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) — электроникала Вольт-Ампер характеристикаһы һыҙыҡса булмаған ике электродлы электрон компонент.

Хәҙерге ваҡытта иң таралған тип диод булып «ярымүткәргес диод» булып тора. Был тип диод ғәҙәттә ярымүткәргес 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 берһе ул электр тогын бер йүнәлештә ебәрү (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 йөртөргә була. Диодтың был бер йүнәлешле тотышо электр тогын турайтыу тип атала, һәм алмаш ток ты даими токка әүерелдерү өсөн ҡулланыла, шулай уҡ радиоалғыстарҙа радиосигналдарҙан модуляцияланған мәғлүмәтте сығару өсөн ҡулланыла. Шулай ҙа, диодтар үҙен, күрһәтелгән “ҡабыҙыу-һүндереү” ғәмәленән ҡатлаулыраҡ тоторға мөмкин. Ярымүткәргес 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.

Ярымүткәргес 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 һикерүҙәренән 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 һибүесе 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 аскан. Гутри уңай ҡоролған электроскоптың ҡоролмаһын уның янына ергә тоташтырылған аҡ кыҙған металл киҫәген китереп (тейҙермәйенсә) алып булғанын асҡан. Шуны уҡ кире ҡоролған электрод өсөн ҡулланырға мөмкин булмаған, был токтың бер генә йүнәлештә үткәнен күрһәткән.

1880 нче елның 13 февралендә Томас Эдисон бу принципны бәйсез рәвештә тагын бер мәртәбә ачкан. Бу вакытта Эдисон аның яктылык лампаларының күмер җепләре гел диярлек уңай корылган ягында янып чыгуының сәбәбен тикшергән. Аның пыяла корпуска эретеп ябыштырылган металл электродлы махсус лампасы булган. Бу җиһазны кулланып, ул кызган җептән вакуум аша металл тәлинкәгә күзгә күренми торган ток узуын раслаган, әмма бу күренеш тәлинкә уңай “корылмага тоташтырылганда” гына булган.

Эдисон даими ток вольтметрында аның модификацияләнгән яктылык лампасы эффектив рәвештә резисторны алмаштыручы схеманы эшләп чыгарган. Эдисон шушы ачышы өчен 1884 нче елда патент белән бүләкләнгән. Ул вакытта андый җиһазны гамәлдә кулланырга мөмкин булмаган. Шулай итеп, патент берәр кеше Эдисон эффектына кулланылыш тапкач кына гамәлгә керергә тиеш булган.

20 ел узгач, Джон Амброзе Флеминг (Маркони Компаниясенең фәнни киңәшчесе һәм элек Эдисонга эшләгән кеше) Эдисонның эффектына нигезләнеп төгәл радиодетектор ясарга мөмкин икәнен тапкан. Флеминг беренче чын термион диодка Британиядә 1904 нче елның 16 ноябрендә патент алган.

1874 елда немец галиме Карл Фердинанд Браун кристалларның “бер юнәлештә үткәрүчәнлеген” ачкан. Браун кристалл электр турылайткычына 1899 елда патент алган. 1930 нчы елларда Бакыр оксиды һәм кремний турылайткычлары эшләп чыгарылган.

1894 елда һинд галиме Джагадиш Чандра Бозе беренче булып радио дулкыннары детекциясе өчен кристаллны кулланган. Кристалл детектор гамәлдә эшләүче җиһазга Гринлиф Витье Пикард тарафыннан әверлдерелгән. Бу галим 1903 елда кремний кристалл детекторны уйлап чыгарган һәм 1906-нчы елның 20 ноябрендә аның өчен патент алган. Башка тәҗрибә үткәрүчеләр күп төрле башка матдәләр кулланып караганнар, боларның иң киң кулланылганы минерал гален (свинец сульфиды) булып тора. Башка матдәләр берникадәр яхшырак эш тәкъдим итсәләр дә, гален киңрәк кулланылган, чөнки аның бәясе арзан булган һәм аны табарга җиңелрәк булган. Бу элеккеге радио җайланмаларындагы кристалл детектор белән бергә җайлана торган тимерчыбык нокта контакты (“мәче мыегы”); ул контактны кул ярдәмендә кристалл өслеге буенча хәрәкәткә китерергә мөмкин булган, бу оптималь сигнал табу өчен эшләнгән. Бу ышанычлы булмаган җиһаз термион диодлар тарафыннан тиз кысрыклап чыгарылган, әмма кристалл детектор соңыннан, 1950 елларда, арзан германий диодлар эшләнгәч, доминант кулланышка кайткан.

