Diyot

Diyot ⓘ

Bir silikon diyotun yakından görünümü. Anot sağ tarafta; katot sol tarafta (siyah bir bantla işaretlenmiştir). Kare şeklindeki silikon kristal iki uç arasında görülebilir.
Tip	Pasif
Pin yapılandırması	Anot ve katot
Elektronik sembol

Çeşitli yarı iletken diyotlar. Altta: Bir köprü doğrultucu. Çoğu diyotta, beyaz veya siyah boyalı bir bant, diyot iletken olduğunda elektronların akacağı katodu tanımlar. Elektron akışı geleneksel akım akışının tersidir. ⓘ

Bir vakum tüpü diyodunun yapısı. Filamentin kendisi katot olabilir veya daha yaygın olarak (burada gösterildiği gibi) katot görevi gören ayrı bir metal tüpü ısıtmak için kullanılabilir. ⓘ

Diyot, akımı öncelikle bir yönde ileten (asimetrik iletkenlik) iki terminalli bir elektronik bileşendir; bir yönde düşük (ideal olarak sıfır) dirence ve diğer yönde yüksek (ideal olarak sonsuz) dirence sahiptir. ⓘ

Bir diyot vakum tüpü veya termiyonik diyot, elektronların katottan plakaya yalnızca bir yönde akabildiği, ısıtılmış bir katot ve bir plaka olmak üzere iki elektrotlu bir vakum tüpüdür. ⓘ

Günümüzde en yaygın kullanılan tür olan yarı iletken diyot, iki elektrik terminaline bağlı bir p-n bağlantısına sahip kristal bir yarı iletken malzeme parçasıdır. Yarı iletken diyotlar ilk yarı iletken elektronik cihazlardır. Kristal bir mineral ile bir metal arasındaki temas boyunca asimetrik elektrik iletiminin keşfi 1874 yılında Alman fizikçi Ferdinand Braun tarafından yapılmıştır. Günümüzde çoğu diyot silikondan yapılmaktadır, ancak galyum arsenit ve germanyum gibi diğer yarı iletken malzemeler de kullanılmaktadır. ⓘ

Birçok kullanım alanı arasında diyotlar, AC gücünü DC'ye dönüştürmek için redresörlerde, radyo alıcılarında demodülasyonda bulunur ve hatta sıcaklık sensörleri olarak da kullanılabilir. Bir diyotun yaygın bir çeşidi, elektronik cihazlarda elektrikli aydınlatma ve durum göstergeleri olarak kullanılan ışık yayan bir diyottur. Diyotlar, mantık kapıları oluşturmak için diğer bileşenlerle birleştirilebilir. ⓘ

Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır. ⓘ

Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, "-" uca katot denir. Diyodun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-) kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer. ⓘ

Ana fonksiyonlar

Bir diyotun en yaygın işlevi, bir elektrik akımının bir yönde (diyotun ileri yönü olarak adlandırılır) geçmesine izin verirken, ters yönde (ters yön) bloke etmektir. Bu nedenle diyot, bir çek valfin elektronik versiyonu olarak görülebilir. Bu tek yönlü davranış doğrultma olarak adlandırılır ve alternatif akımı (ac) doğru akıma (dc) dönüştürmek için kullanılır. Doğrultucular olarak diyotlar, radyo alıcılarında radyo sinyallerinden modülasyon çıkarmak gibi görevler için kullanılabilir. ⓘ

Ancak diyotlar, doğrusal olmayan akım-voltaj özellikleri nedeniyle bu basit açma-kapama eyleminden daha karmaşık davranışlara sahip olabilir. Örneğin, bir diyotun ileri yöndeki voltaj düşüşü akımla çok az değişir ve daha çok sıcaklığın bir fonksiyonudur; bu etki bir sıcaklık sensörü veya voltaj referansı olarak kullanılabilir. Ve ters yönde akan akıma karşı yüksek direnci, diyot boyunca ters voltaj arıza voltajı adı verilen bir değere ulaştığında aniden düşük bir dirence düşer. İleri yöndeki yarı iletken diyotların da elektriği iletebilmeleri için bir eşik voltajını veya kesme voltajını aşmaları gerekir. ⓘ

Bir yarı iletken diyotun akım-voltaj karakteristiği, yarı iletken malzemeler ve üretim sırasında malzemelere eklenen katkılama safsızlıkları seçilerek uyarlanabilir. Bu teknikler, birçok farklı işlevi yerine getiren özel amaçlı diyotlar oluşturmak için kullanılır. Örneğin, diyotlar voltajı düzenlemek (Zener diyotları), devreleri yüksek voltaj dalgalanmalarından korumak (çığ diyotları), radyo ve TV alıcılarını elektronik olarak ayarlamak (varaktör diyotları), radyo frekansı salınımları üretmek (tünel diyotları, Gunn diyotları, IMPATT diyotları) ve ışık üretmek (ışık yayan diyotlar) için kullanılır. Tünel, Gunn ve IMPATT diyotları, mikrodalga ve anahtarlama devrelerinde yararlı olan negatif direnç sergiler. ⓘ

Hem vakum hem de yarı iletken diyotlar, atış gürültüsü jeneratörleri olarak kullanılabilir. ⓘ

Tarihçe

Termiyonik (vakum tüpü) diyotlar ve katı hal (yarı iletken) diyotlar 1900'lerin başında radyo alıcısı dedektörleri olarak yaklaşık aynı zamanda ayrı ayrı geliştirilmiştir. 1950'lere kadar vakum diyotlar radyolarda daha sık kullanılıyordu çünkü ilk nokta temaslı yarı iletken diyotlar daha az kararlıydı. Buna ek olarak, çoğu alıcı setinde amplifikasyon için termiyonik diyotların tüpe kolayca dahil edilebildiği vakum tüpleri vardı (örneğin 12SQ7 çift diyotlu triyot) ve vakum tüplü doğrultucular ve gazla doldurulmuş doğrultucular, bazı yüksek voltaj / yüksek akım doğrultma görevlerini o zamanlar mevcut olan yarı iletken diyotlardan (selenyum doğrultucular gibi) daha iyi idare edebiliyordu. ⓘ

1873 yılında Frederick Guthrie, bir elektroskoba yaklaştırılan topraklanmış, beyaz-sıcak bir metal topun pozitif yüklü bir elektroskobu deşarj ettiğini, ancak negatif yüklü bir elektroskobu deşarj etmediğini gözlemledi. 1880'de Thomas Edison, bir ampuldeki ısıtılmış ve ısıtılmamış elemanlar arasında daha sonra Edison etkisi olarak adlandırılan tek yönlü akım gözlemledi ve bu fenomenin bir DC voltmetrede kullanılması için patent aldı. Yaklaşık 20 yıl sonra John Ambrose Fleming (Marconi Şirketi'nin bilimsel danışmanı ve eski Edison çalışanı) Edison etkisinin bir radyo dedektörü olarak kullanılabileceğini fark etti. Fleming ilk gerçek termiyonik diyot olan Fleming valfinin patentini 16 Kasım 1904'te İngiltere'de aldı (bunu Kasım 1905'te 803.684 sayılı ABD Patenti izledi). Vakum tüpü dönemi boyunca valf diyotları radyolar, televizyonlar, ses sistemleri ve enstrümantasyon gibi neredeyse tüm elektronik cihazlarda kullanıldı. Selenyum doğrultucu teknolojisi nedeniyle 1940'ların sonlarından itibaren yavaş yavaş pazar paylarını kaybettiler ve ardından 1960'larda yarı iletken diyotlara geçtiler. Bugün hala geçici gerilimlere dayanma kabiliyetlerinin ve sağlamlıklarının onlara yarı iletken cihazlara göre avantaj sağladığı birkaç yüksek güç uygulamasında ve müzik aleti ve odyofil uygulamalarında kullanılmaktadırlar. ⓘ

