Wat is een junctiediode?
Een junctiediode is een halfgeleiderkristal, meestal gemaakt van silicium, met twee elektrische aansluitklemmen. Een PN-junctiediode is het meest voorkomende type halfgeleiderdiode. De karakteristieken van de junctiediode stellen het typisch in staat om gemakkelijk stroom te geleiden in de ene richting maar niet in de andere. Junction diodes kunnen worden gebruikt om wisselstroom (AC) te veranderen in gelijkstroom (DC), temperatuur te meten en circuits te beschermen tegen schadelijke spanningen. Ze kunnen ook licht creëren en voelen, logische poorten vormen en vele andere functies uitvoeren. Verschillende soorten junctiediodes worden gebruikt in apparaten zoals radio's, tv's en cd-drives, naast vele andere elektronische apparaten.
Wanneer een junctiediode wordt gemaakt, wordt het kristal ervan aan één zijde geïmplanteerd met p-type positieve ladingsdragers, gaten genoemd. De andere zijde is geïmplanteerd met negatieve ladingsdragers van het n-type, die elektronen zijn. Het dunne gebied ertussen staat bekend als de PN-kruising. Sommige elektronen dwalen over de kruising om te combineren met gaten en vice versa. Dit creëert een smal gebied van neutrale lading rond het kruispunt, de verarmingslaag genoemd.
Wanneer een voorwaartse voorspanning wordt aangelegd over de junctiediode, dwingt deze typisch meer elektronen in het n-type gebied. Het dwingt ook meer gaten in het p-type gebied. Naarmate deze spanning toeneemt, versmalt de verarmingslaag. Dit maakt het gemakkelijker voor stroom om over het kruispunt te stromen. Zodra de voorwaartse voorspanning een bepaalde spanning overschrijdt, kan de stroom vrij gemakkelijk vloeien.
Indien het tegenovergestelde, een omgekeerde voorspanning, wordt toegepast, kunnen meer gaten worden onttrokken uit het p-type gebied en meer elektronen uit het n-type gebied. De gaten en elektronen worden weggetrokken van de kruising, waardoor de verarmingslaag breder wordt. Dit maakt het meestal moeilijker om stroom te laten stromen. Naarmate de omgekeerde voorspanning toeneemt, vertraagt de stroom over de kruising tot bijna nul. De resterende "lekstroom" is vaak erg klein, maar kan toenemen met de diode-junctietemperatuur.
Een junctiediode heeft veel toepassingen met betrekking tot zijn vermogen om stroom in slechts één richting te geleiden. Het kan bijvoorbeeld AC naar DC omzetten, ook bekend als rectificatie. Het kan ook het audiosignaal scheiden van het radiofrequentiesignaal (RF) in een radio-ontvanger. In besturingsschakelingen kunnen junctiediodes bescherming bieden tegen stroompieken wanneer een apparaat met hoge stroomsterkte, zoals een motor of relaisspoel, wordt in- of uitgeschakeld. Veel soorten geïntegreerde schakelingen gebruiken dioden op elke pin om te voorkomen dat buitensporige spanningen de chip beschadigen.
Junction diodes kunnen zeer lichtgevoelig zijn zonder het donkere plastic waarin ze meestal zijn ingekapseld. Ze worden meestal gebruikt als fotodiodes om licht te detecteren en in zonnecellen om licht in elektriciteit om te zetten. Een light-emitting diode (LED) is een junctiediode die fotonen genereert. LED's bestaan in verschillende kleuren en kunnen licht produceren van infrarood tot bijna ultraviolet. Ze worden ook vaak gebruikt als statusindicatoren in elektronische apparaten. Een laserdiode genereert licht met een enkele golflengte die meestal wordt gefocust door een gepolijste holte in de verpakking. Laserdiodes worden vaak gebruikt in snelle communicatie en CD / DVD-stations voor consumenten.
Andere toepassingen van junctiedioden zijn logische poorten, toetsenbordmatrices, temperatuursensoren en spanningsregelaars. Een junctiediode kan ook fungeren als een variabele spanningsgestuurde condensator; een radio- of televisieafstemcircuit kan de grootte van de depletielaag van de diode variëren, wat op zijn beurt de capaciteit verandert.