Polovodičová dioda

5. listopadu 2008 v 16:34 | Martin Smolák |  elektrotechnika

Polovodičová dioda

Polovodičové diody
Polovodičová dioda je elektrotechnická součástka, jejímž úkolem v elektrickém obvodu je propouštět elektrický proud jedním směrem.
//<![CDATA[ if (window.showTocToggle) { var tocShowText = "zobrazit"; var tocHideText = "skrýt"; showTocToggle(); } //]]>


Stavba polovodičové diody

Polovodičová dioda se skládá ze dvou příměsových polovodičů - jeden polovodič je typu N (katoda) a druhý polovodič je typu P (anoda). Na rozhraní polovodičů vznikne přechod P-N (hradlová vrstva), který v ideálním případě propouští proud pouze jedním směrem.
Základem diody bývá křemíková nebo germaniová destička, obohacená z jedné strany o prvek s pěti valenčními elektrony (fosfor, arsen), z druhé strany o prvek s třemi valenčními elektrony (bor, hliník, gallium, indium). Vzájemným silovým působením mezi částicemi se na přechodu P-N vytvoří vnitřní elektrické pole.

Druhy polovodičových diod

Kromě základního druhu polovodičové diody existují diody se speciálním chováním přechodu P-N:
  • Fotodioda - dopadající světelné nebo jiné záření způsobí v oblasti přechodu P-N vytvoření dvojice elektron - kladná díra, a tím podle způsobu zapojení dojde ke zvýšení vodivosti nebo ke zvýšení napětí na přechodu P-N
  • LED - rekombinace v oblasti přechodu P-N způsobují vydávání světelného záření
  • Varikap - změnou napětí na diodě v závěrném směru se mění její kapacita, varikap je vyroben tak, aby tato změna byla co nejvýraznější
  • Zenerova dioda - má nízké napětí při kterém v závěrném směru dochází k nedestruktivnímu průrazu, a dá se tak ve vhodném zapojení využít ke stabilizaci napětí
  • Tunelová dioda - její voltampérová charakteristika obsahuje oblast záporného diferenciálního odporu
Dále se diody dělí podle schopnosti snést různou zátěž nebo podle frekvence střídavého proudu (vysoko- a nízkofrekvenční diody), pro který se určeny.

Parametry polovodičové diody

  • Prahové napětí - elektrické napětí, při kterém dojde ke zrušení hradlové vrstvy
  • Průrazné napětí - elektrické napětí, které způsobí při zapojení v závěrném směru zničení přechodu P-N a průchod proudu diodou
  • VA charakteristika - závislost proudu protékajícího diodou na napětí mezi vývody
  • Maximální zatížení - největší možný výkon elektrického proudu nepoškozující diodu
  • Maximální proud - největší proud, který může procházet diodou
  • Teplotní rozmezí - rozmezí teplot, při kterých může dioda pracovat


Polovodičová dioda v elektrickém obvodu

Značka polovodičové diody


Propustný směr

Při zapojení kladného pólu zdroje k anodě (typ P) a záporného pólu zdroje ke katodě (typ N) se přechod P-N v diodě, bránící průchodu částic, zmenší nebo úplně zruší. Diodou protéká elektrický proud, elektrický odpor diody může být velmi nízký.
Soubor:PropustnySmer.jpg


Závěrný směr

Při zapojení kladného pólu zdroje ke katodě (typ N) a záporného pólu k anodě(typ P) se přechod P-N v diodě rozšíří, elektrický odpor diody se zvětší. Elektrický proud v ideálním případě neprochází. Ve skutečnosti diodou prochází proud způsobený minoritními nosiči nábojů, tento proud je však velmi malý.
Soubor:ZavernySmer.jpg

Dioda ve střídavém obvodu

Zapojením diody do obvodu střídavého proudu dojde k jednocestnému usměrnění střídavého proudu. Proud může diodou procházet pouze v jednom směru, tzn. pouze v jedné polovině periody. Takový proud se nazývá tepavý.
Soubor:TepavyProud.jpg

Grätzovo zapojení

K dvojcestnému usměrnění střídavého proudu se používají čtyři diody zapojené podle schématu:
Soubor:GraetzovoZapojeni.svg
Střídavý proud prochází v jedné polovině periody první dvojicí diod (1 a 2), v druhé polovině periody druhou dvojicí diod (3 a 4), přičemž směr proudu vystupujícího z můstku je stále stejný. Velikost proudu se na výstupu mění.
Soubor:UsmernenyProud.jpg

Použití polovodičové diody

  • Usměrňovací dioda - usměrnění střídavého proudu (samostatně nebo jako součást usměrňovače)
  • Stabilizační (Zenerova) dioda - vyrovnávání průběhu proudu ve stabilizačních obvodech
  • LED dioda - signalizace průchodu proudu (s nízkým nárokem na spotřebu) nebo zdroj světla např. v optických myších
  • Fotodioda - součást fotobuněk, polovodičových detektorů záření nebo slunečních článků
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Anketa

Jaký Internetový vyhledávač používáte?

Google 22.8% (134)
Seznam 16.5% (97)
Atlas 16.7% (98)
Centrum 13.1% (77)
Slunečnice 17% (100)
idnes 13.8% (81)

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama