Elettronica di base - Diodi

Dopo aver conosciuto vari componenti, soffermiamoci su un altro importante componente nel campo dell'elettronica, noto come a Diode. Un diodo a semiconduttore è un componente elettronico a due terminali con una giunzione PN. Questo è anche chiamato comeRectifier.

Il anode qual è positive terminal di un diodo è rappresentato con A e il cathode, qual è negative terminal è rappresentato con K. Per conoscere l'anodo e il catodo di un diodo pratico, viene tracciata una linea sottile sul diodo che significa catodo, mentre l'altra estremità rappresenta l'anodo.

Poiché abbiamo già discusso dei semiconduttori di tipo P e di tipo N e del comportamento dei loro portatori, proviamo ora a unire questi materiali per vedere cosa succede.

Formazione di un diodo

Se un materiale di tipo P e uno di tipo N vengono avvicinati l'uno all'altro, entrambi si uniscono per formare una giunzione, come mostrato nella figura seguente.

Un materiale di tipo P ha holes come la majority carriers e un materiale di tipo N ha electrons come la majority carriers. Poiché le cariche opposte si attraggono, pochi buchi nel tipo P tendono ad andare sul lato n, mentre pochi elettroni nel tipo N tendono ad andare sul lato P.

Mentre entrambi viaggiano verso la giunzione, i buchi e gli elettroni si ricombinano tra loro per neutralizzare e formare ioni. Ora, in questa giunzione, esiste una regione in cui si formano gli ioni positivi e negativi, chiamata giunzione PN o barriera di giunzione come mostrato in figura.

La formazione di ioni negativi sul lato P e di ioni positivi sul lato N determina la formazione di una stretta regione caricata su entrambi i lati della giunzione PN. Questa regione è ora libera da portatori di carica mobili. Gli ioni qui presenti sono rimasti stazionari e mantengono una regione di spazio tra di loro senza portatori di carica.

Poiché questa regione funge da barriera tra i materiali di tipo P e N, viene anche chiamata come Barrier junction. Questo ha un altro nome chiamato comeDepletion regionil che significa che esaurisce entrambe le regioni. Si verifica una differenza di potenziale VD dovuta alla formazione di ioni, attraverso la giunzione chiamata comePotential Barrier poiché impedisce l'ulteriore movimento di buchi ed elettroni attraverso la giunzione.

Biasing di un diodo

Quando un diodo o qualsiasi componente a due terminali è collegato in un circuito, ha due condizioni polarizzate con l'alimentazione fornita. Loro sonoForward biased condizione e Reverse biasedcondizione. Fateci sapere in dettaglio.

Condizione prevenuta in avanti

Quando un diodo è collegato in un circuito, con il suo anode to the positive terminale e cathode to the negative terminale dell'alimentazione, si dice che tale connessione sia forward biasedcondizione. Questo tipo di connessione rende il circuito sempre più polarizzato in avanti e aiuta in una maggiore conduzione. Un diodo conduce bene in condizione di polarizzazione diretta.

Condizione di polarizzazione inversa

Quando un diodo è collegato in un circuito, con il suo anode to the negative terminale e cathode to the positive terminale dell'alimentazione, si dice che tale connessione sia Reverse biasedcondizione. Questo tipo di connessione rende il circuito sempre più polarizzato inversamente e aiuta a minimizzare e prevenire la conduzione. Un diodo non può condurre in condizioni di polarizzazione inversa.

Cerchiamo ora di sapere cosa succede se un diodo è collegato in condizioni di polarizzazione diretta e polarizzata inversa.

Lavorare sotto previdenza

Quando una tensione esterna viene applicata a un diodo in modo tale da annullare la potenziale barriera e consentire il flusso di corrente viene chiamato come forward bias. Quando l'anodo e il catodo sono collegati rispettivamente ai terminali positivo e negativo, i fori nel tipo P e gli elettroni nel tipo N tendono a spostarsi attraverso la giunzione, rompendo la barriera. Esiste un flusso libero di corrente con questo, quasi eliminando la barriera.

