Enheden og princippet for drift af dioden
En diode er den enkleste halvlederenhed, der kan findes på printkortet på enhver elektronisk enhed i dag. Afhængigt af den interne struktur og tekniske egenskaber er dioder klassificeret i flere typer: universal, ensretter, puls, zener dioder, tunnel dioder og varicaps. De bruges til ensretning, spændingsbegrænsning, detektering, modulering osv. — afhængigt af formålet med den enhed, hvori de anvendes.
Diodens bund er p-n-krydsdannet af halvledermaterialer med to forskellige typer ledningsevne. To ledninger er forbundet til diodekrystallen kaldet katode (negativ elektrode) og anode (positiv elektrode). Der er et p-type halvlederområde på anodesiden og et n-type halvlederområde på katodesiden. Denne diodeenhed giver den en unik egenskab - strømmen løber kun i én (fremad) retning, fra anode til katode. Omvendt leder en normalt fungerende diode ikke strøm.
I anodeområdet (p-type) er hovedladningsbærerne positivt ladede huller, og i katodeområdet (n-typen) negativt ladede elektroner. Diodeledningerne er kontaktmetaloverflader, hvortil ledningerne er loddet.
Når dioden leder strøm i fremadgående retning, betyder det, at den er i åben tilstand. Hvis strømmen ikke går gennem p-n-krydset, så lukker dioden. Således kan dioden være i en af to stabile tilstande: åben eller lukket.
Ved at forbinde dioden i DC-spændingskildekredsløbet, anoden til den positive terminal og katoden til den negative terminal, opnår vi den fremadgående bias af pn-forbindelsen. Og hvis kildespændingen viser sig at være tilstrækkelig (0,7 volt er nok til en siliciumdiode), så åbner dioden og begynder at lede strøm. Størrelsen af denne strøm vil afhænge af størrelsen af den påførte spænding og diodens indre modstand.
Hvorfor gik dioden i ledende tilstand? For med den korrekte tænding af dioden skyndte elektronerne fra n-området, under påvirkning af kildens EMF, til dens positive elektrode, til hullerne fra p-området, som nu bevæger sig til den negative elektrode af kilden, til elektronerne.
Ved grænsen af regionerne (ved selve p-n-krydset) er der på dette tidspunkt en rekombination af elektroner og huller, deres gensidige absorption. Og kilden er tvunget til kontinuerligt at levere nye elektroner og huller til p-n-forbindelsesområdet, hvilket øger deres koncentration.
Men hvad nu hvis dioden er omvendt, med katoden til den positive terminal på kilden og anoden til den negative terminal? Huller og elektroner spredes i forskellige retninger - mod terminalerne - fra krydset, og et område, der er udtømt for ladningsbærere - en potentiel barriere - dukker op nær krydset. Strøm forårsaget af de fleste ladningsbærere (elektroner og huller) vil simpelthen ikke forekomme.
Men diodekrystallen er ikke perfekt; ud over de store ladningsbærere har den også mindre ladningsbærere i sig, der vil skabe en meget ubetydelig diodeomvendt strøm målt i mikroampere. Men dioden i denne tilstand er lukket, fordi dens p-n-forbindelse er omvendt forspændt.
Spændingen, ved hvilken dioden skifter fra lukket tilstand til åben tilstand, kaldes diodens fremadspænding (se - Grundlæggende parametre for dioder), som i det væsentlige er spændingsfaldet over p-n-krydset. Diodens modstand mod den fremadgående strøm er ikke konstant, den afhænger af størrelsen af strømmen gennem dioden og er af størrelsesordenen flere ohm. Den omvendte polaritetsspænding, ved hvilken dioden slukker, kaldes omvendt diodespænding. Den omvendte modstand af en diode i denne tilstand måles i tusindvis af ohm.
Det er klart, at en diode kan skifte fra en åben tilstand til en lukket tilstand og omvendt, når polariteten af spændingen på den ændres. Driften af ensretteren er baseret på denne egenskab af dioden. Så i et sinusformet AC-kredsløb vil dioden kun lede strøm under den positive halvbølge og vil blive blokeret under den negative halvbølge.
Se også om dette emne:Hvad er forskellen mellem pulsdioder og ensretter