Bir mühəndis kimi siz elektron sxemlərin işləməsi üçün diodların nə qədər vacib olduğunu bilirsiniz.
Bəs uçqun diodundan xəbəriniz varmı? Uçqun diodları adi diodlardan fərqlidir, çünki onlar yüksək gərginlikli tətbiqlərdə bir sıra müxtəlif vəzifələri yerinə yetirməyə imkan verən xüsusi xüsusiyyətə malikdirlər.
Beləliklə, bağlayın və uçqun diodlarının füsunkar dünyasına dalmağa hazırlaşın!
Avalanche Diode-a giriş
Formal tərif:
Yarımkeçirici parçalanma diodu, adətən silikondan hazırlanmışdır, burada uçqun qırılması bütün pn qovşağında baş verir və gərginlik düşməsi daha sonra mahiyyətcə sabit və cərəyandan asılı deyildir; ən vacib iki növ IMPATT və TRAPATT diodlarıdır.
Uçqun diodu müəyyən bir gərginlikdə uçqun zamanı parçalanmaq üçün hazırlanmış yarımkeçirici diod növüdür.
Bir dioddakı gərginlik müəyyən bir dəyərdən yuxarı qalxdıqda, uçqun parçalanması baş verir.
Tikinti
Zener diodu və uçqun diodunun hər ikisi eyni şəkildə hazırlanır, lakin uçqun diodunda dopinq miqdarı Zener diodundan fərqlidir.
Uçqun diodunun qovşağı cari konsentrasiyanı və ondan gələn qaynar nöqtələri dayandırmaq üçün edilir ki, uçqun effekti dioda zərər verməsin.
Uçqun Diodunun İş Prinsipi
Uçqun diodları, zədələnmədən böyük bir cərəyan keçirə biləcəyi tərs parçalanma bölgəsində işləmək üçün hazırlanmışdır.
Uçqun diodunun pn qovşağı cari konsentrasiyanı və ondan gələn qaynar nöqtələri dayandırmaq üçün edilir ki, uçqun effekti dioda zərər verməsin.
Uçqun dioduna əks istiqamətli gərginlik tətbiq edildikdə, o, qırılma gərginliyinə çatır və uçqun qırılma bölgəsinə daxil olur və burada zədələnmədən böyük cərəyan keçirə bilir.
Uçqun qırılması, dioddakı gərginlik müəyyən bir dəyərdən yüksək olduqda baş verir, bu da cərəyanın sürətlə artmasına səbəb olur.
Uçqun çoxalması daha çox sərbəst elektron və ion yaradır ki, bu da cihazdan böyük miqdarda cərəyanın axmasına səbəb olur.
Uçqun diodlarının növləri
Zener Diodu
Zener diodu, dioddakı gərginlik müəyyən bir səviyyədən yuxarı qalxdıqda Zener parçalanma effektini göstərən bir diod növüdür.
Diod boyunca yüksək elektrik sahəsi uçqun parçalanmasının bir növü olan Zener parçalanması effektinə səbəb olur.
Zener diodu əsasən gərginliyi idarə etmək, dalğalanmalardan qorumaq və səs-küy yaratmaq üçün istifadə olunur.
Uçqun Fotodiodu
Uçqun fotodiodu uçqun qəzası bölgəsində işləmək üçün hazırlanmış bir növ yarımkeçirici dioddur.
Fiber optik rabitə sistemləri və görüntüləmə cihazları kimi az işıqlı tətbiqlərdə tez-tez yüksək qazanclı foton detektoru kimi istifadə olunur.
Fotonlar diod tərəfindən qəbul edildikdə, elektron-deşik cütləri yaradırlar
Dioddakı yüksək elektrik sahəsi daha sonra bu elektron-deşik cütlərini sürətləndirə bilər və yük daşıyıcılarının selinə səbəb ola bilər.
Zener və Avalanche Breakdown arasındakı fərq
Zenerin dağılması və uçqun çökməsinin baş verməsi ikisi arasındakı əsas fərqdir.
Zenerin pozulması, diodun tükənmə bölgəsində güclü bir elektrik sahəsi olduqda baş verir
Uçqun parçalanması sərbəst elektronlar dioddakı atomlara dəydikdə baş verir.