1874 yılında Alman bilim adamı Karl Ferdinand Braun, bir metal ve bir mineral arasındaki temas boyunca "tek taraflı iletimi" keşfetti. Hintli bilim adamı Jagadish Chandra Bose, 1894 yılında radyo dalgalarını tespit etmek için bir kristal kullanan ilk kişiydi. Kristal dedektör, 1903 yılında silikon kristal dedektör icat eden ve 20 Kasım 1906 tarihinde bunun patentini alan Greenleaf Whittier Pickard tarafından kablosuz telgraf için pratik bir cihaz haline getirildi. Diğer deneyciler dedektör olarak çeşitli diğer mineralleri denediler. Yarı iletken prensipleri bu ilk doğrultucuları geliştirenler tarafından bilinmiyordu. 1930'larda fizik anlayışı gelişti ve 1930'ların ortalarında Bell Telefon Laboratuvarları'ndaki araştırmacılar mikrodalga teknolojisinde uygulama için kristal dedektörün potansiyelini fark ettiler. Bell Labs, Western Electric, MIT, Purdue ve İngiltere'deki araştırmacılar İkinci Dünya Savaşı sırasında radar uygulamaları için yoğun bir şekilde nokta temaslı diyotlar (kristal doğrultucular veya kristal diyotlar) geliştirdiler. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra AT&T bunları Amerika Birleşik Devletleri'ni boydan boya geçen mikrodalga kulelerinde kullandı ve birçok radar seti 21. yüzyılda bile bunları kullanıyor. 1946'da Sylvania 1N34 kristal diyotu sunmaya başladı. 1950'lerin başında bağlantı diyotları geliştirildi. ⓘ

Etimoloji

İcat edildikleri dönemde asimetrik iletim cihazları doğrultucu olarak biliniyordu. Tetrodların icat edildiği yıl olan 1919'da William Henry Eccles, Yunanca 'iki' anlamına gelen di (δί'den) ve 'yol' anlamına gelen ode (οδός'dan) köklerinden diyot terimini türetmiştir. Ancak diyot kelimesinin yanı sıra triode, tetrode, pentode, hexode kelimeleri de multipleks telgraf terimleri olarak zaten kullanılmaktaydı. ⓘ

Tüm diyotlar doğrultma yapsa da, doğrultucu terimi genellikle güç kaynağı uygulamasına yönelik diyotlara, onları küçük sinyal devrelerine yönelik diyotlardan ayırmak için uygulanır. ⓘ

Vakum tüpü diyotları

Termiyonik diyot ⓘ

Radyo ekipmanlarında doğrultucu olarak kullanılan yüksek güçlü bir vakum diyot.
Tip	Termiyonik
Pin yapılandırması	Plaka ve Katot, ısıtıcı (dolaylı olarak ısıtılıyorsa)
Elektronik sembol
Dolaylı olarak ısıtılan bir vakum tüp diyotunun sembolü. Yukarıdan aşağıya doğru eleman isimleri şunlardır: plaka, katot ve ısıtıcı.

Bir termiyonik diyot, iki elektrot içeren kapalı, boşaltılmış bir cam veya metal zarftan oluşan bir termiyonik valf cihazıdır: bir katot ve bir plaka. Katot ya dolaylı olarak ısıtılır ya da doğrudan ısıtılır. Dolaylı ısıtma kullanılıyorsa, zarfın içine bir ısıtıcı dahil edilir. ⓘ

Çalışma sırasında katot 800-1.000 °C (1.470-1.830 °F) civarında kırmızı ısıya kadar ısıtılır. Doğrudan ısıtılan bir katot tungsten telden yapılır ve harici bir voltaj kaynağından içinden geçirilen bir akımla ısıtılır. Dolaylı olarak ısıtılan bir katot, Nikrom telden oluşan ve harici bir voltaj kaynağı tarafından sağlanan akımla beslenen yakındaki bir ısıtıcıdan gelen kızılötesi radyasyonla ısıtılır. ⓘ

İki güç diyotu içeren bir vakum tüpü ⓘ

Katodun çalışma sıcaklığı, termiyonik emisyon adı verilen bir süreçle vakuma elektron salmasına neden olur. Katot, baryum ve stronsiyum oksitler gibi toprak alkali metallerin oksitleriyle kaplanır. Bunlar düşük bir iş fonksiyonuna sahiptir, yani kaplanmamış katoda göre daha kolay elektron yayarlar. ⓘ

Isıtılmayan plaka elektron yaymaz; ancak onları absorbe edebilir. ⓘ

Doğrultulacak alternatif voltaj katot ve plaka arasına uygulanır. Plaka voltajı katoda göre pozitif olduğunda, plaka elektrostatik olarak katottan elektronları çeker, böylece tüp boyunca katottan plakaya bir elektron akımı akar. Plaka voltajı katoda göre negatif olduğunda, plaka tarafından elektron yayılmaz, bu nedenle plakadan katoda akım geçemez. ⓘ

Yarı iletken diyotlar

DO7 cam paket içindeki EFD108 germanyum nokta temaslı diyotun yakın çekimi, yarı iletken bağlantı noktasını oluşturan keskin metal teli (kedi bıyığı) göstermektedir. ⓘ

Nokta temaslı diyotlar

Nokta temaslı diyotlar 1930'lardan itibaren erken kristal dedektör teknolojisinden geliştirilmiştir ve şu anda genellikle 3 ila 30 gigahertz aralığında kullanılmaktadır. Nokta temaslı diyotlar, yarı iletken bir kristalle temas halinde küçük çaplı bir metal tel kullanır ve kaynaksız temas tipinde veya kaynaklı temas tipindedir. Kaynaksız kontak yapısı Schottky bariyer prensibini kullanır. Metal taraf, yarı iletken kristal ile temas halinde olan küçük çaplı bir telin sivri ucudur. Kaynaklı kontak tipinde, üretim sırasında metal noktanın etrafındaki N tipi kristalde, cihazdan anlık olarak nispeten büyük bir akım geçirilerek küçük bir P bölgesi oluşturulur. Nokta temaslı diyotlar genellikle bağlantı diyotlarına göre daha düşük kapasitans, daha yüksek ileri direnç ve daha fazla ters sızıntı sergiler. ⓘ

Bağlantı diyotları

p-n bağlantı diyotu

Bir p-n bağlantı diyotu, genellikle silikon olmak üzere bir yarı iletken kristalinden yapılır, ancak germanyum ve galyum arsenit de kullanılır. Bir tarafında n-tipi yarı iletken olarak adlandırılan negatif yük taşıyıcıları (elektronlar) içeren bir bölge ve diğer tarafında p-tipi yarı iletken olarak adlandırılan pozitif yük taşıyıcıları (delikler) içeren bir bölge oluşturmak için safsızlıklar eklenir. N-tipi ve p-tipi malzemeler birbirine bağlandığında, n tarafından p tarafına doğru anlık bir elektron akışı meydana gelir ve ikisi arasında yük taşıyıcılarının bulunmadığı üçüncü bir bölge oluşur. Bu bölge tükenme bölgesi olarak adlandırılır çünkü içinde hiçbir yük taşıyıcı (ne elektronlar ne de delikler) yoktur. Diyotun terminalleri n-tipi ve p-tipi bölgelere bağlanır. Bu iki bölge arasındaki p-n kavşağı adı verilen sınır, diyotun hareketinin gerçekleştiği yerdir. P tarafına (anot) N tarafından (katot) yeterince daha yüksek bir elektrik potansiyeli uygulandığında, elektronların tükenme bölgesinden N tipi taraftan P tipi tarafa akmasına izin verir. Bağlantı noktası, potansiyel ters yönde uygulandığında elektronların ters yönde akışına izin vermez ve bir anlamda elektriksel bir çek valf oluşturur. ⓘ

Schottky diyot

Bir başka bağlantı diyotu türü olan Schottky diyot, kapasitansı azaltan ve anahtarlama hızını artıran bir p-n bağlantısı yerine bir metal-yarı iletken bağlantıdan oluşur. ⓘ

