Диод

1-се рәсем: Диодтың яҡындан төшөрөлгән һүрәте, квадрат формаһындағы ярымүткәргес кристалл (һулда ҡара объект) күрһәтелгән.

2-се рәсем: Төрлө ярымүткәргес диодтар. Аҫта: күпер турылайткысы. Күпселек диодтарҙа, аҡ йәки ҡара төҫтәге таҫма катод электродына ишра итә, был электродтан диод үткәргәндә шартлы ток ағып сыға.

3-нче рәсем: вакуум көпшә диод структураһы. Еп асыҡ булырға мөмкин, йәки ғәҙәттә (бында күрһәтелгәнсә) батырылған һәм яҡын катодтан изоляцияланған булырға мөмкин.

Диод (бор. грек. δις — ике һәм -од) — электроникала Вольт-Ампер характеристикаһы һыҙыҡса булмаған ике электродлы электрон компонент.

Хәҙерге ваҡытта иң таралған тип диод булып «ярым үткәргес диод» булып тора. Был тип диод ғәҙәттә ярым үткәргес материал киҫәгенән һәм уға тоташтырылған ике электродтан тора.

«Лампа диоды» (вакуум көпшә диоды) (хәҙерге ваҡытта һирәк ҡулланыла, бары тик ҡайһы бер юғары-егәрлек технологияларында) ул ике электродлы вакуум көпшә.

Диодтың ғәҙәти функцияларының береһе ул электр тогын бер йүнәлештә ебәреү (был йүнәлеш диодтың «туры» йүнәлеше тип атала), ә ҡаршы йүнәлештәге токты тотҡарлау («кире» йүнәлеш). Шулай итеп, диод тураһында кире клапандың электрон версияһы тураһында кеүек фекер йөрөтөргә була. Диодтың был бер йүнәлешле тотошо электр тогын турайтыу тип атала, һәм алмаш токты даими токка әүерелдереү өсөн ҡулланыла, шулай уҡ радиоалғыстарҙа радиосигналдарҙан модуляцияланған мәғлүмәтте сығару өсөн ҡулланыла.

Шулай ҙа, диодтар үҙен, күрһәтелгән «ҡабыҙыу-һүндереү» ғәмәленән ҡатлаулыраҡ тоторға мөмкин. Ярым үткәргес диодтар туры йүнәлештә билдәле «буҫаға» көсәнеше ҡуйылғансы электр тогын үткәрә башламайҙар (был хәлдәге диодты «туры йүнәлештә көсәнеш ҡуйылған» тип атайҙар). Туры йүнәлештә көсәнеш ҡуйылған диодта көсәнеш төшөүе ток үҙгәреү менән әҙ генә үҙгәрә һәм температураның функцияһы булып тора; был эффектты температура датчигы яһау өсөн йәки сағыштырыу өсөн көсәнеш булдырыу өсөн ҡулланырға мөмкин.

Ярым үткәргес диодтар линиялы булмаған электр характеристикаларына эйә, быны уларҙың P—N уҙыуының конструкцияһын үҙгәртеп модификацияларға була. Был күп төрлө функцияны үтәй ала торған махсус маҡсатлы диодтарҙа ҡулланыла. Мәҫәлән, Зенер диодтары көсәнеште регуляциялау өсөн, Тау ишелеү — осоп үтеү диодтары (рус. лавинно-пролетный диод, eng. avalanche diodes ) схемаларҙы юғары көсәнеш һикереүҙәренән һаклау өсөн, варактор диодтары радиоалғыстарҙа һәм телевизорҙарҙа электрон рәүештә канал һайлау өсөн, Ганн диодтары, туннель диодтары һәм IMPATT диодтары радио йышлыҡтағы тирбәнештәр генерациялау өсөн, ә яҡтылыҡ һибеүсе диодтар яҡтыртыу өсөн ҡулланыла. Туннель диодтарына кире ҡаршылыҡ хас, был үҙенсәлек уларҙы ҡайһы бер төр схемаларҙа файҙалы итә.

Диодтар беренсе ярым үткәргес йыһазы булған. Кристалдарҙың электр тогын турайту һәләтен немец физигы Фердинанд Браун 1874 йылда асҡан. Беренсе бесәй мыйығы диоды дип аталған ярым үткәргес диодтар 1906 йыл тирәһендә, гален кеүек минерал кристалдарҙан яһалған. Хәҙерге ваҡытта, күпселек диодтар кремнийҙан яһала, шулай ҙа, германий һымаҡ ярым үткәргестәр ҙә ҡулланыла.

Тарих

Термион һәм ҡаты есем диодтар параллель рәүештә эшләнеп сығарылған.

1873 йылда Фредерик Гутри термион диодтар эшләүенең төп принцибын асҡан. Гутри уңай ҡоролған электроскоптың ҡоролмаһын уның янына ергә тоташтырылған аҡ ҡыҙған металл киҫәген китереп (тейҙермәйенсә) алып булғанын асҡан. Шуны уҡ кире ҡоролған электрод өсөн ҡулланырға мөмкин булмаған, был токтың бер генә йүнәлештә үткәнен күрһәткән.

