V» – «впадина». Туннельный диод может быть использован в малошумящих высокочастотных усилителях и высокочастотных генераторах (с рабочими частотами, достигающими миллиметрового диапазона волн), а также в быстродействующих коммутационных схемах.

Шаг восстановления диода

Это также диод с p-n-переходом. Его структурной особенностью является резкое распределение примесей на границе p-n-перехода, что формирует «самоподдерживающееся электрическое поле». Поскольку p-n-переход проводит ток на неосновных носителях при прямом смещении и обладает эффектом накопления заряда вблизи p-n-перехода, обратному току требуется «время накопления» для снижения до минимального значения (значения обратного тока насыщения). «Самоподдерживающееся электрическое поле» ступенчатого диода сокращает время накопления, позволяя обратному току быстро отключаться и генерировать богатые гармонические составляющие. Эти гармонические составляющие могут быть использованы для разработки схем генерации гребенчатого спектра. Ступенчатый диод используется в импульсных схемах и схемах с гармониками более высокого порядка.

Диод с барьером Шоттки

Это диод с переходом металл-полупроводник, обладающий свойствами диода Шоттки. Он имеет низкое прямое падение напряжения. Металлический слой может быть изготовлен из таких материалов, как золото, молибден, никель и титан. В качестве полупроводника обычно используется кремний или арсенид галлия, как правило, в виде полупроводника n-типа. Этот прибор проводит ток на основных носителях заряда, поэтому его обратный ток насыщения значительно больше, чем у p-n-перехода, который проводит ток на неосновных носителях заряда. Поскольку эффект накопления неосновных носителей заряда в диодах Шоттки минимален, его частотная характеристика ограничена только постоянной времени RC-цепи, что делает его идеальным прибором для высокочастотных и быстродействующих коммутационных приложений. Его рабочая частота может достигать 100 ГГц. Кроме того, диоды Шоттки типа МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) могут использоваться для создания солнечных элементов или светодиодов. Он также может использоваться в качестве обратного диода, обеспечивая функцию свободного хода в индуктивных нагрузках, таких как индукторы в импульсных источниках питания и реле.

Демпфирующий диод

Демпфирующие диоды широко используются в высокочастотных цепях напряжения. Они обладают высоким обратным рабочим напряжением и пиковым током, а также малым прямым падением напряжения. Эти высокочастотные высоковольтные выпрямительные диоды используются для демпфирования и повышения напряжения в схемах строчной развёртки телевизоров. К распространённым демпфирующим диодам относятся 2CN1, 2CN2 и BSBS44.

Диод подавления переходных напряжений

Диод TVP обеспечивает быструю защиту цепей от перенапряжения. Он доступен в двух исполнениях: биполярном и однополярном, классифицируясь по пиковой мощности (500–5000 Вт) и напряжению (8.2–200 В).

Двухбазовый диод (однокристальный транзистор)

Это трёхвыводной прибор с отрицательным сопротивлением, двумя базами и одним эмиттером. Он используется в схемах релаксационных генераторов и схемах считывания временного напряжения. Его преимущества заключаются в лёгкой настройке частоты и хорошей температурной стабильности.

Светоизлучающий диод (LED)

Эти светодиоды, изготовленные из фосфида галлия и арсенида-фосфида галлия, имеют небольшие размеры и излучают свет при прямом смещении. Они работают при низком напряжении и токе, обеспечивают равномерное свечение, длительный срок службы и способны излучать красный, жёлтый, зелёный и синий монохроматический свет. Благодаря технологическому прогрессу были разработаны белые светодиоды высокой яркости, что дало начало развитию индустрии светодиодного освещения. Они также используются в дисплеях для VCD, DVD, калькуляторов и других устройств.

Кремниевый силовой коммутационный диод

Силовой кремниевый импульсный диод обладает способностью к высокоскоростному току и отсечке. Он в основном используется в мощных схемах коммутации или стабилизации напряжения, преобразователях постоянного тока, системах управления скоростью высокоскоростных двигателей, а также в качестве высокочастотного выпрямителя и фиксатора свободного хода в схемах управления. Он обладает такими преимуществами, как плавное восстановление и высокая перегрузочная способность, и широко применяется в компьютерных и радарных источниках питания, а также в системах управления скоростью шаговых двигателей.