Akım-voltaj karakteristiği

Bir p-n bağlantı diyotunun I-V (akıma karşı gerilim) özellikleri ⓘ

Bir yarı iletken diyotun bir devredeki davranışı, akım-voltaj karakteristiği veya I-V grafiği ile verilir (aşağıdaki grafiğe bakın). Eğrinin şekli, farklı yarı iletkenler arasındaki p-n bağlantısında var olan tükenme katmanı veya tükenme bölgesi olarak adlandırılan yük taşıyıcılarının taşınmasıyla belirlenir. Bir p-n bağlantısı ilk oluşturulduğunda, N katkılı bölgeden gelen iletim bandı (hareketli) elektronları, elektronların "yeniden birleştiği" büyük bir delik popülasyonunun (elektronlar için boş yerler) bulunduğu P katkılı bölgeye yayılır. Hareketli bir elektron bir delikle yeniden birleştiğinde, hem delik hem de elektron yok olur ve geride N tarafında hareketsiz pozitif yüklü bir donör (dopant) ve P tarafında negatif yüklü bir alıcı (dopant) bırakır. P-n bağlantısının etrafındaki bölge yük taşıyıcılarından boşalır ve böylece bir yalıtkan gibi davranır. ⓘ

Bununla birlikte, tükenme bölgesinin genişliği (tükenme genişliği olarak adlandırılır) sınırsız büyüyemez. Yapılan her elektron-delik çifti rekombinasyonu için, N katkılı bölgede pozitif yüklü bir dopant iyonu geride bırakılır ve P katkılı bölgede negatif yüklü bir dopant iyonu oluşturulur. Rekombinasyon ilerledikçe ve daha fazla iyon yaratıldıkça, tükenme bölgesi boyunca artan bir elektrik alanı gelişir ve bu da rekombinasyonu yavaşlatır ve sonunda durdurur. Bu noktada, tükenme bölgesi boyunca "yerleşik" bir potansiyel vardır. ⓘ

İleri öngerilim modunda bir PN bağlantı diyotu, tükenme genişliği azalır. Hem p hem de n bağlantıları 1e15/cm3 katkılama seviyesinde katkılanmıştır ve bu da ~0,59V'luk yerleşik potansiyele yol açar. n ve p bölgelerindeki iletim bandı ve değerlik bandı için farklı quasi Fermi seviyelerini gözlemleyin (kırmızı eğriler). ⓘ

Ters önyargı

Diyotun karşısına dahili potansiyelle aynı polaritede harici bir voltaj yerleştirilirse, tükenme bölgesi yalıtkan olarak hareket etmeye devam eder ve önemli bir elektrik akımı akışını önler (örneğin ışık tarafından bağlantıda aktif olarak elektron deliği çiftleri oluşturulmadıkça; bkz. fotodiyot). Buna ters önyargı fenomeni denir. ⓘ

İleri önyargı

Bununla birlikte, harici voltajın polaritesi dahili potansiyele karşı çıkarsa, rekombinasyon bir kez daha devam edebilir ve bu da p-n bağlantısından önemli miktarda elektrik akımına neden olur (yani, önemli sayıda elektron ve delik bağlantıda yeniden birleşir). Silikon diyotlar için dahili potansiyel yaklaşık 0,7 V'tur (germanyum için 0,3 V ve Schottky için 0,2 V). Bu nedenle, dahili voltajdan daha büyük ve ona zıt bir harici voltaj uygulanırsa, bir akım akacaktır ve diyotun harici bir ileri önyargı verildiği için "açık" olduğu söylenir. Diyotun genellikle üzerinde iletim yaptığı ve altında iletimin durduğu bir ileri "eşik" voltajına sahip olduğu söylenir. Ancak, ileri karakteristik düzgün olduğu için bu sadece bir yaklaşımdır (yukarıdaki I-V grafiğine bakın). ⓘ

Bir diyotun I-V karakteristiği dört çalışma bölgesi ile tahmin edilebilir:

1. Çok büyük ters öngerilimde, tepe ters gerilimin veya PIV'nin ötesinde, akımda büyük bir artışa neden olan ters arıza adı verilen bir süreç meydana gelir (yani, p-n bağlantısında çok sayıda elektron ve delik oluşturulur ve p-n bağlantısından uzaklaşır) ve bu genellikle cihaza kalıcı olarak zarar verir. Çığ diyotu kasıtlı olarak bu şekilde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Zener diyotta PIV kavramı geçerli değildir. Bir Zener diyot, elektronların p-tipi malzemenin valans bandından n-tipi malzemenin iletim bandına tünellemesine izin veren yoğun katkılı bir p-n bağlantısı içerir, böylece ters voltaj bilinen bir değere (Zener voltajı olarak adlandırılır) "kenetlenir" ve çığ meydana gelmez. Bununla birlikte, her iki cihazın da sıkıştırılmış ters voltaj bölgesinde dayanabilecekleri maksimum akım ve güç için bir sınırı vardır. Ayrıca, herhangi bir diyotta iletimin sona ermesinin ardından, kısa bir süre için ters akım vardır. Cihaz, ters akım kesilene kadar tam engelleme kapasitesine ulaşmaz.
2. PIV'den daha düşük bir öngerilim için ters akım çok küçüktür. Normal bir P-N doğrultucu diyot için mikro-amper (μA) aralığında cihazdan geçen ters akım çok düşüktür. Ancak bu sıcaklığa bağlıdır ve yeterince yüksek sıcaklıklarda önemli miktarda ters akım gözlenebilir (mA veya daha fazla). Ayrıca, elektronların diyotun etrafında kusurlu bir yalıtkanmış gibi dolaşmasından kaynaklanan küçük bir yüzey kaçak akımı da vardır.
3. Sadece küçük bir ileri akımın iletildiği küçük bir ileri öngerilimle, akım-gerilim eğrisi ideal diyot denklemine uygun olarak üsteldir. Diyotun önemli ölçüde iletmeye başladığı belirli bir ileri voltaj vardır. Buna diz gerilimi veya kesme gerilimi denir ve p-n bağlantısının bariyer potansiyeline eşittir. Bu, üstel eğrinin bir özelliğidir ve burada gösterilen diyagramdan daha sıkıştırılmış bir akım ölçeğinde daha keskin görünür.
4. Daha büyük ileri akımlarda akım-voltaj eğrisi, yığın yarı iletkenin omik direnci tarafından domine edilmeye başlar. Eğri artık üstel değildir, eğimi yığın direnci olan düz bir çizgiye asimptotiktir. Bu bölge özellikle güç diyotları için önemlidir. Diyot, sabit bir dirençle seri halinde ideal bir diyot olarak modellenebilir. ⓘ

Nominal akımlarında çalışan küçük bir silikon diyotta voltaj düşüşü yaklaşık 0,6 ila 0,7 volttur. Bu değer diğer diyot tipleri için farklıdır-Schottky diyotlar 0,2 V, germanyum diyotlar 0,25 ila 0,3 V ve kırmızı veya mavi ışık yayan diyotlar (LED'ler) sırasıyla 1,4 V ve 4,0 V değerlerine sahip olabilir. ⓘ

Daha yüksek akımlarda diyotun ileri voltaj düşüşü artar. Güç diyotları için tam nominal akımda 1 V ila 1,5 V'luk bir düşüş tipiktir. ⓘ

Shockley diyot denklemi

Shockley ideal diyot denklemi veya diyot yasası (adını bipolar junction transistörün mucitlerinden William Bradford Shockley'den almıştır) ideal bir diyotun ileri veya ters öngerilimdeki (veya öngerilimsiz) I-V karakteristiğini verir. Aşağıdaki denklem, idealite faktörü olan n, 1'e eşit olarak ayarlandığında Shockley ideal diyot denklemi olarak adlandırılır:

$I=I_{\mathrm {S} }\left(e^{V_{\text{D}}/(nV_{\text{T}})}-1\right)$ ⓘ

burada

I diyot akımıdır,

I_S ters öngerilim doygunluk akımıdır (veya ölçek akımı),

V_D diyot üzerindeki gerilimdir,

V_T termal gerilimdir ve

n, kalite faktörü veya bazen emisyon katsayısı olarak da bilinen idealite faktörüdür. İdealite faktörü n, üretim sürecine ve yarı iletken malzemeye bağlı olarak tipik olarak 1 ila 2 arasında değişir (ancak bazı durumlarda daha yüksek olabilir) ve "ideal" bir diyot durumu için 1'e eşit olarak ayarlanır (bu nedenle n bazen ihmal edilir). İdealite faktörü, gerçek transistörlerde gözlemlendiği gibi kusurlu bağlantıları hesaba katmak için eklenmiştir. Bu faktör esas olarak yük taşıyıcıları tükenme bölgesini geçerken taşıyıcı rekombinasyonunu hesaba katar. ⓘ

