Diode là gì? Cấu tạo của diot | Các loại diode hiện có trên thị trường

Diode là gì ? Không phải là câu hỏi khó vấn đáp, nhưng để vấn đáp được khá đầy đủ và đúng mực nhất thì không phải là đơn thuần. Đó là nguyên do vì sao mình triển khai bài viết này !

Diode là gì

Diốt là linh phụ kiện điện tử được tạo thành từ vật tư bán dẫn. Nó gồm có hai lớp chất bán dẫn. Một lớp được pha tạp với vật tư loại P. và lớp kia với vật tư loại N. Sự tích hợp của cả hai lớp loại P. và N này tạo thành một điểm nối được gọi là tiếp giáp P – N .
Nó được cho phép dòng điện chạy theo hướng thuận và bị chặn theo hướng ngược lại. Chúng còn được gọi là diode chỉnh lưu được sử dụng để chỉnh lưu .

Có nhiều loại điốt khác nhau sử dụng tiếp giáp P-N với sự thay đổi nồng độ pha tạp. Chúng ta cùng tìm hiểu ở phần nội dung bên dưới nhé!

Diốt tiếng Anh là gì ?

Trong tiếng Anh người ta gọi điốt là Diode. Các bạn có thấy từ diốt tất cả chúng ta hay đọc là từ phiên âm tiếng Anh ra không nào !

Ký hiệu của diode

Trong những mạch điện, diode được ký hiệu rất riêng, nhìn vào mạch là tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nhận ra đây là linh phụ kiện bán dẫn diode. Các bạn xem qua hình minh hoạ ký hiệu diode như bên dưới đây :

Cấu tạo của diốt

Diode bán dẫn có cấu trúc gồm hai lớp chất bán dẫn. Lớp chất bán dẫn loại P. và lớp chất bán dẫn loại N .
Cấu tạo điốt được minh hoạ như hình vẽ bên dưới :

Nguyên lý thao tác của diode

Với điốt, nguyên tắc thao tác của chúng, ta hoàn toàn có thể hiểu đơn thuần như sau :

• Khi cấp nguồn cho diode theo mạch: Chân dương cấp vào chân dương anode của diode, chân âm nguồn cấp vào chân Cathode của diode. Khi nguồn cấp lớn hơn 0.7V với chất bán dẫn loại Si hay 0.2V với chất bán dẫn loại Ge, thì diode dẫn hay còn gọi là phân cực thuận. Lúc này dòng điện được đi qua diode.
• Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào chân Cathode của diode và chân âm nguồn cấp vào chân Anode thì điốt không dẫn tức là không cho dòng điện chạy qua. Người ta gọi trường hợp này là phân cực ngược.
• Diode có cực tính, điốt chỉ dẫn theo chiều thuận cực.

Đặc tuyến vôn – ampe của diot

Đặc tuyến Vôn-Ampe của Diode là đồ thị diễn đạt quan hệ giữa dòng điện qua điốt và điện áp UAK đặt vào nó. Chúng ta xem xét đặc tuyến này trên điốt bán dẫn loại Si. Với Ud = 0.7 V .

Để dễ hiểu hơn, người ta chia đặc tuyến này thành hai quy trình tiến độ :

• Giai đoạn 1: Khi điện áp UAK > Ud > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực thuận.
• Giai đoạn 2: Khi điện áp UAK
  

Khi điốt được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện hầu hết nhờ vào vào điện trở của mạch ngoài ( được mắc tiếp nối đuôi nhau với điốt ). Dòng điện nhờ vào rất ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện .

Chức năng của diode – Diode dùng để làm gì

Diode bán dẫn có tính năng gì ? Chúng ta cùng điểm qua một vài tính năng của linh phụ kiện bán dẫn cơ bản này nhé !
Trước kia, trong môn vật lý tất cả chúng ta đã được học về diode cùng với những tính năng của nó như : Dùng để chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, diode tách sóng, dùng để lọc tần số, … ngoài những chúng còn được sử dụng cho mạch ghim áp phân cực cho những transistor hoạt động giải trí .

