Wat zijn halfgeleiderdiodes?
Halfgeleiderdioden zijn halfgeleiderapparaten die elektronen in een enkele richting geleiden en een verbonden positieve (P) -type en negatieve (N) -type halfgeleider gebruiken. Wanneer het N-type materiaal negatief is, geven elektrondonors elektronen af naar de meer positieve P-type halfgeleider, resulterend in een voorwaartse voorspanninggeleiding. Een omgekeerde voorspanning treedt op wanneer het P-type materiaal negatief is en het N-type materiaal positief is. Halfgeleiderdiodes lijken erg op eenrichtingskleppen die worden gebruikt voor waterpompen. Wanneer de pomp wordt uitgeschakeld, stroomt het water niet terug omdat de eenrichtingsklep dit voorkomt, maar wanneer de pomp loopt, stroomt er water door alsof de klep er helemaal niet is.
De eerste halfgeleiderdioden waren gasvormig, hadden een direct verwarmde kathode en een plaat en bevonden zich in een vacuümbuis. Wanneer een negatieve lading beschikbaar is bij de kathode, laat thermische energie elektronen door het vacuüm vliegen en worden aangetrokken door de positief geladen plaat. Bij een positieve kathode stromen er geen elektronen uit de plaat. Dit mechanisme maakte de eerste vermogensgelijkrichters mogelijk, die wisselstroom (AC) in gelijkstroom (DC) omzetten.
Kleine signaaldioden hebben een zeer lage voorwaartse spanningsval, waardoor ze nuttig zijn voor signaaldetectie en laagspanningsschakeling. Voor radiofrequentietoepassingen worden germanium halfgeleiders met een metaal-halfgeleiderovergang gebruikt voor detectie op laag niveau en andere conversies op laag signaalniveau. Verschillende soorten kleine signaalschakeldiodes worden gecategoriseerd door verschillende factoren, waaronder schakelsnelheid en junctiecapaciteit.
Schottky-diodes zijn halfgeleiderdiodes die speciaal zijn geconstrueerd met behulp van een halfgeleider die is verbonden met een metaal. De resulterende voorwaartse spanningsval is ongeveer 0,5 volt gelijkstroom (VDC). Schottky-diodes worden gebruikt voor klemtoepassingen die circuits beschermen tegen tijdelijke spanningen van meer dan 1 VDC boven het positieve DC-voedingsniveau. Dit is mogelijk door de anode van een Schottky-diode aan te sluiten op de signaallijn die wordt beschermd terwijl de kathode wordt aangesloten op de positieve voedingsbus.
Tuning diodes maken gebruik van de reverse bias capaciteit van de diode. Wanneer de omgekeerde voorspanning wordt verhoogd, neemt de capaciteit gewoonlijk af als gevolg van het effect van het vrijwel verminderen van het verbindingsoppervlak onder verhoogde omgekeerde spanning. Het DC-circuit kan omgaan met deze instelbare capaciteit van de afstemdiode. Deze capaciteit maakt deel uit van een wisselstroomcircuit dat zijn middenfrequentie kan veranderen, gedeeltelijk op basis van de instelbare capaciteit van de afstemdiode, wat resulteert in het vermogen van een diode om zijn circuit af te stemmen.
Siliciumdioden hebben typisch een 0,7 VDC voorwaartse spanningsval, terwijl germaniumdioden 0,3 VDC hebben. De maximale omkeerspanning, bekend als de doorslagspanning, en de maximale voorwaartse stromen hangen af van specifieke diode-ontwerpen. Voor de meeste circuitbehoeften zijn er diodes beschikbaar met de benodigde speciale kenmerken. Als een enkele diode niet aan de eisen voldoet, kunnen meerdere diodes in serie of parallel bedrijf voldoende zijn.