ประเภทไดโอด: ไดโอดประเภทต่างๆ

เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งพบในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในปัจจุบัน

แม้ว่าจะมีไดโอดหลายประเภทที่ใช้โครงสร้างพื้นฐานเดียวกันของพื้นที่ของวัสดุชนิด p ที่พบกับพื้นที่ของวัสดุชนิด n แต่ประเภทต่างๆได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้มีลักษณะที่แตกต่างกันซึ่งสามารถใช้งานได้หลายวิธีใน การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์มากมาย

ไม่ว่าจะเป็นไดโอดประเภทใดแนวคิดพื้นฐานของไดโอดมีความสำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันไม่ว่าจะใช้สำหรับการผลิตอุปกรณ์เชิงพาณิชย์หรืออุตสาหกรรมสำหรับผู้ที่ทำงานอดิเรกหรือใครก็ตามที่เรียนด้านอิเล็กทรอนิกส์

ไดโอดถูกใช้ในพื้นที่ต่างๆ อาจมีไว้สำหรับการแก้ไขสัญญาณอย่างง่าย อาจใช้เป็นไดโอดกำลังสำหรับการแก้ไขกำลังการตรวจจับสัญญาณการออกแบบ RF รูปแบบต่างๆการสร้างแสงการสร้างแสงเลเซอร์การตรวจจับแสงและอื่น ๆ อีกมากมาย

ไดโอดอาจมีแพ็คเกจที่แตกต่างกันมากมายเช่นไดโอดแบบยึดพื้นผิวไดโอดที่มีสายไฟปกติและไดโอดกำลังบางตัวอาจมีความสามารถในการเชื่อมต่อกับฮีทซิงค์ ไดโอดมีทุกรูปทรงและขนาด

ประวัติของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์

ไดโอดตัวแรกที่ใช้ถูกค้นพบในช่วงต้นทศวรรษ 1900 เมื่อเทคโนโลยีไร้สายอยู่ในช่วงวัยเด็ก Cat's Whisker เป็นหนึ่งในไดโอดประเภทแรกที่ใช้ ประกอบด้วยเส้นลวดที่บางมาก (หนวดแมวเอง) ซึ่งสามารถวางลงบนวัสดุประเภทเซมิคอนดักเตอร์ (โดยทั่วไปคือผลึกแร่) เพื่อสร้างไดโอดชนิดจุดสัมผัส สิ่งนี้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายจนถึงกลางถึงปลายทศวรรษที่ 1920 เมื่อเทคโนโลยีเทอร์มิโอนิกหรือวาล์วมีราคาถูกเพียงพอที่จะใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชุดวิทยุ

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองจำเป็นต้องใช้ไดโอดใหม่สำหรับชุดเรดาร์ที่กำลังพัฒนา ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์มีตัวเลือกหนึ่งเนื่องจากขนาดหมายความว่าพวกเขาสามารถทำงานได้ดีขึ้นในความถี่ที่จำเป็นสำหรับเรดาร์

สัญลักษณ์วงจรไดโอด

เช่นเดียวกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ไดโอดมีสัญลักษณ์วงจรที่ใช้ภายในแผนภาพวงจรอิเล็กทรอนิกส์ สัญลักษณ์วงจรพื้นฐานสำหรับไดโอดประกอบด้วยรูปสามเหลี่ยมโดยจุดของมันสัมผัสกับเส้นสั้น ๆ ที่ตั้งฉากกับเส้นลวดบนแผนภาพวงจร

บางครั้งรูปสามเหลี่ยมและแม้แต่เส้นก็แสดงเป็นโครงร่างในขณะที่บางครั้งจะแสดงเป็นรูปทรงสีดำ

บางครั้งสัญลักษณ์วงจรไดโอดจะแสดงเป็นโครงร่างเท่านั้นและไม่มีรูปร่างที่เติมเต็ม รูปร่างโครงร่างเป็นที่ยอมรับอย่างเท่าเทียมกัน

มีไดโอดหลายประเภทและบางส่วนใช้สัญลักษณ์วงจรที่ปรับเปลี่ยนเล็กน้อยจากสัญลักษณ์ไดโอดพื้นฐานเพื่อระบุการทำงานของพวกเขาไดโอด Schottky, ไดโอด varactor และอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งอยู่ในประเภทนี้

อุปกรณ์ยึดพื้นผิวหรือตะกั่ว

ไดโอดมีทุกรูปทรงและขนาด ตามเนื้อผ้าชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้จำนวนมากบรรจุอยู่ในหลอดแก้วขนาดเล็กเพื่อห่อหุ้มไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จริง ตอนนี้ไดโอดมีอยู่ในแพ็คเกจต่างๆมากมาย

