Mi az ideális dióda?

Mi az ideális dióda?

Az ideális dióda definíciója

Az ideális dióda olyan tökéletes dióda, amelynek nincsenek hibái, és ideálisan működik mind előre, mind hátra irányított állapotban. Általában egy dióda vagy előre, vagy hátra irányított módban működik. Az ideális diódák jellemzőit külön-külön elemezhetjük ezen két módban.

Az ideális dióda jellemzői előre irányítva

Nulla ellenállás

Előre irányítva az ideális dióda nullát mutat ellenállás tekintetében, ami azt jelenti, hogy tökéletes vezető. Ez azt is jelenti, hogy az ideális dióda nem rendelkezik akadálypotenciállel. Ez felveti a kérdést, hogy van-e megsemmisülési régiója az ideális diódának, hiszen az ellenállás a megsemmisülési régióban lévő mozgatlannak tekinthető töltésekből származik.

Végtelen áram

Az ideális dióda lehetővé teszi a végtelen áram folytatását előre irányítva, ami az Ohm törvényének megfelelően következik a nulla ellenállásból.

Végtelen mennyiségű áram

Ez a tulajdonság az ideális dióda nulla ellenállásából ered előre irányítva. Az Ohm törvénye (I = V/R) szerint, ha az ellenállás (R) nulla, az áram (I) végtelen (∞) lesz. Így az ideális dióda előre irányítva elméletileg végtelen mennyiségű áramot enged át magán keresztül.

Nulla küszöbfeszültség

Ez a jellemző is az ideális dióda nulla ellenállásából ered. A küszöbfeszültség a minimális feszültség, amire szükség van, hogy legyőzzük az akadálypotenciált, és elinduljon a vezetés. Ha az ideális diódnak nincs megsemmisülési régiója, nincs küszöbfeszültsége sem. Ez lehetővé teszi, hogy az ideális dióda azonnal vezetni kezd, ahogy irányított, ahogyan az 1. ábra zöld görbéje mutatja.

Az ideális dióda jellemzői hátra irányítva

Végtelen ellenállás

Hátra irányítva az ideális dióda teljesen lezárja az áram folyását. Ez azt jelenti, hogy tökéletes izolátor, ha hátra irányítva van.

Nulla hátra irányított hullámzó áram

Ez az ideális dióda jellemzője közvetlenül következik az előző jellemzőből, ami szerint az ideális diódák végtelen ellenállást mutatnak hátra irányítva. Ezt újra az Ohm törvénye alapján értelmezhetjük, amely most a 1. ábra piros görbéjével jelenik meg. Ez azt jelenti, hogy bármilyen magas hátra irányított feszültség esetén sem fog áram folytatni az ideális dióda.

Nincs hátra irányított törésponti feszültség

A hátra irányított törésponti feszültség az a feszültség, amelynél a hátra irányított dióda meghibásodik, és nagy mennyiségű áramot kezd vezetni. Most, az ideális dióda utolsó két jellemzője alapján következtethetünk, hogy végtelen ellenállást mutat, ami teljesen megakadályozza az áram folyását. Ez a megállapítás érvényes bármilyen méretű hátra irányított feszültség esetén is. Ilyen feltételek mellett a hátra irányított töréspont sosem fordulhat elő, így nincs is beszéd arról, hogy milyen feszültség lenne a hátra irányított törésponti feszültség. Mindezek miatt az ideális dióda tökéletes fémes kapcsolónak tekinthető, amely nyitva áll, ha hátra irányított, és zárva, ha előre irányított.

Most nézzük a valóságot. Gyakorlatilag nincs ilyen dolog, mint az ideális dióda. Mi ez jelent? Ha nincs ilyen dolog, akkor miért kellene ismernünk vagy tanulnunk róla? Nem csak felesleges időigényes? Nem, nem igazán.

Az ok az, hogy az idealizálás segít a dolgok jobb megértésében. Ez a szabály mindenre érvényes, nem csak a technikai területekre korlátozódik. Amikor az ideális dióda kérdésére gondolunk, a valóság abban nyilvánul meg, hogy mennyivel könnyebbé válik egy tervező vagy hibaelhárító (bárki, akár egy diáknak, akár egy laikusnak) egy adott áramkör vagy tervezés modellezése, hibaelhárítása, elemzése.

Gyakorlati jelentőség

Az ideális dióda fogalmának megértése segít az áramkörök modellezésében, hibaelhárításában és elemzésében, még ha az ideális diódák sem léteznek valóságban.