Autres technologies de diodes

Diodes varicap ou varactor

Une diode à capacité variable est connue sous le nom de diode varicap ou en tant que varactor . Si une diode est polarisée en inverse, une région d'appauvrissement isolant se forme entre les deux couches semi-conductrices. Dans de nombreuses diodes, la largeur de la région d'appauvrissement peut être modifiée en faisant varier la polarisation inverse. Cela fait varier la capacité. Cet effet est accentué dans les diodes varicap. Les symboles schématiques sont illustrés dans la figure ci-dessous, dont l'un est présenté sous forme de double diode à cathode commune.

Diode Varicap :La capacité varie avec la polarisation inverse. Cela fait varier la fréquence d'un réseau de résonance.

Si une diode varicap fait partie d'un circuit résonant comme dans la figure ci-dessus, la fréquence peut être modifiée avec une tension de commande, Vcontrol. Une grande capacité, faible Xc, en série avec le varicap empêche Vcontrol d'être court-circuité par l'inducteur L. Tant que le condensateur série est grand, il a un effet minimal sur la fréquence du circuit résonant. Cfacultatif peut être utilisé pour régler la fréquence de résonance centrale. Vcontrol peut alors faire varier la fréquence autour de ce point. Notez que les circuits actifs requis pour faire osciller le réseau résonant ne sont pas représentés. Pour un exemple de récepteur radio AM à réglage de diode varicap, voir « réglage électronique de diode varicap », Ch 9

Certaines diodes varicap peuvent être qualifiées de abruptes, hyperabruptes ou super hyper abruptes. Ceux-ci se réfèrent au changement de capacité de jonction avec le changement de polarisation inverse comme étant brusque ou hyper-abrupt, ou super hyperabrupt. Ces diodes offrent une variation de capacité relativement importante. Ceci est utile lorsque les oscillateurs ou les filtres sont balayés sur une large plage de fréquences. Faire varier le biais des varicaps brusques au-dessus des limites nominales, modifie la capacité d'un rapport de 4:1, hyperabrupt de 10:1, super hyperabrupt de 20:1.

Les diodes varactor peuvent être utilisées dans les circuits multiplicateurs de fréquence. Voir « Circuits semi-conducteurs analogiques pratiques », multiplicateur Varactor

Diode Snap

La diode à ressort , également connue sous le nom de diode de récupération d'étape est conçu pour être utilisé dans des multiplicateurs de fréquence à rapport élevé jusqu'à 20 GHz. Lorsque la diode est polarisée en direct, la charge est stockée dans la jonction PN. Cette charge est retirée lorsque la diode est polarisée en inverse. La diode ressemble à une source de courant à faible impédance pendant la polarisation directe. Lorsque la polarisation inverse est appliquée, elle ressemble toujours à une source à faible impédance jusqu'à ce que toute la charge soit retirée. Il passe alors à un état de haute impédance provoquant une impulsion de tension riche en harmoniques. Une application est un générateur de peigne, un générateur de nombreuses harmoniques. Les multiplicateurs de puissance modérée 2x et 4x sont une autre application.

diodes PIN

Une diode PIN est une diode de commutation rapide à faible capacité. Ne confondez pas une diode de commutation PIN avec une photodiode PIN. Une diode PIN est fabriquée comme une diode de commutation au silicium avec une région intrinsèque ajoutée entre les couches de jonction PN. Cela donne une région d'appauvrissement plus épaisse, la couche isolante à la jonction d'une diode polarisée en inverse. Cela se traduit par une capacité inférieure à celle d'une diode de commutation polarisée en inverse.

Diode Pin :Coupe transversale alignée avec le symbole schématique.

Les diodes PIN sont utilisées à la place des diodes de commutation dans les applications radiofréquence (RF), par exemple, un commutateur T/R. La diode d'alimentation à usage général 1n4007 1000 V, 1 A serait utilisable comme diode de commutation PIN. La haute tension nominale de cette diode est obtenue par l'inclusion d'une couche intrinsèque divisant la jonction PN. Cette couche intrinsèque fait du 1n4007 une diode PIN. Une autre application de diode PIN est le commutateur d'antenne ici pour un récepteur de radiogoniomètre.

Les diodes PIN servent de résistances variables lorsque la polarisation directe est modifiée. Une de ces applications est l'atténuateur variable de tension. La caractéristique de faible capacité des diodes PIN étend la réponse plate en fréquence de l'atténuateur aux fréquences micro-ondes.

Diode IMPATT

La diode IMPact Avalanche Transit Time est un générateur de radiofréquence (RF) haute puissance fonctionnant de 3 à 100 gHz. Les diodes IMPATT sont fabriquées à partir de silicium, d'arséniure de gallium ou de carbure de silicium.

Une diode IMPATT est polarisée en inverse au-dessus de la tension de claquage. Les niveaux de dopage élevés produisent une zone d'appauvrissement mince. Le champ électrique élevé qui en résulte accélère rapidement les porteurs qui libèrent d'autres porteurs lors de collisions avec le réseau cristallin. Les trous sont balayés dans la région P+. Les électrons dérivent vers les régions N. L'effet en cascade crée un courant d'avalanche qui augmente même lorsque la tension aux bornes de la jonction diminue. Les impulsions de courant sont en retard par rapport au pic de tension aux bornes de la jonction. Un effet de « résistance négative » associé à un circuit résonant produit des oscillations à des niveaux de puissance élevés (élevés pour les semi-conducteurs).

