O diodă este un element electronic cu doi electrozi. Diodele semiconductoare sunt primele elemente ale electronicii care utilizează semiconductori, primele eșantioane de astfel de diode au apărut la începutul anilor 20 și 30 ai secolului trecut.
Structura internă a unei diode semiconductoare este o joncțiune a electronilor. Regiunile semiconductorului sunt conectate la electrozi, dintre care unul se numește "anod", iar celălalt este un "catod". În circuitele electrice, anodul este marcat printr-un triunghi, iar catodul este o linie perpendiculară pe firele de plumb (Figura 2.2.). În electronică, diodele semiconductoare sunt utilizate cel mai adesea ca elemente cu o singură linie,
conductivitatea sa. Mai puțin frecvent, se folosește dependența neliniară a rezistenței lor la tensiunea aplicată între anod și catod.
Cazurile speciale sunt diode zener și varicaps - din punct de vedere al proceselor fizice aceste elemente aparțin diodelor (și chiar în literatura de specialitate sunt plasate împreună cu restul diodelor). Pe de altă parte, diodele zener și varicaps în circuite sunt desemnate diferit decât diodele propriu-zise.
În Fig. 2.3a prezintă caracteristica curentului de tensiune (VAC) a unei diode - dependența curentului care trece prin diodă de tensiunea aplicată.
Când se aplică o tensiune pozitivă anodului, în ceea ce privește catodul, tranziția gaurei electronice din interiorul diodei este pornită în direcția înainte și prin ea curge curentul principalilor purtători Ia. În acest caz, se spune că dioda este deschisă.
Raportul curent-tensiune pentru o diodă deschisă descrie aproximativ formula Ia = k # 8729; (UAC) 3/2. Valoarea coeficientului k face posibilă luarea în considerare a caracteristicilor diodelor de diferite tipuri și mărci. Uneori, dependența curentului de tensiune este aproximată de formula logaritmică (vezi punctele 6.8 - 6.9). Cu ajutorul celor două aproximări, este evident că rezistența diodei deschise Rd = # 8710; Ua / # 8710; Ia nu este permanentă. Diagrama dependenței Rd de tensiunea aplicată diodei este prezentată în Fig. 2.3, b.
Atunci când o tensiune negativă este aplicată anodului în raport cu catodul, tranziția gaurei electronice din interiorul diodei se închide și includerea diodei se numește inversă. Un curent de transportatori minoritari ("reverse" curent Io) curge prin dioda semiconductor. Rezistența diodei este semnificativă, dar nu infinită datorită prezenței acestui curent. Cu tensiuni foarte mari de blocare Upr, este posibilă o defalcare a diodei - electronii accelerează joncțiunea cu gaura electronică, accelerând foarte mult atunci când primesc energie din câmpul electric, dobândesc o mare energie cinetică. Dacă această energie se dovedește a fi suficientă pentru coliziunea unui electron cu atomii laturii cristaline a unui semiconductor pentru a distruge electronii suplimentari din orbite, apare o avalanșă de electroni liberi, iar curentul prin tranziție crește brusc. Într-o diodă convențională, o creștere a curentului duce la încălzirea materialului semiconductor, fuziunea sa - dioda moare.
Cu toate acestea, există diode pentru care defalcarea este o stare de lucru. Astfel de diode sunt numite diode zener. Zilitronul este inclus în circuit, astfel încât acesta nu este aproape niciodată deschis. În Fig. 2.4 prezintă circuitul de protecție la supratensiune bazat pe o diodă zener. Obiectul protejat este desemnat drept "sarcină" Rn. Dioda zeneră VD este conectată în paralel cu ea, iar în serie cu sarcina și dioda zener, rezistența "de stingere" Rg este pornită.
Circuitul asigură faptul că tensiunea de defectare a diodei zener Upr nu este depășită la sarcină. Dacă tensiunea de intrare Uin este mai mică decât această valoare, atunci dioda zener este închisă, nu există o defecțiune, un curent mic trece prin ea și o tensiune nu scade aproape la rezistența la amortizare. Aceasta înseamnă că tensiunea pe sarcină este egală cu tensiunea de intrare. La Uin> Upr, o defecțiune reversibilă are loc în dioda zener, tensiunea pe ea și, prin urmare, pe sarcină, devine egală cu Upr. Curentul de curent de înaltă putere Ipp creează o scădere de tensiune egală cu rezistența la amortizare, egală cu # 8710; Ug = Rg Ipr = Uin-Upr.
Al treilea tip de diode semiconductoare este varicaps. Numele elementului se întoarce la latină "variativ" - numele schimbabil și cel german al capacității "Die Kapazität ". O "sugestie transparentă" asupra funcției unui element este de asemenea inclusă în desemnarea sa simbolică în circuite - un hibrid al unei diode și al unui condensator.
Varicap este o capacitate variabilă, a cărei valoare este controlată de tensiunea aplicată elementului. Varicap, ca diodă și diodă zener, conține o joncțiune cu electroni în compoziția sa, în timp ce capacitatea schimbătoare a elementului nu este altceva decât capacitatea de barieră a acestei tranziții. Bineînțeles, rezistența tranziției trebuie să fie semnificativă în acest caz, astfel încât să nu se saturează capacitatea - prin urmare, atunci când se utilizează varicaps, trebuie aplicată o tensiune negativă anodului elementului față de catod. Capacitățile varicaps sunt mici, ajungând la zeci de picofarade. Dependența capacității de varicap de tensiunea aplicată se numește caracteristica volt-farad (VFX). Un exemplu de VPC este prezentat în Fig. 2.5.
De regulă, VFX poate fi descris cu suficientă precizie printr-o dependență hiperbolică.
Trimiteți-le prietenilor: