Polovodičová dióda je najjednoduchšia polovodičová súčiastka s jedným PN prechodom, ktorá pri svojej činnosti využíva usmerňovací účinok tohto rozhrania. Funkčný PN prechod nemôže vzniknúť iba mechanickým spojením polovodiča typu P a typu N, ale vytvára sa v jednom monokryštáli rôznymi technologickými operáciami, napríklad difúziou materiálu typu P do materiálu typu N alebo iónovou implantáciou.
Vznik PN prechodu
V polovodiči typu N je prebytok voľných elektrónov, zatiaľ čo v polovodiči typu P je prebytok kladných dier. Na rozhraní týchto dvoch oblastí nastáva rekombinácia elektrónov s dierami, čím v určitej šírke zanikajú voľné nosiče náboja. Táto oblasť sa nazýva depletičná (vyprázdnená) oblasť alebo hradlová vrstva.
Zbylé nepohyblivé ióny prímesí zapríčinia vznik vnútornej potenciálovej bariéry a elektrického poľa, ktoré bráni ďalšej rekombinácii. Tok majoritných nosičov cez rozhranie PN pri rekombinácii je v rovnovážnom stave vyrovnaný toku minoritných nosičov, ktoré potenciálová bariéra vytláča v opačnom smere.
Činnosť diódy v elektrickom obvode
Polovodičová dióda má nelineárnu, asymetrickú voltampérovú (VA) charakteristiku. Jej správanie závisí od polarity pripojeného vonkajšieho napätia:
- Priepustný smer: Ak na polovodič typu P pripojíme kladný pól zdroja a na typ N záporný, pripojené napätie pôsobí proti potenciálovej bariére a zmenšuje ju. Keď napätie prekročí tzv. prahové napätie, hradlová vrstva sa zruší a dióda sa stáva elektricky vodivou.
- Záverný smer: Ak na polovodič typu P pripojíme záporný pól zdroja a na typ N kladný, dochádza k rozšíreniu vyprázdnenej oblasti a zosilneniu elektrického poľa. Priechod sa stáva nevodivým a diódou prechádza len veľmi malý, takmer nemerateľný zvyškový prúd minoritných nosičov.
Prehľad vybraných typov diód
| Typ diódy | Využitie |
|---|---|
| Usmerňovacia | Usmerňovanie striedavých prúdov v napájacích zdrojoch. |
| Stabilizačná (Zenerova) | Stabilizácia napätia v obvodoch vďaka nedeštruktívnemu prierazu. |
| Fotodióda | Premena svetelnej energie na elektrickú (napr. slnečné batérie). |
| Schottkyho dióda | Vysokorýchlostné spínanie a aplikácie s malým úbytkom napätia. |
Parametre a vlastnosti
Na vyprázdnenú oblasť možno nazerať ako na deskový kondenzátor s tzv. bariérovou kapacitou. Táto kapacita je dôležitou vlastnosťou diódy, pretože spôsobuje vedenie elektrického prúdu v závernom smere pri vysokých frekvenciách signálu. Dôležitým parametrom je aj prierazné napätie, ktoré po prekročení v závernom smere spôsobí zničenie PN prechodu. V prípade stabilizačných diód je však tento prieraz nedeštruktívny a využíva sa na stabilizáciu elektrického napätia.
tags: #pn #prechod #na #polovodicovej #diode