1880 йылдың 13 февралендә Томас Эдисон был принципты бәйһеҙ рәүештә тағын бер тапҡыр асҡан. Был ваҡытта Эдисон уның яҡтылык лампаларының күмер ептәре гел тиерлек ыңғай ҡоролған яғында янып сығыуҙың сәбәбен тикшергән. Уның быяла корпусҡа иретеп йәбештерелән металл электродлы махсус лампаһы булған. Был йыһазды ҡулланып, ул ҡыҙған ептән вакуум аша металл тәлинкәгә күҙгә күренме торған ток уҙыуын раҫлаган, әмма был күренеш тәлинкә уңай «ҡоролмаға тоташтырылғанда» ғына булған.

Эдисон даими ток вольтметрында уның модификацияланған яҡтылыҡ лампаһы эффектив рәүештә резисторҙы алмаштырыусы схеманы эшләп сығарған. Эдисон ошо асышы өсөн 1884 йылда патент менән бүләкләнгән. Ул ваҡытта андый йыһазды ғәмәлдә ҡулланырға мөмкин булмаған. Шулай итеп, патент берәр кеше Эдисон эффектына ҡулланылыш тапкас ҡына ғәмәлгә инергә тейеш булған.

Джон Амброзе Флеминг (Маркони Компанияһының фәнни кәңәшсеһе һәм элек Эдисонға эшләгән кеше) Эдисондың эффектына нигеҙләнеп теүәл радиодетектор яһарға мөмкин икәнен тапҡан. Флеминг беренсе ысын термион диодҡа Британияла 1904 йылдың 16 ноябрендә патент алған.

1874 йылда немец ғалимы Карл Фердинанд Браун кристалдарның «бер йүнәлештә үткәрүсәнлеген» асҡан. Браун кристалл электр туратҡысында 1899 йылда патент алған. 1930 йылда Баҡыр оксиды һәм кремний турайтҡыстары эшләп сығарылған.

1894 йылда һинд ғалимы Джагадиш Чандра Бозе беренсе булып радио тулҡыднары детекцияһы өсөн кристалдны ҡулланған. Кристалл детектор ғәмәлдә эшләүсе йыһазға Гринлиф Витье Пикард тарафыннан әүерлдерелгән. Был ғалим 1903 йылда кремний кристалл детекторҙы уйлап сығарған һәм 1906 йылдың 20 ноябрендә уның өсөн патент алған. Башҡа тәжрибә үткәрүселәр күп төрлө башҡа матдәләр ҡулланып ҡарағаднар, быларҙың иң киң ҡулланылғаны минерал гален (аҡ ҡурғаш сульфиды) булып тора. Башҡа матдәләр бер ни тиклем яҡшырак эш тәҡдим итһәләр ҙә, гален киңерәк ҡулланылған, чөнки уның хаҡы арзан булған һәм уны табырға еңелрәк булған. Был элекке радио яйланмаларындағы кристалл детектор менән бергә яйлана торған тимерсыбыҡ нөктә контакты («бесәй мыйығы»); ул контактны ҡул ярҙамында кристалл өҫлөгө буйынса хәрәкәткә килтерергә мөмкин булған, был оптималь сигнал табыу өсөн эшләнгән. Был ышаныслы булмаған йыһаз термион диодтар тарафынан тиҙ ҡыҫрыҡлап сығарылған, әмма кристалл детектор һуңынан, 1950 йылдарҙа, арзан германий диодтар эшләнгәс, доминант ҡулланышҡа кире ҡайтҡан. Асылыу ваҡытында, былай йыһаздар турайтҡыстар булараҡ мәғлүм булған. 1919 йылда Вильям Генри Экклз грексанан «диа» (аша, арҡылы мәғәнәһендә) һәм «од» (ὅδος — «юл») һүҙҙәренән «диод» терминын уйлап сығарған.

Термион һәм газ хәлендәге диодтар

4-се рәсем: Туры йылытылмаған вакуум-көпшә (лампа) диоды өсөн символ. Өҫтән аҫҡа, компоненттар: анод, катод һәм йылытыу ҡоролмаһы.

Термион диодтар улар термион лампа йыһаздар (шулай уҡ вакуум көпшәләр, трубкалар йәки лампалар атамаһы аҫтында ла мәғлүм). Термион диодтар — быяла конвертта вакуум эсендә электрод йыйылмалары.Иң тәүге өлгөләр ҡыҙҙырыу яҡтыртыу лампаларына бик оҡшаш булған.

