Що таке ідеальний діод?

Що таке ідеальний діод?

Визначення ідеального діода

Ідеальний діод визначається як досконалий діод без будь-яких недоліків, що працює ідеально в обох режімах — при прямуванні та зворотному зміщенні. Зазвичай діод працює або в режимі прямування, або в режимі зворотного зміщення. Ми можемо аналізувати характеристики ідеального діода в цих двох режимах окремо.

Характеристики ідеального діода при прямуванні

Нульовий опір

При прямуванні ідеальний діод має нульовий опір до потоку струму, що робить його досконалим провідником. Це означає, що ідеальний діод не має бар'єрного потенціалу. Це піднімає питання, чи має ідеальний діод область зниження, оскільки опір походить від неподільних зарядів в області зниження.

Безмежний струм

Ідеальний діод може дозволити потік безмежного струму при прямуванні через нульовий опір, за законом Ома.

Безмежна кількість струму

Ця властивість походить від нульового опору ідеального діода при прямуванні. За законом Ома (I = V/R), якщо опір (R) дорівнює нулю, то струм (I) стає безмежним (∞). Таким чином, ідеальний діод при прямуванні теоретично може дозволити потік безмежної кількості струму через себе.

Нульове порогове напруга

Ця характеристика також походить від нульового опору ідеального діода. Порогова напруга — це мінімальна напруга, необхідна для подолання бар'єрного потенціалу та початку провідності. Якщо ідеальний діод не має області зниження, немає порогової напруги. Це дозволяє ідеальному діоду проводити струм одразу, коли його зміщують, як показано на зеленій кривій на рисунку 1.

Характеристики ідеального діода при зворотному зміщенні

Безмежний опір

При зворотному зміщенні від ідеального діода очікується повне заблокування потоку струму. Це означає, що він поводиться як досконалий ізолятор при зворотному зміщенні.

Нульовий протікання струму у зворотному напрямку

Ця властивість ідеального діода може бути прямо виведена з його попередньої властивості, яка стверджує, що ідеальні діоди мають безмежний опір при роботі в режимі зворотного зміщення. Причина може бути зрозуміла, враховуючи закон Ома, який тепер набуває форми (показано червоною кривою на рисунку 1). Таким чином, це означає, що струм через ідеальний діод при зворотному зміщенні не буде протікати, незалежно від того, наскільки висока зворотна напруга, яка застосовується.

Відсутність напруги пробою у зворотному напрямку

Напруга пробою у зворотному напрямку — це напруга, при якій діод, зміщений в зворотному напрямку, відмовляє і починає проводити великий струм. Тепер, враховуючи дві попередні властивості ідеального діода, можна зробити висновок, що він буде надавати безмежний опір, який повністю запобігає потоку струму через нього. Це твердження справедливе незалежно від величини зворотної напруги, яка застосовується. Коли це так, явище пробою у зворотному напрямку не може відбутися, тому немає питання про його відповідну напругу, напругу пробою у зворотному напрямку. Благодія всім цим властивостям, ідеальний діод сприймається як досконалий напівпровідниковий перемикач, який буде відкритим при зворотному зміщенні і закритим при прямуванні.

Тепер давайте звернемося до реальності. На практиці немає такого поняття, як ідеальний діод. Що це означає? Якщо такого поняття не існує, то чому нам потрібно про нього знати або вчитися? Не є лише марною витратою часу? Ні, не дійсно.

Причина полягає в тому, що концепція ідеалізації робить речі кращими. Це правило справедливе для будь-чого, я маю на увазі, не лише технічних речей. Коли ми говоримо про ідеальний діод, істина проявляється як легкість, з якою проектувальник або дебагер (може бути будь-хто, скажімо, навіть студент або людина, яка не має спеціальних знань) може моделювати, дебажити або аналізувати певну схему або дизайн в цілому.

Практична важливість

Розуміння концепції ідеального діода допомагає в моделюванні, дебагуванні та аналізі схем, навіть хоча ідеальні діоди не існують в реальності.