Termal voltaj VT, cihaz simülasyon yazılımlarında yaygın olarak kullanılan "oda sıcaklığına" yakın bir sıcaklık olan 300 K'de yaklaşık 25,85 mV'dir. Herhangi bir sıcaklıkta şu şekilde tanımlanan bilinen bir sabittir:

$V_{\text{T}}={\frac {kT}{q}}\,,$ ⓘ

Burada k Boltzmann sabiti, T p-n bağlantısının mutlak sıcaklığı ve q bir elektronun yükünün büyüklüğüdür (temel yük). ⓘ

Ters doygunluk akımı, I_S, belirli bir cihaz için sabit değildir, ancak sıcaklıkla değişir; genellikle VT'den daha belirgindir, böylece T arttıkça VD tipik olarak azalır. ⓘ

Shockley ideal diyot denklemi veya diyot yasası, diyotta akıma yol açan tek işlemin sürüklenme (elektriksel alan nedeniyle), difüzyon ve termal rekombinasyon-üretimi (R-G) olduğu varsayımıyla türetilmiştir (bu denklem yukarıda n = 1 olarak ayarlanarak türetilmiştir). Ayrıca tükenme bölgesindeki R-G akımının önemsiz olduğunu varsayar. Bu, Shockley ideal diyot denkleminin ters bozulma ve foton destekli R-G ile ilgili süreçleri hesaba katmadığı anlamına gelir. Ek olarak, iç direnç nedeniyle yüksek ileri öngerilimdeki I-V eğrisinin "düzleşmesini" tanımlamaz. İdealite faktörü n'nin eklenmesi, rekombinasyon ve taşıyıcı oluşumunu hesaba katar. ⓘ

Ters öngerilim gerilimleri altında diyot denklemindeki üstel ihmal edilebilir ve akım -I_S sabit (negatif) ters akım değeridir. Ters arıza bölgesi Shockley diyot denklemi tarafından modellenmez. ⓘ

Oldukça küçük ileri ön gerilimler için bile üstel çok büyüktür çünkü termal gerilim kıyaslandığında çok küçüktür. Diyot denkleminde çıkarılan '1' ihmal edilebilir ve ileri diyot akımı şu şekilde yaklaşık olarak hesaplanabilir ⓘ

$I=I_{\text{S}}e^{V_{\text{D}}/(nV_{\text{T}})}$ ⓘ

Diyot denkleminin devre problemlerinde kullanımı diyot modelleme makalesinde gösterilmiştir. ⓘ

Küçük sinyal davranışı

Doyma geriliminden daha düşük ileri gerilimlerde, çoğu diyotun gerilime karşı akım karakteristik eğrisi düz bir çizgi değildir. Akım yaklaşık olarak şu şekilde hesaplanabilir $I=I_{\text{S}}e^{V_{\text{D}}/(nV_{\text{T}})}$ önceki bölümde belirtildiği gibi. ⓘ

Dedektör ve karıştırıcı uygulamalarında, akım bir Taylor serisi ile tahmin edilebilir. Tek terimler ihmal edilebilir çünkü bunlar karıştırıcı veya dedektörün geçiş bandı dışında kalan frekans bileşenleri üretirler. İkinci türevin ötesindeki terimlerin bile genellikle dahil edilmesine gerek yoktur çünkü bunlar ikinci dereceden terime kıyasla küçüktür. İstenen akım bileşeni yaklaşık olarak giriş voltajının karesiyle orantılıdır, bu nedenle yanıt bu bölgede kare yasası olarak adlandırılır. ⓘ

Ters toparlanma etkisi

P-n tipi bir diyotta iletimin sona ermesinin ardından kısa bir süre için ters akım akabilir. Cihaz, bağlantıdaki hareketli yük tükenene kadar engelleme kapasitesine ulaşmaz. ⓘ

Bu etki, büyük akımları çok hızlı bir şekilde değiştirirken önemli olabilir. Ters toparlanma yükü Qr'yi diyottan çıkarmak için belirli bir miktarda "ters toparlanma süresi" tr (onlarca nanosaniye ila birkaç mikrosaniye mertebesinde) gerekebilir. Bu toparlanma süresi boyunca diyot aslında ters yönde iletim yapabilir. Bu durum, diyot ters öngerilimliyken kısa bir süre için ters yönde büyük bir akıma yol açabilir. Böyle bir ters akımın büyüklüğü çalışma devresi (yani seri direnç) tarafından belirlenir ve diyotun depolama fazında olduğu söylenir. Gerçek dünyadaki bazı durumlarda, bu ideal olmayan diyot etkisinden kaynaklanan kayıpları dikkate almak önemlidir. Bununla birlikte, akımın dönüş hızı çok şiddetli olmadığında (örn. Hat frekansı) etki güvenli bir şekilde göz ardı edilebilir. Çoğu uygulamada bu etki Schottky diyotlar için de ihmal edilebilir düzeydedir. ⓘ

Depolanan yük tükendiğinde ters akım aniden kesilir; bu ani durma, son derece kısa darbelerin üretilmesi için adım kurtarma diyotlarında kullanılır. ⓘ

Yarı iletken diyot türleri

Yukarıda açıklandığı gibi çalışan normal (p-n) diyotlar genellikle katkılı silikon veya germanyumdan yapılır. Silikon güç doğrultucu diyotların geliştirilmesinden önce bakır oksit ve daha sonra selenyum kullanılmıştır. Düşük verimlilikleri, çok daha yüksek bir ileri voltaj uygulanmasını gerektiriyordu (tipik olarak "hücre" başına 1,4 ila 1,7 V, yüksek voltajlı redresörlerde uygulama için tepe ters voltaj değerini artırmak için birden fazla hücre istiflenmiş) ve aynı akım değerlerine sahip daha sonraki silikon diyottan çok daha büyük bir ısı emici (genellikle diyotun metal alt tabakasının bir uzantısı) gerektiriyordu. Tüm diyotların büyük çoğunluğu, pim başına iki diyot ve diğer birçok dahili diyot içeren CMOS entegre devrelerinde bulunan p-n diyotlardır. ⓘ

Çığ diyotları

Bunlar, ters ön gerilim arıza gerilimini aştığında ters yönde iletken olan diyotlardır. Bunlar elektriksel olarak Zener diyotlara çok benzer (ve genellikle yanlışlıkla Zener diyotlar olarak adlandırılır), ancak farklı bir mekanizma ile bozulur: çığ etkisi. Bu, p-n bağlantısı boyunca uygulanan ters elektrik alanı, bir çığı andıran ve büyük bir akıma yol açan bir iyonlaşma dalgasına neden olduğunda meydana gelir. Çığ diyotları, iyi tanımlanmış bir ters voltajda tahrip olmadan bozulacak şekilde tasarlanmıştır. Çığ diyotu (yaklaşık 6,2 V'un üzerinde bir ters bozulmaya sahiptir) ile Zener arasındaki fark, birincisinin kanal uzunluğunun elektronların ortalama serbest yolunu aşması ve kanaldan geçerken aralarında birçok çarpışmaya neden olmasıdır. İki tip arasındaki tek pratik fark, zıt polaritelerde sıcaklık katsayılarına sahip olmalarıdır.

Sabit akım diyotları

Bunlar aslında geçidi kaynağa kısa devre olan JFET'lerdir ve voltaj sınırlayıcı Zener diyotun iki terminalli akım sınırlayıcı analogu gibi işlev görürler. İçlerinden geçen akımın belirli bir değere yükselmesine ve ardından belirli bir değerde dengelenmesine izin verirler. CLD'ler, sabit akım diyotları, diyot bağlantılı transistörler veya akım düzenleyici diyotlar olarak da adlandırılır.

Kristal doğrultucular veya kristal diyotlar

Bunlar nokta temaslı diyotlardır. 1N21 serisi ve diğerleri radar ve mikrodalga alıcılarındaki karıştırıcı ve dedektör uygulamalarında kullanılır. 1N34A başka bir kristal diyot örneğidir.