Cách đo diode

Việc đo diode, kiểm tra diode là việc làm khá thông thường của những bạn học kỹ thuật điện tử nói chung .
Chúng ta hoàn toàn có thể đo diode bằng đồng hồ đeo tay điện tử, đồng hồ đeo tay VOM vạn năng, …
Việc đo diode, kiểm tra điốt cho tất cả chúng ta biết thực trạng của điốt như thế nào. Ví dụ như : điốt hoạt động giải trí tốt, diode bị chập, diode bị đứt, hay bị dò …

Về cơ bản, những bước thực thi đo như sau :
Chỉnh thang đo đồng hồ đeo tay ở thang x 1 Ω, đặt hai que đo của đồng hồ đeo tay VOM vào hai đầu của diode. Sẽ có những trường hợp xảy ra như sau :

• Trường hợp 1: Đặt que đen vào chân anode, que đỏ vào chân cathode. Kim lên. Sau đó chúng ta đảo ngược que đo vào 2 chân diode. Tức là que đen lúc này đặt vào chân cathode, que đỏ vào chân anode. Kim không nhảy. Kết luận diode vẫn còn hoạt động tốt.
• Trường hợp 2: Khi đo cả 2 chiều như trong trường hợp 1 mà kim đồng hồ đều nhảy về 0Ω. Kết luận diode bị chập
• Trường hợp 3: Khi đo như trường hợp 1 mà kim đồng hồ không nhảy khi que đen đặt vào chân anode và que đỏ đặt vào cathode. Kết luận: Diốt bị đứt.
• Trường hợp 4: Khi thao tác đo như trường hợp 1 nhưng chỉnh thang đo ở mức thang 1KΩ. Kim Vom vẫn nhảy lên một ít khi đặt que đen vào chân cathode, que đỏ vào anode. Kết luận: diốt khả năng cao là bị dò. Không nên sử dụng.

Cách kiểm tra Diode Zener

Để kiểm tra một diode zener với đồng hồ đeo tay vạn năng kỹ thuật số hoặc analog, tất cả chúng ta thực thi những bước như sau :

• Ngắt kết nối diode zener khỏi mạch và nguồn điện nếu nó đã được kết nối trong mạch.
• Tìm các cực của diode zener, tức là cực dương và cực âm vì nó giống như các điốt tiếp giáp P-N và LED bình thường
• Kết nối diode zener qua một nguồn điện áp DC điều chỉnh được, nối tiếp với điện trở 100Ω
• Sau đó kết nối que đỏ với cực âm, que đen với cực dương diode zener

Trong cả hai đồng hồ đeo tay vạn năng kỹ thuật số hoặc tựa như, chọn thang đo điện áp DC

• Tăng dần điện áp cấp cho diode zener và lưu ý đọc đồng hồ hiển thị trên màn hình. Chỉ số sẽ tăng cho đến điện áp đánh thủng của diode zener (trong trường hợp điện áp cấp 12VDC, điện áp đánh thủng là 6V) khi bạn tăng điện áp cấp từng bước từ thấp lên cao. Khi đồng hồ dừng ở giá trị cụ thể và không hiển thị giá trị khác khi bạn vẫn tăng điện áp nguồn, bạn không nên tiếp tục tăng điện áp cấp nếu không, diode có thể bị phá hủy.
• Kết luận diode zener ở trong tình trạng tốt, nếu không, diode zener bị lỗi và cần phải thay thế.

Các loại diot thường gặp

Nội dung này tất cả chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu và khám phá xem có bao nhiêu loại diode và những đặc thù của từng loại nhé !

Diode tín hiệu nhỏ

Là một loại diode tiếp giáp P-N hoạt động giải trí trên tín hiệu điện áp thấp. Khu vực tiếp giáp của nó rất nhỏ. Do đó, lớp tiếp giáp có điện dung ít hơn và năng lực tàng trữ điện tích thấp. Điều này giúp những diode tín hiệu nhỏ có vận tốc chuyển mạch cao với thời hạn hồi sinh rất nhanh. Tuy nhiên, hạn chế của nó là điện áp thấp và những thông số kỹ thuật về dòng điện .
Do vận tốc chuyển mạch cao, những loại điốt này được sử dụng trong những mạch có tần số cao .

Diode chỉnh lưu

Diode chỉnh lưu là một loại diode tiếp giáp P-N, có diện tích quy hoạnh tiếp giáp P-N rất lớn. Điều này dẫn đến điện dung cao theo hướng ngược lại. Vì vậy nó có vận tốc quy đổi thấp .

