Dispozitivul și principiul de funcționare al diodei

O diodă este cel mai simplu dispozitiv semiconductor care poate fi găsit pe placa de circuit imprimat a oricărui dispozitiv electronic de astăzi. În funcție de structura internă și de caracteristicile tehnice, diodele sunt clasificate în mai multe tipuri: universale, redresoare, impuls, diode zener, diode tunel și varicaps. Sunt utilizate pentru redresare, limitare de tensiune, detecție, modulare etc. — în funcție de scopul dispozitivului în care sunt utilizate.

Baza diodei este joncțiune p-nformat din materiale semiconductoare cu două tipuri diferite de conductivitate. Două fire sunt conectate la cristalul diodei numit catod (electrod negativ) și anod (electrod pozitiv). Există o regiune semiconductoare de tip p pe partea anodului și o regiune semiconductoare de tip n pe partea catodului. Acest dispozitiv cu diodă îi conferă o proprietate unică - curentul curge într-o singură direcție (înainte), de la anod la catod. Dimpotrivă, o diodă care funcționează normal nu conduce curentul.

În regiunea anodică (tipul p) purtătorii principali de sarcină sunt găuri încărcate pozitiv, iar în regiunea catodică (tipul n) electronii încărcați negativ. Conductoarele diodei sunt suprafețe metalice de contact pe care sunt lipite firele.

Când dioda conduce curentul în direcția înainte, înseamnă că este în stare deschisă. Dacă curentul nu trece prin joncțiunea p-n, atunci dioda se închide. Astfel, dioda poate fi într-una din cele două stări stabile: deschisă sau închisă.

Prin conectarea diodei în circuitul sursei de tensiune DC, anodul la borna pozitivă și catodul la borna negativă, obținem polarizarea directă a joncțiunii pn. Și dacă tensiunea sursei se dovedește a fi suficientă (0,7 volți este suficient pentru o diodă de siliciu), atunci dioda se va deschide și va începe să conducă curentul. Mărimea acestui curent va depinde de mărimea tensiunii aplicate și de rezistența internă a diodei.

De ce a intrat dioda în starea conducătoare? Pentru că odată cu pornirea corectă a diodei, electronii din regiunea n, sub acțiunea EMF a sursei, s-au repezit către electrodul său pozitiv, către găurile din regiunea p, care se deplasează acum la electrodul negativ. a sursei, la electroni.

La granița regiunilor (la joncțiunea p-n în sine) în acest moment are loc o recombinare a electronilor și a găurilor, absorbția lor reciprocă. Și sursa este forțată să furnizeze în mod continuu noi electroni și găuri în regiunea de joncțiune p-n, crescând concentrația acestora.

Dar dacă dioda este inversată, cu catodul la borna pozitivă a sursei și anodul la borna negativă? Găurile și electronii se împrăștie în direcții diferite - spre terminale - de la joncțiune, iar o regiune epuizată de purtători de sarcină - o barieră de potențial - apare în apropierea joncțiunii. Curentul cauzat de majoritatea purtătorilor de sarcină (electroni și găuri) pur și simplu nu va apărea.

Dar cristalul diodei nu este perfect; pe lângă purtătorii de sarcină majori, are și purtători de sarcină minori care vor crea un curent invers de diodă foarte neglijabil măsurat în microamperi. Dar dioda în această stare este închisă deoarece joncțiunea sa p-n este polarizată invers.

Tensiunea la care dioda trece de la starea închisă la starea deschisă se numește tensiune directă a diodei (vezi - Parametrii de bază ai diodelor), care este în esență căderea de tensiune pe joncțiunea p-n. Rezistența diodei la curentul direct nu este constantă, depinde de mărimea curentului prin diodă și este de ordinul mai multor ohmi. Tensiunea de polaritate inversă la care se oprește dioda se numește tensiune inversă a diodei. Rezistența inversă a unei diode în această stare este măsurată în mii de ohmi.

Evident, o diodă poate trece de la o stare deschisă la una închisă și invers atunci când polaritatea tensiunii aplicate acesteia se modifică. Funcționarea redresorului se bazează pe această proprietate a diodei. Deci, într-un circuit AC sinusoidal, dioda va conduce curentul numai în timpul semiundei pozitive și va fi blocată în timpul semiundei negative.

Vezi și pe acest subiect:Care este diferența dintre diodele cu impuls și redresor