Gunn diyotları

Bunlar, negatif diferansiyel direnç bölgesi sergileyen GaAs veya InP gibi malzemelerden yapıldıkları için tünel diyotlara benzer. Uygun öngerilimleme ile dipol alanları oluşur ve diyot boyunca ilerleyerek yüksek frekanslı mikrodalga osilatörlerinin oluşturulmasına olanak sağlar.

Işık yayan diyotlar (LED'ler)

Galyum arsenit gibi doğrudan bant aralıklı bir yarı iletkenden oluşan bir diyotta, bağlantı noktasını geçen yük taşıyıcıları, diğer taraftaki çoğunluk taşıyıcıyla yeniden birleştiklerinde foton yayarlar. Malzemeye bağlı olarak, kızılötesinden yakın morötesine kadar dalga boyları (veya renkler) üretilebilir. İlk LED'ler kırmızı ve sarıydı ve zaman içinde daha yüksek frekanslı diyotlar geliştirildi. Tüm LED'ler tutarsız, dar spektrumlu ışık üretir; "beyaz" LED'ler aslında sarı bir sintilatör kaplamalı mavi bir LED veya farklı renkteki üç LED'in kombinasyonlarıdır. LED'ler sinyal uygulamalarında düşük verimli fotodiyotlar olarak da kullanılabilir. Bir LED, bir opto-izolatör oluşturmak için aynı pakette bir fotodiyot veya fototransistör ile eşleştirilebilir.

Lazer diyotlar

LED benzeri bir yapı, paralel uç yüzeylerin parlatılmasıyla oluşturulan bir rezonans boşluğu içinde yer aldığında, bir lazer oluşturulabilir. Lazer diyotlar optik depolama cihazlarında ve yüksek hızlı optik iletişim için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Termal diyotlar

Bu terim hem sıcaklıkla değişen ileri voltajları nedeniyle sıcaklığı izlemek için kullanılan geleneksel p-n diyotları hem de termoelektrik ısıtma ve soğutma için Peltier ısı pompaları için kullanılır. Peltier ısı pompaları yarı iletkenlerden yapılabilir, ancak herhangi bir doğrultucu bağlantıya sahip olmasalar da, ısıyı hareket ettirmek için N ve P tipi yarı iletkendeki yük taşıyıcılarının farklı davranışlarını kullanırlar.

Fotodiyotlar

Tüm yarı iletkenler optik yük taşıyıcı üretimine tabidir. Bu tipik olarak istenmeyen bir etkidir, bu nedenle çoğu yarı iletken ışığı engelleyen malzemelerle paketlenir. Fotodiyotlar ışığı algılamaya yöneliktir (fotodedektör), bu nedenle ışığın geçmesine izin veren malzemelerle paketlenirler ve genellikle PIN'dirler (ışığa en duyarlı diyot türü). Bir fotodiyot güneş pillerinde, fotometride veya optik iletişimde kullanılabilir. Birden fazla fotodiyot, doğrusal bir dizi veya iki boyutlu bir dizi olarak tek bir cihazda paketlenebilir. Bu diziler şarj bağlı cihazlarla karıştırılmamalıdır.

PIN diyotlar

Bir PIN diyot, p-tipi/içsel/n-tipi bir yapı oluşturan merkezi katkısız veya içsel bir katmana sahiptir. Radyo frekansı anahtarları ve zayıflatıcıları olarak kullanılırlar. Ayrıca büyük hacimli, iyonlaştırıcı radyasyon dedektörleri ve fotodetektörler olarak da kullanılırlar. PIN diyotlar, merkezi katmanları yüksek voltajlara dayanabildiği için güç elektroniğinde de kullanılır. Ayrıca, PIN yapısı IGBT'ler, güç MOSFET'leri ve tristörler gibi birçok güç yarı iletken cihazında bulunabilir.

Schottky diyotları

Schottky diyotlar metalden yarı iletken kontağa inşa edilir. P-n bağlantı diyotlarından daha düşük bir ileri voltaj düşüşüne sahiptirler. Yaklaşık 1 mA ileri akımlarda ileri voltaj düşüşleri 0,15 V ila 0,45 V aralığındadır, bu da onları voltaj sıkıştırma uygulamalarında ve transistör doygunluğunun önlenmesinde yararlı kılar. Ters kaçak akımları genel olarak diğer diyotlardan daha yüksek olmasına rağmen düşük kayıplı doğrultucular olarak da kullanılabilirler. Schottky diyotlar çoğunluk taşıyıcı cihazlardır ve bu nedenle diğer birçok diyotu yavaşlatan azınlık taşıyıcı depolama sorunlarından muzdarip değildirler - bu nedenle p-n bağlantı diyotlarından daha hızlı bir ters toparlanmaya sahiptirler. Ayrıca p-n diyotlardan çok daha düşük bağlantı kapasitansına sahip olma eğilimindedirler, bu da yüksek anahtarlama hızları ve yüksek hızlı devrelerde ve anahtarlamalı mod güç kaynağı, karıştırıcılar ve dedektörler gibi RF cihazlarında kullanımlarını sağlar.

Süper bariyer diyotlar

Süper bariyerli diyotlar, Schottky diyotun düşük ileri voltaj düşüşünü, normal bir p-n bağlantı diyotunun aşırı gerilim taşıma kapasitesi ve düşük ters kaçak akımıyla birleştiren doğrultucu diyotlardır.

Altın katkılı diyotlar

Bir dopant olarak altın (veya platin), azınlık taşıyıcıların hızlı rekombinasyonuna yardımcı olan rekombinasyon merkezleri olarak işlev görür. Bu, diyotun daha yüksek bir ileri voltaj düşüşü pahasına sinyal frekanslarında çalışmasına izin verir. Altın katkılı diyotlar diğer p-n diyotlardan daha hızlıdır (ancak Schottky diyotlar kadar hızlı değildir). Ayrıca Schottky diyotlara göre daha az ters akım kaçağına sahiptirler (ancak diğer p-n diyotlar kadar iyi değildir). Tipik bir örnek 1N914'tür.

Snap-off veya adım kurtarma diyotları

Adım geri kazanım terimi, bu cihazların ters geri kazanım karakteristiğinin biçimiyle ilgilidir. Bir SRD'de bir ileri akım geçtikten ve akım kesildikten veya tersine çevrildikten sonra, ters iletim çok ani bir şekilde duracaktır (bir adım dalga biçiminde olduğu gibi). Bu nedenle SRD'ler, yük taşıyıcılarının çok ani bir şekilde ortadan kalkmasıyla çok hızlı voltaj geçişleri sağlayabilir.

Stabistörler veya ileri referans diyotları

Stabistor terimi, son derece kararlı ileri voltaj özelliklerine sahip özel bir diyot türünü ifade eder. Bu cihazlar, geniş bir akım aralığında garantili bir voltaj gerektiren ve sıcaklık üzerinde son derece kararlı olan düşük voltaj stabilizasyon uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır.

Geçici gerilim bastırma diyotu (TVS)

Bunlar, diğer yarı iletken cihazları yüksek voltaj geçişlerinden korumak için özel olarak tasarlanmış çığ diyotlarıdır. P-n bağlantıları normal bir diyotunkinden çok daha büyük bir kesit alanına sahiptir ve bu da hasar görmeden toprağa büyük akımlar iletmelerini sağlar.

Tünel diyotlar veya Esaki diyotlar

Bunlar, kuantum tünellemesinin neden olduğu negatif direnç gösteren bir çalışma bölgesine sahiptir ve sinyallerin yükseltilmesine ve çok basit iki kararlı devrelere izin verir. Yüksek taşıyıcı konsantrasyonu nedeniyle tünel diyotlar çok hızlıdır, düşük (mK) sıcaklıklarda, yüksek manyetik alanlarda ve yüksek radyasyonlu ortamlarda kullanılabilirler. Bu özelliklerinden dolayı, genellikle uzay araçlarında kullanılırlar.