Đây là loại thông dụng nhất và được sử dụng nhiều nhất. Những loại điốt này hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý dòng điện nặng và được sử dụng để quy đổi AC thành DC ( Chỉnh lưu ) .

Diode Schottky

Diode Schottky, được đặt theo tên của một nhà vật lý người Đức Walter H. Schottky, là một loại diode gồm có một điểm nối nhỏ giữa chất bán dẫn loại N và sắt kẽm kim loại. Nó không có lớp tiếp giáp P-N .

Điểm cộng của diode Schottky là nó có điện áp chuyển tiếp rất thấp và chuyển mạch nhanh. Vì không có đường giao nhau P-N, vận tốc chuyển mạch diode Schottky rất nhanh .
Hạn chế của diode Schottky là nó có điện áp đánh thủng thấp và dòng rò ngược cao .

Điốt SBR

Điốt SBR cũng là điốt chỉnh lưu nhưng chúng có điện áp chuyển tiếp thấp giống như một diode Schottky. Chúng có dòng rò ngược thấp giống như một diode tiếp giáp P-N thông thường .

SBR sử dụng MOSFET bằng cách thực thi liên lạc ngắn giữa cổng và nguồn của nó .
SBR có điện áp chuyển tiếp thấp, dòng rò ngược ít hơn và năng lực chuyển mạch nhanh .

Điốt phát sáng ( LED )

Diode phát sáng cũng là một loại diode tiếp giáp P-N phát ra ánh sáng trong phân cực thuận .

Khi những hạt mang điện ( electron ) vượt qua lớp tiếp giáp và phối hợp với những lỗ electron ở phía bên kia, chúng phát ra những hạt photon ( ánh sáng ). Trong khi sắc tố của ánh sáng nhờ vào vào khoảng cách nguồn năng lượng của chất bán dẫn .
LED quy đổi nguồn năng lượng điện thành nguồn năng lượng ánh sáng .

Điốt thu quang Photodiode

Photodiode là một loại diode tiếp giáp P-N hoàn toàn có thể quy đổi nguồn năng lượng ánh sáng thành dòng điện. Hoạt động của nó là ngược lại với đèn LED .

Mỗi diode bán dẫn bị ảnh hưởng tác động bởi những hạt mang điện quang. Đó là nguyên do tại sao chúng được đóng gói trong một vật tư chặn ánh sáng .
Trong photodiode, có một lỗ mở đặc biệt quan trọng được cho phép ánh sáng đi vào phần cảm biến của nó .
Khi ánh sáng ( hạt Photon ) chiếu vào tiếp giáp P-N, nó sẽ tạo ra cặp lỗ electron. Những electron và lỗ trống chảy ra như dòng điện. Để tăng hiệu suất cao, cần sử dụng thêm một diode tiếp giáp PIN .
Photodiode được sử dụng trong phân cực ngược và chúng hoàn toàn có thể được sử dụng trong pin mặt trời .

Điốt laser

Diode laser tựa như như LED vì nó quy đổi nguồn năng lượng điện thành nguồn năng lượng ánh sáng. Nhưng không giống như LED, diode laser tạo ra ánh sáng tích hợp .

Các diode laser có một điểm nối PIN, trong đó electron và lỗ phối hợp với nhau trong khu vực ( I ). khi chúng tích hợp, nó tạo ra một chùm tia laser .
Điốt laser được sử dụng trong cáp quang, ổ đĩa CD và máy in laser, …

Diode tunnel

Diode tunnel được Leo Esaki ý tưởng vào năm 1958 và ông đã nhận được phần thưởng Nobel năm 1973, đó là nguyên do tại sao nó còn được gọi là diode Esaki .

Diode tunnel là một diode có tiếp giáp P-N pha tạp nặng. Nó hoạt động trên nguyên tắc của hiệu ứng tunnel. Do nồng độ pha tạp nặng, lớp tiếp giáp trở nên rất mỏng. Điều này cho phép các electron dễ dàng thoát qua. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng tunnel hay hiệu ứng đường hầm.

Diode tunnel có năng lực dẫn ngược và nó được xem là một thiết bị chuyển mạch nhanh. Chúng được dùng trong những ứng dụng như bộ tạo giao động và bộ khuếch đại vi sóng .

