Andere diodetechnologieën

Varicap- of varactor-diodes

Een diode met variabele capaciteit staat bekend als een varicap-diode of als een varactor . Als een diode in tegengestelde richting is voorgespannen, vormt zich een isolerend uitputtingsgebied tussen de twee halfgeleidende lagen. In veel diodes kan de breedte van het uitputtingsgebied worden gewijzigd door de spervoorspanning te variëren. Dit varieert de capaciteit. Dit effect wordt geaccentueerd in varicap-diodes. De schematische symbolen worden weergegeven in de onderstaande afbeelding, waarvan er één is verpakt als een gemeenschappelijke kathode dubbele diode.

Varicap-diode:capaciteit varieert met omgekeerde voorspanning. Dit varieert de frequentie van een resonerend netwerk.

Als een varicap-diode deel uitmaakt van een resonantiecircuit zoals in de bovenstaande afbeelding, kan de frequentie worden gevarieerd met een stuurspanning, Vcontrol. Een grote capaciteit, lage Xc, in serie met de varicap voorkomt dat Vcontrol wordt kortgesloten door spoel L. Zolang de seriecondensator groot is, heeft deze een minimaal effect op de frequentie van het resonantiecircuit. Coptioneel kan worden gebruikt om de centrale resonantiefrequentie in te stellen. Vcontrol kan dan de frequentie rond dit punt variëren. Merk op dat de vereiste actieve schakelingen om het resonantienetwerk te laten oscilleren niet worden getoond. Voor een voorbeeld van een op varicap-diode afgestemde AM-radio-ontvanger, zie "elektronische varicap-diode-afstemming", hoofdstuk 9

Sommige varicap-diodes kunnen abrupt, hyperabrupt of superhyper abrupt worden genoemd. Deze verwijzen naar de verandering in junctiecapaciteit met veranderende omgekeerde voorspanning als abrupt of hyperabrupt of super hyperabrupt. Deze diodes bieden een relatief grote verandering in capaciteit. Dit is handig wanneer oscillatoren of filters over een groot frequentiebereik worden geveegd. Variërend van de bias van abrupte varicaps over de nominale limieten, verandert de capaciteit met een 4:1-verhouding, hyperabrupt met 10:1, super hyperabrupt met 20:1.

Varactor-diodes kunnen worden gebruikt in frequentievermenigvuldigingscircuits. Zie "Praktische analoge halfgeleidercircuits", Varactor-multiplier

Snap-diode

De klikdiode , ook bekend als de step recovery diode is ontworpen voor gebruik in frequentievermenigvuldigers met een hoge ratio tot 20 GHz. Wanneer de diode voorwaarts is voorgespannen, wordt lading opgeslagen in de PN-overgang. Deze lading wordt uitgetrokken omdat de diode in tegengestelde richting is voorgespannen. De diode ziet eruit als een stroombron met lage impedantie tijdens voorwaartse voorspanning. Wanneer omgekeerde voorspanning wordt toegepast, ziet het er nog steeds uit als een bron met lage impedantie totdat alle lading is teruggetrokken. Het "klikt" vervolgens naar een toestand met hoge impedantie en veroorzaakt een spanningsimpuls, rijk aan harmonischen. Een toepassing is een kamgenerator, een generator van vele harmonischen. Gematigd vermogen 2x en 4x vermenigvuldigers zijn een andere toepassing.

PIN-diodes

Een PIN-diode is een snelle schakeldiode met lage capaciteit. Verwar een PIN-schakeldiode niet met een PIN-fotodiode. Een PIN-diode wordt vervaardigd als een silicium-schakeldiode met een intrinsiek gebied toegevoegd tussen de PN-overgangslagen. Dit levert een dikker uitputtingsgebied op, de isolerende laag op de kruising van een omgekeerde voorgespannen diode. Dit resulteert in een lagere capaciteit dan een omgekeerde voorgespannen schakeldiode.

