Уређај и принцип рада диоде

Диода је најједноставнији полупроводнички уређај који се данас може наћи на штампаној плочи било ког електронског уређаја. У зависности од унутрашње структуре и техничких карактеристика, диоде су класификоване у неколико типова: универзалне, исправљачке, импулсне, зенер диоде, тунелске диоде и варикапе. Користе се за исправљање, ограничавање напона, детекцију, модулацију итд. — у зависности од намене уређаја у коме се користе.

Основа диоде је п-н-спојформирани од полупроводничких материјала са два различита типа проводљивости. Две жице су повезане са диодним кристалом који се назива катода (негативна електрода) и анода (позитивна електрода). Постоји полупроводнички регион п-типа на страни аноде и н-тип полупроводнички регион на страни катоде. Овај диодни уређај даје му јединствено својство — струја тече само у једном (напред) смеру, од аноде до катоде. Насупрот томе, диода која нормално ради не проводи струју.

У анодном региону (п-тип) главни носиоци наелектрисања су позитивно наелектрисане рупе, а у катодном (н-тип) негативно наелектрисани електрони. Водови диоде су контактне металне површине на које су жице залемљене.

Када диода проводи струју у правцу напред, то значи да је у отвореном стању. Ако струја не пролази кроз п-н-спој, онда се диода затвара. Дакле, диода може бити у једном од два стабилна стања: отворено или затворено.

Повезивањем диоде у коло извора једносмерног напона, аноде на позитивни терминал и катоде на негативни терминал, добијамо преднапон пн-споја. А ако се напон извора покаже довољним (0,7 волти је довољно за силицијумску диоду), онда ће се диода отворити и почети да проводи струју. Величина ове струје зависиће од величине примењеног напона и унутрашњег отпора диоде.

Зашто је диода прешла у проводно стање? Зато што су правилним укључивањем диоде електрони из н-области, под дејством ЕМФ извора, јурнули ка његовој позитивној електроди, ка рупама из п-области, које се сада померају на негативну електроду. извора, до електрона.

На граници региона (на самом п-н споју) у овом тренутку долази до рекомбинације електрона и рупа, њихове међусобне апсорпције. А извор је приморан да непрекидно снабдева нове електроне и рупе у регион п-н споја, повећавајући њихову концентрацију.

Али шта ако је диода обрнута, са катодом на позитивном терминалу извора и анодом на негативном терминалу? Рупе и електрони се распршују у различитим правцима — ка терминалима — од споја, а у близини споја се појављује област осиромашена носиоцима наелектрисања — потенцијална баријера. Струја изазвана већином носилаца наелектрисања (електрона и рупа) једноставно се неће појавити.

Али диодни кристал није савршен; поред главних носилаца наелектрисања, у себи има и мање носаче наелектрисања који ће створити врло занемарљиву диодну реверзну струју мерену у микроамперима. Али диода у овом стању је затворена јер је њен п-н спој обрнуто пристрасан.

Напон при којем диода прелази из затвореног стања у отворено стање назива се напон напред диоде (види - Основни параметри диода), што је у суштини пад напона на п-н споју.Отпор диоде правој струји није константан, зависи од величине струје кроз диоду и реда је неколико ома. Напон обрнутог поларитета при којем се диода гаси назива се обрнути напон диоде. Реверзни отпор диоде у овом стању мери се хиљадама ома.

Очигледно, диода може да пређе из отвореног у затворено стање и обрнуто када се промени поларитет напона који се на њу примењује. На овом својству диоде заснива се рад исправљача. Дакле, у синусоидном колу наизменичне струје, диода ће водити струју само током позитивног полуталаса и биће блокирана током негативног полуталаса.

Погледајте и на ову тему:Која је разлика између пулсних диода и исправљача