Dioddakı dopinq miqdarı Zenerin parçalanma gərginliyini, tükənmə bölgəsinin eni isə uçqun parçalanma gərginliyini təyin edir.
Video: DIODLAR! Onların bütün növləri və necə işləyirlər
İpucu: Əgər ehtiyacınız varsa, başlıq düyməsini yandırın.
Uçqun Diodlarının Tətbiqləri
Qoruyucu qurğular və gərginlik tənzimləyiciləri
Çox vaxt uçqun diodları həssas elektron hissələrin elektron dövrələrdə yüksək gərginlik və ya cərəyan dalğaları ilə zədələnməsindən qorunması üçün istifadə olunur.
Onlar həmçinin tərs qırılma bölgəsində işlədikləri dövrələrdəki yük üzərindəki gərginliyi idarə etmək üçün istifadə edilə bilər.
RF və Mikrodalğalı Sxemlərdə Səs Mənbələri
RF və mikrodalğalı sxemlərdə uçqun diodları çox vaxt səs-küy mənbəyi kimi istifadə olunur.
Uçqun parçalanması prosesi zamanı elektronlar və dəliklər təsadüfi olaraq hazırlanır ki, bu da ağ səs-küy yaradır
Bu, onları rabitə və elektron müharibə üçün faydalı edir.
Rəqəmsal Sxemlərdə Yüksək Sürətli Kommutasiya Qurğuları
Rəqəmsal sxemlərdə uçqun diodları, pikosaniyə adlanan çox qısa müddətdə açılıb-sönə bilən yüksək sürətli açarlar kimi istifadə olunur.
Buna görə də, onlar yüksək sürətli məlumat ötürülməsi və rəqəmsal siqnal emalı kimi şeylər üçün istifadə edilə bilər.
Optoelektronik Sistemlərdə Yüksək Qazanclı Foton Detektorları
Uçqun fotodiodları (APD) fotonların diod tərəfindən udulduğu zaman uçqun parçalanma bölgəsində işləmək üçün hazırlanmış yarımkeçirici cihazlardır.
APD-lər fiber-optik rabitə sistemlərində, lazer diapazonunda və digər aşağı işıq səviyyəli tətbiqlərdə yüksək qazanclı foton detektorları kimi istifadə olunur.
Uçqun Diodlarında Gərginlik Düşüşü
Uçqun diodları uçqun təsirindən istifadə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, buna görə də onlar qırıldıqda kiçik, lakin nəzərə çarpan bir gərginlik azalmasına malikdirlər.
Zener diodları isə hər zaman gərginliyi pozulduğu nöqtədən yuxarı saxlayır.
Uçqun diodlarının əksəriyyətində 1 ilə 2 volt arasında bir gərginlik düşməsi var.
Gərginliyin temperatur əmsalı
Zener diodlarında mənfi olan kiçik bir gərginlik əmsalı var, Avalanche diodlarında isə müsbət olan kiçik bir gərginlik əmsalı var.
Bu o deməkdir ki, temperatur yüksəldikcə uçqun diodunda gərginlik bir qədər yüksələcək, Zener diodunda isə temperatur yüksəldikcə aşağı düşəcək.
Digər diodlarla müqayisə
Schottky diodlarının əksəriyyətində 0,15V ilə 0,45V arasında bir gərginlik düşməsi var.
Silikon diodlar üçün irəli gərginlik 0,7V, Germanium diodları üçün isə 0,3V-dir.
Silikon diodda irəli gərginliyin düşməsi təxminən 0,7v-də demək olar ki, sabit olduğundan, ondan keçən cərəyan nisbətən böyük miqdarda dəyişdiyinə görə, sabit gərginlik mənbəyi kimi irəli istiqamətli silikon diod istifadə edilə bilər.
Uçqun Diodlarının İstifadəsinin Üstünlükləri və Dezavantajları
Uçqun diodları adi diodlarla müqayisədə bir sıra üstünlüklərə malikdir. Onlar əksər diodlardan daha uzun müddət xidmət göstərirlər, bu da müəyyən hallarda istifadə edildikdə onları daha etibarlı edir.
Uçqun diodunun pn qovşağı cari konsentrasiyanın və nəticədə qaynar nöqtələrin qarşısını almaq üçün nəzərdə tutulmuşdur ki, diod uçqun effekti ilə zədələnməsin.
