Électronique de base - Diodes

Après avoir connu divers composants, concentrons-nous sur un autre composant important dans le domaine de l'électronique, connu sous le nom de Diode. Une diode semi-conductrice est un composant électronique à deux bornes avec une jonction PN. Ceci est également appelé comme unRectifier.

le anode qui est le positive terminal d'une diode est représentée par A et le cathode, qui est le negative terminal est représenté par K. Pour connaître l'anode et la cathode d'une diode pratique, une ligne fine est tracée sur la diode qui signifie cathode, tandis que l'autre extrémité représente l'anode.

Comme nous l'avions déjà évoqué sur les semi-conducteurs de type P et de type N, et le comportement de leurs porteurs, essayons maintenant de réunir ces matériaux pour voir ce qui se passe.

Formation d'une diode

Si un matériau de type P et un matériau de type N sont rapprochés l'un de l'autre, les deux se rejoignent pour former une jonction, comme le montre la figure ci-dessous.

Un matériau de type P a holes comme le majority carriers et un matériau de type N a electrons comme le majority carriers. Au fur et à mesure que les charges opposées s'attirent, peu de trous de type P ont tendance à aller du côté n, tandis que peu d'électrons de type N ont tendance à aller du côté P.

Lorsque les deux se déplacent vers la jonction, les trous et les électrons se recombinent pour neutraliser et former des ions. Or, dans cette jonction, il existe une région où se forment les ions positifs et négatifs, appelée jonction PN ou barrière de jonction comme le montre la figure.

La formation d'ions négatifs du côté P et d'ions positifs du côté N entraîne la formation d'une région chargée étroite de chaque côté de la jonction PN. Cette région est désormais exempte de supports de charge mobiles. Les ions présents ici ont été stationnaires et maintiennent une zone d'espace entre eux sans aucun porteur de charge.

Comme cette région agit comme une barrière entre les matériaux de type P et N, elle est également appelée Barrier junction. Cela a un autre nom appeléDepletion regionce qui signifie qu'il épuise les deux régions. Il se produit une différence de potentiel VD due à la formation d'ions, à travers la jonction appeléePotential Barrier car il empêche tout mouvement supplémentaire des trous et des électrons à travers la jonction.

Polarisation d'une diode

Lorsqu'une diode ou tout composant à deux bornes est connecté dans un circuit, il a deux conditions polarisées avec l'alimentation donnée. Elles sontForward biased état et Reverse biasedétat. Faites-nous les connaître en détail.

Condition biaisée vers l'avant

Lorsqu'une diode est connectée dans un circuit, avec son anode to the positive terminal et cathode to the negative borne de l'alimentation, alors une telle connexion est dite forward biasedétat. Ce type de connexion rend le circuit de plus en plus polarisé en direct et contribue à plus de conduction. Une diode conduit bien en condition polarisée en direct.

Condition biaisée inversée

Lorsqu'une diode est connectée dans un circuit, avec son anode to the negative terminal et cathode to the positive borne de l'alimentation, alors une telle connexion est dite Reverse biasedétat. Ce type de connexion rend le circuit de plus en plus polarisé en inverse et aide à minimiser et à empêcher la conduction. Une diode ne peut pas conduire en condition de polarisation inverse.

Essayons maintenant de savoir ce qui se passe si une diode est connectée en polarisation directe et en polarisation inverse.

Travailler sous biais en avant

Lorsqu'une tension externe est appliquée à une diode de telle sorte qu'elle annule la barrière de potentiel et permet la circulation du courant est appelée forward bias. Lorsque l'anode et la cathode sont connectées respectivement aux bornes positive et négative, les trous de type P et les électrons de type N ont tendance à se déplacer à travers la jonction, brisant la barrière. Il existe une libre circulation du courant avec cela, éliminant presque la barrière.

Avec la force de répulsion fournie par la borne positive aux trous et par la borne négative aux électrons, la recombinaison a lieu dans la jonction. La tension d'alimentation doit être telle qu'elle force le mouvement d'électrons et de trous à travers la barrière et de la traverser pour fournirforward current.