ยังคงมีบรรจุภัณฑ์ที่มีสารตะกั่วและไดโอดห่อหุ้มแก้วยังคงมีอยู่ แต่ก็มีบรรจุภัณฑ์พลาสติกจำนวนมากเช่นกัน ซึ่งอาจมีขนาดแตกต่างกันไปตามการกระจายกำลังที่ต้องการ

ด้วยการประกอบ PCB จำนวนมากในปัจจุบันโดยใช้เทคโนโลยีการยึดพื้นผิวจึงมีไดโอดทั้งชุดเป็นส่วนประกอบยึดพื้นผิวไดโอด SMD มีแพ็คเกจมาตรฐานมากมายสำหรับไดโอด SMD รวมถึงแพ็คเกจ SOT-23 ซึ่งใช้สำหรับไดโอดแยกขนาดเล็กจำนวนมาก ใช้เพียงสองในสามพินเท่านั้นและทำให้ไดโอดสามารถปรับทิศทางได้อย่างถูกต้อง

เนื่องจากไดโอด SMD เหล่านี้มีขนาดเล็กจึงไม่มีที่ว่างสำหรับหมายเลขชิ้นส่วนทั้งหมดที่จะรวมอยู่ในไดโอดและใช้หมายเลขแบบสั้นเพื่อให้สามารถแยกแยะได้

ในขณะที่การประกอบ PCB ส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีการยึดพื้นผิว แต่ก็มีพื้นที่อื่น ๆ ของอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการไดโอดที่มีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟสูงกว่ามาก ไดโอดเหล่านี้สามารถบรรจุอยู่ในแพ็คเกจที่เชื่อมต่อกับฮีทซิงค์

ประเภทของไดโอด

มีโฮสต์ของไดโอดประเภทต่างๆที่ผลิตและใช้ในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบต่างๆการออกแบบ RF และมักจะออกแบบดิจิทัลด้วยเช่นกัน แต่ละประเภทมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันและทำให้เหมาะสำหรับวงจรที่แตกต่างกัน

• ไดโอดถอยหลัง: ไดโอดชนิดนี้บางครั้งเรียกอีกอย่างว่าไดโอดด้านหลัง แม้ว่าจะไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็เป็นรูปแบบของไดโอดทางแยก PN ที่คล้ายกับไดโอดอุโมงค์ในการทำงาน พบแอปพลิเคชั่นผู้เชี่ยวชาญบางตัวที่สามารถใช้คุณสมบัติเฉพาะของมันได้โดยปกติจะใช้ความถี่ไมโครเวฟ

  ไดโอดย้อนกลับเป็นรูปแบบหนึ่งของไดโอดอุโมงค์โดยที่ด้านหนึ่งของทางแยกมีการเจือน้อยกว่าอีกด้านหนึ่ง

  
  

• BARITT ไดโอด: ไดโอดรูปแบบนี้ได้รับชื่อจากคำว่า Barrier Injection Transit Time diode ใช้ในการใช้งานไมโครเวฟและมีความคล้ายคลึงกันมากกับไดโอด IMPATT ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

  
  

• กันน์ไดโอด: แม้ว่าจะไม่ใช่ไดโอดในรูปแบบของทางแยก PN แต่ไดโอดประเภทนี้เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีสองขั้ว โดยทั่วไปจะใช้ในการสร้างสัญญาณไมโครเวฟและถูกนำมาใช้ในการออกแบบ RF จำนวนมากเป็นรูปแบบของเครื่องกำเนิดไมโครเวฟที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ

  ไดโอด Gunn เรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์อิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนหรือ TED แม้ว่าจะเรียกว่าไดโอด แต่ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้ไม่มีจุดเชื่อมต่อ PN และในทางเทคนิคแล้วไม่ใช่ไดโอดตามความหมายปกติของวิธีที่ใช้ในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ แต่อุปกรณ์จะใช้เอฟเฟกต์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Gunn (ตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ J B Gunn)

  แม้ว่า Gunn diode จะใช้ในการสร้างสัญญาณ RF ไมโครเวฟ แต่ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้อาจใช้สำหรับเครื่องขยายเสียงในบางครั้งเรียกว่าเครื่องขยายเสียงอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนหรือ TEA

  
  

• หนวดแมว: ดังที่ได้กล่าวไปแล้วไดโอดประเภทนี้เป็นประเภทแรกสุดที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ประกอบด้วยลวดขนาดเล็กวางอยู่บนชิ้นส่วนของผลึกแร่ สิ่งนี้สร้างไดโอดจุดสัมผัสจุดเล็ก ๆ ขึ้นมาซึ่งแม้ว่าจะไม่น่าเชื่อถือ แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้สามารถรับส่งสัญญาณวิทยุได้เมื่อใช้ใน "ชุดคริสตัล"