Varikap veya varaktör diyotlar

Bunlar voltaj kontrollü kondansatörler olarak kullanılır. Bunlar PLL (faz kilitli döngü) ve FLL (frekans kilitli döngü) devrelerinde önemlidir ve televizyon alıcılarında olduğu gibi ayarlama devrelerinin frekansa hızlı bir şekilde kilitlenmesini sağlar. Ayrıca, ucuz ve kararlı, ancak sabit frekanslı bir kristal osilatörün voltaj kontrollü bir osilatör için referans frekansı sağladığı radyoların ilk ayrık ayarlarında ayarlanabilir osilatörleri mümkün kılmışlardır.

Zener diyotlar

Bunlar ters öngerilimde (geriye doğru) iletken hale getirilebilir ve doğru olarak ters arıza diyotları olarak adlandırılır. Zener bozulması olarak adlandırılan bu etki, tam olarak tanımlanmış bir voltajda meydana gelir ve diyotun hassas bir voltaj referansı olarak kullanılmasına izin verir. Zener diyotları terimi halk arasında çeşitli arıza diyotlarına uygulanır, ancak kesin olarak konuşmak gerekirse, Zener diyotları 5 voltun altında bir arıza voltajına sahipken, çığ diyotları bu değerin üzerindeki arıza voltajları için kullanılır. Pratik voltaj referans devrelerinde Zener ve anahtarlama diyotları, diyotların sıcaklık katsayısı tepkisini sıfıra yakın olacak şekilde dengelemek için seri ve zıt yönlerde bağlanır. Yüksek voltajlı Zener diyotları olarak etiketlenen bazı cihazlar aslında çığ diyotlarıdır (yukarıya bakın). Aynı pakette seri ve ters sırada iki (eşdeğer) Zener, bir geçici emici (veya Transorb, tescilli bir ticari marka) oluşturur. ⓘ

Yarı iletken diyotların diğer kullanım alanları arasında sıcaklık algılama ve analog logaritma hesaplama yer alır (bkz. İşlemsel yükselteç uygulamaları#Logaritmik çıkış). ⓘ

Grafik semboller

Bir devre şemasında belirli bir diyot türünü temsil etmek için kullanılan sembol, okuyucuya genel elektriksel işlevi aktarır. Farklılıklar küçük olsa da bazı diyot türleri için alternatif semboller vardır. Sembollerdeki üçgen ileri yönü, yani geleneksel akım akışı yönünü gösterir. ⓘ

• 

  Diyot

• 

  Işık yayan diyot (LED)

• 

  Fotodiyot

• 

  Schottky diyot

• 

  Geçici gerilim bastırma diyotu (TVS)

• 

  Tünel diyot

• 

  Varicap

• 

  Zener diyot

• 

  Diyot sembolü ile aynı hizada tipik diyot paketleri. İnce çubuk katodu göstermektedir. ⓘ

Numaralandırma ve kodlama şemaları

Diyotlar için bir dizi yaygın, standart ve üretici odaklı numaralandırma ve kodlama şeması vardır; en yaygın iki tanesi EIA/JEDEC standardı ve Avrupa Pro Electron standardıdır: ⓘ

EIA/JEDEC

Standartlaştırılmış 1N serisi numaralandırma EIA370 sistemi ABD'de EIA/JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) tarafından yaklaşık 1960 yılında uygulamaya konmuştur. Çoğu diyotun 1 önekli bir tanımı vardır (örneğin, 1N4003). Bu seride en popüler olanlar arasında şunlar vardı: 1N34A/1N270 (germanyum sinyal), 1N914/1N4148 (silikon sinyal), 1N400x (silikon 1A güç doğrultucu) ve 1N580x (silikon 3A güç doğrultucu). ⓘ

JIS

JIS yarı iletken tanımlama sistemi "1S" ile başlayan tüm yarı iletken diyot tanımlamalarına sahiptir. ⓘ

Pro Elektron

Aktif bileşenler için Avrupa Pro Electron kodlama sistemi 1966 yılında tanıtılmıştır ve parça kodunu takip eden iki harften oluşmaktadır. İlk harf bileşen için kullanılan yarı iletken malzemeyi (A = germanyum ve B = silikon) ve ikinci harf parçanın genel işlevini (diyotlar için, A = düşük güç / sinyal, B = değişken kapasitans, X = çarpan, Y = doğrultucu ve Z = voltaj referansı) temsil eder; örneğin:

• AA serisi germanyum düşük güç/sinyal diyotları (örn. AA119)
• BA serisi silikon düşük güç/sinyal diyotları (örneğin, BAT18 silikon RF anahtarlama diyotu)
• BY serisi silikon doğrultucu diyotlar (örneğin, BY127 1250V, 1A doğrultucu diyot)
• BZ serisi silikon Zener diyotlar (örneğin, BZY88C4V7 4,7V Zener diyot) ⓘ

Diğer yaygın numaralandırma/kodlama sistemleri (genellikle üretici kaynaklı) şunlardır:

• GD serisi germanyum diyotlar (örneğin GD9) - bu çok eski bir kodlama sistemidir
• OA serisi germanyum diyotlar (örneğin, OA47) - bir İngiliz şirketi olan Mullard tarafından geliştirilen bir kodlama dizisi ⓘ

İlgili cihazlar

• Doğrultucu
• Transistör
• Tristör veya silikon kontrollü doğrultucu (SCR)
• TRIAC
• DIAC
• Varistör

Optikte, diyot için eşdeğer bir cihaz, ancak lazer ışığı ile, ışığın sadece bir yönde geçmesine izin veren optik diyot olarak da bilinen optik izolatör olacaktır. Ana bileşen olarak bir Faraday döndürücü kullanır. ⓘ

Uygulamalar

Radyo demodülasyonu

Basit bir zarf demodülatör devresi. ⓘ

Diyotun ilk kullanım alanı genlik modülasyonlu (AM) radyo yayınlarının demodülasyonuydu. Bu keşfin tarihçesi kristal dedektör makalesinde derinlemesine ele alınmıştır. Özetle, bir AM sinyali, genliği veya zarfı orijinal ses sinyaliyle orantılı olan bir radyo taşıyıcı dalgasının değişen pozitif ve negatif tepe noktalarından oluşur. Diyot, AM radyo frekans sinyalini doğrultarak taşıyıcı dalganın sadece pozitif tepe noktalarını bırakır. Ses daha sonra basit bir filtre kullanılarak doğrultulmuş taşıyıcı dalgadan çıkarılır ve ses hoparlörü aracılığıyla ses dalgaları üreten bir ses amplifikatörüne veya dönüştürücüye beslenir. ⓘ

Mikrodalga ve milimetre dalga teknolojisinde, 1930'lardan başlayarak, araştırmacılar kristal dedektörü geliştirdi ve minyatürleştirdi. Nokta temaslı diyotlar (kristal diyotlar) ve Schottky diyotları radar, mikrodalga ve milimetre dalga dedektörlerinde kullanılır. ⓘ

Güç dönüşümü

Temel ac-dc güç kaynağının şeması ⓘ

Doğrultucular, alternatif akım (AC) elektriğini doğru akıma (DC) dönüştürmek için kullanıldıkları diyotlardan yapılmıştır. Otomotiv alternatörleri, AC'yi DC'ye doğrultan diyotun komütatörden veya daha önceki dinamodan daha iyi performans sağladığı yaygın bir örnektir. Benzer şekilde diyotlar Cockcroft-Walton voltaj çarpanlarında da AC'yi daha yüksek DC voltajlarına dönüştürmek için kullanılır. ⓘ

Ters voltaj koruması

Çoğu elektronik devre, güç kaynağı girişlerinin polaritesi tersine çevrildiğinde zarar görebileceğinden, bu tür durumlara karşı koruma sağlamak için bazen bir seri diyot kullanılır. Bu kavram, aynı anlama gelen birden fazla adlandırma varyasyonuyla bilinir: ters voltaj koruması, ters polarite koruması ve ters pil koruması. ⓘ

