Diodes ierīce un darbības princips
Diode ir vienkāršākā pusvadītāju ierīce, ko mūsdienās var atrast uz jebkuras elektroniskas ierīces iespiedshēmas plates. Atkarībā no iekšējās struktūras un tehniskajiem parametriem diodes iedala vairākos veidos: universālās, taisngrieža, impulsa, zenera diodes, tuneļdiodes un varikaps. Tos izmanto taisnošanai, sprieguma ierobežošanai, noteikšanai, modulācijai utt. — atkarībā no ierīces mērķa, kurā tie tiek izmantoti.
Diodes pamatne ir p-n-krustojumsko veido pusvadītāju materiāli ar diviem dažādiem vadītspējas veidiem. Divi vadi ir savienoti ar diodes kristālu, ko sauc par katodu (negatīvo elektrodu) un anodu (pozitīvo elektrodu). Anoda pusē ir p tipa pusvadītāju apgabals un katoda pusē n tipa pusvadītāju apgabals. Šī diode ierīce piešķir tai unikālu īpašību - strāva plūst tikai vienā (uz priekšu) virzienā, no anoda uz katodu. Un otrādi, normāli strādājoša diode nevada strāvu.
Anoda apgabalā (p-tipa) galvenie lādiņu nesēji ir pozitīvi lādēti caurumi, bet katoda apgabalā (n-tipa) negatīvi lādēti elektroni. Diodes vadi ir saskares metāla virsmas, uz kurām tiek pielodēti vadi.
Kad diode vada strāvu uz priekšu, tas nozīmē, ka tā ir atvērtā stāvoklī. Ja strāva neiziet caur p-n-pāreju, tad diode aizveras. Tādējādi diode var būt vienā no diviem stabiliem stāvokļiem: atvērts vai aizvērts.
Savienojot diodi līdzstrāvas sprieguma avota ķēdē, anodu ar pozitīvo spaili un katodu ar negatīvo spaili, mēs iegūstam pn-pārejas nobīdi uz priekšu. Un, ja avota spriegums izrādās pietiekams (silīcija diodei pietiek ar 0,7 voltiem), tad diode atvērsies un sāks vadīt strāvu. Šīs strāvas stiprums būs atkarīgs no pielietotā sprieguma lieluma un diodes iekšējās pretestības.
Kāpēc diode nonāca vadošā stāvoklī? Tā kā, pareizi ieslēdzot diode, elektroni no n-apgabala avota EML iedarbībā steidzās uz tā pozitīvo elektrodu, uz caurumiem no p-reģiona, kas tagad pāriet uz negatīvo elektrodu. avota elektroniem.
Pie reģionu robežas (pašā p-n krustojumā) šajā laikā notiek elektronu un caurumu rekombinācija, to savstarpējā absorbcija. Un avots ir spiests nepārtraukti piegādāt jaunus elektronus un caurumus p-n savienojuma apgabalā, palielinot to koncentrāciju.
Bet ko darīt, ja diode ir apgriezta ar katodu uz avota pozitīvo spaili un anodu uz negatīvo spaili? Caurumi un elektroni izkliedējas dažādos virzienos — uz spailēm — no krustojuma, un netālu no krustojuma parādās reģions, kurā nav lādiņu nesēju — potenciāla barjera. Strāva, ko izraisa lielākā daļa lādiņu nesēju (elektronu un caurumu), vienkārši nenotiks.
Bet diodes kristāls nav ideāls; papildus galvenajiem lādiņnesējiem tajā ir arī nelieli lādiņu nesēji, kas radīs ļoti niecīgu diodes reverso strāvu, ko mēra mikroampēros. Bet diode šajā stāvoklī ir slēgta, jo tās p-n pāreja ir apgriezta nobīde.
Spriegumu, pie kura diode pārslēdzas no slēgta stāvokļa uz atvērtu stāvokli, sauc par diodes tiešo spriegumu (sk. Diožu pamatparametri), kas būtībā ir sprieguma kritums pāri p-n krustojumam.Diodes pretestība tiešajai strāvai nav nemainīga, tā ir atkarīga no strāvas lieluma, kas plūst cauri diodei, un ir vairāku omi. Apgrieztās polaritātes spriegumu, pie kura diode izslēdzas, sauc par diodes apgriezto spriegumu. Diodes apgrieztā pretestība šajā stāvoklī tiek mērīta tūkstošos omu.
Acīmredzot, diode var pārslēgties no atvērta stāvokļa uz slēgtu stāvokli un otrādi, kad mainās tai pielietotā sprieguma polaritāte. Taisngrieža darbība balstās uz šo diodes īpašību. Tātad sinusoidālā maiņstrāvas ķēdē diode vadīs strāvu tikai pozitīvā pusviļņa laikā un tiks bloķēta negatīvā pusviļņa laikā.
Skatīt arī par šo tēmu:Kāda ir atšķirība starp impulsu diodēm un taisngriezi