Diodlar

Diod – bu oqimni asosan bir yoʻnalishda (assimetrik oʻtkazuvchanlik) oʻtkazadigan ikki terminalli Elektron komponent. Bir yoʻnalishda past (ideal nol) qarshilik, ikkinchisida esa yuqori (ideal cheksiz) qarshilik mavjud.

Silikon diodning yaqindan koʻrinishi. Anod oʻng tomonda; katod chap tomonda (u yerda qora chiziq bilan belgilangan). Ikki oʻtkazgich orasidan kvadrat kremniy kristalini koʻrish mumkin.

Yarim oʻtkazgichli diodlarning turlari

Pastki: koʻprikni toʻgʻrilash moslamasi. Koʻpgina diodlarda oq yoki qora boʻyalgan tarmoqli diod oʻtkazayotganda elektronlar oqadigan katodni aniqlaydi. Elektron oqimi anʼanaviy oqim oqimining teskarisidir.

Vakuum trubkasi diodining tuzilishi. Filamentning oʻzi katod boʻlishi mumkin yoki odatda (bu yerda koʻrsatilganidek) katod boʻlib xizmat qiladigan alohida metall naychani isitish uchun ishlatiladi.

Bugungi kunda eng koʻp qoʻllanadigan yarimoʻtkazgichli diod, ikkita elektr terminaliga ulangan p-n birikmasiga ega boʻlgan yarimo'tkazgich materialining kristalli qismidir. U eksponensial oqim-kuchlanish xususiyatiga ega. Yarimoʻtkazgichli diodlar birinchi yarim oʻtkazgichli elektron qurilmalar edi. Kristalli mineral va metall oʻrtasidagi aloqada assimetrik elektr oʻtkazuvchanligini kashf qilish 1874 -yilda nemis fizigi Ferdinand Braun tomonidan amalga oshirilgan. Hozirgi kunda koʻpchilik diodlar kremniydan qilingan, ammo geliy arsenid va germaniy kabi boshqa yarim oʻtkazgichlar ham qoʻllanadi.

Eskirgan termion diod – bu ikki elektrodli vakuumli trubka, isitiladigan katod va plastinka boʻlib, unda elektronlar faqat bitta yoʻnalishda, katoddan plastinkaga oqishi mumkin. Koʻp foydalanish orasida diodlar oʻzgaruvchan tok (AC) quvvatini toʻgʻridan-toʻgʻri oqimga (DC), radio qabul qiluvchilarda demodulyatsiya qilish uchun rektifikatorlarda topiladi va hatto mantiqiy yoki harorat sensori sifatida ishlatilishi mumkin. Diodning keng tarqalgan varianti yorugʻlik chiqaradigan diod boʻlib, u elektr yoritgichi va elektron qurilmalarda holat koʻrsatkichlari sifatida ishlatiladi.

Asosiy funksiyalari

Diodning eng keng tarqalgan vazifasi elektr tokining bir yoʻnalishda (diodning oldinga yoʻnalishi deb ataladi) oʻtishiga ruxsat berish va uni teskari yoʻnalishda (teskari yoʻnalishda) blokirovka qilishdir. Shunday qilib, diodni tekshirish valfining elektron versiyasi sifatida koʻrish mumkin. Ushbu bir tomonlama harakat rektifikatsiya deb ataladi va oʻzgaruvchan tokni (AC) toʻgʻridan-toʻgʻri 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-oʻchirish harakatidan koʻra murakkabroq xatti-harakatlarga ega boʻlishi mumkin. Misol uchun, diodaning oldinga yoʻnaltirilgan kuchlanishining pasayishi oqim bilan bir oz oʻzgaradi va koʻproq haroratga bogʻliq; bu effekt harorat sensori yoki kuchlanish mos yozuvi sifatida ishlatilishi mumkin. Va uning teskari yoʻnalishda oqadigan oqimga nisbatan yuqori qarshiligi, dioddagi teskari kuchlanish buzilish kuchlanishi deb ataladigan qiymatga yetganda, birdan past qarshilikka tushadi. Oldinga yoʻnalishdagi yarimoʻtkazgichli diodlar ham elektr tokini oʻtkaza olishdan oldin chegara kuchlanishidan oshib ketishi kerak.

Yarimoʻtkazgichli diodaning oqim-kuchlanish xarakteristikasini yarimoʻtkazgich materiallarini va ishlab chiqarish jarayonida materiallarga kiritilgan doping aralashmalarini tanlash orqali moslashtirish mumkin. Bu metodlar koʻplab turli funktsiyalarni bajaradigan maxsus maqsadli diodlarni yaratish uchun ishlatiladi. Masalan, diodlar kuchlanishni tartibga solish (Zener diodlari), zanjirlarni yuqori kuchlanish kuchlanishidan himoya qilish (koʻchki diodlari), radio va televizor qabul qiluvchilarni elektron sozlash (varaktor diodlari), radiochastota tebranishlarini (tunnel diodlari, Gunn diodlari) yaratish uchun ishlatiladi. , IMPATT diodlari) va yorugʻlik (yorugʻlik chiqaradigan diodlar) ishlab chiqarish uchun. Tunnel, Gunn va IMPATT diodlari salbiy qarshilik koʻrsatadi, bu mikrotoʻlqinli pechda va kommutatsiya davrlarida foydalidir.

Tarix

Termionik (vakuum-naychali) diodlar va qattiq holatdagi (yarim oʻtkazgichli) diodlar alohida-alohida, taxminan bir vaqtning oʻzida, 1900-yillarning boshlarida, radio qabul qiluvchi detektorlar sifatida ishlab chiqilgan. nuqta-kontaktli yarimoʻtkazgichli diodlar kamroq barqaror edi. Bundan tashqari, qabul qiluvchi toʻplamlarning koʻpchiligida termion diodlarni osongina oʻz ichiga oladigan kuchaytiruvchi vakuumli naychalar mavjud edi (masalan, 12SQ7 diodli triod) va vakuumli rektifikatorlar va gaz bilan toʻldirilgan rektifikatorlar baʼzi yuqori kuchlanishlarni boshqarishga qodir edi. Yuqori tokni toʻgʻrilash vazifalari oʻsha paytda mavjud boʻlgan yarimoʻtkazgichli 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 oʻtgach, 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 yarimoʻtkazgichli diodlar tufayli bozor ulushini asta-sekin yoʻqotdilar. Bugungi kunda ular hali ham bir nechta yuqori quvvatli ilovalarda qoʻllanadi, bu yerda ularning vaqtinchalik kuchlanishlarga bardosh berish qobiliyati va ularning mustahkamligi yarim oʻtkazgich 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 boʻlib radiotoʻlqinlarni 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 koʻrdilar. Yarimoʻtkazgich printsiplari ushbu dastlabki rektifikatorlarni ishlab chiquvchilarga nomaʼlum 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 qoʻllash uchun nuqta-kontaktli diodlarni (kristall rektifikatorlar yoki kristall diodlar) intensiv ravishda ishlab chiqdilar. Ikkinchi jahon urushidan soʻng, AT&T ularni Qoʻshma Shtatlarni kesib oʻtgan mikrotoʻlqinli minoralarida ishlatgan va koʻplab radar toʻplamlari 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 superoʻtkazuvchi diod effekti amalga oshirildi.