Diode IMPATT :Circuit oscillateur et couches P et N fortement dopées.

Le circuit résonnant dans le schéma de la figure ci-dessus est l'équivalent du circuit localisé d'une section de guide d'ondes, où la diode IMPATT est montée. La polarisation inverse CC est appliquée via une bobine d'arrêt qui empêche la RF de se perdre dans l'alimentation de polarisation. Il peut s'agir d'une section de guide d'ondes connue sous le nom de té de polarisation. Les émetteurs RADAR de faible puissance peuvent utiliser une diode IMPATT comme source d'alimentation. Ils sont trop bruyants pour être utilisés dans le récepteur. [JMCW]

Diode Gunn

Diode, gunn Diode Gunn

Une diode gunn est uniquement composé de semi-conducteur de type N. En tant que tel, ce n'est pas une vraie diode. La figure ci-dessous montre une couche N légèrement dopée entourée de N+ fortement dopés couches. Une tension appliquée à travers la diode Gunn à l'arséniure de gallium de type N crée un champ électrique puissant à travers la couche N légèrement dopée.

Diode Gunn :circuit oscillateur et section transversale de la seule diode semi-conductrice de type N.

Lorsque la tension augmente, la conduction augmente en raison des électrons dans une bande de conduction à faible énergie. Lorsque la tension augmente au-delà du seuil d'environ 1 V, les électrons passent de la bande de conduction inférieure à la bande de conduction d'énergie supérieure où ils ne contribuent plus à la conduction. En d'autres termes, à mesure que la tension augmente, le courant diminue, une condition de résistance négative. La fréquence d'oscillation est déterminée par le temps de transit des électrons de conduction, qui est inversement proportionnel à l'épaisseur de la couche N.

La fréquence peut être contrôlée dans une certaine mesure en incorporant la diode gunn dans un circuit résonant. L'équivalent du circuit localisé illustré sur la figure ci-dessus est en fait une ligne de transmission coaxiale ou un guide d'ondes. Les diodes gunn à l'arséniure de gallium sont disponibles pour un fonctionnement de 10 à 200 gHz à une puissance de 5 à 65 mw. Les diodes Gunn peuvent également servir d'amplificateurs. [CHW] [IAP]

Diode Shockley

La diode Shockley est un thyristor à 4 couches utilisé pour déclencher des thyristors plus gros. Il ne conduit que dans un sens lorsqu'il est déclenché par une tension dépassant la tension de basculement , environ 20 V. Voir « Thyristors », The Shockley Diode. La version bidirectionnelle s'appelle un diac . Voir « Thyristors », Le DIAC.

Diodes à courant constant

Une diode à courant constant , également connue sous le nom de diode de limitation de courant , ou diode de régulation de courant , fait exactement ce que son nom l'indique :il régule le courant qui le traverse à un certain niveau maximum. La diode à courant constant est une version à deux bornes d'un JFET. Si nous essayons de forcer plus de courant à travers une diode à courant constant que son point de régulation de courant, elle « se défend » simplement en faisant chuter plus de tension. Si nous devions construire le circuit de la figure (a) ci-dessous (a) et tracer le courant de la diode en fonction de la tension de la diode, nous obtiendrions un graphique qui augmente d'abord puis se stabilise au point de régulation du courant comme dans la figure (b) ci-dessous (b).

Diode à courant constant :(a) Circuit de test, (b) Courant par rapport à la caractéristique de tension.

Une application pour une diode à courant constant est de limiter automatiquement le courant à travers une LED ou une diode laser sur une large gamme de tensions d'alimentation, comme dans la figure ci-dessous.

Application diode à courant constant :entraînement de diode laser.

Bien entendu, le point de régulation de la diode à courant constant doit être choisi pour correspondre au courant direct optimal de la LED ou de la diode laser. Ceci est particulièrement important pour la diode laser, pas tellement pour la LED, car les LED ordinaires ont tendance à être plus tolérantes aux variations de courant directes.

Diodes SiC

Les diodes fabriquées à partir de carbure de silicium sont capables de fonctionner à haute température jusqu'à 400 °C. Cela peut être dans un environnement à haute température :diagraphie de puits de pétrole en fond de trou, moteurs à turbine à gaz, moteurs automobiles. Ou, fonctionnement dans un environnement modéré à forte dissipation de puissance. Les applications nucléaires et spatiales sont prometteuses car le SiC est 100 fois plus résistant aux radiations que le silicium. Le SiC est un meilleur conducteur de chaleur que n'importe quel métal. Ainsi, le SiC est meilleur que le silicium pour évacuer la chaleur. La tension de claquage est de plusieurs kV. Les dispositifs d'alimentation SiC devraient réduire les pertes d'énergie électrique dans l'industrie électrique d'un facteur 100.

Diode polymère

Des diodes à base de produits chimiques organiques ont été produites à l'aide de procédés à basse température. Les polymères conducteurs riches en trous et riches en électrons peuvent être imprimés par jet d'encre en couches. La majeure partie de la recherche et du développement concerne les LED organiques (OLED). Cependant, le développement d'étiquettes RFID organiques imprimables bon marché (identification par radiofréquence) est en cours. Dans cet effort, un redresseur organique pentacène a été exploité à 50 MHz. La rectification à 800 MHz est un objectif de développement. Un métal isolant métallique bon marché Une diode (MIM) agissant comme un écrêteur de diodes Zener dos à dos a été développée. En outre, un dispositif semblable à une diode tunnel a été fabriqué.