Üstünlüklər
Uçqun diodları dövrələri qorumaq, səs-küy yaratmaq və foton tapmaq kimi bir sıra hallarda faydalıdır.
Onlar daha yüksək səviyyəli həssaslıq, yüksək performans və sürətli cavab müddəti nümayiş etdirirlər ki, bu da onları bu tətbiqlərdə istifadə üçün ideal edir.
Onlar həmçinin dövrələri orada olmaması lazım olan gərginliklərdən qoruya bilər, bu da onları elektron sistemlərdə faydalı edir.
Mənfi cəhətləri
Ancaq uçqun diodlarından istifadə ilə bağlı bəzi pis şeylər var ki, bunları düşünməlisiniz.
Bunlara daha yüksək işləmə gərginliyinə ehtiyac, uçqun prosesinin yaratdığı qeyri-xətti çıxış, daha yüksək səs-küy səviyyəsi və işləmək üçün yüksək tərs meylə ehtiyac daxildir.
Uçqun diodları da digər diodlar kimi işləməyə bilər ki, bu da bəzi hallarda problem yarada bilər.
Bu problemlərə malik olsalar da, uçqun diodları işlədikləri üçün müəyyən vəziyyətlərdə hələ də geniş istifadə olunur.
Onlar digər diod növləri kimi etibarlı olmasalar da, həssas və tez reaksiya verdikləri üçün elektron sistemlərdə faydalıdırlar.
Avalanche Diode və PIN Diode Arasındakı Fərq
Uçqun diodları və PIN diodları yarımkeçirici diodların hər iki növüdür, lakin çox fərqli şəkildə işləyirlər.
Əməliyyat gərginliyi
Çalışan gərginlik iki növ arasında böyük fərqdir.
Uçqun diodları normal əməliyyat bölgəsindən daha yüksək gərginliyə ehtiyacı olan tərs qırılma bölgəsində işləmək üçün hazırlanır.
PIN diodları isə əksinə, adətən daha az gərginliyə ehtiyacı olan irəliyə istiqamətli bölgədə işləyir.
Beləliklə, uçqun diodlarının uçqun parçalanma bölgəsinə çatmaq üçün daha yüksək gərginliyə ehtiyac duyduğunu söyləmək daha yaxşıdır, daha yüksək işləmə gərginliyinə ehtiyac duyurlar.
Səs-küy
Necə işlədikləri üçün uçqun diodları daha çox səs-küy yarada bilər.
Ancaq bu səs-küy səviyyəsi, qırılma gərginliyinin əks istiqamətində bir gərginlik tətbiq etməklə aşağı salına bilər.
PİN diodlar isə adətən daha az səs çıxardıqları üçün istifadə edilir, lakin istifadə olunma üsulundan asılı olaraq yenə də bir qədər səs-küy yarada bilirlər.
Daxili quruluş
Uçqun diodlarında xaricdən əks gərginlik tətbiq edildikdə elektronların çoxaldığı bir yer var.
Bu, daxili gücləndirməni 10 ilə 100 dəfə arasında artırır.
Digər tərəfdən, PIN diodları standart pn diodundan daha böyük tükənmə bölgəsinə və daha az tutuma malik olan daxili bir bölgəyə malikdir.
Bu o deməkdir ki, PİN diodlar daha həssasdır və daha tez cavab verir.
Gərginlik Tələbləri
Uçqun diodları silisium üçün 100 ilə 200 volt arasında daha yüksək olan tərs əyilmə gərginliyinə malikdir.
PIN diodu isə aşağı gərginlikdə işləyir və aşağı gücə malik cihazlar üçün yaxşıdır.
Ümumilikdə, uçqun diodları və PIN diodları oxşar üsullarla hazırlanır, lakin onların fərqli iş üsulları onların müxtəlif vəziyyətlərdə istifadə edildiyini bildirir.
Uçqun diodları yüksək gərginliklərlə, optoelektronik sistemlərdə isə yüksək qazanclı foton detektorları kimi istifadə edilə bilər.
Digər tərəfdən, PIN diodları həm aşağı səs-küyə, həm də yüksək sürətə ehtiyacı olan aşağı güclü, yüksək tezlikli tətbiqlər üçün daha yaxşıdır.
