Zařízení a princip činnosti diody

Dioda je nejjednodušší polovodičové zařízení, které lze dnes najít na desce plošných spojů jakéhokoli elektronického zařízení. V závislosti na vnitřní struktuře a technických vlastnostech jsou diody klasifikovány do několika typů: univerzální, usměrňovací, pulzní, zenerovy diody, tunelové diody a varikapy. Používají se pro usměrnění, omezování napětí, detekci, modulaci atd. — v závislosti na účelu zařízení, ve kterém se používají.

Základna diody je p-n-křižovatkatvořené polovodičovými materiály se dvěma různými typy vodivosti. K diodovému krystalu jsou připojeny dva vodiče, které se nazývají katoda (záporná elektroda) a anoda (kladná elektroda). Na straně anody je oblast polovodiče typu p a na straně katody oblast polovodiče typu n. Toto diodové zařízení mu dává jedinečnou vlastnost — proud teče pouze jedním (dopředným) směrem, od anody ke katodě. Naopak normálně pracující dioda proud nevede.

V oblasti anody (typ p) jsou hlavními nosiči náboje kladně nabité otvory a v oblasti katody (typ n) záporně nabité elektrony. Vývody diod jsou kontaktní kovové plochy, ke kterým jsou připájeny vodiče.

Když dioda vede proud v propustném směru, znamená to, že je v otevřeném stavu. Pokud proud neprochází p-n-přechodem, pak se dioda uzavře. Dioda tedy může být v jednom ze dvou stabilních stavů: otevřená nebo zavřená.

Připojením diody v obvodu zdroje stejnosměrného napětí, anody na kladnou svorku a katody na zápornou svorku získáme propustné předpětí pn-přechodu. A pokud se ukáže, že napětí zdroje je dostatečné (pro křemíkovou diodu stačí 0,7 voltu), pak se dioda otevře a začne vést proud. Velikost tohoto proudu bude záviset na velikosti použitého napětí a vnitřního odporu diody.

Proč přešla dioda do vodivého stavu? Protože při správném zapnutí diody se elektrony z n-oblasti působením EMF zdroje vrhly na jeho kladnou elektrodu, do otvorů z p-oblasti, které se nyní přesunou k záporné elektrodě. zdroje, k elektronům.

Na hranici oblastí (na samotném p-n-přechodu) v této době dochází k rekombinaci elektronů a děr, jejich vzájemné absorpci. A zdroj je nucen nepřetržitě dodávat nové elektrony a díry do oblasti p-n přechodu, čímž se zvyšuje jejich koncentrace.

Ale co když je dioda obrácená, s katodou na kladném pólu zdroje a anodou na záporném pólu? Díry a elektrony se rozptýlí v různých směrech – ke svorkám – od křižovatky a v blízkosti křižovatky se objeví oblast ochuzená o nosiče náboje – potenciální bariéra. Proud způsobený většinou nosičů náboje (elektrony a díry) prostě nevznikne.

Ale krystal diody není dokonalý; kromě hlavních nosičů náboje má v sobě také menší nosiče náboje, které vytvoří velmi zanedbatelný diodový zpětný proud měřený v mikroampérech. Ale dioda v tomto stavu je uzavřená, protože její p-n přechod je obrácený.

Napětí, při kterém se dioda přepne ze zavřeného stavu do otevřeného, ​​se nazývá propustné napětí diody (viz — Základní parametry diod), což je v podstatě úbytek napětí na přechodu p-n. Odpor diody vůči propustnému proudu není konstantní, závisí na velikosti proudu diodou a pohybuje se v řádu několika ohmů. Napětí obrácené polarity, při kterém se dioda vypne, se nazývá zpětné napětí diody. Zpětný odpor diody v tomto stavu se měří v tisících ohmů.

Je zřejmé, že dioda se může přepnout z otevřeného stavu do zavřeného stavu a naopak, když se změní polarita napětí, které je na ni aplikováno. Na této vlastnosti diody je založen provoz usměrňovače. Takže v sinusovém střídavém obvodu bude dioda vést proud pouze během kladné půlvlny a bude blokována během záporné půlvlny.

Viz také k tomuto tématu:Jaký je rozdíl mezi pulzními diodami a usměrňovačem