Термион лампа диодтарында, йылыткыс ҡоролма аша уҙыусы ток ситтән катодты йылыта, катодка барий һәм стронций оксидтары йүгертелгән, улар һелтеле ер металл оксидтары; был матдәләрҙе һайлау сәбәбе — «электрондарҙы сығарыу эшенең» әҙ булуы. (Ҡайһы бер лампаларҙа турынан-туры йылытыу ҡулланыла, бында йәтмә йылыткыс һәм катод ролдәрен үтәй). Йылылыҡ электрондарҙың вакуумға термоэмиссияһының сәбәбе була. Эштең алдағы стадияһында, анод тип аталған уратыусы металл электрод уңайлы ҡоролған һәм ул сығарылган электрондарҙы үҙенә тарта.

Шулай ҙа, кире көсәнеш ҡуйылғанда, электрондар йылытылмаған анод өҫлөгөнән еңел сыҡмайҙар. Тимәк, кире ток юҡ тейерлек. XX-се быуатта, лампа диодтары аналог сигнал техникаһында ҡулланылған һәм күп туҡланыу тәьмин итеүсе яйланмаларҙа турайткыстар булараҡ ҡулланған. Хәҙерге ваҡытта лампа диодтарҙың ҡулланылыш өлкәләре — гитара көсәйткестәрендә һәм high-end аудио көсәйткестәрендә һәм шулай уҡ махсус юғары көсөргәнеш йыһаздарында.

Ярым үткәргес диодтар

7-се рәсем: Типик корпуслы диодтар, полярлыҡтары символда күрһәтелгәнсә . Нескә тура мөйөш катодты күрһәтә.

Хәҙерге заман ярымүткәргес диоды кремний кеүек ярымүткәргес кристалынан яһала, шул кристалға башҡа матдәләр өҫтәлә. Бер яҡта тиҫкәре ҡоролған киҫәксәләр е (электрондар) булған өлкә булдырыла, ул n-тип ярымүткәргес тип атала, йә икенсе яҡта уңай ҡоролма йөрөтүселәре электрон тишектәре булған өлкә p-тип ярымүткәргес тип атала. Диодтың электродтары был ике өлкәнең һәр береһенә тоташтырылған. Был өлкәләр араһындағы сик PN уҙыуы тип атала, бында диодтың функцияһы башкарыла. Кристалл электрондар ағымын катод тип аталыусы n-тип яҡтан анод тип аталыусы p-тип яҡҡа үткәрә, ә кире йүнәлештә үткәрмәй. Шулай ҙа, «шартлы ток» анодтан катодҡа таба, уҡ күрһәткән йүнәлештә аға (был электрондар ағымына ҡаршы йүнәлештә, сөнки электрондарҙың ҡоролмаһы тиҫкәре). Башҡа тип ярымүткәргес диод, Шоттки диоды тип атала, ул металл һәм ярымүткәргес контактыннан яһала.

Ток-көсөргәнеш характеристикаһы

Ярымүткәргес диодтың схемала тотошо ток—көсәнеш характеристикаһы, йәки I—V графигы менән тасуирлана (аҫтағы графикты ҡарағыҙ). Графикта бөгөлгән линияның формаһын ҡоролма йөрөтөүсе киҫәксәләрҙең ярымүткәргестәр араһындағы p—n уҙыуында урынашҡан мохтажлыҡ өлкәһе (урыҫ. зона истощения) (ирекле ҡоролма йөрөтөүсе киҫәксәләргә мохтажлыҡ мәғәнәһендә) аша хәрәкәте билдәләй. p—n уҙыуы беренсе мәртәбә хасил булгас, ирекле электрондар N-ҡушылмалы өлкәнән күп һанлы тишетләр (электрон өсөн буш урындар) булған P—ҡушылмалы өлкәгә үтәләр, һәм электрондар тишектәр менән «рекомбинациялай». Ирекле электрон тишек менән рекомбинацияланғанда, электрон да, тишек тә юҡ булалар; N яғында «ултыраҡ» уңай ҡоролған донор ҡала, ә P яғында тиҫкәре королған акцептор ҡала. p—n уҙыуы тирәһендә өлкә ҡоролма йөрөтөүсе киҫәксәләрһеҙ ҡала һәм шулай итеп үҙен изолятор кеүек тота.

5-се рәсем: P—N уҙышлы диодтың I—V характеристикаһы (масштабта түгел). Бәреп үтеү диапазоны, «кире» ток үткәреү диапазоны һәм туры ток үткәреү диапазоны күрһәтелгән.

Шулай уҡ ҡарарға мөмкин

• P-n-переход
• Кенотрон
• Игнитрон
• Транзистор
• Светодиод

Һылтанмалар

• Диод — Ҙур совет энциклопедияһында мәҡәлә
• Объяснение работы диодов и транзисторов на аналогии с водопроводом
• Сравнение выпрямительных свойств транзистора и диода
• http://www.pilab.ru/csi/AUK/Microelectr/page38.html 2003 йыл 5 ноябрь архивланған. Раздел 3. «Диоды». Лекция № 8. Тема 3.2. Выпрямительные и детектирующие диоды
• http://tiristor.net/analogi-2 2013 йыл 22 июнь архивланған. Таблицы аналогов диодов и тиристоров, зарубежные и отечественные
• Как устроены и работают полупроводниковые диоды