دیود آشکارساز

وظیفه اصلی یک دیود آشکارساز، استخراج سیگنال فرکانس پایین از یک سیگنال فرکانس بالا است. آنها با ساختار اتصال نقطه‌ای ساخته می‌شوند، به این معنی که ظرفیت اتصال کمی دارند و می‌توانند در فرکانس‌های بالا کار کنند. معمولاً از جنس ژرمانیوم ساخته می‌شوند. در اصل، فرآیند استخراج سیگنال مدولاسیون از سیگنال ورودی، آشکارسازی نامیده می‌شود. با جریان یکسوسازی ۱۰۰ میلی‌آمپر به عنوان مرز، دیودهایی با جریان خروجی کمتر از ۱۰۰ میلی‌آمپر به عنوان دیود آشکارساز شناخته می‌شوند. دیودهای نوع اتصال نقطه‌ای ژرمانیوم می‌توانند در فرکانس‌های تا ۴۰۰ مگاهرتز، با افت ولتاژ رو به جلو کم، ظرفیت اتصال کوچک، راندمان آشکارسازی بالا و ویژگی‌های فرکانسی خوب، مانند نوع ۲AP، کار کنند. علاوه بر آشکارسازی، این دیودها می‌توانند در مدارها برای محدود کردن، برش، مدولاسیون، اختلاط، سوئیچینگ و سایر عملکردها نیز استفاده شوند. همچنین ترکیبات خاصی از دو دیود با ویژگی‌های ثابت برای آشکارسازی FM وجود دارد.

دیود یکسو کننده

در اصل، فرآیند به دست آوردن خروجی جریان مستقیم (DC) از ورودی جریان متناوب (AC) را یکسوسازی می‌نامند. با جریان یکسوسازی ۱۰۰ میلی‌آمپر به عنوان مرز، دیودهایی با جریان خروجی بیشتر از ۱۰۰ میلی‌آمپر به عنوان دیودهای یکسوساز شناخته می‌شوند. آن‌ها ساختار مسطحی دارند که منجر به ظرفیت اتصال بزرگتری می‌شود و عموماً در فرکانس‌های زیر ۳ کیلوهرتز استفاده می‌شوند. حداکثر ولتاژ معکوس از ۲۵ ولت تا ۳۰۰۰ ولت متغیر است که به ۲۲ درجه از A تا X تقسیم می‌شود. آن‌ها به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شوند: ① دیودهای یکسوساز نیمه‌هادی سیلیکونی (نوع ۲CZ)، ② یکسوسازهای پل سیلیکونی (نوع QL) و ③ استک‌های سیلیکونی ولتاژ بالا که در تلویزیون‌ها با فرکانس کاری نزدیک به ۱۰۰ کیلوهرتز (نوع ۲CLG) استفاده می‌شوند.

دیود برشی

وقتی یک دیود بایاس مستقیم می‌شود و هدایت می‌کند، افت ولتاژ مستقیم آن اساساً ثابت می‌ماند (0.7 ولت برای دیودهای سیلیکونی و 0.3 ولت برای دیودهای ژرمانیوم). این ویژگی در مدارها به عنوان یک عنصر برش برای محدود کردن دامنه سیگنال در یک محدوده خاص استفاده می‌شود. اکثر دیودها را می‌توان برای برش استفاده کرد. همچنین دیودهای برش تخصصی، مانند دیودهای محافظ ابزار و دیودهای زنر با فرکانس بالا وجود دارد. برای افزایش توانایی محدود کردن جهش‌های دامنه تیز، معمولاً از دیودهای سیلیکونی استفاده می‌شود. همچنین قطعاتی موجود است که از چندین دیود یکسوکننده متصل به صورت سری تشکیل شده‌اند تا بر اساس ولتاژ برش مورد نیاز، یک واحد واحد را تشکیل دهند.

دیود مدوله کننده

این معمولاً به دیودهایی اشاره دارد که به طور خاص برای مدولاسیون حلقه استفاده می‌شوند، که ترکیبی از چهار دیود با ویژگی‌های رو به جلو ثابت هستند. اگرچه سایر دیودهای ورکتور نیز کاربردهای مدولاسیون دارند، اما معمولاً مستقیماً برای مدولاسیون فرکانس استفاده می‌شوند.