Pindiode:doorsnede uitgelijnd met schematisch symbool.

PIN-diodes worden gebruikt in plaats van schakeldiodes in radiofrequentietoepassingen (RF), bijvoorbeeld een T/R-schakelaar. De 1n4007 1000 V, 1 A voedingsdiode voor algemeen gebruik is naar verluidt bruikbaar als een PIN-schakeldiode. De hoge spanningswaarde van deze diode wordt bereikt door de opname van een intrinsieke laag die de PN-overgang verdeelt. Deze intrinsieke laag maakt van de 1n4007 een PIN-diode. Een andere PIN-diodetoepassing is hier de antenneschakelaar voor een richtingzoekerontvanger.

PIN-diodes dienen als variabele weerstanden wanneer de voorwaartse bias wordt gevarieerd. Een dergelijke toepassing is de spanningsvariabele verzwakker. De lage capaciteitskarakteristiek van PIN-diodes, verlengt de vlakke frequentierespons van de verzwakker tot microgolffrequenties.

IMPATT-diode

IMPact Avalanche Transit Time diode is een hoogvermogen radiofrequentie (RF) generator die werkt van 3 tot 100 GHz. IMPATT-diodes zijn gemaakt van silicium, galliumarsenide of siliciumcarbide.

Een IMPATT-diode is omgekeerd voorgespannen boven de doorslagspanning. De hoge dopingniveaus produceren een dun uitputtingsgebied. Het resulterende hoge elektrische veld versnelt snel dragers die andere dragers bevrijden in botsingen met het kristalrooster. Gaten worden geveegd in het P+-gebied. Elektronen drijven naar de N-regio's. Het cascade-effect creëert een lawinestroom die toeneemt, zelfs als de spanning over de junctie afneemt. De stroompulsen blijven achter bij de spanningspiek over de junctie. Een "negatief weerstandseffect" in combinatie met een resonantiecircuit produceert oscillaties bij hoge vermogensniveaus (hoog voor halfgeleiders).

IMPATT-diode:Oscillatorcircuit en zwaar gedoteerde P- en N-lagen.

Het resonantiecircuit in het schematische diagram van de bovenstaande figuur is het samengevoegde circuitequivalent van een golfgeleidergedeelte, waar de IMPATT-diode is gemonteerd. DC omgekeerde voorspanning wordt toegepast via een smoorspoel die voorkomt dat RF verloren gaat in de voorspanningstoevoer. Dit kan een deel van de golfgeleider zijn dat bekend staat als een bias-T-stuk. RADAR-zenders met laag vermogen kunnen een IMPATT-diode als stroombron gebruiken. Ze zijn te luidruchtig voor gebruik in de ontvanger. [YMCW]

Gunndiode

Diode, kanon Gunndiode

Een gunn-diode is uitsluitend samengesteld uit N-type halfgeleider. Als zodanig is het geen echte diode. Onderstaande figuur toont een licht gedoteerde N- laag omgeven door zwaar gedoteerde N+ lagen. Een spanning die wordt aangelegd over de N-type galliumarsenide gunn-diode creëert een sterk elektrisch veld over de licht gedoteerde N-laag.

Gunn-diode:Oscillatorcircuit en doorsnede van alleen N-type halfgeleiderdiode.

Naarmate de spanning toeneemt, neemt de geleiding toe als gevolg van elektronen in een lage energiegeleidingsband. Als de spanning wordt verhoogd tot boven de drempel van ongeveer 1 V, bewegen elektronen van de lagere geleidingsband naar de hogere energiegeleidingsband waar ze niet langer bijdragen aan geleiding. Met andere woorden, naarmate de spanning toeneemt, neemt de stroom af, een negatieve weerstandstoestand. De oscillatiefrequentie wordt bepaald door de looptijd van de geleidingselektronen, die omgekeerd evenredig is met de dikte van de N-laag.

