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Tipi di diodi: diversi tipi di diodi

Tipi di diodi: diversi tipi di diodi

Il diodo semiconduttore è un componente elettronico ampiamente utilizzato che si trova oggi in molti progetti di circuiti elettronici.

Sebbene esistano molti diversi tipi di diodi che utilizzano la stessa struttura di base di un'area di materiale di tipo p che incontra un'area di materiale di tipo n, i diversi tipi sono ottimizzati per fornire caratteristiche diverse che possono essere utilizzate in vari modi in molti progetti di circuiti elettronici.

Qualunque sia il tipo di diodo, l'idea di base del diodo è importante nell'industria elettronica oggi, sia che venga utilizzato per la produzione di apparecchiature commerciali o industriali, sia per l'uso da parte dell'hobbista o di chiunque studi l'elettronica.

I diodi vengono utilizzati in una varietà di aree diverse. Possono essere per la semplice rettifica di un segnale; possono essere utilizzati come diodi di potenza per la rettifica di potenza, il rilevamento del segnale, varie forme di progettazione RF, generazione di luce, generazione di luce laser, rilevamento di luce e molto altro.

I diodi possono anche avere una varietà di pacchetti diversi: diodi a montaggio superficiale, diodi con conduttori a filo normale e alcuni diodi di potenza possono persino essere fissati a un dissipatore di calore. I diodi sono disponibili in tutte le forme e dimensioni.

Storia del diodo semiconduttore

I primi diodi da utilizzare furono scoperti all'inizio del 1900, quando la tecnologia wireless era agli inizi. Il Cat's Whisker è stato uno dei primi tipi di diodi ad essere utilizzato. Consisteva in un pezzo di filo molto sottile (il baffo stesso del gatto) che poteva essere posizionato su un pezzo di materiale di tipo semiconduttore (tipicamente un cristallo minerale) per creare un diodo di tipo a contatto. Questo è stato ampiamente utilizzato fino alla metà degli anni '20, quando la tecnologia termoionica o delle valvole è diventata sufficientemente economica da essere ampiamente utilizzata per i set radio.

Intorno al periodo della seconda guerra mondiale, erano necessari nuovi diodi per i set radar in fase di sviluppo. I diodi a semiconduttore fornivano un'opzione poiché le loro dimensioni significavano che erano in grado di funzionare meglio alle frequenze richieste per il radar.

Simbolo del circuito a diodi

Come tutti i componenti elettronici, i diodi hanno un simbolo di circuito che viene utilizzato negli schemi dei circuiti elettronici. Il simbolo del circuito di base per il diodo è costituito da un triangolo con il suo punto che tocca una breve linea perpendicolare al filo sullo schema del circuito.

A volte il triangolo e persino la linea sono solo mostrati in contorno, mentre altre volte sono mostrati come forme nere piene.

A volte il simbolo del circuito del diodo viene mostrato solo come contorno e senza le forme riempite. La forma del contorno è ugualmente accettabile.

Esistono molti tipi diversi di diodi e alcuni usano simboli di circuito leggermente modificati dal simbolo del diodo di base per indicare la loro funzione: diodo Schottky, diodo varactor e molti altri rientrano in questa categoria.

Dispositivi a montaggio superficiale o con piombo

I diodi sono disponibili in tutte le forme e dimensioni. Tradizionalmente molti di questi componenti elettronici erano contenuti in un piccolo tubo di vetro per incapsulare il vero diodo semiconduttore. Ora i diodi sono contenuti in un'intera varietà di pacchetti diversi.

Esistono ancora pacchetti con piombo e i diodi incapsulati in vetro esistono ancora, ma ci sono anche molti pacchetti di plastica. Questi possono variare di dimensioni in base alla dissipazione di potenza richiesta.

Con molti assemblaggi PCB in questi giorni che utilizzano la tecnologia a montaggio superficiale, c'è un'intera serie di diodi disponibili come componenti a montaggio superficiale, diodi SMD. Esistono molti pacchetti standard per diodi SMD incluso il pacchetto SOT-23 che viene utilizzato per molti piccoli diodi discreti. Vengono utilizzati solo due dei tre pin disponibili e questo permette di orientare correttamente il diodo.

Poiché questi diodi SMD sono piccoli, non c'è spazio per includere il numero di parte completo sul diodo e il numero abbreviato viene utilizzato per consentirne la distinzione.

Sebbene gran parte dell'assemblaggio PCB utilizzi la tecnologia a montaggio superficiale, ci sono altre aree dell'industria manifatturiera dell'elettronica che necessitano di diodi con capacità di corrente molto più elevate. Questi diodi possono essere contenuti all'interno di pacchetti che si fissano ai dissipatori di calore.