  

  แม้ว่าเครื่องตรวจจับหนวดแมวจะไม่น่าเชื่อถือเป็นพิเศษ แต่ก็เป็นเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดรูปแบบแรกและชี้ทางไปยังไดโอดในภายหลัง และหลักการของ LED ได้รับการสังเกตโดย H J Round ในปี 1908 หนึ่งในนั้น

• ไดโอด IMPATT: ไดโอดไมโครเวฟ IMPATT หรืออิมแพ็ค Avalanche Ionisation Transit Time ใช้ในการออกแบบ RF บางรุ่นซึ่งต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างง่ายสำหรับสัญญาณไมโครเวฟ

  เทคโนโลยีไดโอด IMPATT ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แต่ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้สามารถสร้างสัญญาณได้โดยทั่วไปประมาณ 3 และ 100 GHz ขึ้นไป ข้อดีหลักอย่างหนึ่งของไดโอดไมโครเวฟนี้คือความสามารถในการใช้พลังงานที่ค่อนข้างสูง (มักเป็นสิบวัตต์ขึ้นไป) ซึ่งสูงกว่าไดโอดไมโครเวฟในรูปแบบอื่น ๆ มาก มีเอาต์พุตที่สูงกว่า Gunn diode มาก

  
  
• เลเซอร์ไดโอด: ไดโอดประเภทนี้แตกต่างจากไดโอดเปล่งแสงธรรมดาตรงที่ผลิตแสงเลเซอร์ (ต่อเนื่องกัน) ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ใช้ในแอพพลิเคชั่นมากมายรวมถึงไดรฟ์ซีดีและดีวีดี แม้ว่าจะมีราคาถูกกว่าเครื่องกำเนิดเลเซอร์รูปแบบอื่น ๆ มาก แต่ไดโอดเหล่านี้ก็มีราคาแพงกว่า LED ทั่วไป
  

• ไดโอดเปล่งแสง: ไดโอดเปล่งแสงหรือ LED เป็นไดโอดประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เมื่อลำเอียงไปข้างหน้าโดยมีกระแสไหลผ่านทางแยกไฟจะเกิดขึ้น สีดั้งเดิมของไดโอดเหล่านี้เป็นสีแดง แต่ในปัจจุบันมีสีให้เลือกมากที่สุด สิ่งนี้ทำได้โดยใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันทั้งสองข้างของทางแยก PN

  
  

• โฟโตไดโอด: เมื่อแสงกระทบกับทางแยก PN สามารถสร้างอิเล็กตรอนและโฮลทำให้กระแสไหลได้ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถใช้เซมิคอนดักเตอร์เพื่อตรวจจับแสงได้ ไดโอดประเภทนี้สามารถใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้เช่นกัน สำหรับบางแอปพลิเคชันไดโอด PIN จะทำงานได้ดีเช่นเดียวกับตัวตรวจจับแสง

  
  

• PIN ไดโอด: ไดโอดประเภทนี้มีพื้นที่ของซิลิคอนชนิด P และชนิด N แต่ระหว่างนั้นมีพื้นที่ของสารกึ่งตัวนำภายใน (เช่นไม่มีการเติมสารเจือปน) สิ่งนี้จะเพิ่มขนาดของสิ่งที่เรียกว่าพื้นที่พร่อง ไดโอดประเภทนี้ใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆรวมถึงสวิตช์ความถี่วิทยุและเป็นโฟโตไดโอด

  
  

• จุดติดต่อไดโอด: ไดโอดประเภทนี้ทำงานในลักษณะเดียวกับไดโอดทางแยก PN ธรรมดา แต่การสร้างจะง่ายกว่ามาก ประกอบด้วยชิ้นส่วนของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ซึ่งวางจุดแหลมของลวดโลหะชนิดเฉพาะ (โลหะกลุ่ม III สำหรับนักเคมี) โลหะบางส่วนจะย้ายเข้าไปในเซมิคอนดักเตอร์และสร้างทางแยก PN

  ไดโอดเหล่านี้มีความจุในระดับต่ำมากและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานความถี่วิทยุ (RF) จำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีข้อได้เปรียบที่ผลิตได้ถูกมากแม้ว่าประสิทธิภาพจะไม่สามารถทำซ้ำได้โดยเฉพาะ

