Enheten og prinsippet for drift av dioden
En diode er den enkleste halvlederenheten som finnes på kretskortet til enhver elektronisk enhet i dag. Avhengig av den interne strukturen og tekniske egenskaper, er dioder klassifisert i flere typer: universal, likeretter, puls, zener dioder, tunnel dioder og varicaps. De brukes til retting, spenningsbegrensning, deteksjon, modulering, etc. – avhengig av formålet med enheten de brukes i.
Basen på dioden er p-n-kryssdannet av halvledermaterialer med to forskjellige typer ledningsevne. To ledninger er koblet til diodekrystallen kalt katode (negativ elektrode) og anode (positiv elektrode). Det er et p-type halvlederområde på anodesiden og et n-type halvlederområde på katodesiden. Denne diodeenheten gir den en unik egenskap - strømmen flyter bare i én (forover) retning, fra anode til katode. Omvendt leder ikke en normalt fungerende diode strøm.
I anodeområdet (p-type) er hovedladningsbærerne positivt ladede hull, og i katodeområdet (n-type) negativt ladede elektroner. Diodeledningene er kontaktmetalloverflater som ledningene er loddet til.
Når dioden leder strøm i foroverretningen, betyr det at den er i åpen tilstand. Hvis strømmen ikke går gjennom p-n-krysset, lukkes dioden. Dermed kan dioden være i en av to stabile tilstander: åpen eller lukket.
Ved å koble dioden i likespenningskildekretsen, anoden til den positive terminalen og katoden til den negative terminalen, får vi frem forspenningen til pn-krysset. Og hvis kildespenningen viser seg å være tilstrekkelig (0,7 volt er nok for en silisiumdiode), vil dioden åpne og begynne å lede strøm. Størrelsen på denne strømmen vil avhenge av størrelsen på den påførte spenningen og den interne motstanden til dioden.
Hvorfor gikk dioden i ledende tilstand? Fordi med riktig påkobling av dioden, skyndte elektronene fra n-regionen, under påvirkning av kildens EMF, til dens positive elektrode, til hullene fra p-regionen, som nå beveger seg til den negative elektroden av kilden, til elektronene.
På grensen til regionene (ved selve p-n-krysset) på dette tidspunktet er det en rekombinasjon av elektroner og hull, deres gjensidige absorpsjon. Og kilden blir tvunget til kontinuerlig å tilføre nye elektroner og hull til p-n-kryssområdet, noe som øker konsentrasjonen deres.
Men hva om dioden er reversert, med katoden til den positive terminalen på kilden og anoden til den negative terminalen? Hull og elektroner sprer seg i forskjellige retninger - mot terminalene - fra krysset, og et område som er tømt for ladningsbærere - en potensiell barriere - vises nær krysset. Strøm forårsaket av de fleste ladningsbærere (elektroner og hull) vil rett og slett ikke oppstå.
Men diodekrystallen er ikke perfekt; i tillegg til de store ladebærerne, har den også mindre ladebærere i seg som vil skape en svært ubetydelig diodeomvendt strøm målt i mikroampere. Men dioden i denne tilstanden er lukket fordi p-n-krysset er omvendt forspent.
Spenningen som dioden bytter fra lukket tilstand til åpen tilstand kalles diode fremoverspenning (se - Grunnleggende parametere for dioder), som i hovedsak er spenningsfallet over p-n-krysset. Diodens motstand mot foroverstrømmen er ikke konstant, den avhenger av størrelsen på strømmen gjennom dioden og er i størrelsesorden flere ohm. Den omvendte polaritetsspenningen som dioden slår seg av kalles diodeomvendt spenning. Motstanden til en diode i denne tilstanden måles i tusenvis av ohm.
Det er klart at en diode kan bytte fra åpen tilstand til lukket tilstand og omvendt når polariteten til spenningen som påføres den endres. Driften av likeretteren er basert på denne egenskapen til dioden. Så i en sinusformet vekselstrømskrets vil dioden kun lede strøm under den positive halvbølgen og vil bli blokkert under den negative halvbølgen.
Se også om dette emnet:Hva er forskjellen mellom pulsdioder og likeretter