Con la forza repulsiva fornita dal terminale positivo ai fori e dal terminale negativo agli elettroni, la ricombinazione avviene nella giunzione. La tensione di alimentazione dovrebbe essere così alta da costringere il movimento di elettroni e buchi attraverso la barriera e di attraversarla per fornireforward current.

La corrente diretta è la corrente prodotta dal diodo quando funziona in condizione di polarizzazione diretta ed è indicata da I_f.

Lavorare sotto polarizzazione inversa

Quando una tensione esterna viene applicata a un diodo in modo tale da aumentare la barriera potenziale e limitare il flusso di corrente, viene chiamato come Reverse bias. Quando l'anodo e il catodo sono collegati rispettivamente ai terminali negativo e positivo, gli elettroni vengono attratti verso il terminale positivo e i fori sono attratti verso il terminale negativo. Quindi entrambi saranno lontani dalla potenziale barrieraincreasing the junction resistance e impedire a qualsiasi elettrone di attraversare la giunzione.

La figura seguente lo spiega. Viene anche disegnato il grafico di conduzione quando non viene applicato alcun campo e quando viene applicato un campo esterno.

Con il crescente bias inverso, la giunzione ha pochi portatori di minoranza per attraversare la giunzione. Questa corrente è normalmente trascurabile. Questa corrente inversa è quasi costante quando la temperatura è costante. Ma quando questa tensione inversa aumenta ulteriormente, viene chiamato un puntoreverse breakdown occurs, dove una valanga di corrente scorre attraverso il bivio. Questa elevata corrente inversa danneggia il dispositivo.

Reverse current è la corrente prodotta dal diodo quando funziona in condizione di polarizzazione inversa ed è indicata da I_r. Quindi un diodo fornisce un percorso ad alta resistenza in condizioni di polarizzazione inversa e non conduce, dove fornisce un percorso a bassa resistenza in condizioni di polarizzazione diretta e conduce. Quindi possiamo concludere che un diodo è un dispositivo unidirezionale che conduce in polarizzazione diretta e funge da isolante in polarizzazione inversa. Questo comportamento lo fa funzionare come un raddrizzatore, che converte CA in CC.

Tensione inversa di picco

La tensione inversa di picco è brevemente chiamata come PIV. Indica la tensione massima applicata con polarizzazione inversa. La tensione inversa di picco può essere definita come "The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed". Quindi, questa tensione viene considerata durante la condizione di polarizzazione inversa. Indica come un diodo può essere azionato in sicurezza con polarizzazione inversa.

Scopo di un diodo

Un diodo viene utilizzato per bloccare il flusso di corrente elettrica in una direzione, cioè in avanti e per bloccare in senso inverso. Questo principio del diodo lo fa funzionare come unRectifier.

Affinché un circuito consenta il flusso di corrente in una direzione ma si fermi nell'altra direzione, il diodo raddrizzatore è la scelta migliore. Così iloutput sarà DCrimuovere i componenti AC. I circuiti come i raddrizzatori a semionda e onda intera sono realizzati utilizzando diodi, che possono essere studiati inElectronic Circuits tutorial.

Un diodo viene utilizzato anche come a Switch. Aiuta un più veloce ON e OFF per l'output che dovrebbe verificarsi a una velocità rapida.

V - I Caratteristiche di un diodo

Una disposizione pratica del circuito per un diodo a giunzione PN è mostrata nella figura seguente. Un amperometro è collegato in serie e un voltmetro in parallelo, mentre l'alimentazione è controllata tramite una resistenza variabile.

Durante il funzionamento, quando il diodo è in condizione di polarizzazione diretta, ad una certa tensione particolare, la potenziale barriera viene eliminata. Tale tensione è chiamata comeCut-off Voltage o Knee Voltage. Se la tensione diretta supera il limite, la corrente diretta aumenta in modo esponenziale e se questo viene fatto ulteriormente, il dispositivo viene danneggiato a causa del surriscaldamento.

Il grafico seguente mostra lo stato di conduzione del diodo in condizioni di polarizzazione diretta e inversa.

Durante il bias inverso, la corrente prodotta attraverso portatori di minoranza esiste nota come "Reverse current". All'aumentare della tensione inversa, questa corrente inversa aumenta e improvvisamente si interrompe in un punto, provocando la distruzione permanente della giunzione.