Diodlar

Diodlar Diod - bu oqimni asosan bir yo'nalishda (assimetrik o'tkazuvchanlik) o'tkazadigan ikki terminalli Elektron komponent. Bir yo'nalishda past (ideal nol) qarshilik, ikkinchisida esa yuqori (ideal cheksiz) qarshilik mavjud.

Silikon diodning yaqindan ko'rinishi. Anod o'ng tomonda; katod chap tomonda (u yerda qora chiziq bilan belgilangan). Ikki o'tkazgich orasidan kvadrat kremniy kristalini ko'rish mumkin.

Har xil yarimo'tkazgichli diodlar.

Pastki: ko'prikni to'g'rilash moslamasi. Ko'pgina diodlarda oq yoki qora bo'yalgan tarmoqli diod o'tkazayotganda elektronlar oqadigan katodni aniqlaydi. Elektron oqimi an'anaviy oqim oqimining teskarisidir.

Vakuum trubkasi diodining tuzilishi. Filamentning o'zi katod bo'lishi mumkin yoki odatda (bu erda ko'rsatilganidek) katod bo'lib xizmat qiladigan alohida metall naychani isitish uchun ishlatiladi.

Bugungi kunda eng ko'p qo'llaniladigan yarimo'tkazgichli diod, ikkita elektr terminaliga ulangan p-n birikmasiga ega bo'lgan yarimo'tkazgichmaterialining kristalli qismidir. U eksponensial oqim-kuchlanish xususiyatiga ega. Yarimo'tkazgichli diodlar birinchi yarim o'tkazgichli elektron qurilmalar edi. Kristalli mineral va metall o'rtasidagi aloqada assimetrik elektr oʻtkazuvchanlikini kashf qilish 1874 -yilda nemis fizigi Ferdinand Braun tomonidan amalga oshirilgan. Hozirgi kunda ko'pchilik diodlar kremniydan qilingan, ammo geliy arsenid va germaniy kabi boshqa yarim o'tkazgichlar ham qo'llaniladi.

Eskirgan termion diod - bu ikki elektrodli vakuumli trubka, isitiladigan katod va plastinka bo'lib, unda elektronlar faqat bitta yo'nalishda, katoddan plastinkaga oqishi mumkin.Ko'p foydalanish orasida diodlar o'zgaruvchan tok (AC) quvvatini to'g'ridan-to'g'ri oqimga (DC), radio qabul qiluvchilarda demodulyatsiya qilish uchun rektifikatorlarda topiladi va hatto mantiqiy yoki harorat sensori sifatida ishlatilishi mumkin. Diodning keng tarqalgan varianti yorug'lik chiqaradigan diod bo'lib, u elektr yoritgichi va elektron qurilmalarda holat ko'rsatkichlari sifatida ishlatiladi.

Asosiy funktsiyalari

Diodning eng keng tarqalgan vazifasi elektr tokining bir yo'nalishda (diodning oldinga yo'nalishi deb ataladi) o'tishiga ruxsat berish va uni teskari yo'nalishda (teskari yo'nalishda) blokirovka qilishdir. Shunday qilib, diodni tekshirish valfining elektron versiyasi sifatida ko'rish mumkin. Ushbu bir tomonlama harakat rektifikatsiya deb ataladi va o'zgaruvchan tokni (AC) to'g'ridan-to'g'ri oqimga (DC) aylantirish uchun ishlatiladi. Rektifikator sifatida diodlar radio qabul qiluvchilarda radio signallaridan modulyatsiyani olish kabi vazifalar uchun ishlatilishi mumkin.

Biroq, diodlar nochiziqli oqim kuchlanish xususiyatlari tufayli bu oddiy yoqish-o'chirish harakatidan ko'ra murakkabroq xatti-harakatlarga ega bo'lishi mumkin. Misol uchun, diodaning oldinga yo'naltirilgan kuchlanishining pasayishi oqim bilan bir oz o'zgaradi va ko'proq haroratga bog'liq; bu effekt harorat sensori yoki kuchlanish mos yozuvi sifatida ishlatilishi mumkin. Va uning teskari yo'nalishda oqadigan oqimga nisbatan yuqori qarshiligi, dioddagi teskari kuchlanish buzilish kuchlanishi deb ataladigan qiymatga yetganda, birdan past qarshilikka tushadi. Oldinga yo'nalishdagi yarimo'tkazgichli diodlar ham elektr tokini o'tkaza olishdan oldin chegara kuchlanishidan oshib ketishi kerak.

Yarimo'tkazgichli diodaning oqim-kuchlanish xarakteristikasini yarimo'tkazgich materiallarini va ishlab chiqarish jarayonida materiallarga kiritilgan doping aralashmalarini tanlash orqali moslashtirish mumkin. Bu metodlar ko'plab turli funktsiyalarni bajaradigan maxsus maqsadli diodlarni yaratish uchun ishlatiladi. Masalan, diodlar kuchlanishni tartibga solish (Zener diodlari), zanjirlarni yuqori kuchlanish kuchlanishidan himoya qilish (ko'chki diodlari), radio va televizor qabul qiluvchilarni elektron sozlash (varaktor diodlari), radiochastota tebranishlarini (tunnel diodlari, Gunn diodlari) yaratish uchun ishlatiladi. , IMPATT diodlari) va yorug'lik (yorug'lik chiqaradigan diodlar) ishlab chiqarish uchun. Tunnel, Gunn va IMPATT diodlari salbiy qarshilik ko'rsatadi, bu mikroto'lqinli pechda va kommutatsiya davrlarida foydalidir.

