Какво е идеален диод?

Какво е идеален диод?

Дефиниция на идеалния диод

Идеалният диод се дефинира като перфектен диод без никакви недостатъци, работещ идеално както при положителна, така и при отрицателна поляризация. Обикновено диодът работи или в режим на положителна, или в режим на отрицателна поляризация. Можем да анализираме характеристиките на идеалния диод в тези два режима поотделно.

Характеристики на идеалния диод при положителна поляризация

Нулево съпротивление

При положителна поляризация идеалният диод предлага нулево съпротивление за протичането на тока, което го прави перфектен проводник. Това означава, че идеалният диод няма бариерен потенциал. Това поражда въпроса дали идеалният диод има изчерпващ регион, тъй като съпротивлението идва от неподвижните заряди в изчерпващия регион.

Безкрайна токова мощност

Идеалният диод може да позволи безкрайно количество ток да протече при положителна поляризация поради нулевото съпротивление, според законите на Ом.

Безкрайно количество ток

Тази характеристика произтича от нулевото съпротивление на идеалния диод при положителна поляризация. Според законите на Ом (I = V/R), ако съпротивлението (R) е нула, токът (I) става безкраен (∞). Следователно, теоретично идеалният диод при положителна поляризация може да позволи неограничено количество ток да протече през него.

Нулев прагов напрежение

Тази характеристика също произтича от нулевото съпротивление на идеалния диод. Праговото напрежение е минималното напрежение, необходимо за преодоляване на бариерния потенциал и започване на проводимост. Ако идеалният диод няма изчерпващ регион, няма прагово напрежение. Това позволява на идеалния диод да започне проводимостта веднага, когато е поляризиран, както е показано в зелената крива на Фигура 1.

Характеристики на идеалния диод при отрицателна поляризация

Безкрайно съпротивление

При отрицателна поляризация, идеалният диод трябва напълно да блокира протичането на тока. Това означава, че се държи като перфектен изолатор, когато е отрицателно поляризиран.

Нулев обратен утечен ток

Тази характеристика на идеалния диод може директно да се изведе от предходната характеристика, която твърди, че идеалните диоди притежават безкрайно съпротивление, когато работят в режим на отрицателна поляризация. Причината може да се разбере, като се вземе под внимание отново законите на Ом, които сега приемат формата (показана с червената крива на Фигура 1). Следователно това означава, че няма да има ток, протичащ през идеалния диод, когато е отрицателно поляризиран, независимо колко високо е приложено обратното напрежение.

Няма обратно пробойно напрежение

Обратното пробойно напрежение е напрежението, при което диодът, поляризиран отрицателно, се повреди и започва да провежда големи количества ток. Сега, от последните две характеристики на идеалния диод, може да се заключи, че той ще предлага безкрайно съпротивление, което напълно забранява протичането на ток през него. Това твърдение е валидно независимо от големината на приложеното обратно напрежение. Когато условията са такива, феноменът на обратно пробойно напрежение никога не може да се случи, следователно няма да има въпрос за съответното му напрежение, обратното пробойно напрежение. Благодарение на всички тези характеристики, идеалният диод се вижда да се държи като перфектен полупроводников ключ, който ще бъде отворен, когато е отрицателно поляризиран, и затворен, когато е положително поляризиран.

Сега, нека се сблъскаме с реалността. Практически не съществува такова нещо като идеален диод. Какво означава това? Ако не съществува такова нещо, защо ни е нужно да го знаем или учим за него? Не е ли просто загуба на време? Не, не е.

Причината е: Концепцията за идеализиране прави нещата по-добри. Правилото е валидно за всичко, имам предвид, не само технически. Когато стигнем до въпроса за идеалния диод, истината се проявява като лекота, с която дизайнер или дебъгьор (може да е всеки, да речем, дори студент или обикновен човек) може да моделира, дебъгува или анализира определена схема или цялостен дизайн.

Практическа важност

Разбирането на концепцията за идеалния диод помага при моделиране, дебъгване и анализ на схеми, въпреки че идеалните диоди не съществуват в реалността.