دیود مخلوط کننده

هنگام استفاده از روش‌های اختلاط دیود، در محدوده فرکانسی ۵۰۰ هرتز تا ۱۰۰۰۰ هرتز، معمولاً از دیودهای شاتکی و اتصال نقطه‌ای استفاده می‌شود.

دیود تقویت کننده

تقویت با استفاده از دیودها عموماً شامل قطعات با مقاومت منفی مانند دیودهای تونلی و دیودهای اثر حجمی و همچنین تقویت پارامتری با استفاده از دیودهای ورکتور می‌شود. بنابراین، دیودهای تقویت‌کننده معمولاً به دیودهای تونلی، دیودهای اثر حجمی و دیودهای ورکتور اشاره دارند.

دیود سوئیچینگ

یک دیود در حالت بایاس مستقیم مقاومت بسیار کمی دارد و در حالت رسانا قرار دارد، مشابه یک سوئیچ بسته؛ در حالت بایاس معکوس، مقاومت بسیار بالایی دارد و در حالت قطع قرار دارد، مشابه یک سوئیچ باز. از ویژگی‌های سوئیچینگ دیودها می‌توان برای تشکیل مدارهای منطقی مختلف استفاده کرد. دیودهای سوئیچینگ برای عملیات منطقی با جریان‌های کوچک (حدود 10 میلی‌آمپر) و دیودهای تحریک هسته با جریان‌های صدها میلی‌آمپر استفاده می‌شوند. دیودهای سوئیچینگ با جریان کم معمولاً دیودهای تماس نقطه‌ای و نوع کلید هستند، در حالی که دیودهای سیلیکون دیفیوژن، مزا و مسطح نیز برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا در دسترس هستند. مزیت اصلی دیودهای سوئیچینگ سرعت سوئیچینگ سریع آنهاست. دیودهای شاتکی زمان سوئیچینگ بسیار کوتاهی دارند و دیودهای سوئیچینگ ایده‌آلی هستند. دیودهای تماس نقطه‌ای نوع 2AK برای مدارهای سوئیچینگ با سرعت متوسط ​​استفاده می‌شوند، در حالی که دیودهای مسطح نوع 2CK برای مدارهای سوئیچینگ با سرعت بالا استفاده می‌شوند. آنها همچنین در مدارهای سوئیچینگ، محدودکننده، کلمپ یا تشخیص استفاده می‌شوند. دیودهای سوئیچینگ جریان بالای سیلیکونی شاتکی (SBD) دارای افت ولتاژ رو به جلو کم، سرعت بالا و راندمان بالا هستند.

دیود وراکتور

دیودهای واراکتور، دیودهای توان پایینی هستند که برای کنترل خودکار فرکانس (AFC) و تنظیم استفاده می‌شوند. آنها همچنین با نام‌های مختلفی در بین تولیدکنندگان ژاپنی شناخته می‌شوند. با اعمال ولتاژ معکوس، ظرفیت اتصال دیود تغییر می‌کند. بنابراین، آنها در کاربردهایی مانند کنترل خودکار فرکانس، نوسان روبشی، مدولاسیون فرکانس و تنظیم استفاده می‌شوند. معمولاً آنها با استفاده از فرآیند انتشار از سیلیکون ساخته می‌شوند، اما انواع خاص دیگری مانند انتشار آلیاژی، اتصال اپیتاکسالی و دیودهای انتشار دوگانه نیز استفاده می‌شوند زیرا این دیودها تغییر ظرفیت بسیار زیادی را با ولتاژ نشان می‌دهند. ظرفیت اتصال با ولتاژ معکوس VR تغییر می‌کند و جایگزین خازن‌های متغیر می‌شود و در مدارهای تنظیم، مدارهای نوسان‌ساز و حلقه‌های قفل فاز استفاده می‌شود. آنها معمولاً در هدهای فرکانس بالای تلویزیون برای تبدیل کانال و مدارهای تنظیم استفاده می‌شوند و بیشتر از سیلیکون ساخته می‌شوند.

