Co je ideální dioda?

Co je ideální dioda?

Definice ideální diody

Ideální dioda se definuje jako dokonalá dioda bez jakýchkoli vad, která funguje ideálně v obou polaritách – přední i záporné. Obvykle dioda funguje buď v přední, nebo v záporné polaritě. Můžeme analyzovat charakteristiky ideální diody v těchto dvou módech zvlášť.

Charakteristiky ideální diody v přední polaritě

Nulový odpor

V přední polaritě nabízí ideální dioda nulový odpor pro proud, což z ní dělá dokonalý vodič. To znamená, že ideální dioda nemá žádný bariérový potenciál. Toto vyvolává otázku, zda má ideální dioda depleční oblast, protože odpor pochází z nepohyblivých nábojů v depleční oblasti.

Nekonečný proud

Ideální dioda může dovolit proudit nekonečný proud v přední polaritě kvůli nulovému odporu, jak stanovuje Ohmův zákon.

Nekonečné množství proudu

Tato vlastnost vyplývá z nulového odporu ideální diody v přední polaritě. Podle Ohmova zákona (I = V/R), pokud je odpor (R) nulový, proud (I) stane nekonečný (∞). Tedy, teoreticky by mohl ideální diodou v přední polaritě protéct neomezené množství proudu.

Nulové práhové napětí

Tato charakteristika také vyplývá z nulového odporu ideální diody. Práhové napětí je minimální napětí potřebné k překonání bariérového potenciálu a začátku vedení. Pokud ideální dioda nemá depleční oblast, není žádné práhové napětí. To umožňuje, aby ideální dioda okamžitě vedla, jak je znázorněno zelenou křivkou na obrázku 1.

Charakteristiky ideální diody v záporné polaritě

Nekonečný odpor

V záporné polaritě by měla ideální dioda úplně blokovat proud. To znamená, že se chová jako dokonalý izolátor, když je v záporné polaritě.

Nulový záporný propustný proud

Tato vlastnost ideální diody lze přímo odvodit z její předchozí vlastnosti, která uvádí, že ideální diody mají nekonečný odpor, když pracují v záporné polaritě. Důvod lze porozumět opět pomocí Ohmova zákona, který nyní nabývá podoby (znázorněno červenou křivkou na obrázku 1). To znamená, že skrz ideální diodu nebude proudit žádný proud, když je v záporné polaritě, bez ohledu na to, jak vysoké je záporné napětí.

Žádné záporné prolomové napětí

Záporné prolomové napětí je napětí, při kterém záporně polarizovaná dioda selže a začne vodit silný proud. Nyní, z posledních dvou vlastností ideální diody, lze usoudit, že nabízí nekonečný odpor, který úplně brání průtoku proudu. Toto tvrzení platí bez ohledu na velikost záporného napětí, které je aplikováno. Když je situace taková, nikdy nemůže dojít k jevu záporného prolomu, a tedy neexistuje ani otázka jeho odpovídajícího napětí, záporného prolomového napětí. Díky všem těmto vlastnostem se ideální dioda chová jako dokonalý polovodičový spínač, který bude otevřen, když je v záporné polaritě, a zavřen, když je v přední polaritě.

Nyní, pojďme čelit realitě. Prakticky neexistuje nic takového jako ideální dioda. Co to znamená? Pokud taková věc neexistuje, proč potřebujeme o ní vědět nebo se učit? Je to snad jen ztráta času? Ne, neopravdu.

Důvodem je: Koncept idealizace věci zlepšuje. Tento princip platí pro cokoli, myslím, nejen technické věci. Když se dostaneme k otázce ideální diody, pravda se projevuje jako snadnost, s jakou návrhář nebo debugger (může to být kdokoli, řekněme, i student nebo laik) může modelovat, ladit nebo analyzovat konkrétní obvod nebo design jako celek.

Praktická důležitost

Porozumění konceptu ideální diody pomáhá při modelování, ladění a analýze obvodů, i když ideální diody ve skutečnosti neexistují.