Diodo įtaisas ir veikimo principas
Diodas yra paprasčiausias puslaidininkinis įtaisas, kurį šiandien galima rasti bet kurio elektroninio įrenginio spausdintinėje plokštėje. Priklausomai nuo vidinės sandaros ir techninių charakteristikų, diodai skirstomi į keletą tipų: universalius, lygintuvus, impulsinius, zenerio diodus, tunelinius ir varikapinius. Jie naudojami ištaisymui, įtampos ribojimui, aptikimui, moduliavimui ir kt. — priklausomai nuo prietaiso, kuriame jie naudojami, paskirties.
Diodo pagrindas yra p-n sandūrasudarytas iš puslaidininkinių medžiagų, turinčių du skirtingus laidumo tipus. Prie diodo kristalo yra prijungti du laidai, vadinami katodu (neigiamu elektrodu) ir anodu (teigiamas elektrodas). Anodo pusėje yra p tipo puslaidininkių sritis, katodo pusėje – n tipo puslaidininkių sritis. Šis diodinis įtaisas suteikia jam unikalią savybę – srovė teka tik viena (pirmyn) kryptimi, nuo anodo iki katodo. Ir atvirkščiai, įprastai veikiantis diodas nelaidžia srovės.
Anodo srityje (p tipo) pagrindiniai krūvininkai yra teigiamai įkrautos skylės, o katodo srityje (n tipo) neigiamai įkrauti elektronai. Diodų laidai yra kontaktiniai metaliniai paviršiai, prie kurių prilituojami laidai.
Kai diodas veda srovę į priekį, tai reiškia, kad jis yra atviroje būsenoje. Jei srovė nepraeina per p-n sandūrą, tada diodas užsidaro. Taigi, diodas gali būti vienoje iš dviejų stabilių būsenų: atviras arba uždarytas.
Sujungę diodą nuolatinės įtampos šaltinio grandinėje, anodą prie teigiamo gnybto, o katodą - prie neigiamo gnybto, gauname pn sandūros priekinį poslinkį. Ir jei šaltinio įtampa pasirodo esanti pakankama (silicio diodui pakanka 0,7 volto), tada diodas atsidarys ir pradės vesti srovę. Šios srovės dydis priklausys nuo naudojamos įtampos dydžio ir diodo vidinės varžos.
Kodėl diodas perėjo į laidumo būseną? Kadangi teisingai įjungus diodą, elektronai iš n srities, veikiami šaltinio EMF, puolė į teigiamą jo elektrodą, į skyles iš p srities, kurios dabar pereina į neigiamą elektrodą. šaltinio elektronams.
Regionų ribose (pačioje p-n sandūroje) šiuo metu vyksta elektronų ir skylių rekombinacija, jų abipusė absorbcija. Ir šaltinis yra priverstas nuolat tiekti naujus elektronus ir skyles į p-n sandūros sritį, didinant jų koncentraciją.
Bet ką daryti, jei diodas yra apverstas, katodas į teigiamą šaltinio gnybtą, o anodas - į neigiamą gnybtą? Skylės ir elektronai išsisklaido skirtingomis kryptimis - link gnybtų - nuo sandūros, o šalia sankryžos atsiranda krūvininkų išsekusi sritis - potencialo barjeras. Daugumos krūvininkų (elektronų ir skylių) sukelta srovė tiesiog neatsiras.
Tačiau diodo kristalas nėra tobulas; be pagrindinių krūvininkų, jame taip pat yra nedidelių krūvininkų, kurie sukurs labai nedidelę diodo atvirkštinę srovę, matuojamą mikroamperais. Tačiau šios būsenos diodas yra uždarytas, nes jo p-n jungtis yra atvirkštinė.
Įtampa, kuriai esant diodas persijungia iš uždaros būsenos į atvirą, vadinama diodo tiesiogine įtampa (žr. Pagrindiniai diodų parametrai). Atvirkštinio poliškumo įtampa, kuriai esant diodas išsijungia, vadinama diodo atvirkštine įtampa. Diodo atvirkštinė varža šioje būsenoje matuojama tūkstančiais omų.
Akivaizdu, kad diodas gali persijungti iš atviros būsenos į uždarą būseną ir atvirkščiai, kai pasikeičia jam taikomos įtampos poliškumas. Lygintuvo veikimas pagrįstas šia diodo savybe. Taigi sinusoidinėje kintamosios srovės grandinėje diodas ves srovę tik teigiamos pusės bangos metu, o neigiamos pusės bangos metu bus užblokuotas.
Taip pat žiūrėkite šia tema:Kuo skiriasi impulsiniai diodai ir lygintuvas