Uređaj i princip rada diode

Dioda je najjednostavniji poluvodički element koji se danas nalazi na tiskanoj ploči bilo kojeg elektroničkog uređaja. Ovisno o unutarnjoj strukturi i tehničkim karakteristikama, diode se dijele na nekoliko vrsta: univerzalne, ispravljačke, pulsne, zener diode, tunelske diode i varikap diode. Koriste se za ispravljanje, ograničavanje napona, detekciju, modulaciju itd. — ovisno o namjeni uređaja u kojem se koriste.

Baza diode je p-n-spojformirana od poluvodičkih materijala s dvije različite vrste vodljivosti. Na kristal diode spojene su dvije žice koje se nazivaju katoda (negativna elektroda) i anoda (pozitivna elektroda). Na strani anode nalazi se područje poluvodiča p-tipa, a na strani katode područje poluvodiča n-tipa. Ovaj uređaj s diodom daje jedinstveno svojstvo — struja teče samo u jednom (naprijed) smjeru, od anode do katode. Obrnuto, dioda koja normalno radi ne provodi struju.

U anodnom području (p-tip) glavni nositelji naboja su pozitivno nabijene šupljine, a u katodnom području (n-tip) negativno nabijeni elektroni. Izvodi diode su kontaktne metalne površine na koje su zalemljene žice.

Kada dioda provodi struju u smjeru naprijed, to znači da je u otvorenom stanju. Ako struja ne prolazi kroz p-n-spoj, tada se dioda zatvara. Dakle, dioda može biti u jednom od dva stabilna stanja: otvorenom ili zatvorenom.

Spajanjem diode u krug izvora istosmjernog napona, anode na pozitivni izvod i katode na negativni izvod, dobivamo prednapon pn-spoja. A ako se napon izvora pokaže dovoljnim (0,7 volti je dovoljno za silikonsku diodu), tada će se dioda otvoriti i početi provoditi struju. Veličina te struje ovisit će o veličini primijenjenog napona i unutarnjem otporu diode.

Zašto je dioda prešla u vodljivo stanje? Budući da su pravilnim uključivanjem diode elektroni iz n-područja, pod djelovanjem EMF izvora, pohrlili na njegovu pozitivnu elektrodu, u rupe iz p-područja, koje sada prelaze na negativnu elektrodu. izvora, na elektrone.

Na granici regija (na samom p-n-spoju) u ovom trenutku postoji rekombinacija elektrona i rupa, njihova međusobna apsorpcija. A izvor je prisiljen kontinuirano opskrbljivati ​​nove elektrone i rupe u području p-n spoja, povećavajući njihovu koncentraciju.

Ali što ako je dioda okrenuta, s katodom na pozitivnom terminalu izvora, a anodom na negativnom terminalu? Rupe i elektroni se raspršuju u različitim smjerovima—prema terminalima—od spoja, a područje osiromašeno nositeljima naboja—potencijalna barijera—pojavljuje se u blizini spoja. Struja uzrokovana većinom nositelja naboja (elektroni i šupljine) jednostavno se neće pojaviti.

Ali diodni kristal nije savršen; uz glavne nositelje naboja, u sebi ima i sporedni nosioce naboja koji će stvoriti vrlo zanemarivu povratnu struju diode mjerenu u mikroamperima. Ali dioda je u ovom stanju zatvorena jer je njen p-n spoj obrnuto prednapredan.

Napon pri kojem se dioda prebacuje iz zatvorenog stanja u otvoreno stanje naziva se prednji napon diode (vidi - Osnovni parametri dioda), što je u biti pad napona na p-n spoju. Otpor diode na struju prema naprijed nije konstantan, ovisi o veličini struje kroz diodu i reda je nekoliko ohma. Napon obrnutog polariteta pri kojem se dioda gasi naziva se obrnuti napon diode. Reverzni otpor diode u ovom stanju mjeri se u tisućama ohma.

Očito, dioda se može prebaciti iz otvorenog stanja u zatvoreno stanje i obrnuto kada se promijeni polaritet napona koji se na nju primjenjuje. Na ovom svojstvu diode temelji se rad ispravljača. Dakle, u sinusoidnom AC krugu, dioda će provoditi struju samo tijekom pozitivnog poluvala i bit će blokirana tijekom negativnog poluvala.

Vidi također o ovoj temi:Koja je razlika između pulsnih dioda i ispravljača?