De frequentie kan tot op zekere hoogte worden geregeld door de gunn-diode in een resonantiekring in te bedden. Het samengevoegde circuitequivalent dat in de bovenstaande afbeelding wordt getoond, is eigenlijk een coaxiale transmissielijn of golfgeleider. Galliumarsenide gunn-diodes zijn beschikbaar voor gebruik van 10 tot 200 GHz bij een vermogen van 5 tot 65 mW. Gunn-diodes kunnen ook als versterkers dienen. [CHW] [IAP]

Shockley-diode

De Shockley-diode is een 4-laags thyristor die wordt gebruikt om grotere thyristors te activeren. Het geleidt slechts in één richting wanneer het wordt geactiveerd door een spanning die de doorbreekspanning overschrijdt , ongeveer 20 V. Zie "Thyristors", de Shockley-diode. De bidirectionele versie heet een diak . Zie "Thyristors", de DIAC.

Constante stroomdiodes

Een constante-stroomdiode , ook bekend als een stroombegrenzende diode , of stroomregelende diode , doet precies wat de naam aangeeft:het regelt de stroom erdoorheen tot een bepaald maximumniveau. De constante stroomdiode is een versie met twee aansluitingen van een JFET. Als we proberen meer stroom door een diode met constante stroom te forceren dan zijn stroomregelpunt, "vecht hij gewoon terug" door meer spanning te laten vallen. Als we het circuit in figuur (a) hieronder (a) zouden bouwen en de diodestroom zouden uitzetten tegen de diodespanning, zouden we een grafiek krijgen die eerst stijgt en dan afvlakt op het huidige regelpunt zoals in figuur (b) hieronder (b).

Constante stroomdiode:(a) Testcircuit, (b) stroom versus spanningskarakteristiek.

Een toepassing voor een diode met constante stroom is het automatisch beperken van de stroom door een LED of laserdiode over een breed scala aan voedingsspanningen, zoals in de onderstaande afbeelding.

Toepassing van constante stroomdiode:laserdiode aansturen.

Natuurlijk moet het regelpunt van de constante stroomdiode worden gekozen om overeen te komen met de optimale voorwaartse stroom van de LED of laserdiode. Dit is vooral belangrijk voor de laserdiode, niet zozeer voor de LED, aangezien gewone LED's over het algemeen toleranter zijn voor voorwaartse stroomvariaties.

SiC-diodes

Diodes vervaardigd uit siliciumcarbide zijn geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen tot 400 °C. Dit kan zijn in een omgeving met hoge temperaturen:boorgat logging, gasturbinemotoren, automotoren. Of gebruik in een gematigde omgeving met een hoge vermogensdissipatie. Nucleaire en ruimtevaarttoepassingen zijn veelbelovend, aangezien SiC 100 keer beter bestand is tegen straling dan silicium. SiC is een betere warmtegeleider dan welk metaal dan ook. SiC is dus beter dan silicium in het afvoeren van warmte. Doorslagspanning is enkele kV. SiC-stroomapparaten zullen naar verwachting het verlies van elektrische energie in de energiesector met een factor 100 verminderen.

Polymeerdiode

Diodes op basis van organische chemicaliën zijn geproduceerd met behulp van processen bij lage temperatuur. Gatenrijke en elektronenrijke geleidende polymeren kunnen in lagen met inkjet worden bedrukt. Het grootste deel van het onderzoek en de ontwikkeling is van de organische LED (OLD). De ontwikkeling van goedkope afdrukbare organische RFID-tags (radiofrequentie-identificatie) is echter aan de gang. Bij deze poging is een organische pentaceen-gelijkrichter op 50 MHz bedreven. Rectificatie naar 800 MHz is een ontwikkelingsdoel. Een goedkope metalen isolator metaal (MIM) diode die werkt als een back-to-back zenerdiode-clipper is ontwikkeld. Er is ook een tunneldiode-achtig apparaat gefabriceerd.