Zariadenie a princíp činnosti diódy

Dióda je najjednoduchšie polovodičové zariadenie, ktoré dnes možno nájsť na doske s plošnými spojmi akéhokoľvek elektronického zariadenia. V závislosti od vnútornej štruktúry a technických charakteristík sú diódy rozdelené do niekoľkých typov: univerzálne, usmerňovacie, impulzné, zenerové diódy, tunelové diódy a varikapy. Používajú sa na usmernenie, obmedzenie napätia, detekciu, moduláciu atď. — v závislosti od účelu zariadenia, v ktorom sa používajú.

Základom diódy je p-n-križovatkatvorené polovodičovými materiálmi s dvoma rôznymi typmi vodivosti. Dva vodiče sú pripojené ku kryštálu diódy nazývanému katóda (záporná elektróda) ​​a anóda (kladná elektróda). Na strane anódy je oblasť polovodičov typu p a na strane katódy oblasť polovodičov typu n. Toto diódové zariadenie mu dáva jedinečnú vlastnosť - prúd tečie iba jedným (dopredným) smerom, od anódy ku katóde. Naopak, normálne fungujúca dióda nevedie prúd.

V anódovej oblasti (p-typ) sú hlavnými nosičmi náboja kladne nabité diery a v katódovej oblasti (n-typ) záporne nabité elektróny. Vývody diód sú kontaktné kovové povrchy, ku ktorým sú prispájkované vodiče.

Keď dióda vedie prúd v priepustnom smere, znamená to, že je v otvorenom stave. Ak prúd neprechádza cez p-n-prechod, potom sa dióda zatvorí. Dióda teda môže byť v jednom z dvoch stabilných stavov: otvorená alebo zatvorená.

Pripojením diódy v obvode zdroja jednosmerného napätia, anódy na kladný pól a katódy na záporný pól, získame predpätie pn-prechodu. A ak sa ukáže, že zdrojové napätie je dostatočné (0,7 voltu stačí pre kremíkovú diódu), potom sa dióda otvorí a začne viesť prúd. Veľkosť tohto prúdu bude závisieť od veľkosti použitého napätia a vnútorného odporu diódy.

Prečo prešla dióda do vodivého stavu? Pretože pri správnom zapnutí diódy sa elektróny z n-oblasti pod pôsobením EMF zdroja ponáhľali na jeho kladnú elektródu, do otvorov z p-oblasti, ktoré sa teraz presúvajú k zápornej elektróde. zdroja, k elektrónom.

Na hranici oblastí (na samotnom p-n-prechode) v tomto čase dochádza k rekombinácii elektrónov a dier, ich vzájomnej absorpcii. A zdroj je nútený neustále dodávať nové elektróny a diery do oblasti p-n spojenia, čím sa zvyšuje ich koncentrácia.

Ale čo keď je dióda obrátená, s katódou na kladnom póle zdroja a anódou na zápornom póle? Diery a elektróny sa rozptyľujú v rôznych smeroch - smerom k terminálom - od križovatky a v blízkosti spoja sa objaví oblasť ochudobnená o nosiče náboja - potenciálna bariéra. Prúd spôsobený väčšinou nosičov náboja (elektróny a diery) jednoducho nenastane.

Ale kryštál diódy nie je dokonalý; okrem hlavných nosičov náboja má v sebe aj menšie nosiče náboja, ktoré vytvoria veľmi zanedbateľný diódový spätný prúd meraný v mikroampéroch. Ale dióda v tomto stave je uzavretá, pretože jej p-n prechod je spätne zaujatý.

Napätie, pri ktorom sa dióda prepne zo zatvoreného stavu do otvoreného stavu, sa nazýva priepustné napätie diódy (pozri — Základné parametre diód), čo je v podstate úbytok napätia na prechode p-n. Odpor diódy voči priepustnému prúdu nie je konštantný, závisí od veľkosti prúdu diódou a je rádovo niekoľko ohmov. Napätie s obrátenou polaritou, pri ktorom sa dióda vypne, sa nazýva spätné napätie diódy. Reverzný odpor diódy v tomto stave sa meria v tisíckach ohmov.

Je zrejmé, že dióda sa môže prepnúť z otvoreného stavu do zatvoreného stavu a naopak, keď sa zmení polarita napätia, ktoré je na ňu aplikované. Činnosť usmerňovača je založená na tejto vlastnosti diódy. Takže v sínusovom striedavom obvode bude dióda viesť prúd iba počas kladnej polvlny a počas zápornej polvlny bude zablokovaná.

Pozri tiež na túto tému:Aký je rozdiel medzi pulznými diódami a usmerňovačom