Dioodi seade ja tööpõhimõte
Diood on lihtsaim pooljuhtseade, mida tänapäeval võib leida iga elektroonikaseadme trükkplaadilt. Sõltuvalt sisemisest struktuurist ja tehnilistest omadustest liigitatakse dioodid mitut tüüpi: universaal-, alaldi-, impulss-, zeneri-, tunneldioodid ja varikapslid. Neid kasutatakse alaldamiseks, pinge piiramiseks, tuvastamiseks, moduleerimiseks jne. — olenevalt seadme otstarbest, milles neid kasutatakse.
Dioodi alus on p-n-ristmikmis on moodustatud kahte erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhtmaterjalidest. Dioodikristalliga on ühendatud kaks juhet, mida nimetatakse katoodiks (negatiivne elektrood) ja anoodiks (positiivne elektrood). Anoodi poolel on p-tüüpi pooljuhtide piirkond ja katoodi poolel n-tüüpi pooljuhtide piirkond. See dioodseade annab sellele ainulaadse omaduse — vool liigub ainult ühes (edasi) suunas, anoodilt katoodile. Ja vastupidi, normaalselt töötav diood ei juhi voolu.
Anoodipiirkonnas (p-tüüp) on peamised laengukandjad positiivselt laetud augud ja katoodpiirkonnas (n-tüüpi) negatiivselt laetud elektronid. Dioodijuhtmed on kontaktmetallist pinnad, millele juhtmed on joodetud.
Kui diood juhib voolu ettepoole, tähendab see, et see on avatud olekus. Kui vool ei läbi p-n-ristmikku, siis diood sulgub. Seega võib diood olla ühes kahest stabiilsest olekust: avatud või suletud.
Ühendades dioodi alalispinge allika ahelas, anoodi positiivse klemmiga ja katood negatiivse klemmiga, saame pn-siirde päripinge. Ja kui lähtepinge osutub piisavaks (ränidioodi jaoks piisab 0,7 voltist), avaneb diood ja hakkab voolu juhtima. Selle voolu suurus sõltub rakendatud pinge suurusest ja dioodi sisemisest takistusest.
Miks diood juhtivasse olekusse läks? Sest dioodi õigel sisselülitamisel tormasid n-piirkonnast pärit elektronid allika EMF-i toimel selle positiivsele elektroodile, p-piirkonnast pärit aukudesse, mis liiguvad nüüd negatiivsele elektroodile. allikast elektronidele.
Piirkondade piiril (p-n-ristmikul endal) toimub sel ajal elektronide ja aukude rekombinatsioon, nende vastastikune neeldumine. Ja allikas on sunnitud pidevalt varustama p-n-siirdepiirkonda uusi elektrone ja auke, suurendades nende kontsentratsiooni.
Aga mis siis, kui diood on vastupidine, katood on allika positiivse klemmiga ja anood negatiivse klemmiga? Avad ja elektronid hajuvad eri suundades – klemmide poole – ristmikust ning ristmiku lähedale ilmub laengukandjatest tühjenenud piirkond – potentsiaalbarjäär. Enamiku laengukandjate (elektronide ja aukude) tekitatud voolu lihtsalt ei teki.
Kuid dioodi kristall pole täiuslik; Lisaks peamistele laengukandjatele on selles ka väiksemaid laengukandjaid, mis tekitavad mikroamprites mõõdetuna väga tühise dioodi pöördvoolu. Kuid selles olekus diood on suletud, kuna selle p-n-siirde on vastupidine.
Pinge, mille juures diood lülitub suletud olekust avatud olekusse, nimetatakse dioodi päripingeks (vt. Dioodide põhiparameetrid), mis on sisuliselt p-n-siirde pingelang Dioodi takistus pärivoolule ei ole konstantne, see sõltub dioodi läbiva voolu suurusest ja on suurusjärgus mitu oomi. Pöördpolaarsusega pinget, mille juures diood välja lülitub, nimetatakse dioodi pöördpingeks. Dioodi pöördtakistust mõõdetakse selles seisundis tuhandetes oomides.
Ilmselgelt võib diood lülituda avatud olekust suletud olekusse ja vastupidi, kui sellele rakendatava pinge polaarsus muutub. Alaldi töö põhineb sellel dioodi omadusel. Seega juhib sinusoidaalses vahelduvvooluahelas diood voolu ainult positiivse poollaine ajal ja blokeeritakse negatiivse poollaine ajal.
Vaata ka sellel teemal:Mis vahe on impulssdioodidel ja alalditel?