دیود ضرب کننده فرکانس

برای ضرب فرکانس با استفاده از دیودها، دو نوع وجود دارد: ضرب فرکانس با استفاده از دیودهای ورکتور و ضرب فرکانس با استفاده از دیودهای بازیابی پله‌ای (یا ناگهانی). دیودهای ورکتور مورد استفاده برای ضرب فرکانس، دیودهای راکتانس متغیر نامیده می‌شوند. اگرچه اصل کار دیودهای راکتانس متغیر همان اصل کار دیودهای ورکتور مورد استفاده برای کنترل خودکار فرکانس است، اما ساختار دیودهای راکتانس می‌تواند توان بالاتری را تحمل کند. دیودهای بازیابی پله‌ای، که به عنوان دیودهای بازیابی پله‌ای نیز شناخته می‌شوند، هنگام تغییر از حالت هدایت به حالت قطع، زمان بازیابی معکوس کوتاهی (trr) دارند. بنابراین، مزیت اصلی آنها زمان انتقال بسیار کوتاه هنگام تغییر سریع به حالت قطع است. اگر یک موج سینوسی به یک دیود بازیابی پله‌ای اعمال شود، به دلیل زمان انتقال کوتاه tt، شکل موج خروجی به شدت کوتاه می‌شود و در نتیجه هارمونیک‌های فرکانس بالای زیادی تولید می‌شود.

دیود زنر

این نوع دیود با استفاده از مشخصه شکست معکوس یک دیود ساخته می‌شود و ولتاژ تقریباً ثابتی را در دو سر ترمینال‌های خود حفظ می‌کند تا ولتاژ را در مدار تثبیت کند. این محصولی است که جایگزین دیودهای الکترونیکی تثبیت‌کننده ولتاژ می‌شود. این دیودی با منحنی مشخصه شکست معکوس شیب‌دار است. از آن به عنوان ولتاژ کنترل و ولتاژ مرجع استفاده می‌شود. ولتاژ عملکرد دیود (که به عنوان ولتاژ زنر نیز شناخته می‌شود) از حدود ۳ ولت تا ۱۵۰ ولت متغیر است و بسیاری از درجات آن با تقسیم ۱۰٪ مشخص می‌شوند. از نظر توان، محصولات از ۲۰۰ میلی‌وات تا بیش از ۱۰۰ وات در دسترس هستند. در حالت شکست معکوس کار می‌کنند، از جنس سیلیکون هستند و مقاومت دینامیکی بسیار کمی RZ دارند، معمولاً ۲CW، ۲CW۵۶ و غیره. دو دیود مکمل که به صورت سری معکوس برای کاهش ضریب دما متصل شده‌اند، از نوع ۲DW هستند.

ضریب دمایی α یک دیود زنر: α نشان دهنده تغییر در ولتاژ تثبیت به ازای هر ۱ درجه سانتیگراد تغییر دما است. دیودهایی با ولتاژ تثبیت کمتر از ۴ ولت ضریب دمایی منفی دارند (به دلیل شکست زنر)، به این معنی که ولتاژ تثبیت با افزایش دما کاهش می‌یابد (دما باعث می‌شود الکترون‌های ظرفیت به سطوح انرژی بالاتر حرکت کنند)؛ دیودهایی با ولتاژ تثبیت بیشتر از ۷ ولت ضریب دمایی مثبت دارند (به دلیل شکست بهمنی)، به این معنی که ولتاژ تثبیت با افزایش دما افزایش می‌یابد (دما دامنه ارتعاش اتمی را افزایش می‌دهد و مانع حرکت حامل می‌شود)؛ دیودهایی با ولتاژ تثبیت بین ۴ تا ۷ ولت ضریب دمایی بسیار کمی دارند، تقریباً صفر (هر دو شکست زنر و بهمنی رخ می‌دهند).

