Vad är en Ideal Diode?

Vad är en ideal diod?

Definition av ideal diod

En ideal diod definieras som en perfekt diod utan några fel, som fungerar idealiskt både i fram- och bakvridet tillstånd. Vanligtvis fungerar en diod antingen i fram- eller bakvridet tillstånd. Vi kan analysera egenskaperna hos en ideal diod i dessa två lägen separat.

Egenskaper hos en ideal diod vid framvridning

Noll resistans

Vid framvridning erbjuder en ideal diod noll resistans för strömflöde, vilket gör den till en perfekt ledare. Detta innebär att den ideala dioden inte har någon barriärpotential. Detta väcker frågan om en ideal diod har en utarmningsregion, eftersom resistansen kommer från oföränderliga laddningar i utarmningsregionen.

Oändlig ström

En ideal diod kan tillåta oändlig strömflöde vid framvridning på grund av noll resistans, enligt Ohms lag.

Oändligt stort strömflöde

Denna egenskap kommer från den ideala diodens noll resistans vid framvridning. Enligt Ohms lag (I = V/R), om resistansen (R) är noll, blir strömmen (I) oändlig (∞). Så en ideal diod vid framvridning kan teoretiskt tillåta ett obegränsat strömflöde genom sig.

Noll tröskelspanning

Denna egenskap kommer också från den ideala diodens noll resistans. Tröskelspanningen är den minsta spänningen som krävs för att övervinna barriärpotentialen och starta ledning. Om en ideal diod inte har någon utarmningsregion finns det ingen tröskelspanning. Detta gör att den ideala dioden kan leda omedelbart när den vrids, som visas av den gröna kurvan i figur 1.

Egenskaper hos en ideal diod vid bakvridning

Oändlig resistans

Vid bakvridning förväntas en ideal diod helt blockera strömflödet. Detta betyder att den beter sig som en perfekt isolator när den är bakvriden.

Noll bakströmsläckageström

Denna egenskap hos den ideala dioden kan direkt impliceras från dess tidigare egenskap, som anger att ideala dioder har oändlig resistans när de fungerar i bakvridet läge. Anledningen kan förstås genom att betrakta Ohms lag igen, som nu tar formen (visad av röd kurva i figur 1). Detta betyder att det inte kommer att flöda någon ström genom den ideala dioden när den är bakvriden, oavsett hur hög den tillämpade bakspänningen är.

Inga bakbrytningsvolts

Bakbrytningsvolten är den spänning vid vilken den bakvridna dioden misslyckas och börjar leda tung ström. Nu, från de två senaste egenskaperna hos den ideala dioden, kan man dra slutsatsen att den kommer att erbjuda oändlig resistans, vilket helt hindrar strömflödet genom den. Denna påstående gäller oavsett magnituden på den tillämpade bakspänningen. När detta är fallet kan fenomenet bakbrytning aldrig inträffa, vilket innebär att det inte kommer att finnas någon fråga om dess motsvarande spänning, bakbrytningsvolten. På grund av alla dessa egenskaper uppfattas en ideal diod som en perfekt halvledarswitch, som kommer att vara öppen när den är bakvriden och stängd när den är framvriden.

Nu, låt oss konfrontera verkligheten. Praktiskt taget finns det inget sådant som en ideal diod. Vad betyder detta? Om det inte finns något sådant, varför behöver vi då känna till eller lära oss om det? Är det inte bara en tidsödsla? Nej, inte alls.

Anledningen är: Begreppet idealisering gör saker bättre. Regeln gäller för allt, jag menar, inte bara tekniskt. När vi kommer till ämnet ideal diod, visar sig sanningen som den lätthet med vilken en designer eller debugger (kan vara vem som helst, säg, även en student eller en icke-expert) kan modellera/debugga/analysera en viss krets eller en design som helhet.

Praktisk betydelse

Förståelsen av begreppet ideal diod hjälper till att modellera, debugga och analysera kretsar, även om ideal dioder inte existerar i verkligheten.