Hvad er Egenskaberne af en Diode?

Hvad er karakteristika for en diode?

Diode definition

Vi bruger halvledermaterialer (Si, Ge) til at danne forskellige elektroniske enheder. Den mest grundlæggende enhed er dioden. En diode er en toterminal PN-forbindelsesenhed. PN-forbindelsen dannes ved at bringe et P-type materiale i kontakt med et N-type materiale. Når et P-type materiale kommer i kontakt med et N-type materiale, starter elektroner og huller med at rekombinere nær forbindelsen. Dette resulterer i mangel på ladningsbærere ved forbindelsen, og derfor kaldes forbindelsen for udtømmelsesområde. Når vi anvender spænding på terminalerne af PN-forbindelsen, kalder vi det en diode. Billedet nedenfor viser symboltet for en PN-forbindelsesdiode.

En diode er en unidirektionel enhed, der tillader strøm at flyde kun i én retning, afhængigt af hvordan den er forstyrret.

Fremover forskydning

Når P-terminalen er forbundet til batteriets positive ende, og N-terminalen til den negative, er dioden fremover forskydet.

Ved fremover forskydning repellerer den positive batteriterminal huller i P-området, og den negative terminal repellerer elektroner i N-området, og skubber dem mod forbindelsen. Dette øger koncentrationen af ladningsbærere nær forbindelsen, hvilket fører til rekombination og reduktion af udtømmelsesområdets bredde. Jo højere fremover forskydningsspændingen bliver, jo smalere bliver udtømmelsesområdet, og strømmen stiger eksponentielt.

Bagud forskydning

Ved bagud forskydning er P-terminalen forbundet til batteriets negative terminal, og N-terminalen til den positive terminal. Dermed gør den anvendte spænding N-siden mere positiv end P-siden.

Den negative terminal af batteriet tiltrækker de fleste ladningsbærere, huller, i P-området, og den positive terminal tiltrækker elektroner i N-området og trækker dem væk fra forbindelsen. Dette resulterer i en reduktion af koncentrationen af ladningsbærere nær forbindelsen, og bredden af udtømmelsesområdet øges. En lille mængde strøm flyder pga. mindretalsladningsbærere, kaldet bagud forskydningsstrøm eller leckagestrøm. Jo højere bagud forskydningsspændingen bliver, desto mere øges bredden af udtømmelsesområdet, og ingen strøm flyder. Det kan konkluderes, at dioden kun virker, når den er fremover forskydet. Diodeoperation kan summeres i form af et I-V diodekarakteristik-diagram.

Når bagud forskydningsspændingen øges yderligere, øges bredden af udtømmelsesområdet, og der kommer et punkt, hvor forbindelsen bryder sammen. Dette resulterer i stor strømflyd. Brydning er knæet i diodekarakteristik-kurven. Forbindelsesbrydning finder sted pga. to fænomener.

Avalanche-brydning

Ved høje bagudspændinger finder avalanche-brydning sted, når mindretalsladningsbærere får nok energi til at slå elektroner ud af bindinger, hvilket fører til stor strømflyd.

Zener-effekt

Zener-effekten finder sted ved lavere bagudspændinger, hvor et højt elektrisk felt bryder kovalente bindinger, hvilket føre til en pludselig stigning i strøm og forbindelsesbrydning.