Koje su karakteristike diode?

Koje su karakteristike diode?

Definicija diode

Koristimo poluprovodne materijale (Si, Ge) za formiranje različitih elektroničkih uređaja. Najosnovniji uređaj je dioda. Dioda je dvoterminski PN spoj. PN spoj se formira spajanjem P tipa materijala s N tipom materijala. Kada se P tip materijala dodirne s N tipom materijala, elektroni i rupe počinju rekombinirati blizu spoja. To rezultira nedostatkom nositelja naboja na spoju, te se taj spoj naziva iscrpljeni regij. Kada primijenimo napon na terminalima PN spoja, to zovemo diodom. Slika ispod pokazuje simbol PN spojnice.

Dioda je unidirektni uređaj koji omogućuje protok struje samo u jednom smjeru, ovisno o tome kako je polarizirana.

Polarizacija prema napred

Kada se P-terminal poveže s pozitivnim krajem baterije, a N-terminal s negativnim, dioda je polarizirana prema napred.

Pri polarizaciji prema napred, pozitivni terminal baterije odgurne rupe u P-regiju, a negativni terminal odgurne elektrone u N-regiji, gurajući ih prema spoju. To povećava koncentraciju nositelja naboja blizu spoja, uzrokujući rekombinaciju i smanjujući širinu iscrpljenog regija. Kako se povećava napetost polarizacije prema napred, iscrpljeni regij postaje sve uskoji, a struja eksponencijalno raste.

Polarizacija prema natrag

Pri polarizaciji prema natrag, P-terminal je povezan s negativnim terminalom baterije, a N-terminal s pozitivnim terminalom baterije. Tako primijenjena napetost čini N stranu više pozitivnom od P strane.

Negativni terminal baterije privlači veće nositelje naboja, rupe, u P-regiji, a pozitivni terminal privlači elektrone u N-regiji i povlače ih dalje od spoja. To rezultira smanjenjem koncentracije nositelja naboja blizu spoja i povećanjem širine iscrpljenog regija. Malo struje teče zbog manjih nositelja naboja, što se naziva strujom polarizacije prema natrag ili curenjem. Kako se povećava napetost polarizacije prema natrag, iscrpljeni regij nastavlja rasti u širini i ne teče nikakva struja. Može se zaključiti da dioda djeluje samo kada je polarizirana prema napred. Rad diode može se sažeti u obliku grafa I-V karakteristika diode.

Kako se dalje povećava napetost polarizacije prema natrag, širina iscrpljenog regija raste i dođe do točke kada se spoj razbije. To rezultira velikim protokom struje. Razbijanje je koljeno krivulje karakteristika diode. Razbijanje spoja događa se zbog dva fenomena.

Avalanche razbijanje

Na visokim napetostima polarizacije prema natrag, avalanche razbijanje se događa kada manji nositelji naboja dobiju dovoljno energije da otklonju elektrone iz vezova, što dovodi do velikog protoka struje.

Zenerov efekt

Zenerov efekt se događa na nižim napetostima polarizacije prema natrag, gdje visoko električno polje razbija kovalentne veze, uzrokujući nagli porast struje i razbijanje spoja.