دیود پین

این یک دیود کریستالی است که با یک نیمه‌هادی ذاتی (یا یک نیمه‌هادی با غلظت ناخالصی کم) که بین نواحی P و N قرار گرفته است، ساخته شده است. "I" در PIN مخفف "ذاتی" است. هنگام کار در فرکانس‌های بالاتر از 100 مگاهرتز، به دلیل اثر ذخیره‌سازی حامل‌های اقلیت و اثر زمان عبور در لایه "ذاتی"، دیود عمل یکسوسازی خود را از دست می‌دهد و به یک عنصر امپدانس تبدیل می‌شود که مقدار امپدانس آن با ولتاژ بایاس تغییر می‌کند. در بایاس صفر یا بایاس معکوس، امپدانس ناحیه "ذاتی" بسیار زیاد است. در بایاس مستقیم، به دلیل تزریق حامل‌ها به ناحیه "ذاتی"، ناحیه "ذاتی" حالت امپدانس پایینی را نشان می‌دهد. بنابراین، یک دیود PIN می‌تواند به عنوان یک عنصر امپدانس متغیر استفاده شود. این دیود معمولاً در سوئیچینگ فرکانس بالا (سوئیچینگ مایکروویو)، تغییر فاز، مدولاسیون، محدودکننده و سایر مدارها استفاده می‌شود.

دیود بهمن

این ترانزیستوری است که می‌تواند نوسانات فرکانس بالا را تحت تأثیر ولتاژ اعمال شده تولید کند. اصل کار تولید نوسانات فرکانس بالا به شرح زیر است: استفاده از شکست بهمنی برای تزریق حامل‌ها به کریستال، از آنجایی که زمان عبور حامل‌ها در سراسر ویفر محدود است، جریان از ولتاژ عقب می‌ماند و در نتیجه زمان تأخیر ایجاد می‌شود. اگر زمان عبور به طور مناسب کنترل شود

دیود تونلی

دیود تونلی یک دیود کریستالی است که مولفه اصلی جریان آن جریان تونلی است. مواد پایه آن گالیوم آرسنید و ژرمانیوم هستند. نواحی نوع P و نوع N به شدت آلایش یافته‌اند (یعنی با غلظت‌های بالای ناخالصی). جریان تونلی توسط اثرات مکانیک کوانتومی این نیمه‌رساناهای منحط تولید می‌شود. وقوع اثر تونلی به سه شرط زیر نیاز دارد: ① تراز فرمی در باند رسانش و باند ظرفیت قرار داشته باشد؛ ② لایه بار فضایی باید بسیار باریک باشد (کمتر از 0.01 میکرومتر)؛ احتمال همپوشانی بین سطوح انرژی حفره‌ها در ناحیه نوع P و الکترون‌ها در ناحیه نوع N نیمه‌رسانای منحط وجود دارد. دیود تونلی یک قطعه فعال دو ترمیناله است. پارامتر اصلی آن نسبت جریان پیک به دره (IP/PV) است که در آن اندیس "P" نشان دهنده "پیک" و اندیس "V" نشان دهنده "دره" است. دیود تونلی می‌تواند در تقویت‌کننده‌های فرکانس بالای کم‌نویز و نوسان‌سازهای فرکانس بالا (با فرکانس‌های کاری در محدوده‌ی موج میلی‌متری) و همچنین در مدارهای سوئیچینگ پرسرعت مورد استفاده قرار گیرد.

دیود بازیابی پله‌ای

این نیز یک دیود با پیوند PN است. ویژگی ساختاری آن توزیع شیب‌دار ناخالصی در مرز پیوند PN است که یک "میدان الکتریکی خودنگهدار" تشکیل می‌دهد. از آنجایی که پیوند PN با حامل‌های اقلیت تحت بایاس مستقیم هدایت می‌کند و اثر ذخیره‌سازی بار در نزدیکی پیوند PN دارد، جریان معکوس برای کاهش به حداقل مقدار خود (مقدار جریان اشباع معکوس) به "زمان ذخیره‌سازی" نیاز دارد. "میدان الکتریکی خودنگهدار" دیود بازیابی پله‌ای، زمان ذخیره‌سازی را کوتاه می‌کند و به جریان معکوس اجازه می‌دهد تا به سرعت قطع شود و اجزای هارمونیک غنی تولید کند. این اجزای هارمونیک را می‌توان برای طراحی مدارهای تولید طیف شانه‌ای استفاده کرد. دیود بازیابی پله‌ای در مدارهای پالسی و هارمونیک مرتبه بالاتر استفاده می‌شود.