Diode Zener là gì

Diode Zener được đặt theo tên của Clarence Malvin Zener, người đã phát hiện ra hiệu ứng zener .
Nó là một loại diode, không riêng gì được cho phép dòng điện chạy theo hướng thuận mà còn theo hướng ngược lại. Khi điện áp ngược đạt đến điện áp đánh thủng được gọi là điện áp Zener, nó được cho phép dòng điện đi qua .
Diode Zener có nồng độ pha tạp nặng hơn so với diode tiếp giáp P-N thông thường. Do đó, nó có một khu vực tiếp giáp rất mỏng dính .
Trong phân cực thuận, nó hoạt động giải trí như một diode tiếp giáp P-N đơn thuần ( Bộ chỉnh lưu ) .

Trong phân cực ngược, nó chặn cho đến khi điện áp ngược đạt đến ngưỡng điện áp zener. Sau đó, nó được cho phép dòng điện đi qua với sự sụt giảm điện áp không đổi .
Sự cố đảo ngược Zener được gây ra do hai nguyên do, đó là sự hủy hoại lượng tử điện tử và hiệu ứng thác .
Một diode Zener hầu hết được sử dụng trong thông số kỹ thuật phân cực ngược. Nó cung ứng một điện áp không thay đổi để bảo vệ những mạch khỏi quá điện áp .

Diode ngược

Diode ngược là một diode tiếp giáp P-N, có hoạt động giải trí tương tự như như diode tunnel và diode Zener. Nhưng điện áp hoạt động giải trí thấp hơn nhiều .
Một diode ngược về cơ bản là một diode tunnel, có một bên của lớp tiếp giáp có nồng độ pha tạp tương đối ít hơn so với phía bên kia .

Trong phân cực thuận, nó hoạt động giải trí như một diode tunnel nhưng hiệu suất cao tunnel của nó giảm đi nhiều so với diode tunnel. Mặt khác, nó hoạt động giải trí như một diode tiếp giáp P-N thông thường .
Trong phân cực ngược, nó hoạt động giải trí như một diode Zener nhưng điện áp ngưỡng thấp hơn nhiều .
Nó không được sử dụng thoáng đãng nhưng nó hoàn toàn có thể được sử dụng để chỉnh lưu tín hiệu điện áp nhỏ ( 0,1 đến 0,6 V ). Do vận tốc quy đổi nhanh, nó hoàn toàn có thể được sử dụng như một công tắc nguồn trong bộ trộn và bộ nhân RF .

Diode thác

Diode thác Avalanche là một diode tiếp giáp P-N được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để hoạt động giải trí trong vùng sự cố thác .
Diode Avalanche hoạt động giải trí tương tự như như diode Zener. Tuy nhiên, nồng độ pha tạp của một diode Zener tương đối cao hơn so với một diode thác .

Bên trong diode Zener tạo ra một điểm nối nhỏ và điện áp thấp hoàn toàn có thể thuận tiện phá vỡ nó. Tuy nhiên, diode thác có một điểm nối rộng vì nồng độ pha tạp ít. Vì vậy, nó yên cầu một điện áp cao cho đánh thủng. Lớp tiếp giáp rộng này làm cho nó trở thành một bộ bảo vệ tốt hơn so với một diode Zener đơn thuần .

Diode PIN

Diode PIN là một diode ba lớp, tức là lớp P., lớp I và lớp N. Lớp bán dẫn nội tại I được đặt giữa P. và một chất bán dẫn loại N .
Các electron và lỗ trống từ vùng N và P. lần lượt chảy đến vùng nội tại ( I ). Một khi vùng I lấp đầy trọn vẹn với những lỗ electron, diode mở màn dẫn .
Trong phân cực ngược, lớp nội tại rộng trong diode hoàn toàn có thể chặn và chịu được điện áp ngược cao .
Ở tần số cao hơn, diode PIN sẽ hoạt động giải trí như một điện trở tuyến tính. Đó là do trong thực tiễn là những diode PIN có thời hạn hồi sinh ngược kém. Lý do là vì lớp tiếp giáp rộng, nên không có đủ thời hạn để xả nhanhtrong 1 chu kỳ luân hồi .
Trong khi ở tần số thấp, nó hoạt động giải trí như một diode chỉnh lưu. Bởi vì nó có đủ thời hạn để xả và tắt trong 1 chu kỳ luân hồi .
Nếu một photon đi vào khu vực I của một diode PIN phân cực ngược, nó sẽ tạo ra một cặp lỗ electron. Cặp lỗ electron này chảy ra như dòng điện. Vì vậy, nó cũng được sử dụng trong những bộ tách sóng quang và tế bào quang điện .
Điốt PIN được sử dụng trong chỉnh lưu điện áp cao, trong ứng dụng RF làm thành phần suy hao và chuyển mạch .