Ачылу вакытында, мондый җиһазлар турылайткычлар буларак мәгълүм булган. 1919 елда Вильям Генри Экклз грекчадан «диа» (аша, аркылы мәгънәсендә) һәм “од” (ὅδος – “юл”) сүзләреннән “диод” терминын уйлап чыгарган.

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 үрнәктәр ҡыҙҙыру 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 - “электрондарны сыгарыу эшенең” әҙ булуы. (Ҡайһы бер лампаларҙа турынан-туры йылытыу ҡулланыла, бында йәтмә йылыткыс һәм катод ролдәрен үтәй). Йылылыҡ электрондарның 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. 20 - се быуатта, лампа диодтары аналог сигнал техникаһында ҡулланылған һәм күп туҡланыу тәьмин итеүсе яйланмаларҙа турйткыслар булараҡ ҡулланған. Хәҙерге ваҡытта лампа диодтарның ҡулланылыш өлкәләре – гитара көсәйткестәрендә һәм high-end аудио көсәйткестәрендә һәм шулай уҡ махсус юғары көсөргәнеш йыһаздарында.

Ярым үткәргес диодтар

7-нче рәсем: Типик корпуслы диодлар, полярлыклары символда күрсәтелгәнчә . Нечкә турыпочмак катодны күрсәтә.

Хәзерге заман ярымүткәргеч диоды кремний кебек ярымүткәргеч кристаллыннан ясала, шул кристаллга башка матдәләр өстәлә. Бер якта тискәре корылган кисәкчәләр е (электроннар) булган өлкә булдырыла, ул n-тип ярымүткәргеч дип атала, я икенче якта уңай корылма йөртүчеләре электрон тишекләре булган өлкә p-тип ярымүткәргеч дип атала. Диодның электродлары бу ике өлкәнең һәрберенә тоташтырылган. Бу өлкәләр арасындагы чик PN узуы дип атала, монда диодның функциясе башкарыла. Кристалл электроннар тогын катод дип аталучы n-тип яктан анод дип аталучы p-тип якка үткәрә, ә кире юнәлештә үткәрми. Шулай да, “шартлы ток” анодтан катодка таба, ук күрсәткән юнәлештә ага (бу электроннар тогына каршы юнәлештә, чөнки электроннарның корылмасы тискәре). Башка тип ярымүткәргеч диод, Шоттки диоды дип атала, ул металл һәм ярымүткәргеч контактыннан ясала.

Ток-көсөргәнеш характеристикаһы

Ярымүткәргеч диодның схемада тотышы ток–көчәнеш характеристикасы, яки I–V графикы белән тасвирлана (астагы графикны карагыз). Графикта бөгелгән линияның формасын корылма йөртүче кисәкчәләрнең ярымүткәргечләр арасындагы p–n узуында урнашкан мохтаҗлык өлкәсе (рус. зона истощения) (ирекле корылма йөртүче кисәкчәләргә мохтаҗлык мәгънәсендә) аша хәрәкәте билгели. p–n узуы беренче мәртәбә хасил булгач, ирекле электроннар N-кушылмалы өлкәдән күп санлы тишекләр (электрон өчен буш урыннар) булган P-кушылмалы өлкәгә үтәләр, һәм электроннар тишекләр белән “рекомбинацияли”. Ирекле электрон тишек белән рекомбинацияләнгәндә, электрон да, тишек тә юк булалар; N ягында “утрак” уңай корылган донор кала, ә P ягында тискәре корылган акцептор кала. p–n узуы тирәсендә өлкә корылма йөртүче кисәкчәләрсез кала һәм шулай итеп үзен изолятор кебек тота.

5-нче рәсем: P–N узышлы диодның I–V характеристикасы (масштабта түгел). Бәреп үтү диапазоны, "кире" ток үткәрү диапазоны һәм туры ток үткәрү диапазоны күрсәтелгән.

Шулай уҡ ҡарарға мөмкин

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