Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Dioda Khusus: Schottky, Tunnel, LED, Laser, Fotodioda, dan Inovasi Sel Surya

Dioda Schottky

Dioda Schottky adalah perangkat junc­si logam-ke-N, juga dikenal sebagai dioda hot-carrier. Mereka menawarkan switching yang sangat cepat, waktu pemulihan mundur yang rendah, penurunan maju 0,25–0,4 V untuk junc­si logam-silikon, dan kapasitansi persimpangan minimal. Simbol skematis ditunjukkan di bawah.

Dioda Khusus: Schottky, Tunnel, LED, Laser, Fotodioda, dan Inovasi Sel Surya

Keuntungan & Keterbatasan

Aplikasi

Dioda Tunnel (Esaki)

Dioda tunnel memanfaatkan tunneling resonan, menghasilkan area resistensi negatif dalam karakteristik bias maju mereka. Ketika tegangan maju kecil diterapkan, arus naik ke puncak (IP), kemudian turun ke lembah (IV), dan naik lagi. Tegangan maju pada puncak dan lembah adalah VP dan VV, masing-masing.

Dioda Khusus: Schottky, Tunnel, LED, Laser, Fotodioda, dan Inovasi Sel Surya

Karakteristik Kunci

Kasus Penggunaan Tipis

Dioda Emisi Cahaya (LED)

Prinsip Emisi

LED menghasilkan foton ketika elektron merekombinasi dengan lubang di persimpangan PN. Panjang gelombang yang dipancarkan ditentukan oleh sempit semikonduktor; kombinasi umum termasuk GaAsP (merah), GaN (biru), dan blue yang dikonversi fosfor (putih).

Elektroluminesensi & Tegangan Maju

Contoh: Dengan pasokan 6 V dan LED 1,6 V, resistor 220 Ω menurunkan 4,4 V pada 20 mA, disipasi 88 mW.

Beberapa LED

Perlindungan Bias Mundur

LED memiliki tegangan breakdown mundur rendah (~5 V). Saat dipasangkan oleh AC, dioda anti-paralel atau LED melindungi perangkat. Setengah siklus AC lalu menyalakan dua LED dalam arah berlawanan.

Tabel Spesifikasi

LEDλ (nm)Vf (dari)Vf (ke)
Infra merah9401,21,7
Merah6601,52,4
Oranye602–6202,12,2
Kuning, Hijau560–5951,72,8
Putih, Biru, Viole-34
Ultraviolet3704,24,8

LED vs. Pijar

Perbandingan Efisiensi & Umur Pakai

Jenis lampuLumen/WattUmur (j)Catatan
LED putih35100.000Mahal
LED putih, masa depan100100.000Target R&D
Pijar121.000Murah
Halogen15–172.000Kualitas cahaya tinggi
Fluresen kompak50–10010.000Efektif biaya
Natrium tekanan rendah70–20020.000Outdoor
Merkur tekanan13–4818.000Outdoor

Dioda Laser

Sebuah dioda laser membangun pada teknologi LED dengan menyertakan ruang optik, menghasilkan cahaya koheren, monokromatik. Cahaya laser tetap sangat terfokus dalam jarak jauh karena semua foton yang dipancarkan memiliki frekuensi dan fase yang sama.

Dioda laser digunakan dalam:

Mode operasi:

Fotodioda

Fotodioda dioptimalkan untuk menghasilkan arus sebagai respons terhadap cahaya yang jatuh. Silikon adalah material yang paling umum, meskipun geranium dan GaAs juga digunakan. Lapisan P yang dangkal memungkinkan sebagian besar foton mencapai daerah pematikan di mana pasang elektron-lubang diciptakan.

Mode operasi kunci:

Fotodioda PIN

Dengan lapisan intrinsik di antara wilayah P dan N, dioda PIN mengurangi kapasitansi, meningkatkan kecepatan (hingga puluhan GHz), dan memperbesar volume sensitif cahaya.

Fotodioda Lawin (APD)

APD menerapkan bias mundur tinggi (10–2.000 V) untuk memperkuat fotokorel melalui ionisasi dampak. Mereka menawarkan gain tinggi tetapi juga derau dan biaya yang lebih tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi nich berkecepatan tinggi, cahaya rendah seperti penghitungan foton tunggal.

Sel Surya

Sel surya mengonversi sinar matahari menjadi daya listrik, beroperasi dalam mode fotovoltaik. Mereka ada dalam beberapa bentuk, masing-masing dengan trade-off dalam efisiensi, biaya, dan aplikasi.

Sel Silikon Tunggal Kristal

Dibuat dengan menarik boule kristal tunggal dari silikon cair, kemudian memotong menjadi wafer. Lapisan difusi N-tipe terbentuk pada permukaan wafer, dan permukaan depan yang bertekstur menangkap cahaya. Desain kontak belakang (misalnya, sel 21,5 % SunPower) meningkatkan area aktif dan efisiensi.

Sel Silikon Multi-Kristal

Silikon cair dicetak menjadi blok, membeku menjadi beberapa kristal besar. Batas biji mengurangi efisiensi, tetapi lapisan anti-reflektif mengurangi kerugian. Cocok untuk instalasi darat sebagian besar.

Sel Tiga-Lapisan (Multi-junction)

Lapisan yang ditumpuk atau monolitik dengan sempit yang diatur untuk UV (GaInP, 1,8 eV), near-IR (GaAs, 1,4 eV), dan far-IR (Ge, 0,7 eV) menyerap cahaya secara berurutan. Pencocokan arus menghasilkan tegangan yang dijumlahkan ke ~2,7 V. Sel ruang komersial mencapai 32 % efisiensi; versi darat menargetkan 40,7 % dengan konsentrator.

Contoh proses: Metal-organic CVD menumpuk lapisan GaInP, GaAs, dan Ge pada substrat Ge, masing-masing menyerap rentang spektral yang ditetapkan.

Alternatif Thin-Film

Ringkasan Performa

Jenis selEf. maksimumEf. praktisCatatan
Silikon tunggal kristal (komersial)24 %14–17 %$5–$10/peak W
Silikon tunggal kristal (ruang)25 %—Biaya tinggi
Tiga-junction (ruang)32 %—Pilihan untuk ruang
Tiga-junction (darat)—40,7 %Berdasarkan konsentrator
CdTe (poli-kristal)16 %—Kaca atau logam
CIGS (poli-kristal)18 %10 %Polimer fleksibel
Silikon amorf13 %5–7 %Mengurangi dalam sinar matahari

Poin Utama

Baca Lebih Lanjut

Teknologi Industri

  1. Menjelajahi Penjumlahan Tegangan dengan Koneksi Baterai Seri
  2. Lab Pembagi Tegangan: Desain, Pengukuran, dan Verifikasi Hukum Tegangan Kirchhoff
  3. Termoelektrik: Memahami Termokopel dan Efek Seebeck
  4. Voltmeter Potensiometrik: Pengukuran Tegangan Tepat dengan Beban Minimal
  5. Buat Baterai Kentang: Panduan Langkah demi Langkah untuk Daya Elektrokimia DIY
  6. Sumber Daya AC Tegangan Rendah: Komponen dan Praktik Terbaik Rangkaian Pergeseran Fase
  7. Eksperimen Pengatur Tegangan dengan Dioda Zener 12 Volt
  8. Penguat Voltage Follower: Panduan Desain, Pembuatan, dan Pengukuran
  9. Merancang Penguat Common-Emitter Multi-Tingkat Gain Tinggi dengan Feedback Negatif
  10. Merancang Penguat Diferensial Gain Tinggi dengan Transistor NPN