A dióda készüléke és működési elve
A dióda a legegyszerűbb félvezető eszköz, amely ma bármely elektronikus eszköz nyomtatott áramköri lapján megtalálható. A belső szerkezettől és a műszaki jellemzőktől függően a diódákat több típusra osztják: univerzális, egyenirányítós, impulzusos, zener-diódák, alagútdiódák és varikapok. Egyenirányításra, feszültségkorlátozásra, észlelésre, modulációra stb. — attól függően, hogy milyen célra használják azokat az eszközöket.
A dióda alapja az p-n-elágazáskét különböző típusú vezetőképességű félvezető anyagok alkotják. A diódakristályhoz két vezeték csatlakozik: katód (negatív elektróda) és anód (pozitív elektróda). Az anód oldalon egy p-típusú félvezető tartomány, a katód oldalon pedig egy n-típusú félvezető tartomány található. Ez a diódaeszköz egyedülálló tulajdonságot ad neki – az áram csak egy (előre) irányban folyik, az anódtól a katódig. Ezzel szemben a normál működésű dióda nem vezet áramot.
Az anód tartományban (p-típus) a fő töltéshordozók pozitív töltésű lyukak, a katód tartományban (n-típusú) negatív töltésű elektronok. A dióda vezetékei érintkező fémfelületek, amelyekhez a vezetékek forrasztva vannak.
Ha a dióda áramot vezet előre, az azt jelenti, hogy nyitott állapotban van. Ha az áram nem halad át a p-n átmeneten, akkor a dióda zár. Így a dióda két stabil állapot egyikében lehet: nyitott vagy zárt.
Az egyenáramú feszültségforrás áramkörében lévő diódát, az anódot a pozitív, a katódot a negatív pólusra kapcsolva megkapjuk a pn-átmenet előfeszítését. És ha a forrás feszültsége elegendőnek bizonyul (0,7 volt elég egy szilíciumdiódához), akkor a dióda kinyílik, és elkezd áramot vezetni. Az áram nagysága az alkalmazott feszültség nagyságától és a dióda belső ellenállásától függ.
Miért került a dióda vezető állapotba? Mert a dióda helyes bekapcsolásával az n-régió elektronjai a forrás EMF hatására a pozitív elektródájához, a p-régió nyílásaihoz rohantak, amelyek most a negatív elektródára kerülnek. a forrástól az elektronokhoz.
A régiók határán (magán a p-n átmeneten) ekkor az elektronok és a lyukak rekombinációja, kölcsönös abszorpciója történik. A forrás pedig kénytelen folyamatosan új elektronokat és lyukakat juttatni a p-n átmenet tartományába, növelve azok koncentrációját.
De mi van akkor, ha a dióda megfordítva van, a katód a forrás pozitív, az anód pedig a negatív terminálra kerül? A lyukak és az elektronok különböző irányokba szóródnak – a kivezetések felé – a csomóponttól, és a csomópont közelében megjelenik egy töltéshordozóktól kimerült régió – egy potenciálgát. A legtöbb töltéshordozó (elektronok és lyukak) által okozott áram egyszerűen nem jön létre.
De a dióda kristály nem tökéletes; a fő töltéshordozókon kívül kisebb töltéshordozók is vannak benne, amelyek mikroamperben mérve igen elhanyagolható dióda fordított áramot hoznak létre. De a dióda ebben az állapotban zárt, mert p-n átmenete fordított előfeszítésű.
Azt a feszültséget, amelyen a dióda zárt állapotból nyitott állapotba kapcsol, dióda előremenő feszültségének nevezzük (lásd - A diódák alapvető paraméterei), ami lényegében a feszültségesés a p-n átmeneten A dióda előremenő árammal szembeni ellenállása nem állandó, a diódán áthaladó áram nagyságától függ és több ohmos nagyságrendű. A fordított polaritású feszültséget, amelynél a dióda kikapcsol, dióda fordított feszültségnek nevezzük. A dióda fordított ellenállását ebben az állapotban több ezer ohmban mérik.
Nyilvánvaló, hogy a dióda nyitott állapotból zárt állapotba válthat, és fordítva, ha a rákapcsolt feszültség polaritása megváltozik. Az egyenirányító működése a dióda ezen tulajdonságán alapul. Tehát egy szinuszos váltóáramú áramkörben a dióda csak a pozitív félhullám alatt vezet áramot, és blokkolva lesz a negatív félhullám alatt.
Lásd még ebben a témában:Mi a különbség az impulzusdiódák és az egyenirányító között?