Aşırı voltaj koruması

Diyotlar, zarar verici yüksek gerilimleri hassas elektronik cihazlardan uzaklaştırmak için sıklıkla kullanılır. Normal koşullar altında genellikle ters önyargılıdırlar (iletken değildirler). Voltaj normal aralığın üzerine çıktığında, diyotlar ileri eğilimli (iletken) hale gelir. Örneğin, diyotlar (step motor ve H-köprüsü) motor kontrolör ve röle devrelerinde, aksi takdirde oluşacak zarar verici voltaj artışları olmadan bobinlerin enerjisini hızla kesmek için kullanılır. (Böyle bir uygulamada kullanılan diyotlara geri dönüş diyotu denir). Birçok entegre devre, harici voltajların hassas transistörlerine zarar vermesini önlemek için bağlantı pinlerinde diyotlar da içerir. Yüksek güçte aşırı gerilimlerden korunmak için özel diyotlar kullanılır (bkz. yukarıdaki Diyot türleri). ⓘ

Mantık kapıları

Diyotlar, VE ve VEYA mantık kapıları oluşturmak için diğer bileşenlerle birleştirilebilir. Bu, diyot mantığı olarak adlandırılır. ⓘ

İyonlaştırıcı radyasyon dedektörleri

Yukarıda bahsedilen ışığa ek olarak, yarı iletken diyotlar daha enerjik radyasyona karşı duyarlıdır. Elektronikte, kozmik ışınlar ve diğer iyonlaştırıcı radyasyon kaynakları gürültü darbelerine ve tek ve çoklu bit hatalarına neden olur. Bu etki bazen radyasyonu tespit etmek için parçacık detektörleri tarafından kullanılır. Binlerce veya milyonlarca elektron voltluk enerjiye sahip tek bir radyasyon parçacığı, enerjisi yarı iletken malzemede biriktiği için birçok yük taşıyıcı çifti üretir. Eğer tükenme tabakası tüm yağmuru yakalayacak veya ağır bir parçacığı durduracak kadar büyükse, parçacığın enerjisinin oldukça doğru bir ölçümü, sadece iletilen yükün ölçülmesiyle ve manyetik spektrometre vb. karmaşıklığı olmadan yapılabilir. Bu yarı iletken radyasyon dedektörleri verimli ve düzgün yük toplamaya ve düşük kaçak akıma ihtiyaç duyar. Genellikle sıvı nitrojen ile soğutulurlar. Daha uzun menzilli (yaklaşık bir santimetre) parçacıklar için çok büyük bir tükenme derinliğine ve geniş bir alana ihtiyaç duyarlar. Kısa menzilli parçacıklar için, en az bir yüzeydeki herhangi bir temas veya tükenmemiş yarı iletkenin çok ince olması gerekir. Back-bias gerilimleri bozulmaya yakındır (santimetre başına yaklaşık bin volt). Germanyum ve silikon yaygın malzemelerdir. Bu dedektörlerden bazıları enerjinin yanı sıra konumu da algılar. Radyasyon hasarı nedeniyle, özellikle ağır parçacıkları tespit ederken sınırlı bir ömürleri vardır. Silikon ve germanyum, gama ışınlarını elektron yağmurlarına dönüştürme yetenekleri açısından oldukça farklıdır. ⓘ

Yüksek enerjili parçacıklar için yarı iletken dedektörler çok sayıda kullanılmaktadır. Enerji kaybı dalgalanmaları nedeniyle, biriken enerjinin doğru ölçümü daha az kullanışlıdır. ⓘ

Sıcaklık ölçümleri

Bir diyot sıcaklık ölçüm cihazı olarak kullanılabilir, çünkü diyot boyunca ileri voltaj düşüşü, bir silikon bant aralığı sıcaklık sensöründe olduğu gibi sıcaklığa bağlıdır. Yukarıda verilen Shockley ideal diyot denkleminden, voltajın pozitif bir sıcaklık katsayısına (sabit bir akımda) sahip olduğu görülebilir, ancak genellikle ters doygunluk akımı teriminin değişimi, termal voltaj terimindeki değişimden daha önemlidir. Bu nedenle çoğu diyotun negatif bir sıcaklık katsayısı vardır, silikon diyotlar için tipik olarak -2 mV/°C. Sıcaklık katsayısı yaklaşık 20 kelvin üzerindeki sıcaklıklar için yaklaşık olarak sabittir. 1N400x serisi ve CY7 kriyojenik sıcaklık sensörü için bazı grafikler verilmiştir. ⓘ

Akım yönlendirme

Diyotlar istenmeyen yönlerdeki akımları önleyecektir. Elektrik kesintisi sırasında bir elektrik devresine güç sağlamak için devre bir bataryadan akım çekebilir. Kesintisiz bir güç kaynağı, akımın yalnızca gerektiğinde aküden çekilmesini sağlamak için bu şekilde diyotlar kullanabilir. Benzer şekilde, küçük teknelerde tipik olarak her biri kendi aküsü/aküleri olan iki devre bulunur: biri motor çalıştırma için kullanılır; diğeri ev için kullanılır. Normalde her ikisi de tek bir alternatörden şarj edilir ve alternatör çalışmadığında yüksek şarjlı akünün (tipik olarak motor aküsü) düşük şarjlı aküden boşalmasını önlemek için ağır hizmet tipi bir ayrık şarj diyotu kullanılır. ⓘ

Diyotlar elektronik müzik klavyelerinde de kullanılır. Elektronik müzik klavyelerinde gereken kablolama miktarını azaltmak için, bu aletler genellikle klavye matris devreleri kullanır. Klavye denetleyicisi, çalanın hangi notaya bastığını belirlemek için satırları ve sütunları tarar. Matris devrelerindeki sorun, aynı anda birden fazla notaya basıldığında, akımın devre boyunca geriye doğru akabilmesi ve "hayalet" notaların çalmasına neden olan "hayalet tuşları" tetikleyebilmesidir. İstenmeyen notaların tetiklenmesini önlemek için, çoğu klavye matris devresinde müzik klavyesinin her tuşunun altında anahtarla lehimlenmiş diyotlar bulunur. Aynı prensip katı hal langırt makinelerindeki anahtar matrisi için de kullanılır. ⓘ

Dalga biçimi kırpıcı

Diyotlar, bir sinyalin pozitif veya negatif gezintisini önceden belirlenmiş bir voltajla sınırlamak için kullanılabilir. ⓘ

Sıkıştırıcı

Bu basit diyot kelepçesi, gelen dalga formunun negatif tepe noktalarını ortak ray gerilimine kelepçeleyecektir ⓘ

Bir diyot kıskaç devresi, pozitif ve negatif değerler arasında salınan periyodik bir alternatif akım sinyalini alabilir ve pozitif ya da negatif tepe noktaları önceden belirlenmiş bir seviyede oluşacak şekilde dikey olarak yer değiştirebilir. Kıskaç, sinyalin tepeden tepeye gezintisini kısıtlamaz, tepe noktalarını referans seviyeye yerleştirmek için tüm sinyali yukarı veya aşağı hareket ettirir. ⓘ

Kısaltmalar

Diyotlar genellikle PCB'lerde diyot için D olarak adlandırılır. Bazen kristal doğrultucu için CR kısaltması kullanılır. ⓘ

Diyot Akımı Formülü

Diyot Akım Formülü ⓘ

$I=I_{0}(e^{\frac {qV}{nkT}}-1)$ Bu formülde; I: Diyot akımı, I0: Ters polarmada sızıntı akımı, V: Diyot uçlarındaki polarma gerilimi, Q: Elektron şarj miktarı (Coulomb), T: pn birleşim sıcaklığı (K), K: Boltzman sabiti, ŋ: Metale bağımlı bir sabit (Ge:1, Si=2) ⓘ

Çeşitleri

Lamba Diyotlar

Lamba diyotlar en yaygın biçimde redresör ve detektör olarak kullanılmıştır. Sıcak katotlu lamba, cıva buharlı ve tungar lambalar bu gruptandır. Isınan katotdan fırlayan elektronlar atom tarafından çekilmekte ve devreden tek yönlü bir akım akışı sağlanmaktadır. Eskiden kalanların dışında bu tür diyotlar artık kullanılmamaktadır. ⓘ