Tipi di diodi

Esiste una miriade di diversi tipi di diodi che vengono prodotti e utilizzati in una varietà di progetti di circuiti elettronici, progetti RF e spesso anche progetti digitali. Ogni tipo ha proprietà diverse e questo li rende adatti ai diversi circuiti.

  • Diodo indietro: Questo tipo di diodo è talvolta chiamato anche diodo posteriore. Sebbene non sia ampiamente utilizzato, è una forma di diodo a giunzione PN che è molto simile al diodo a tunnel nel suo funzionamento. Trova alcune applicazioni specialistiche in cui le sue proprietà particolari possono essere utilizzate, tipicamente alle frequenze delle microonde.

    Un diodo all'indietro è essenzialmente una forma di diodo a tunnel in cui un lato della giunzione è drogato meno dell'altro.


  • Diodo BARITT: Questa forma di diodo prende il nome dalle parole Barrier Injection Transit Time diode. Viene utilizzato nelle applicazioni a microonde e presenta molte somiglianze con il più diffuso diodo IMPATT.


  • Diodo Gunn: Sebbene non sia un diodo sotto forma di una giunzione PN, questo tipo di diodo è un dispositivo semiconduttore dotato di due terminali. Viene generalmente utilizzato per generare segnali a microonde ed è stato utilizzato in molti progetti RF come forma semplice ed efficace di generatore di microonde.

    I diodi Gunn sono anche noti come dispositivi a elettroni trasferiti o TED. Sebbene sia indicato come un diodo, questo componente elettronico non possiede una giunzione PN e tecnicamente non è un diodo nel senso normale del modo in cui viene utilizzato nella tecnologia dei semiconduttori. Invece il dispositivo utilizza un effetto noto come effetto Gunn (dal nome dello scopritore, J B Gunn).

    Sebbene il diodo Gunn sia normalmente utilizzato per generare segnali RF a microonde, questo componente elettronico può essere utilizzato anche per un amplificatore in quello che a volte viene chiamato un amplificatore di elettroni trasferiti o TEA.


  • Baffo di gatto: Come già accennato, questo tipo di diodo è stato il primo ad ottenere un'ampia accettazione. Consisteva in un piccolo filo posto su un pezzo di cristallo minerale. Questo ha creato un piccolo diodo di contatto puntuale, che sebbene inaffidabile era sufficientemente buono da consentire l'ascolto delle trasmissioni radio quando utilizzato in un "set di cristalli".

    Sebbene i rivelatori Cat's Whisker non fossero particolarmente affidabili, erano la prima forma di diodo a semiconduttore e indicavano la strada ai diodi successivi. e il principio LED fu persino osservato da H J Round nel 1908 su uno di essi.

  • Diodo IMPATT: Il diodo IMPATT o il diodo a microonde Transit Time a ionizzazione AValanche IMPATT viene utilizzato in alcuni progetti RF in cui è richiesto un semplice generatore per segnali a microonde.

    La tecnologia a diodi IMPATT non è così ampiamente utilizzata in questi giorni, ma questo componente elettronico è in grado di generare segnali tipicamente da circa 3 e 100 GHz o più. Uno dei principali vantaggi di questo diodo a microonde è la capacità di potenza relativamente elevata (spesso dieci watt e più) che è molto più elevata rispetto a molte altre forme di diodo a microonde. Ha un'uscita molto più elevata rispetto a un diodo Gunn.


  • Diodo laser: Questo tipo di diodo è diverso dal normale diodo a emissione di luce in quanto produce luce laser (coerente). Questi componenti elettronici sono utilizzati in molte applicazioni, comprese le unità CD e DVD. Sebbene molto più economici di altre forme di generatori laser, questi diodi sono più costosi dei normali LED.
  • Diodi emettitori di luce: Il diodo a emissione di luce o LED è uno dei tipi più popolari di diodi. Quando polarizzato in avanti con la corrente che scorre attraverso la giunzione, viene prodotta luce. Il colore originale per questi diodi era rosso, ma oggigiorno la maggior parte dei colori è disponibile. Ciò si ottiene utilizzando diverse miscele di semiconduttori su entrambi i lati della giunzione PN.


  • Fotodiodo: Quando la luce colpisce una giunzione PN può creare elettroni e lacune, facendo fluire una corrente. Di conseguenza è possibile utilizzare semiconduttori per rilevare la luce. Questi tipi di diodi possono essere utilizzati anche per generare elettricità. Per alcune applicazioni, i diodi PIN funzionano molto bene come fotorilevatori.


