Dioda: Razlika med redakcijama

[[Slika:6P1P trio.JPG|thumb|right|200px|ElektronikeElektronke iz sedemdesetih in osemdesetih let.]]

Zaradi električnega polja v pn spoju sta p in n plast na različnih potencialih. Razliki potencialov preko zaporne plasti pravimo potencialni prag. Od njega je odvisna višina napetosti, ki jo moramo priključiti na pn spoj, da bo dioda prevajala. NapetostNapetosti, kjer začne tok v prevodni smeri strmo naraščati, pravimo napetost kolena. Ta je odvisna predvsem od materiala polprevodnika ter od števila primesi. Za germanij (Ge) napetost znaša približno 0,3 V, za silicij (Si) 0,7 V, za galijev arzenid (GaAs) pa 1,2 V. Ko prekoračimo napetost kolena, začne tok skozi diodo strmo naraščati. Dioda postane vse bolj prevodnejšaprevodna, kar pomeni, da lahko prevelik tok uniči spoje znotraj diode, s čimer bo dioda nehala prevajati.

Dioda v zaporni smeri ne prevaja toka, izjema je le tok, ki teče skozi zaporno plast, vendar je ta zanemarljivo majhen.. Ko pa na diodo priključimo priključimo visoko zaporno napetost, pride do preboja diode in tok strmo naraste. Če tega toka ne omejimo, diodo uničimo. Dopustna vrednost toka v zaporni smeri je mnogo manjša od dopustne vrednosti toka v prevodni smeri. Prebojna napetost se od diode do diode razlikuje, najdemo pa jo v tehničnih podatkih za posamezno vrsto diode. Te napetosti siso po navadi zelo nizke saj je zaporna plast, v kateri vlada električno polje, zelo tanka.

Poznamo dve vrsti preboja: zenerjev preboj in plazovitiplazovito ionizacijo. Pri zenerjevem preboju se z večanjem napetosti veča tudi električno polje v pn spoju. Z njim postaja tudi sila na elektrine vse večja. Pri določeni zaporni napetosti, ko je sila na atome v zaporni plasti že dovolj visoka, se pričnejo elektroni trgati iz valenčnih obel atomov in stečejo proti n-tipu. Atomi, ki se s tem ionizirajo, močno povečajo koncentracijo elektrin v zaporni plasti in s tem tok v zapornozaporni smersmeri diode. Pojav je še toliko bolj izrazit, če ima polprevodnik veliko primesi in zato zelo ozko zaporno plast. Pri drugem načinu preboja imajo elektrine zaradi velike zaporne napetosti, velike kinetične energije. Ko se elektron zaleti v atom, temu zbijeizbije iz valenčenvalenčne oble nov elektron in ga tako ionizira. Tako nastane v prehodnem področjipodročju par elektron-vrzel. Ko postane električno polje v prehodnem področju dovolj močno, lahko en sam elektron sproži plaz novih elektronov, ki nato ob trku izbijejo nove in nove elektrone. Temu pojavi se pravi plazovita ionizacija, povzroči pa danaglo sepovečnje toktoka v zaporni smeri. naglo poveča.

Dioda spada med nelinearne elemente, zato zna biti računanje njene uporovne karakteristike zelo zapleteno. RačunajeRačunanje lahko poenostavimo, če so signali, ki tečejo skozi diodo, dovolj majhni. V tem primeru lahko upornost diode lineariziramo in tako diodo predstavimo kot upor. Poznamo statično in dinamično upornost. Statična upornost je razmerje memed priključno enosmerno napetostjo in enosmernim tokom, ki teče skozi diodo, zapiše pa se kot ''R=U/I''. Dinamična upornost pa je razmerje med priključeno izmenično napetostjo in izmeničnim tokom, ki teče skozi diodo. Ta upornost se zapiše kot: ''r=u/i''. Enačba velja za majhne spremembe napetosti in toka, ko lahko kratek odsek krivulje nadomestimo z odsekom premice (krivuljo lineariziramo).

Pri navadnem ohmskem uporu sta obe upornosti enaki, če pa je ta element nelinearen, pa se upornosti lahko zelo razlikujeta. Izmenična napetost povzroči na strmi krivulji nelineranega elementa večjo spremembo toka, ki vpliva na upornost elementa.

Vsak elektronski element ima kapacitivnost, pri diodi ta postane izrazita pri visokih frekvenca in hitrih preklopih. Kapacitivnost diode v prevodni smeri se razlikuje od kapacitivnosti v zaporni smeri. Poznamo dve vrsti kapacitivnosti: difuzijsko kapacitivnost in spojno kapacitivnost. Pri difuzijski kapacitivnosti ima dioda v prevodni smeri, zaradi kopičenja elektrin, kapacitivnost, ki ji pravimo difuzijska kapacitivnost. Ta je odvisna od diferencialne upornosti ter od življenjske dobe manjšinskih nosilcev elektrin, ki jo podaja povprečni čas trajanja manjšinskih elektrin, od njihovega nastanka pa do rekombinacije. Manjšinske elektrine so tisti elektroni ali vrzeli, ki so v danem tipu polprevodnika v manjšini. Difuzijska kapacitivnost znaša nekaj nano faradov. Spojna kapacitivnost se pojavi v prehodnem področju med p in n spojem. V zaporni smeri deluje zaporna plast diode kot dielektrik pri kondenzatorju. Ker sprememba zaporne napetosti vpliva na debelino zaporne plasti, se z napetostjo spremeni tudi spojna kapacitivnost. Čim večja je zaporna napetost na diode, tem širša je zaporna plast in manjša je spojna kapacitivnost. Spojna kapacitivnost znaša nekaj piko faradov.