Metal Diyotlar

Bakır oksit (Cu2O) ve selenyumlu diyotlar bu gruba girmektedirler. ⓘ

Bakır oksitli diyotlar ölçü aletleri ve telekomünikasyon devreleri gibi küçük gerilim ve küçük güçle çalışan devrelerde, selenyum diyotlar ise birkaç kilowatt 'a kadar çıkan güçlü devrelerde kullanılırlar. ⓘ

Yapıları

Kristal Diyot

Nokta temaslı diyotların kullanım alanları

Nokta temaslı silikon diyotlar en çok mikro dalga karıştırıcısında, televizyon, video dedeksiyonunda, germanyum diyotlar ise radyofrekans ölçü aletlerinde (voltmetre, dalgametre, rediktör vs...) kullanılır. ⓘ

Zener diyot

Voltajın sabitlenmesine yarayan bir diyottur. Devreye ters polarize edilir. Mesela 5,6 V değerinde bir zenerin uçlarında (ters polarizasyon) 10 V'luk gerilim oluşursa 4,4 Voltu üzerinden geçirir. Uçlarından 5,6 V alınabilir. ⓘ

Tünel Diyot

Tünel Diyodun kullanım alanları

Yükselteç olarak: Tünel diyot, negatif direnci nedeniyle, uygun bir bağlantı devresinde kaynaktan çekilen akımı arttırmakta, dolayısıyla bu akımın harcandığı devredeki gücün yükselmesini sağlamaktadır. ⓘ

Osilatör olarak: Tünel diyotlardan MHz (10⁶ Hz) mertebesinde osilatör olarak yararlanılabilmektedir. Bir tünel diyot ile osilasyon sağlayabilmek için negatif direncinin diğer rezonans elemanlarının pozitif direncinden daha büyük olması gerekir. Tünel diyoda seri bir rezonans devresi bağlanabilecektir. Tünel diyodun negatif direnci - R=80 Ohm olsun. Rezonans devresinin direnci 80 Ohm 'dan küçük ise tünel diyot bu devrenin dengesini bozacağından osilasyon doğacaktır. ⓘ

Anahtar Olarak: Tünel diyodun önemli fonksiyonlarından biri de elektronik beyinlerde multivibratörlerde, gecikmeli osilatörlerde, flip-flop devrelerinde ve benzeri elektronik sistemlerde anahtar görevi yapar ⓘ

Işık Yayan Diyot (LED)

Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman ışıyan, diğer bir deyimle elektriksel enerjiyi ışık enerjisi haline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır. ⓘ

Bu diyotlara, aşağıda yazılmış olduğu gibi, İngilizce adındaki kelimelerin ilk harfleri bir araya getirilerek LED (Light Emitting Diode; Işık yayan diyot) veya SSL (Solid State Lamps; Katı hal lambası) denir. ⓘ

Özellikleri

• Çalışma gerilimi 1,5 - 2,5 V arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
• Çalışma akımı 10 - 20 mA arasındadır. (Kataloğunda belirtilmiştir.)
• Uzun ömürlüdür. (ortalama 100.000 - 200.000 saat)
• Darbeye ve titreşime karşı dayanıklıdır.
• Kullanılacağı yere göre çubuk şeklinde veya dairesel yapılabilir.
• Çalışma zamanı çok kısadır. (nanosaniye)
• Diğer diyotlara göre doğru yöndeki direnci çok daha küçüktür.
• Işık yayan diyotların gövdeleri tamamen plastikten yapıldığı gibi, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak da yapılır. ⓘ

Bir LED 'in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi değişmektedir. ⓘ

Katkı maddesinin cinsine göre şu ışıklar oluşur:

• GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık)
• GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar (görülür)
• GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür)
• GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür) ⓘ

Diyot kristali, iki parçalı yapıldığında uygulanacak gerilimin büyüklüğüne göre kırmızı, yeşil veya sarı renklerden birini vermektedir. ⓘ

Işık yayan diyot ısındıkça, ışık yayma özelliği azalmaktadır. Bu hal etkinlik eğrisi olarak gösterilmiştir. Bazı hallerde fazla ısınmayı önlemek için bir soğutucu üzerine monte edilir. ⓘ

Ayrıca LED'in aşırı ısınmasına yol açmamak için kataloğunda belirtilen akımı aşmamak gerekir. Bunun için gösterilmiş olduğu gibi devresine seri olarak bir R direnci konur. Bu direncin büyüklüğü LED'in dayanma gerilimi ile besleme kaynağı gerilimine göre hesaplanır. ⓘ

Kirchoff kanununa göre: 9=I*R+2 'dir. I=0,05 A olup ⓘ

R=9-2/0,05 = 7/0,05 = 140 Ohm olarak bulunur. ⓘ

140 Ohm'luk standart direnç olmadığından en yakın standart üst direnci olan 150 Ohm'luk direnç kullanılır. ⓘ

Diğer Diyotlar

Gunn Diyotları

İlk defa 1963 'te J.B. Gunn tarafından yapıldığı için bu ad verilmiştir. Gunn diyodu bir osilatör elemanı olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Yapısı, n-tipi Galliyum arsenid (GaAs) veya İndiyum fosfat (InP) 'den yapılacak ince çubukların kısa kısa kesilmesiyle elde edilir. ⓘ

Gunn diyoda gerilim uygulandığında, gerilimin belirli bir değerinden sonra diyot belirli bir zaman için akım geçirip belirli bir zamanda kesimde kalmaktadır. Böylece bir osilasyon oluşmaktadır. ⓘ

Örnek: 10 µm boyundaki bir gunn diyodunun osilasyon periyodu yaklaşık 0,1 nanosaniye tutar. Yani osilasyon frekansı 10 GHz 'dir. ⓘ

Impatt (Avalans) Diyot

Impatt veya avalanş (çığ) diyotlar, gunn diyotlara göre daha güçlüdürler ve çalışma gerilimi daha büyüktür. Mikrodalga sistemlerinin osilatör ve güç katlarında yararlanılır. ⓘ

1958 'de Read (Rid) tarafından geliştirilmiştir.Bu nedenle Read diyodu da denir. P+ - N - I - N+ veya N+ - P - I - P+ yapıya sahiptir. Ters polarmalı olarak çalışır. ⓘ

Yapımında ana elemanlar olarak Slikon ve Galliyum arsenid (GaAs) kullanılır. Diyot içerisindeki P+ ve N+ tipi kristaller, içerisindeki katkı maddeleri normal haldekinden çok daha fazla olan P ve N kristalleridir. ⓘ

"I" tabakası ise iyonlaşmanın olmadığı bir bölgedir. Taşıyıcılar buradan sürüklenerek geçer ve etrafına enerji ⓘ

Ani Toparlamalı Diyot

Ani toparlanmalı (Step-Recovery) diyotlar varaktör diyotların daha da geliştirilmişlerdir. Varaktör diyotlar ile frekansların iki ve üç kat büyütülmeleri mümkün olabildiği halde, ani toparlanmalı diyotlar ile 4 ve daha fazla katları elde edilebilmektedir. ⓘ

Pin Diyot

P-I-N diyotları P+-I-N+ yapıya sahip diyotlardır. P+ ve N+ bölgelerinin katkı maddesi oranları yüksek ve I bölgesi büyük dirençlidir. ⓘ

Alçak frekanslarda diyot bir P-N doğrultucu gibi çalışır. Frekans yükseldikçe I bölgesi de etkinliğini gösterir. Yüksek frekanslarda I bölgesinin doğru yöndeki direnci küçük ters yöndeki direnci ise büyüktür. ⓘ

Diyodun direnci uygulama yerine göre iki limit arasında sürekli olarak veya kademeli olarak değiştirilebilmektedir. ⓘ

P-I-N diyotlar değişken dirençli eleman olarak, mikrodalga devrelerinde, zayıflatıcı, faz kaydırıcı, modülatör, anahtar, limitör gibi çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır. ⓘ

Büyük Güçlü Diyotlar

2W 'ın üzerindeki diyotlar Büyük Güçlü Diyotlar olarak tanımlanır. Bu tür diyotlar, büyük değerli Doğru akıma (DA, DC ya da sürekli akım) ihtiyaç duyulan galvano-plasti, ark kaynakları gibi devrelere ait doğrultucular da kullanılmaktadır. ⓘ