Диод

Полупроводниковый прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока

Диод: определение, устройство, сфера применения

Диод — электронный элемент (прибор), обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Другими словами диод это – полупроводниковый прибор, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Они состоят из двух областей полупроводников: p-типа и n-типа. Слово «диод», образованно от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь.

Диод имеет два контакта, которые называются анод и катод. Если к диоду приложено прямое напряжение (то есть "+" на анод), то диод открыт (через диод течёт прямой ток, диод имеет малое сопротивление). Напротив, если к диоду приложено обратное напряжение (то есть "+" на катод), то диод закрыт (сопротивление диода велико, обратный ток мал, и может считаться равным нулю).

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны коронного и тлеющего разряда), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды. Полупроводниковый или кристаллический (твёрдотельный) диод имеет один p-n переход.

История создания

В 1904 году американский ученый Джон Амброз Флеминг из Лаборатории Кавендиша в Кембридже (Великобритания), занимаясь исследованием электронных ламп, случайно открыл диод. При эксперименте с вакуумной лампой Флеминг обнаружил, что электроны могут двигаться только в одном направлении через металлический провод, вставленный в лампу. Однако, при попытке вставить второй провод, электроны не проникали в обратном направлении. Именно это наблюдение послужило основой для создания диода.

Устройство диода

P-тип представляет собой полупроводник, в котором преобладают дырки - свободные носители заряда, а n-тип - полупроводник, где преобладают электроны - другие свободные носители заряда.

Когда p-тип и n-тип соединяются, образуется область перехода. В этой области электроны из n-типа перемещаются в p-тип, заполняя дырки, а дырки из p-типа перемещаются в n-тип, заполняя свободные места для электронов. Таким образом, область перехода становится заряженной.

При подключении диода в прямом направлении (положительный полюс к p-типу, а отрицательный - к n-типу), электроны могут свободно двигаться через диод, заполняя дырки и создавая протекающий ток.

Однако, при подключении диода в обратном направлении (положительный полюс к n-типу, а отрицательный - к p-типу), область перехода отталкивает заряды друг от друга, и ток не проходит через диод. В этом случае диод выступает в роли открытого выключателя.

Разновидности диодов

Существует множество типов диодов, каждый из которых имеет свои особенности и применения. Некоторые из наиболее распространенных типов диодов включают:

Кремниевые диоды (Si) - это самые распространенные диоды, которые широко применяются во всех областях электроники. Они отличаются высокой надежностью, доступной ценой и способностью работать при повышенных температурах.

Германиевые диоды (Ge) - эти диоды имеют меньшее напряжение переноса и могут работать при более высоких температурах по сравнению с кремниевыми диодами. В настоящее время они редко используются в современных устройствах, но все еще могут быть полезны в некоторых специализированных приложениях.

Шоттки-диоды - это диоды, используемые для быстрого выпрямления высокочастотных сигналов, таких как радиоволны. Они обладают более низким напряжением переноса по сравнению с обычными диодами и могут работать на очень высоких частотах.

Сверхбыстродействующие диоды (SBD) - это диоды, которые способны переключаться очень быстро и используются в высокочастотных устройствах, таких как телекоммуникационные приложения.

Диоды Шоттки с барьером Шоттки (SBDs) - это диоды, которые используются в высокочастотных устройствах и обладают более высокой эффективностью и скоростью, чем стандартные диоды.

Светодиоды (LED) - это диоды, которые преобразуют электрическую энергию в световую энергию. Они широко применяются в освещении, индикации и дисплеях.

Цензорные диоды - это диоды, используемые для создания эффектов затемнения в освещении и управления температурой светодиодов.

Диоды Шоттки для выпрямления высокотоковых схем - это диоды, которые применяются для выпрямления высокотоковых схем и обладают более высокой эффективностью и способностью справляться с большими токовыми нагрузками.

Значение полупроводниковых диодов

Полупроводниковые диоды являются ключевыми компонентами в современной электронике и имеют множество применений. Некоторые из их основных преимуществ и областей применения включают:

Выпрямление: Диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный ток путем выпрямления сигнала. Это важно для питания электронных устройств, таких как блоки питания и выпрямители.

Защита от обратной полярности: Диоды обеспечивают защиту от неправильного подключения и обратной полярности в электронных схемах, предотвращая повреждение устройств.

Сигнальная обработка: Диоды используются для смещения, детектирования, модуляции и перемножения сигналов в различных коммуникационных и радиочастотных приложениях.

Светоизлучение: Светодиоды (LED) являются источниками света в различных областях, включая освещение, индикацию и дисплеи.

Солнечные батареи: Фотодиоды и солнечные элементы используются для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.

Датчики: Диоды могут быть использованы в качестве датчиков для измерения различных параметров, таких как температура, световой поток, влажность и другие физические величины.

Связанные статьи: Полупроводники, Варикап Потенциометр - это..., Транзистор - это..., Компаратор, Термопара - это..., Твердотельное реле (Solid State Relay)