  • Diodo PIN: Questo tipo di diodo ha aree di silicio di tipo P e di tipo N, ma tra loro c'è un'area di semiconduttore intrinseco (cioè nessun drogaggio). Ciò aumenta la dimensione di quella che viene definita la regione di esaurimento. Questo tipo di diodo viene utilizzato in numerose applicazioni, inclusi interruttori a radiofrequenza e come fotodiodi.


  • Diodo punto di contatto: Questo tipo di diodo si comporta allo stesso modo di un semplice diodo a giunzione PN, ma la costruzione è molto più semplice. Sono costituiti da un pezzo di semiconduttore di tipo n, sul quale è posta una punta acuminata di un tipo specifico di filo metallico (metallo del gruppo III per i chimici). Parte del metallo migra nel semiconduttore e produce una giunzione PN.

    Questi diodi hanno un livello di capacità molto basso e sono ideali per molte applicazioni in radiofrequenza (RF). Hanno anche il vantaggio di essere molto economici da produrre, sebbene le loro prestazioni non siano particolarmente ripetibili.

  • Giunzione PN: La giunzione PN standard può essere pensata come il tipo normale o standard di diodo in uso oggi. Questo componente elettronico è incorporato in molti progetti di circuiti elettronici ed è utilizzato anche in molti progetti di circuiti RF. Questi diodi possono venire come tipi di segnali piccoli per l'uso in radiofrequenza o altre applicazioni a bassa corrente, oppure altri tipi possono essere quelli ad alta corrente e ad alta tensione che possono essere usati per applicazioni di potenza.


  • Diodi Schottky: Questo tipo di diodo ha una caduta di tensione diretta inferiore rispetto ai normali diodi a giunzione PN al silicio. A basse correnti la caduta può essere compresa tra 0,15 e 0,4 volt rispetto a 0,6 volt per un diodo al silicio.

    Per ottenere queste prestazioni sono costruiti in modo diverso dai normali diodi che hanno un contatto metallo-semiconduttore. Sono ampiamente utilizzati come diodi di bloccaggio e nei progetti RF, spesso come rilevatori di segnali. Sono anche usati come diodi di potenza per la rettifica dell'alimentazione CA negli alimentatori e simili. Le minori perdite causate dalla minore caduta sono significative per migliorare l'efficienza.


  • Diodo di recupero graduale: Una forma di diodo a microonde utilizzato per generare e modellare impulsi a frequenze molto alte. Questi diodi si basano su una caratteristica di spegnimento molto veloce del diodo per il loro funzionamento.


  • Diodo TRAPATT: Questo tipo di diodo ha molte somiglianze con l'IMPATT e infatti appartiene alla stessa famiglia. Offre un rumore inferiore, ma non raggiunge frequenze così alte.


  • Diodo tunnel: Sebbene non sia ampiamente utilizzato oggi, il diodo tunnel è stato utilizzato per applicazioni a microonde dove le sue prestazioni superavano quelle di altri dispositivi del giorno.
  • Diodi varicap o varactor: Questo tipo di diodo viene utilizzato nelle applicazioni a radiofrequenza (RF). Il diodo ha una polarizzazione inversa su di esso e in questo modo nessuna corrente scorre attraverso la giunzione. Tuttavia la larghezza dello strato di esaurimento varia in base alla quantità di polarizzazione applicata su di esso.

    Il diodo può essere pensato come due piastre di un condensatore, con lo strato di esaurimento tra di loro. Poiché la capacità varia in base alla larghezza dello strato di esaurimento e questa può essere variata cambiando la polarizzazione inversa sul diodo, è possibile controllare la capacità del diodo.


  • Diodo Zener / diodo di riferimento tensione: Il diodo Zener è un tipo di diodo molto utile. Viene eseguito sotto polarizzazione inversa e quando viene raggiunta una certa tensione si rompe. Se la corrente è limitata da un resistore, consente di produrre una tensione stabile. Questo tipo di diodo è quindi ampiamente utilizzato per fornire una tensione di riferimento negli alimentatori regolati.


Esistono moltissimi tipi diversi di diodi, ciascuno adatto alla propria applicazione. Non solo la tecnologia differisce tra i vari tipi di diodi, ma possono anche essere contenuti all'interno di diversi pacchetti: alcuni possono essere portati e altri potrebbero essere imbullonati su dissipatori di calore e con la quantità di assemblaggio PCB che utilizza tecniche di produzione automatizzate, i diodi a montaggio superficiale ora utilizzato in grandi quantità.


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