Dioda

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Diode u različitim kućištima
Disambig.svg Ovo je članak o poluvodičkoj diodi. Za vakuumsku diodu, pogledajte Elektronska cijev.

Dioda je nelinearni poluvodički elektronički element s dva priključka koji posjeduje ispravljačka svojstva. Poluvodičke diode se izvode se temelju pn-spoja ili na temelju spoja metal–poluvodič. Diode se mogu razvrstati po materijalu na kojemu su rađene (silicij, germanij, galijev arsenid, silicijev karbid) i po tipu (ispravljačke, svijetleće, foto-diode, Zener-diode, Schottky-diode, tunel-diode itd.).

Fizikalne osnove rada[uredi VE | uredi]

Građa i simbol diode

Osnova rada većine današnjih dioda se temelji na strukturi koja se naziva pn-spoj. Kod pn dioda (spojnih) u ovisnosti o narinutom naponu, teče struja. Uz narinuti napon priključen tako da je negativan pol izvora na katodi a pozitivan na anodi, dioda je propusno polazirana i vodi stuju. Uz suprotan polaritet narinutog napona dioda neće voditi, točnije kroz diodu će teći mala reverzna struja zasićenja. Drugi tip dioda su Schottky diode, koje svoj rad temelje na spoju metal-poluvodič.

Strujno-naponska karakteristika[uredi VE | uredi]

U-I karakteristika diode

Ovisnost struje diode o priključenom naponu, odnosno strujno-naponsku karakteristiku (i(u) karakteristiku), opisuje Shocklyeyeva jednadžba:

I = I_s(e^{U \over U_T} - 1)

Na i(u) karakteristici postoje tri područja: područje zapiranja, područje vođenja i područje proboja. Napon koljena, koji se nekada naziva i napon uključenja diode, je onaj napon u području vođenja u kojem dioda naglo počinje voditi struju. Napon koljena ovisi o materijalu izrade, te iznosi 0.7V za silicij, 0.3V za germanij, 1V za galij-arsenid i 0.2V za spoj metal-poluvodič.

Tipovi dioda[uredi VE | uredi]

Small diode symbol.png LED symbol.png Zener diode symbol.png Schottky diode symbol.png
Dioda Svijetleća
dioda (LED)
Zener
dioda
Schottky
dioda
Neki simboli dioda

Postoje različiti tipovi dioda, a klasifikacija se radi po funkciji koju dioda obavlja:

Ispravljačke (signalne) diode[uredi VE | uredi]

Ispravljačke diode su diode koje se koriste za ispravljanje izmjeničnih veličina u istosmjerne. Njihov rad je već opisan u uvodu: diode vode struju kada su propusno polarizirane, a ne vode kada su nepropusno. Zovu se još i signalne jer se koriste u demodulaciji radio signala. Ispravljačke diode su bile osnovni elementi jednih od prvih elektroničkih logičkih vrata (DTL - Diode Transistor Logic).

Zener dioda[uredi VE | uredi]

Zener diode su diode koje se uglavnom koriste kao referentni izvori napona. Izraženo područje proboja kod tzv. Zenerovog napona se koristi za dobivanje stabilnog referentnog napona.

Svjetleća dioda (LED)[uredi VE | uredi]

Svjetleće diode emitiraju svjetlost kada su propusno polarizirane. Boja svjetlosti ovisi o primjesama u poluvodiču, a mogu varirati od ultraljubičaste do infracrvene. Koriste se za prijenos signala (infracrvene) i signalizaciju. Koriste se i prilikom galvanskog odvajanja električnih krugova, najčešće u optokaplerima.

Schottky dioda[uredi VE | uredi]

Schottkyeva dioda temelji svoj rad na ispravljačkom spoju metal-poluvodič. Osnovna karakteristika ove diode je da ima na mjestu PN prijelaza pločastu poluvodičku izolaciju koja se zatvara u vremenu od 100 ps i mali napon koljena (0.2 V). Zbog oblika strujno-naponske karakteristike te kratkog vremena oporavka prikladna je za primjenu u brzim, impulsnim sklopovima ili kao zaštitni element.

Tunel (Esakijeva) dioda[uredi VE | uredi]

Kod tunelskih dioda dolazi na uskom zapornom sloju do efekta tuneliranja kod čega slobodni elektroni i šupljine prelaze s jedne na drugu stranu PN-spoja kod malih napona.

Tunelske diode se koriste u oscilatorima velikih frekvencija do 10GHz. Odonos između struje Ip i Iv iznosi Ip/Iv=(5 do 10).

Varikap dioda[uredi VE | uredi]

Varikap (varaktor, kapacitivna dioda) je dioda s naponski upravljanim kapacitetom. Kapacitet je posljedica osiromašenog sloja u pn-spoju. Upotrebljava se u modulatorima. Najčešće radi u nepopropusnom području. Kapacitet se kreće između 10 i 200pF, a probojni naponi su oko 40V. Kapacitivne diode se koriste za ugađanje tirajnih krugova i za automatsku regulaciju frekvencije u radiotehnici.

Poluvodički elementi sa sličnim radom kao dioda[uredi VE | uredi]

Primjene[uredi VE | uredi]

Ispravljanje izmjenične struje[uredi VE | uredi]

Ispravljanje izmjenične struje se temelji na osnovnome principu rada diode: vođenje struje kada je propusno polarizirana. Na taj način se iz izmjenične struje može dobiti istosmjerna struja.

Modulacija i demodulacija signala[uredi VE | uredi]

Diode se upotrebljavaju u dva tipa AM modulatora (prekidački modulator i balansirani prstenasti modulator) te za FM modulator (modulator s kapacitivnom diodom).

Diode se, kod demodulacije, najčešće koriste u sklopovima za demodulaciju amplitudno moduliranog signala (AM) u sklopu koji se naziva detektor envelope (eng. peak detector).

Stabilizacija napona[uredi VE | uredi]

Stabilizacija napona podrazumjeva osiguravanje konstantnog istosmjernog napona s malom valovitošću (ukoliko se radi o dobivanju istosmjernog napona iz ispravljača) i malom (ili nikakvom) ovisnosti izlaznog napona o opterćenju. Kao stabilizator napona često se koristi Zener dioda.

Zaštita od prenapona[uredi VE | uredi]

Indikatori[uredi VE | uredi]

7 segmentni LED displej

Za ovu svrhu se koriste LE diode, najčešće ugrađene u alfanumeričke pokaznike poznatiji kao LED displeji. LE displeji mogu biti segmentni i matrični. LE diode se mogu koristiti i samostalno, kao indikacija neke veličine ili stanja (npr. uključen uređaj, punjenje baterije itd.).