Polovodičová dioda

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Polovodičové diody

Polovodičová dioda je elektrotechnická součástka, jejímž úkolem v elektrickém obvodu je propouštět elektrický proud jedním směrem.

Obsah

1 Stavba polovodičové diody
2 Druhy polovodičových diod
3 Parametry polovodičové diody
4 Polovodičová dioda v elektrickém obvodu
5 Použití polovodičové diody
6 Podívejte se též na

[editovat] 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.

[editovat] 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.

[editovat] 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

[editovat] Polovodičová dioda v elektrickém obvodu

[editovat] Elektrotechnická značka

[editovat] 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.

[editovat] 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.

[editovat] 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.

[editovat] Graetzovo zapojení

K dvojcestnému usměrnění střídavého proudu se používají čtyři diody zapojené podle schématu:

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.

[editovat] 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