Diode công suất SCR

SCR là thiết bị chuyển mạch bán dẫn P-N-P-N bốn lớp. Nó có ba cực là Anode, Cathode và Gate .
SCR về cơ bản là một diode với nguồn vào tinh chỉnh và điều khiển bên ngoài được gọi là cổng gate. Nó được cho phép dòng chảy theo một hướng .
Khi SCR được phân cực thuận, nó chặn nhưng vẫn được cho phép dòng chảy. Điều này được gọi là chính sách chặn chuyển tiếp .
Để làm cho SCR hoạt động giải trí ở chính sách chuyển tiếp, nó cần điện áp đủ để vượt qua ngưỡng ngắt hoặc bằng cách áp một xung dương vào chân gate của nó .

Để tắt SCR, hãy giảm dòng điện hoặc tắt chân gate và ngắn mạch cực dương-cực âm trong giây lát .
Trong phân cực ngược, SCR ngăn dòng điện đi qua ngay cả khi kích chân gate. Nhưng nếu điện áp ngược đạt đến điện áp đánh thủng, SCR mở màn dẫn điện do hiện tượng kỳ lạ thác .
SCR được sử dụng để điều khiển và tinh chỉnh những mạch công suất cao, chỉnh lưu AC công suất cao

Diode hạn xung hai chiều ( TVS )

Diode hạn xung hai chiều hoặc diode TVS là một loại diode thác bảo vệ mạch điện áp cao

Diode TVS có năng lực giải quyết và xử lý điện áp cao so với diode thác .
Diode TVS đơn hướng hoạt động giải trí tương tự như như diode thác. Nó hoạt động giải trí như một bộ chỉnh lưu trong phân cực thuận và bảo vệ tăng trong phân cực ngược .
Diode TVS hai chiều hoạt động giải trí như hai điốt thác đối nghịch nhau. Nó hoạt động giải trí cả hai cách và phân phối bảo vệ đột biến khi được sử dụng song song với một mạch .

Diode biến dung – Varicap

Diot biến dung có đặc thù đặc biệt quan trọng, đó là khi phân cực nghịch, điốt giống như một tụ điện, loại này được dùng nhiều cho mạch phân tần số như máy thu hình, máy thu sóng FM và nhiều thiết bị truyền thông online khác .

Diode xung là gì

Là những diode có tần số cung ứng cao từ vài chục kilo hertz đến cả mega hertz. Diode thường có vòng lưu lại đứt nét hoặc ghi lại bằng hai vòng. Chúng thường được sử dụng trong những nguồn xung, trong mạch cao tần .

Diode cầu là gì

Diode cầu là diode dùng trong những mạch chỉnh lưu, nắn điện AC thành điện DC trong toàn kỳ. Chúng có cấu trúc gồm 4 diode chỉnh lưu thường nối với nhau thành một cầu .

Diode tách sóng

Là loại Diode nhỏ. Chúng có vỏ bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh. Chúng thường được dùng để tách sóng tín hiệu trong những mạch cao tần .

Ứng dụng của diode

Diode là một linh phụ kiện bán dẫn được dùng rất nhiều trong những mạch chỉnh lưu điện, dùng trong nhiều thiết bị điện tử, những bộ quy đổi tín hiệu, chia tín hiệu … Một số mạch ứng dụng của diode mà tất cả chúng ta đã có dịp khám phá trong vật lý như :

• Mạch logic số

• Mạch xén – kẹp
  • Được sử dụng trong các máy phát FM để giảm tiếng ồn
  • Để giới hạn đầu vào điện áp cho một thiết bị
  • Để sửa đổi dạng sóng hiện có thành sóng ra mong muốn
• Mạch ghim
• Mạch tách sóng đường bao
• Mạch nhân đôi điện áp

Bài viết đã trình bày chi tiết về các loại diode thường thấy trong các thiết bị điện tử hiện nay. Hy vọng rằng sẽ giúp ích cho các bạn đang tìm hiểu về các linh kiện điện tử.

Rất mong nhận được những góp ý và san sẻ của những bạn. Cảm ơn !