• ทางแยก PN: ทางแยก PN มาตรฐานอาจถูกมองว่าเป็นไดโอดชนิดปกติหรือมาตรฐานที่ใช้กันในปัจจุบัน ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้รวมอยู่ในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากและยังใช้ในการออกแบบวงจร RF จำนวนมากด้วย ไดโอดเหล่านี้อาจเป็นสัญญาณขนาดเล็กสำหรับใช้ในความถี่วิทยุหรือแอพพลิเคชั่นกระแสต่ำอื่น ๆ หรือประเภทอื่น ๆ อาจเป็นกระแสไฟฟ้าแรงสูงและกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่สามารถใช้สำหรับการใช้พลังงานได้

  
  

• ไดโอด Schottky: ไดโอดชนิดนี้มีแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำกว่าไดโอดทางแยก PN ของซิลิคอนธรรมดา ที่กระแสไฟต่ำอาจมีการลดลงระหว่าง 0.15 ถึง 0.4 โวลต์เมื่อเทียบกับ 0.6 โวลต์สำหรับไดโอดซิลิกอน

  เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพนี้พวกเขาถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่แตกต่างจากไดโอดปกติที่มีการสัมผัสโลหะกับเซมิคอนดักเตอร์ ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นไดโอดหนีบและในการออกแบบ RF มักใช้เป็นเครื่องตรวจจับสัญญาณ นอกจากนี้ยังใช้เป็นไดโอดกำลังสำหรับการแก้ไขไฟฟ้ากระแสสลับในแหล่งจ่ายไฟและอื่น ๆ การสูญเสียที่ลดลงซึ่งเกิดจากการลดลงที่น้อยลงมีความสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพ

  
  

• ขั้นตอนการกู้คืนไดโอด: รูปแบบของไดโอดไมโครเวฟที่ใช้ในการสร้างและสร้างพัลส์ที่ความถี่สูงมาก ไดโอดเหล่านี้อาศัยลักษณะการปิดอย่างรวดเร็วของไดโอดสำหรับการทำงาน

  
  

• TRAPATT ไดโอด: ไดโอดประเภทนี้มีความคล้ายคลึงกันมากกับ IMPATT และในความเป็นจริงมันเป็นของตระกูลเดียวกัน มีเสียงรบกวนต่ำกว่า แต่ไม่ถึงความถี่สูงเช่นนี้

  
  
• ไดโอดอุโมงค์: แม้ว่าจะไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แต่ไดโอดอุโมงค์ถูกนำมาใช้สำหรับการใช้งานไมโครเวฟซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าอุปกรณ์อื่น ๆ ในแต่ละวัน
  

• Varicap หรือไดโอด varactor: ไดโอดประเภทนี้ใช้ในการใช้งานคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ไดโอดมีอคติย้อนกลับวางอยู่และด้วยวิธีนี้จะไม่มีกระแสไหลผ่านทางแยก อย่างไรก็ตามความกว้างของชั้นพร่องจะแตกต่างกันไปตามจำนวนอคติที่วางไว้

  ไดโอดสามารถคิดได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุสองแผ่นโดยมีชั้นพร่องอยู่ระหว่างพวกเขา เนื่องจากความจุแตกต่างกันไปตามความกว้างของชั้นพร่องและสิ่งนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนอคติย้อนกลับบนไดโอดจึงเป็นไปได้ที่จะควบคุมความจุของไดโอด

  
  

• ไดโอดซีเนอร์ไดโอด / ไดโอดอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า: ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดชนิดหนึ่งที่มีประโยชน์มาก มันทำงานภายใต้อคติย้อนกลับและเมื่อถึงแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนมันจะพังลง หากกระแสไฟฟ้าถูก จำกัด ผ่านตัวต้านทานจะทำให้สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรได้ ดังนั้นไดโอดประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าอ้างอิงในแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม

  
  

ไดโอดมีหลายประเภทซึ่งแต่ละชนิดเหมาะกับการใช้งานของตัวเอง เทคโนโลยีไม่เพียง แต่แตกต่างกันระหว่างไดโอดประเภทต่างๆเท่านั้น แต่ยังสามารถบรรจุอยู่ในบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกันบางชนิดอาจนำไปสู่ส่วนอื่น ๆ สามารถเชื่อมต่อกับฮีทซิงค์และด้วยจำนวนการประกอบ PCB ที่ใช้เทคนิคการผลิตอัตโนมัติไดโอดแบบยึดพื้นผิวคือ ตอนนี้ใช้ในปริมาณมหาศาล

ดูวิดีโอ: วธการวดไดโอดประเภทตางฯ ทฤษฏ+ปฏบต (อาจ 2022).