Wat is een ideale diode?

Wat is een Ideale Diod?

Definitie van een Ideale Diod

Een ideale diod wordt gedefinieerd als een perfecte diod zonder enige fouten, die ideaal werkt in zowel voorwaartse als achterwaartse bias. Gewoonlijk werkt een diod in ofwel voorwaartse of achterwaartse bias. We kunnen de kenmerken van een ideale diod in deze twee modi apart analyseren.

Kenmerken van een Ideale Diod bij Voorwaartse Bias

Nulweerstand

Bij voorwaartse bias biedt een ideale diod nulweerstand tegen stroomstroom, waardoor het een perfecte geleider is. Dit betekent dat de ideale diod geen barrièrepotentiaal heeft. Dit roept de vraag op of een ideale diod een afgeleide regio heeft, omdat weerstand afkomstig is van onbeweeglijke ladingen in de afgeleide regio.

Oneindige Stroom

Een ideale diod kan oneindige stroom laten stromen bij voorwaartse bias vanwege de nulweerstand, volgens Ohm's wet.

Oneindige Hoeveelheid Stroom

Dit kenmerk komt voort uit de nulweerstand van de ideale diod bij voorwaartse bias. Volgens Ohm's wet (I = V/R), als de weerstand (R) nul is, wordt de stroom (I) oneindig (∞). Daarom kan een ideale diod theoretisch een onbeperkte hoeveelheid stroom laten stromen bij voorwaartse bias.

Nul Drempelspanning

Dit kenmerk komt ook voort uit de nulweerstand van de ideale diod. De drempelspanning is de minimale spanning die nodig is om de barrièrepotentiaal te overwinnen en conductie te starten. Als een ideale diod geen afgeleide regio heeft, is er geen drempelspanning. Dit stelt de ideale diod in staat onmiddellijk te geleiden wanneer hij gebias is, zoals getoond in de groene kromme van Figuur 1.

Kenmerken van een Ideale Diod bij Achterwaartse Bias

Oneindige Weerstand

Bij achterwaartse bias wordt verwacht dat een ideale diod de stroomstroom volledig blokkeert. Dit betekent dat het zich gedraagt als een perfecte isolator wanneer het achterwaarts gebias is.

Nul Achterwaartse Lecksnelheid

Dit kenmerk van de ideale diod kan direct worden afgeleid uit het vorige kenmerk, dat stelt dat ideale dioden oneindige weerstand hebben wanneer ze in achterwaartse bias werken. De reden hiervoor kan worden begrepen door opnieuw naar Ohm's wet te kijken, die nu de vorm aanneemt (getoond door de rode kromme in Figuur 1). Dit betekent dat er geen stroom zal stromen door de ideale diod wanneer deze achterwaarts gebias is, ongeacht hoe hoog de achterwaartse spanning is.

Geen Achterwaartse Inbraakspanning

Achterwaartse inbraakspanning is de spanning waarbij de achterwaarts gebiasde diod faalt en zware stroom gaat geleiden. Nu, uit de laatste twee eigenschappen van de ideale diod, kan men concluderen dat het oneindige weerstand zal bieden, wat de stroomstroom volledig inhibeert. Deze uitspraak blijft geldig, ongeacht de grootte van de achterwaartse spanning die erop wordt aangebracht. Wanneer deze omstandigheden zo zijn, kan het verschijnsel van achterwaartse inbraak nooit optreden, waardoor er geen sprake kan zijn van de corresponderende spanning, de achterwaartse inbraakspanning. Door al deze eigenschappen gedraagt een ideale diod zich als een perfecte halfgeleiderschakelaar, die open zal staan wanneer hij achterwaarts gebias is en gesloten wanneer hij voorwaarts gebias is.

Laten we nu de realiteit onder ogen zien. Praktisch gezien bestaat er geen zoiets als een ideale diod. Wat betekent dit? Als er zoiets niet bestaat, waarom moeten we het dan kennen of leren? Is het niet gewoon tijdverspilling? Nee, niet echt.

De reden is: Het concept van idealisering maakt dingen beter. Deze regel geldt voor alles, ik bedoel, niet alleen technisch. Wanneer we bij het onderwerp van de ideale diod komen, manifesteert de waarheid zich als de gemakkelijkheid waarmee een ontwerper of debugger (kan iedereen zijn, bijvoorbeeld een student of een leek) een bepaald circuit of een ontwerp als geheel kan modelleren, debuggen of analyseren.

Praktische Belangrijkheid

Het begrijpen van het concept van de ideale diod helpt bij het modelleren, debuggen en analyseren van circuits, zelfs al bestaan ideale dioden niet in de realiteit.