Aşağı səs-küylü uçqun diodları
Uçqun fotodiodları aşağı səs-küylü uçqun diodları (APD) üçün düzgün addır.
APD-lər işığı elektrikə çevirmək üçün fotoelektrik effektdən istifadə edən yarımkeçirici fotodiod detektorlarıdır. Onlar çox həssasdırlar.
Onların yüksək siqnal-küy nisbəti (SNR), sürətli vaxt reaksiyası, aşağı qaranlıq cərəyan və yüksək həssaslıq onları fərqləndirir.
APD-lərin tətbiqi
APD-lər bir çox fərqli şeylər üçün istifadə olunur, məsələn:
- Lazer diapazonu axtaranlar.
- Foton korrelyasiyasının tədqiqi.
- Fiber optika ilə əlaqə qurmaq üçün sistemlər.
- Lidar.
- PET və ya pozitron emissiya tomoqrafiyası üçün skanerlər.
Aşağı səs-küylü əyilmə dövrəsi
APD-nin qazancı qovşaqda əks istiqamətdə qoyulan gərginliklə idarə olunur. Qazancın sabit qalması və səs-küy səviyyəsinin aşağı olması üçün bu gərginliyi diqqətlə idarə etmək lazımdır.
Bunu etmək üçün, APD-lər üçün əyilmə gərginliyi aşağı səs-küylü əyilmə sxemi ilə hazırlana və idarə edilə bilər. Bu dövrə sabit tezlikli və aşağı səs-küylə PWM gücləndirici çeviricidən istifadə edir
Termistoru oxuyan mikrokontroller temperaturu kompensasiya edir.
Həddindən artıq səs-küy faktoru
PIN fotodiodları ilə müqayisədə APD-lər daha çox səs-küyə malikdir, çünki uçqun prosesinin statistikası cari dalğalanmalara səbəb olur.
Həddindən artıq səs-küy faktoru bir APD-nin atış səs-küyünü məhdudlaşdıran detektordan nə qədər çox səs-küyə malik olduğunu hesablamaq üçün bir yoldur.
Uçqun fotodiodları
Yüksək həssas yarımkeçirici fotodiod detektoru, uçqun fotodiod (APD) işığı elektrikə çevirmək üçün fotoelektrik effektdən istifadə edir.
APD yüksək tərs meyllə işləyir, bu, foton və ya işıq ona dəydikdə yaranan dəliklərin və elektronların uçqun kimi çoxalmasına imkan verir.
Bu, fotodiodun qazancını bir neçə dəfə artırmağa imkan verir, ona geniş həssaslıq verir.
APD-lərdə uçqun çoxalması prosesi necə işləyir
Uçqun prosesi foton udulduğunda və bir elektron və ya bir dəlik bir şeyə dəydikdə ionlaşdıqda başlayır.
Elektrik sahəsi meydana gələn daşıyıcılara təsir ionlaşması vasitəsilə ikinci dərəcəli daşıyıcıları yaratmaq üçün kifayət qədər enerji verir.
Bu proses elektron-deşik cütlərinin daşqını yaradır ki, bu da birbaşa udma ilə müqayisədə daha güclü siqnal verir.
APD-nin qazancı uçqun prosesinin yaratdığı elektronların və dəliklərin ümumi sayının cihaz tərəfindən udulmuş fotonların sayına nisbətinə bərabərdir.
Yaxşı və pis tərəfləri
Uçqun fotodiodunun əsas üstünlüyü onun çox həssas olması və aşağı səviyyəli siqnalları qəbul etməsidir.
APD digər yarımkeçirici fotodiodlardan daha həssasdır və digər fotodiodların eyni həssaslıq səviyyəsinə çata bilməyəcəyi yerlərdə istifadə edilə bilər.
Digər fotodiod növləri ilə müqayisədə, APD də daha sürətli cavab verir və istifadə edilmədikdə daha az cərəyan axınına malikdir.
Bununla belə, APD-lərin bəzi problemləri var.
- APD ilə bağlı əsas problemlərdən biri odur ki, digər fotodiodlarla müqayisədə onun işləməsi üçün daha yüksək gərginliyə ehtiyac var.
- Daşıyıcıların çoxalması səbəbindən APD-lər də lazım olduğundan daha çox səs-küy yaradır.
- Düzgün dizayn texnikası və iş şəraitindən istifadə səs-küyü azalda bilər.