دیود مانع شاتکی

این یک دیود با "پیوند فلز-نیمه هادی" است که ویژگی‌های شاتکی را نشان می‌دهد. افت ولتاژ رو به جلو کمی دارد. لایه فلزی را می‌توان از موادی مانند طلا، مولیبدن، نیکل و تیتانیوم ساخت. ماده نیمه هادی معمولاً سیلیکون یا گالیوم آرسنید است که معمولاً به شکل نیمه هادی‌های نوع N است. این قطعه با حامل‌های اکثریت هدایت می‌کند، بنابراین جریان اشباع معکوس آن بسیار بزرگتر از پیوند PN است که با حامل‌های اقلیت هدایت می‌کند. از آنجایی که اثر ذخیره‌سازی حامل‌های اقلیت در دیودهای شاتکی حداقل است، پاسخ فرکانسی آن فقط توسط ثابت زمانی RC محدود می‌شود و آن را به قطعه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای فرکانس بالا و سوئیچینگ سریع تبدیل می‌کند. فرکانس کار آن می‌تواند تا 100 گیگاهرتز برسد. علاوه بر این، دیودهای شاتکی MIS (فلز-عایق-نیمه هادی) را می‌توان برای ساخت سلول‌های خورشیدی یا دیودهای ساطع کننده نور استفاده کرد. همچنین می‌تواند به عنوان یک دیود هرزگرد عمل کند و عملکرد هرزگرد را در بارهای القایی مانند سلف‌ها در منابع تغذیه سوئیچینگ و رله‌ها فراهم کند.

دیود میرایی

دیودهای میرایی معمولاً در مدارهای ولتاژ با فرکانس بالا استفاده می‌شوند. آن‌ها ولتاژ کار معکوس و جریان پیک بالایی دارند و افت ولتاژ رو به جلو آن‌ها کم است. این دیودهای یکسوکننده ولتاژ بالا و فرکانس بالا برای میرایی و افزایش ولتاژ در مدار اسکن افقی تلویزیون‌ها استفاده می‌شوند. دیودهای میرایی رایج شامل 2CN1، 2CN2 و BSBS44 هستند.

دیود سرکوب ولتاژ گذرا

دیود TVP محافظت سریع در برابر اضافه ولتاژ را برای مدارها فراهم می‌کند. این دیود در هر دو نوع دو قطبی و تک قطبی موجود است که بر اساس توان پیک (۵۰۰ وات - ۵۰۰۰ وات) و ولتاژ (۸.۲ ولت - ۲۰۰ ولت) طبقه‌بندی می‌شوند.

دیود دو پایه (ترانزیستور تک کریستالی)

این یک قطعه با مقاومت منفی سه ترمیناله با دو پایه و یک امیتر است. در مدارهای نوسان‌ساز رلاکسیون و مدارهای قرائت ولتاژ زمان‌بندی استفاده می‌شود. از مزایای آن می‌توان به تنظیم آسان فرکانس و پایداری دمایی خوب اشاره کرد.

دیود ساطع کننده نور (LED)

این LEDها که از مواد فسفید گالیوم و فسفید گالیوم آرسنید ساخته شده‌اند، اندازه کوچکی دارند و در حالت بایاس مستقیم، نور ساطع می‌کنند. آن‌ها با ولتاژ و جریان پایین کار می‌کنند، نور یکنواختی منتشر می‌کنند، عمر طولانی دارند و می‌توانند نور تک‌رنگ قرمز، زرد، سبز و آبی را ساطع کنند. با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، LEDهای سفید با روشنایی بالا توسعه یافته‌اند و صنعت روشنایی LED نوظهور را به وجود آورده‌اند. آن‌ها همچنین در نمایشگرهای VCDها، DVDها، ماشین‌حساب‌ها و سایر دستگاه‌ها استفاده می‌شوند.

دیود سوئیچینگ سیلیکون پاور

دیود سوئیچینگ توان سیلیکونی قابلیت هدایت و قطع با سرعت بالا را دارد. این دیود عمدتاً در مدارهای سوئیچینگ یا تثبیت‌کننده ولتاژ با توان بالا، مبدل‌های DC، کنترل سرعت موتور با سرعت بالا و به عنوان یکسوکننده فرکانس بالا و گیره هرزگرد در مدارهای درایو استفاده می‌شود. این دیود دارای مزایای ویژگی‌های بازیابی نرم و ظرفیت اضافه بار قوی است و به طور گسترده در منابع تغذیه کامپیوتر، منابع تغذیه رادار و کاربردهای کنترل سرعت موتور پله‌ای استفاده می‌شود.