Как работает диод

Диод — это полупроводниковый электронный компонент, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Его работа основана на свойствах p-n перехода — границы между двумя областями полупроводника с разной концентрацией примесей. Конструкция диода Диод состоит из: Кристалла (обычно из кремния или германия). Двух электродов: анода (положительный вывод) и катода (отрицательный вывод). Кристалл делится на две области: P-область — содержит «дырки» (места, где не хватает электронов). N-область — содержит избыток электронов. Граница между этими областями называется p-n переходом. Принцип работы При прямом включении (анод подключён к плюсу, катод — к минусу) внешнее напряжение «разрушает» барьер на p-n переходе. Электроны получают достаточно энергии, чтобы преодолеть границу и создать электрический ток. Диод открывается и начинает проводить электричество. При обратном включении (анод к минусу, катод к плюсу) внешнее поле усиливает внутренний барьер, делая его выше. Электроны не могут преодолеть этот барьер, и ток практически не течёт. Однако даже в этом случае может протекать небольшой обратный ток, вызванный движением неосновных носителей заряда (дырок в n-полупроводнике и электронов в p-полупроводнике). Зона обеднения — особая область на стыке p- и n-областей, где электроны и дырки соединяются, поэтому свободных зарядов нет. Она действует как барьер, контролирующий ток. При прямом смещении зона обеднения уменьшается, что облегчает протекание тока. При обратном смещении она увеличивается, сопротивление растёт, и ток прекращается. Дополнительные особенности Пороговое напряжение. Существует минимальное пороговое напряжение, при котором начинается заметная проводимость. Для кремниевых диодов это около 0,7 вольта, для германиевых — 0,3 вольта. Диоды Шоттки имеют ещё меньшее пороговое напряжение — 0,2–0,4 вольта. Пробой p-n перехода. При превышении определённого максимального обратного напряжения происходит пробой — лавинообразное нарастание тока. В обычных диодах это приводит к выходу из строя, но в специальных стабилитронах эффект используется для стабилизации напряжения. Вольт-амперная характеристика (ВАХ). График зависимости тока через диод от приложенного напряжения. Имеет прямую (прямое смещение) и обратную (обратное смещение) ветви. Применение Диоды используются в различных электронных схемах, например: для выпрямления переменного тока (преобразования переменного напряжения в постоянное); для защиты цепей от переполюсовки и перенапряжений; в стабилизаторах напряжения (стабилитроны); в импульсных схемах и высокочастотных устройствах; в светодиодах (преобразование электрической энергии в световую); в фотодиодах (преобразование светового излучения в электрический ток). Существует множество типов диодов, различающихся по конструкции, электрическим характеристикам и назначению (выпрямительные, импульсные, стабилитроны, варикапы, фотодиоды и др.).