Tarix

Termionik (vakuum-naychali) diodlar va qattiq holatdagi (yarim o'tkazgichli) diodlar alohida-alohida, taxminan bir vaqtning o'zida, 1900-yillarning boshlarida, radio qabul qiluvchi detektorlar sifatida ishlab chiqilgan. nuqta-kontaktli yarimo'tkazgichli diodlar kamroq barqaror edi. Bundan tashqari, qabul qiluvchi to'plamlarning ko'pchiligida termion diodlarni osongina o'z ichiga oladigan kuchaytiruvchi vakuumli naychalar mavjud edi (masalan, 12SQ7  diodli triod) va vakuumli rektifikatorlar va gaz bilan to'ldirilgan rektifikatorlar ba'zi yuqori kuchlanishlarni boshqarishga qodir edi. Yuqori tokni to'g'rilash vazifalari o'sha paytda mavjud bo'lgan yarimo'tkazgichli diodlardan (masalan, selenli rektifikatorlar) yaxshiroq edi.

1873 yilda Frederik Gutri elektroskopga yaqin joylashgan tuproqli, oq-issiq metall shar musbat zaryadlangan elektroskopni emas, balki manfiy zaryadlangan elektroskopni zaryadsizlantirishini kuzatdi. 1880-yilda Tomas Edison lampochkadagi qizdirilgan va isitilmaydigan elementlar oʻrtasida bir yoʻnalishli tokni kuzatdi, bu keyinchalik Edison effekti deb nomlandi va bu hodisani doimiy toʻlqinli voltmetrda qoʻllash boʻyicha patent oldi. Taxminan 20 yil o'tgach, Jon Ambrose Fleming (Marconi kompaniyasining ilmiy maslahatchisi va Edisonning sobiq xodimi) Edison effektidan radio detektor sifatida foydalanish mumkinligini tushundi. Fleming 1904-yil 16-noyabrda Britaniyada birinchi haqiqiy termion diod Fleming klapanini patentladi (keyin 1905-yil noyabrda AQSh patenti 803684). Vakuum trubkasi davrida vana diodlari deyarli barcha elektronikada, masalan, radio, televizor, ovoz tizimlari va asboblarda ishlatilgan. Ular 1940-yillarning oxiridan boshlab selenli rektifikator texnologiyasi va keyin 1960-yillarda yarimo'tkazgichli diodlar tufayli bozor ulushini asta-sekin yo'qotdilar. Bugungi kunda ular hali ham bir nechta yuqori quvvatli ilovalarda qo'llaniladi, bu erda ularning vaqtinchalik kuchlanishlarga bardosh berish qobiliyati va ularning mustahkamligi yarim o'tkazgich qurilmalardan ustunlik beradi.

1874-yilda nemis olimi Karl Ferdinand Braun metall va mineral oʻrtasidagi aloqada “bir tomonlama oʻtkazuvchanlik”ni aniqladi. Hind olimi Jagadish Chandra Bose 1894 yilda birinchi bo'lib radioto'lqinlarni aniqlash uchun kristalldan foydalangan.  Kristalli detektor 1903 yilda kremniy kristalli detektorni ixtiro qilgan va 1906 yil 20 noyabrda patent olgan Greenleaf Whittier Pickard tomonidan simsiz telegraf uchun amaliy qurilma sifatida ishlab chiqilgan.Boshqa tajribachilar detektor sifatida boshqa turli minerallarni sinab ko'rdilar. Yarimo'tkazgich printsiplari ushbu dastlabki rektifikatorlarni ishlab chiquvchilarga noma'lum edi. 1930-yillarda fizikani tushunish rivojlangan va 1930-yillarning oʻrtalarida Bell Telefon laboratoriyalari tadqiqotchilari mikrotoʻlqinli texnologiyada qoʻllash uchun kristall detektorning imkoniyatlarini tan olishgan. Bell Labs, Western Electric, MIT, Purdue va Buyuk Britaniyadagi tadqiqotchilar Ikkinchi jahon urushi davrida radarda qo'llash uchun nuqta-kontaktli diodlarni (kristall rektifikatorlar yoki kristall diodlar) intensiv ravishda ishlab chiqdilar. Ikkinchi jahon urushidan so'ng, AT&T ularni Qo'shma Shtatlarni kesib o'tgan mikroto'lqinli minoralarida ishlatgan va ko'plab radar to'plamlari hatto 21-asrda ham ulardan foydalanadi. 1946 yilda Silvaniya 1N34 kristall diodini taklif qila boshladi.1950-yillarning boshlarida birlashma diodlari ishlab chiqildi.

2022 yilda tashqi magnit maydonsiz birinchi supero'tkazuvchi diod effekti amalga oshirildi.