Le courant direct est le courant produit par la diode lorsqu'elle fonctionne en polarisation directe et il est indiqué par I_f.

Travailler sous biais inversé

Lorsqu'une tension externe est appliquée à une diode de telle sorte qu'elle augmente la barrière de potentiel et limite le flux de courant est appelée Reverse bias. Lorsque l'anode et la cathode sont respectivement connectées à des bornes négatives et positives, les électrons sont attirés vers la borne positive et les trous sont attirés vers la borne négative. Par conséquent, les deux seront loin de la barrière potentielleincreasing the junction resistance et empêcher tout électron de traverser la jonction.

La figure suivante explique cela. Le graphique de conduction lorsqu'aucun champ n'est appliqué et lorsqu'un champ externe est appliqué est également dessiné.

Avec la polarisation inverse croissante, la jonction a peu de porteurs minoritaires pour traverser la jonction. Ce courant est normalement négligeable. Ce courant inverse est presque constant lorsque la température est constante. Mais lorsque cette tension inverse augmente encore, un point appeléreverse breakdown occurs, où une avalanche de courant traverse la jonction. Ce courant inverse élevé endommage l'appareil.

Reverse current est le courant produit par la diode lorsqu'elle fonctionne en polarisation inverse et il est indiqué par I_r. Par conséquent, une diode fournit un chemin à haute résistance en condition polarisée en inverse et ne conduit pas, où elle fournit un chemin à faible résistance en condition polarisée en direct et conduit. Ainsi, nous pouvons conclure qu'une diode est un dispositif unidirectionnel qui conduit en polarisation directe et agit comme un isolant en polarisation inverse. Ce comportement le fait fonctionner comme un redresseur, qui convertit le courant alternatif en courant continu.

Tension inverse de crête

La tension inverse de crête est brièvement appelée PIV. Il indique la tension maximale appliquée en polarisation inverse. La tension inverse de crête peut être définie comme «The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed». Par conséquent, cette tension est considérée pendant la condition de polarisation inverse. Il indique comment une diode peut être utilisée en toute sécurité en polarisation inverse.

But d'une diode

Une diode est utilisée pour bloquer la circulation du courant électrique dans un sens, c'est-à-dire dans le sens direct et pour bloquer dans le sens inverse. Ce principe de diode le fait fonctionner comme unRectifier.

Pour qu'un circuit permette au courant de circuler dans un sens mais s'arrête dans l'autre sens, la diode de redressement est le meilleur choix. Ainsi, leoutput sera DCretirer les composants CA. Les circuits tels que les redresseurs demi-onde et pleine onde sont réalisés à l'aide de diodes, qui peuvent être étudiées enElectronic Circuits tutoriels.

Une diode est également utilisée comme Switch. Cela permet un ON et OFF plus rapide pour la sortie qui devrait se produire à un rythme rapide.

V - I Caractéristiques d'une diode

Une disposition de circuit pratique pour une diode à jonction PN est illustrée dans la figure suivante. Un ampèremètre est connecté en série et un voltmètre en parallèle, tandis que l'alimentation est contrôlée par une résistance variable.

Pendant le fonctionnement, lorsque la diode est en état polarisé en direct, à une tension particulière, la barrière de potentiel est éliminée. Une telle tension est appeléeCut-off Voltage ou Knee Voltage. Si la tension directe dépasse la limite, le courant direct augmente de manière exponentielle et si cela est fait plus loin, l'appareil est endommagé en raison d'une surchauffe.

Le graphique suivant montre l'état de la conduction de la diode dans des conditions polarisées en direct et en inverse.

Pendant la polarisation inverse, il existe un courant produit par des porteurs minoritaires connu sous le nom de "Reverse current». Au fur et à mesure que la tension inverse augmente, ce courant inverse augmente et il tombe soudainement en un point, entraînant la destruction permanente de la jonction.