Co jsou polovodičové diody?

Polovodičové diody jsou polovodičová zařízení, která řídí elektrony v jednom směru a používají připojený kladný (P) typ a záporný (N) typ polovodiče. Když je materiál typu N negativní, dárci elektronů uvolňují elektrony směrem k pozitivnějšímu polovodiči typu P, což vede k předpjatému vedení. Pokud je materiál typu P negativní a materiál typu N je pozitivní, dochází k podmínce zpětného zkreslení. Polovodičové diody jsou velmi podobné jednosměrným ventilům používaným pro vodní čerpadla. Když je čerpadlo vypnuté, voda neproudí zpět, protože tomu brání jednosměrný ventil, ale když čerpadlo běží, voda protéká, jako by tam ventil vůbec nebyl.

První polovodičové diody byly plynné, měly přímo zahřátou katodu a destičku a byly uvnitř vakuové trubice. Když je na katodě k dispozici záporný náboj, tepelná energie způsobí, že elektrony létají ve vakuu a přitahují se k pozitivně nabité desce. Při pozitivní katodě z destičky neproudí žádné elektrony. Tento mechanismus umožnil první výkonové usměrňovače, které převáděly střídavý proud (AC) na stejnosměrný proud (DC).

Malé signální diody mají velmi nízký pokles dopředného napětí, což je činí užitečnými pro detekci signálu a přepínání nízkého napětí. Pro vysokofrekvenční aplikace se germaniové polovodiče s kovovým polovodičovým spojem používají pro detekci nízkých úrovní a další převody nízkého signálu. Různé typy malých spínacích diod jsou rozděleny do několika faktorů, včetně spínací rychlosti a kapacitance spoje.

Schottkyho diody jsou polovodičové diody, které jsou speciálně konstruovány za použití polovodiče připojeného k kovu. Výsledný pokles dopředného napětí je asi 0,5 V stejnosměrný proud (VDC). Schottkyho diody se používají pro upínací aplikace, které chrání obvody před přechodným napětím vyšším než 1 VDC nad kladnou úrovní stejnosměrného napájení. To je možné připojením anody Schottkyho diody k chráněnému signálnímu vedení při připojení katody k pozitivní napájecí sběrnici.

Ladicí diody využívají kapacitní odpor reverzního zkreslení diody. Když se zvýší zpětné předpětí, kapacita se obvykle sníží v důsledku efektu virtuálního snížení plochy povrchu spoje při zvýšeném zpětném napětí. Stejnosměrný obvod může zvládnout tuto nastavitelnou kapacitu ladicí diody. Tato kapacita je součástí střídavého obvodu, který může měnit svou střední frekvenci částečně na základě nastavitelné kapacity ladicí diody, což má za následek schopnost diody vyladit svůj obvod.

Křemíkové diody mají obvykle pokles dopředného napětí 0,7 VDC, zatímco germaniové diody mají 0,3 VDC. Maximální zpětné napětí, známé jako poruchové napětí, a maximální dopředné proudy závisí na konkrétních konstrukcích diod. Pro většinu potřeb obvodu jsou k dispozici diody se zvláštními potřebnými charakteristikami. Pokud jediná dioda nesplňuje požadavky, může stačit více diod v sériovém nebo paralelním provozu.