- Nəhayət, APD-nin xətti çıxışı yoxdur, bu da bəzi hallarda istifadəni çətinləşdirə bilər.
İstifadə halları
| İstifadə olunur: | Təsvir: |
|---|---|
| Gərginlik tənzimləyiciləri | Uçqun diodları sabit istinad gərginliyini təmin etməklə elektron sxemlərdə gərginliyə nəzarət etmək üçün istifadə edilə bilər. Onlar dövrə boyunca gərginliyi sabit saxlamaq üçün şunt tənzimləyicisi və ya gələn gərginlik dəyişsə belə çıxış gərginliyini sabit saxlamaq üçün seriya tənzimləyicisi kimi istifadə edilə bilər. |
| Pulse generatorları | Uçqun diodları impuls generatorlarında yüksək gərginlikli qısa partlayışlar etmək üçün istifadə edilə bilər. Gərginlik sıçrayışı baş verdikdə, diod uçqun qəzasına düşür və sürətli yüksəlmə vaxtı ilə kəskin nəbz edir. Bu, yüksək tezlikli impulslara ehtiyacı olan radar kimi şeylər üçün faydalıdır. |
| Mikrodalğalı Cihazlar | IMPATT (IMPact ionization Avalanche Transit-Time) və TRAPATT (TRApped Plasma Avalanche Triggered Transit) diodları uçqun diodlarından istifadə edir. Bu diodlar mikrodalğalı diapazonda yüksək tezlikli siqnallar göndərir. Bu siqnallar radar sistemlərində, peyk rabitə sistemlərində və digər yüksək tezlikli tətbiqlərdə istifadə olunur. |
| Dalğalanmadan qorunma | Uçqun diodları elektron cihazları gərginlik artımlarından və keçici həddindən artıq gərginliklərdən qorumaq üçün dalğalanma qoruyucularında istifadə edilə bilər. Onlar gərginliyi müəyyən bir səviyyədə sıxışdıra və cihazı yüksək gərginlikdən zədələməkdən qoruya bilərlər. |
| RF gücləndiriciləri | Radiotezlik (RF) gücləndiriciləri yüksək güclü RF siqnalları yaratmaq üçün uçqun diodlarından istifadə edə bilər. Bu halda, diod uçqun parçalanma bölgəsinə daxil olur, bu da cərəyanın sürətlə artmasına və güclü RF siqnalının yaranmasına səbəb olur. |
| Rentgen və Qamma Şüaları Detektorları | Uçqun diodları tibbi təsvirlərdə və digər yerlərdə rentgen və qamma şüaları detektorları kimi istifadə edilə bilər. Çox enerjili fotonlar diod tərəfindən götürülür və bu, şüalanmanın enerjisini ölçmək üçün istifadə edilə bilən cərəyan nəbzini göndərir. |
Digər istifadələr:
https://en.wikipedia.org/wiki/Avalanche_diode
Nəticə
Bu məqalə sona çatdıqda, uçqun diodlarının bir çox elektron sistemin vacib hissələri olduğu aydın olur.
Necə hazırlandıqlarına və nə edə bildiklərinə görə hər bir mühəndis üçün faydalı alətlərdir.
Lakin, hər hansı digər texnologiya kimi, uçqun diodlarından istifadənin həm müsbət, həm də mənfi cəhətləri var və hər hansı bir tətbiqdə bunları diqqətlə ölçmək vacibdir.
Mühəndislər olaraq, biz həmişə daha yaxşı sistemlərin dizaynına kömək etmək üçün ən yeni və ən yaxşı texnologiyanı axtarırıq.
Ancaq saxlamaq da vacibdir nəzərə alın ki, elektronikanın əsasları çoxdan mövcuddur və bu gün də o vaxtkı kimi vacibdir.
Beləliklə, istər təcrübəli mühəndis olun, istərsə də yeni işə başlasanız, müasir elektronikada uçqun diodlarının necə işlədiyini bilmək vacibdir.
Bunu etməklə, siz yaxşı işləyən və tətbiqləriniz üçün etibarlı olan sistemləri daha yaxşı dizayn edə biləcəksiniz.
Texnologiya dəyişsə də, elektronikanın əsas qaydaları dəyişməz qalır.
Paylaşın...
