Hva er karakteristikken til dioden?

Hva er diodenegenskapene?

Diodedefinisjon

Vi bruker halvledermaterialer (Si, Ge) for å danne en rekke elektroniske enheter. Den mest grunnleggende enheten er dioden. Dioden er en toterminal PN-forkoblingsenhet. PN-forkoblingen dannes ved å bringe et P-type materiale i kontakt med et N-type materiale. Når et P-type materiale bringes i kontakt med et N-type materiale, begynner elektroner og hull til å kombinere nær forkoblingen. Dette resulterer i mangel på ladningsbærere ved forkoblingen, og derfor kalles forkoblingen for uttømmelsesområdet. Når vi legger spenning over terminalene til PN-forkoblingen, kaller vi det en diode. Bildet under viser symbolet for PN-forkoblingsdioden.

En diode er en unidireksjonell enhet som tillater at strøm flyter bare i én retning, avhengig av hvordan den er polarisert.

Foroverpolarisering

Når P-terminalen kobles til den positive enden av batteriet og N-terminalen til den negative, er dioden foroverpolarisert.

Ved foroverpolarisering repellerer den positive batteriterminalen hull i P-området og den negative terminalen repellerer elektroner i N-området, og presser dem mot forkoblingen. Dette øker konsentrasjonen av ladningsbærere nær forkoblingen, noe som fører til rekombinasjon og reduserer bredden på uttømmelsesområdet. Når foroverpolariseringsvoltage økes, blir uttømmelsesområdet enda smalere, og strømmen stiger eksponentielt.

Omvendt polarisering

Ved omvendt polarisering kobles P-terminalen til den negative terminalen av batteriet og N-terminalen til den positive terminalen av batteriet. Slik gjør den anvendte spenningen N-siden mer positiv enn P-siden.

Den negative terminalen av batteriet trekker de fleste bærerne, hull, i P-området, og den positive terminalen trekker elektroner i N-området og drar dem vekk fra forkoblingen. Dette resulterer i en reduksjon i konsentrasjonen av ladningsbærere nær forkoblingen, og bredden på uttømmelsesområdet øker. En liten mengde strøm flyter på grunn av mindretallbærere, kjent som omvendt polariseringsstrøm eller lekkasjestrøm. Når omvendt polariseringsvoltage økes, fortsetter uttømmelsesområdet å øke i bredde, og ingen strøm flyter. Det kan konkluderes at dioden fungerer bare når den er foroverpolarisert. Driften av dioden kan summeres i form av et I-V diodeegenskapsdiagram.

Når omvendt polariseringsvoltage økes ytterligere, øker bredden på uttømmelsesområdet, og det kommer en tidspunkt da forkoblingen bryter sammen. Dette resulterer i en stor strømflyt. Bryting er kneet i diodeegenskapskurven. Forkoblingens bryting skjer på grunn av to fenomener.

Avalanche-bryting

Ved høy omvendt spenning skjer avalanche-bryting når mindretallbærere får nok energi til å slå elektroner ut av bindinger, noe som fører til en stor strømflyt.

Zener-effekt

Zener-effekten forekommer ved lavere omvendte spenninger, hvor et sterk elektrisk felt knuser kovalente bindinger, noe som fører til en plutselig økning i strøm og forkoblingens bryting.