Kateri so značilnosti diode?

Kateri so značilnosti diode?

Definicija diode

Za izdelavo različnih elektronskih naprav uporabljamo polprevodniške materiale (Si, Ge). Najosnovnejša naprava je dioda. Dioda je dvokonečna PN prevojna naprava. PN prevoj nastane s stikom P tipa materiala z N tipom materiala. Ko P-tip material pride v stik z N-tipom materialom, se elektroni in luknje začnejo ponovno združevati blizu prevoja. To povzroči pomanjkanje nosilcev naboja na prevoju in tako se prevoj imenuje izčrpljeni območje. Ko priključimo napetost na konec PN prevoja, to imenujemo diodo. Slika spodaj prikazuje simbol PN prevojne diode.

Dioda je enosmeren element, ki omogoča tok električnega toka samo v eni smeri, odvisno od tega, kako je polarizirana.

Posprednja polarizacija

Ko je P-konec priključen na pozitivni konec baterije in N-konec na negativni, je dioda pospredno polarizirana.

Pri pospredni polarizaciji pozitiven konec baterije odpela luknje v P-območju in negativen konec odpela elektrone v N-območju, jih goni proti prevoju. To poveča koncentracijo nosilcev naboja blizu prevoja, kar povzroča njihovo rekoombinacijo in zmanjšanje širine izčrpljenega območja. Ko se poveča napetost pospredne polarizacije, se širina izčrpljenega območja nadalje zmanjša, in tok eksponentno naraste.

Obratna polarizacija

Pri obratni polarizaciji je P-konec priključen na negativen konec baterije in N-konec na pozitiven konec baterije. Tako postane N stran bolj pozitivna kot P stran.

Negativen konec baterije privlači večinske nosilce, luknje, v P-območju, in pozitiven konec privlači elektrone v N-območju, jih odvlečejo od prevoja. To povzroči zmanjšanje koncentracije nosilcev naboja blizu prevoja in povečanje širine izčrpljenega območja. Malo toka teče zaradi manjšinskih nosilcev, kar se imenuje obratni polarizacijski tok ali utrka. Ko se poveča obratna polarizacijska napetost, širina izčrpljenega območja nadalje narašča in ne teče noben tok. Sklep se lahko da, da dioda deluje le, ko je pospredno polarizirana. Delovanje diode lahko povzročimo v obliki I-V karakterističnega grafa diode.

Ko se obratna polarizacijska napetost še dodatno poveča, širina izčrpljenega območja narašča in pride do točke, ko se prevoj razbije. To povzroči velik pretok toka. Razpad je koleno karakteristične krivulje diode. Prevojni razpad se zgodi zaradi dveh pojavov.

Lawinasti razpad

Pri visokih obratnih napetostih se lawinasti razpad zgodi, ko manjšinski nosilci pridobijo dovolj energije, da odtresijo elektrone iz vezave, kar vodi do velikega pretoka toka.

Zenerjev učinek

Zenerjev učinek se zgodi pri nižjih obratnih napetostih, kjer visoko električno polje razbije kovalentne vezave, kar povzroči nenadnan porast toka in prevojni razpad.