Что такое идеальный диод?

Что такое идеальный диод?

Определение идеального диода

Идеальный диод определяется как совершенный диод без каких-либо недостатков, который работает идеально в условиях как прямого, так и обратного смещения. Обычно диод работает либо в прямом, либо в обратном смещении. Мы можем анализировать характеристики идеального диода в этих двух режимах отдельно.

Характеристики идеального диода при прямом смещении

Нулевое сопротивление

При прямом смещении идеальный диод предлагает нулевое сопротивление для тока, делая его идеальным проводником. Это означает, что у идеального диода нет барьерного потенциала. Это вызывает вопрос, есть ли у идеального диода область обеднения, так как сопротивление происходит из-за неподвижных зарядов в области обеднения.

Бесконечный ток

Идеальный диод может пропускать бесконечный ток при прямом смещении из-за нулевого сопротивления, согласно закону Ома.

Бесконечное количество тока

Это свойство вытекает из нулевого сопротивления идеального диода при прямом смещении. Согласно закону Ома (I = V/R), если сопротивление (R) равно нулю, то ток (I) становится бесконечным (∞). Таким образом, идеальный диод при прямом смещении теоретически может пропускать неограниченное количество тока через себя.

Нулевое пороговое напряжение

Эта характеристика также вытекает из нулевого сопротивления идеального диода. Пороговое напряжение — это минимальное напряжение, необходимое для преодоления барьерного потенциала и начала проводимости. Если у идеального диода нет области обеднения, то нет и порогового напряжения. Это позволяет идеальному диоду немедленно начать проводить, когда он смещен, как показано на зеленой кривой на рисунке 1.

Характеристики идеального диода при обратном смещении

Бесконечное сопротивление

При обратном смещении идеальный диод должен полностью блокировать поток тока. Это означает, что он ведет себя как идеальный изолятор, когда находится в обратном смещении.

Нулевой обратный ток утечки

Это свойство идеального диода можно прямо вывести из его предыдущего свойства, которое гласит, что идеальные диоды имеют бесконечное сопротивление при работе в режиме обратного смещения. Причина может быть понята, рассматривая закон Ома, который теперь принимает форму (показанной красной кривой на рисунке 1). Это означает, что через идеальный диод не будет протекать никакой ток, когда он находится в обратном смещении, независимо от того, насколько высокое обратное напряжение применяется.

Отсутствие напряжения пробоя в обратном направлении

Напряжение пробоя в обратном направлении — это напряжение, при котором обратно смещенный диод выходит из строя и начинает проводить большой ток. Теперь, исходя из последних двух свойств идеального диода, можно сделать вывод, что он будет предлагать бесконечное сопротивление, которое полностью препятствует протеканию тока через него. Это утверждение верно независимо от величины применяемого обратного напряжения. В таких условиях феномен пробоя в обратном направлении никогда не произойдет, поэтому не будет вопроса о соответствующем напряжении, напряжении пробоя в обратном направлении. Благодаря всем этим свойствам, идеальный диод ведет себя как идеальный полупроводниковый переключатель, который будет открыт при обратном смещении и закрыт при прямом смещении.

Теперь давайте столкнемся с реальностью. На практике не существует такого понятия, как идеальный диод. Что это значит? Если такого понятия не существует, то зачем нам нужно знать или учиться о нем? Не является ли это просто потерей времени? Нет, не совсем.

Причина в том, что концепция идеализации упрощает вещи. Это правило применимо ко всему, я имею в виду, не только к техническим вопросам. Когда мы говорим об идеальном диоде, истина проявляется в легкости, с которой дизайнер или отладчик (может быть, кто-то другой, например, студент или неквалифицированный человек) может моделировать, отлаживать или анализировать конкретную схему или дизайн в целом.

Практическая важность

Понимание концепции идеального диода помогает в моделировании, отладке и анализе схем, даже если идеальные диоды не существуют в реальности.