Shockley Diode

Definition: Shockley diode ist eine vier schicht (P-N-P-N) gerät. Es leitet, wenn es vorwärts vorgespannt ist, und hört auf zu leiten, wenn es rückwärts vorgespannt ist. Der Hauptunterschied zwischen herkömmlicher Diode und Shockley-Diode besteht darin, dass sie zu leiten beginnt, wenn die Durchlassspannung die Durchbruchsspannung überschreitet. Es wurde von William Bradford Shockley erfunden, und deshalb ist es nach seinem Erfinder benannt.

Shockley-Diode ist im Handel nicht weit verbreitet. Dennoch bildet es das Rückgrat von Geräten wie Diac, Triac, SCR. Es arbeitet in zwei Zuständen entweder EIN oder AUS. Somit wird es als Schaltgerät verwendet. Es wird wegen seiner Konstruktionsarchitektur auch PNPN-Diode genannt. Es handelt sich um ein Gerät mit zwei Anschlüssen, weshalb es als Dioden eingestuft wird.

Aufbau der Shockley-Diode

Es wird gebildet, indem vier Schichten von Halbleitern vom P-Typ, N-Typ, P-Typ und einem weiteren N-Typ eingeklemmt werden. Durch das Zusammenführen von vier Schichten entstehen drei Übergänge. Der Aufbau und das Schaltungssymbol sind im folgenden Diagramm beschrieben.

 Bau und Schaltung Symbol von Shockley diode

Die bau von Shockley diode kann auch verstanden werden durch zwei transistor modell. Die vier Schichten bilden intern zwei miteinander verbundene Transistoren T1 und T2. Der Emitter-Basis-Übergang des Transistors T1 ist der Übergang-1 (J1). Die gemeinsam geschaltete Basis und der Kollektor des Transistors T1 bzw. T2 bilden den Übergang -2 (J2). Der Basis-Emitter-Übergang von T2 ist der Übergang-3 (J3).

 Zwei Transistor Modell von Shockley Diode

Wenn die diode ist zu betrieben werden in vorwärts vorspannung dann J1 und J3 sind vorwärts vorgespannt, und junction J2 ist umgekehrt vorgespannt. Die Shockley-Diode wird nur im Durchlassbetrieb betrieben. Wenn Anschluss 1 & Anschluss 3 umgekehrt vorgespannt ist und Anschluss 2 vorwärts vorgespannt ist, beginnen die Geräte im umgekehrten vorgespannten Modus zu arbeiten.

Aber wenn es ist betrieben in reverse vorgespannt und die spannung übersteigt die zusammenbruch spannung die diode ruft schaden.

Arbeits von Shockley Diode

Wenn die anode von junction J1 und J3 ist positive und kathode als negative, die strom beginnt zunehmende allmählich. Bevor jedoch eine Überschlagspannung erreicht wird, ist der von der Diode angebotene Widerstand ziemlich hoch. Somit fließt nur ein geringer Leckstrom durch die Diode.

Wenn die Durchlassspannung die Durchbruchsspannung VBo überschreitet, beginnt der Strom signifikant anzusteigen. Wenn der Strom von einem bestimmten Grenzwert ansteigt, schaltet die Diode in den EIN-Zustand. Dieser Stromwert wird in der Shockley-Diode als Haltestrom bezeichnet.

Um die Diode in den AUS-Zustand zu schalten, sollte die zugeführte Spannung so abgesenkt werden, dass der Stromwert unter die Haltestromgrenze sinkt.

V-I-Charakteristik der Shockley-Diode

Wie oben diskutiert, wenn der Übergang J1 und J3 vorwärtsgespannt sind, beginnt der Strom in der Diode zu steigen. So ist aus der Kennlinie ersichtlich, dass der Überschlagspannungsstrom deutlich ansteigt. Und wenn der Strom einen Wert erreicht, der dem Haltestromwert (IH) entspricht, ist die Shockley-Diode eingeschaltet.

 Eigenschaften von Shockley Diode

Wenn J2 ist vorwärts vorgespannt und J1, und J3 ist reverse vorgespannt, die diode arbeitet in reverse vorgespannt modus. Aufgrund dessen beginnt der Sperrstrom zuzunehmen, und wenn die Sperrspannung die Sperrdurchbruchspannung überschreitet, wird aufgrund der großen Größe des Sperrstroms übermäßige Wärme erzeugt. Dies führt zur Zerstörung der Diode. Daher wird es niemals im umgekehrten vorgespannten Modus betrieben.

Vorteile von Shockley Diode

  1. Shockley diode hat hohe schalt geschwindigkeit.
  2. Es kann viel mehr als ein Transistor, da seine Konstruktionsarchitektur selbst aus zwei Transistoren besteht, die mit einem gemeinsamen Anschluss verbunden sind.

Nachteile der Shockley-Diode

Ihre Konstruktion ist aufgrund der Beteiligung von vier Schichten Halbleitermaterial komplex.

Anwendungen von Shockley Diode

  1. Shockley Diode als Trigger Schalter: Es ist verwendet, um AUF die SCR oder löst die SCR. In der folgenden Schaltung wird das RC-Netzwerk der Gleichstromversorgung zugeführt und der Kondensator beginnt zu laden. Wenn die Spannung über dem Kondensator der Bruchspannung der Shockley-Diode entspricht, beginnt der Kondensator zu entladen. Dann schaltet die Diode in den EIN-Zustand und schaltet den SCR durch Bereitstellen von Gate-Strom für SCR ein.

 Shockley Diode SCR

Somit wird SCR eingeschaltet und der Alarm beginnt. Wenn die Spannungsversorgung unterbrochen wird, verbleibt auch der SCR für einige Zeit in dem Latch, der sich in der leitenden Stufe befindet. Daher wird die Shockley-Diode nur zum Einschalten verwendet.

  1. Shockley-Diode als Relaxationsoszillator: Dabei lädt sich der Kondensator über einen Widerstand auf, und wenn die Spannung über dem Kondensator größer als die Überschlagspannung ist, schaltet sich die Diode ein und wirkt als Kurzschluss.

 Shockley-Diode als Relaxationsoszillator

Und dann entlädt sich der Kondensator durch die Shockley-Diode, und somit wiederholt sich der Zyklus.

 Shockley als relaxation kondensator wellenformen

Aber die kondensator nicht entladung vollständig. Die Wellenformen des Oszillators können mit Hilfe der Diagramme verstanden werden.

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