Jakie są cechy diody?

Jakie są cechy diody?

Definicja diody

Używamy materiałów półprzewodnikowych (Si, Ge) do tworzenia różnych urządzeń elektronicznych. Najprostszym urządzeniem jest dioda. Dioda to dwupołaczkowe urządzenie z juncturą PN. Junctura PN powstaje poprzez połączenie materiału typu P z materiałem typu N. Gdy materiał typu P jest połączony z materiałem typu N, elektrony i dziury zaczynają się rekombinować w pobliżu junctury. To prowadzi do braku nośników ładunku w juncturze, dlatego ta strefa jest nazywana strefą depresyjną. Gdy podłączymy napięcie do końcówek junctury PN, nazywamy to diodą. Poniższy obrazek przedstawia symbol diody z juncturą PN.

Dioda to jednokierunkowe urządzenie, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku, w zależności od tego, jak jest ona zakłócona.

Zakłócenie w przód

Gdy końcówka P jest podłączona do dodatniej części baterii, a końcówka N do ujemnej, dioda jest zakłócona w przód.

W zakłóceniu w przód, dodatnia końcówka baterii odpiera dziury w regionie P, a ujemna końcówka odpiera elektrony w regionie N, pchając je w stronę junctury. To zwiększa koncentrację nośników ładunku w pobliżu junctury, powodując rekombinację i zmniejszanie szerokości strefy depresyjnej. Gdy napięcie zakłócające w przód wzrasta, strefa depresyjna staje się jeszcze węższa, a prąd rośnie wykładniczo.

Zakłócenie w tył

W zakłóceniu w tył, końcówka P jest podłączona do ujemnej końcówki baterii, a końcówka N do dodatniej końcówki baterii. Stosowane napięcie sprawia, że strona N staje się bardziej dodatnia niż strona P.

Ujemna końcówka baterii przyciąga większość nośników ładunku, czyli dziury, w regionie P, a dodatnia końcówka przyciąga elektrony w regionie N, odsuwając je od junctury. To prowadzi do zmniejszenia koncentracji nośników ładunku w pobliżu junctury i zwiększenia szerokości strefy depresyjnej. Mały prąd płynie z powodu mniejszości nośników, nazywany prądem zakłócającym w tył lub prądem przeciekowym. Gdy napięcie zakłócające w tył wzrasta, szerokość strefy depresyjnej dalej rośnie, a nie płynie żaden prąd. Można zatem stwierdzić, że dioda działa tylko wtedy, gdy jest zakłócona w przód. Działanie diody można podsumować w formie charakterystyki I-V diody.

Gdy napięcie zakłócające w tył jest dalej podnoszone, szerokość strefy depresyjnej rośnie, a dochodzi do momentu, gdy junctura ulega zniszczeniu. To prowadzi do dużego przepływu prądu. Złamanie to jest kolanem charakterystyki diody. Złamanie junctury następuje z dwóch zjawisk.

Lawina awaryjna

Przy wysokich napięciach zakłócających w tył, lawina awaryjna występuje, gdy mniejszość nośników zdobywa wystarczającą energię, aby wyrwać elektrony z wiązań, co prowadzi do dużego przepływu prądu.

Efekt Zenera

Efekt Zenera występuje przy niższych napięciach zakłócających w tył, gdzie wyskie pole elektryczne łamie wiązania kovalentne, powodując nagły wzrost prądu i zniszczenie junctury.