Wat is diodevoorwaartse spanning?
De voorwaartse diodespanning is de daling van de elektrische spanning die optreedt wanneer elektrische stroom door een diode wordt geleid. Diodes zijn halfgeleiderinrichtingen met twee geleiders die een elektrisch signaal in de ene richting geleiden, maar niet in de andere. Wanneer een diode elektriciteit geleidt, wordt gezegd dat deze voorwaarts is voorgespannen en verbruikt hij een kleine hoeveelheid spanning die erdoorheen stroomt. De hoeveelheid spanning die door de diode zelf wordt gebruikt bij voorwaartse voorspanning wordt de diode-voorwaartse spanning, diodespanning of diodespanningsval genoemd.
Diodes zijn opgebouwd uit twee stukken van hetzelfde type materiaal, samengesmolten met een lood bevestigd aan elk uiteinde. Eén stuk van het materiaal, de kathode genoemd, heeft een additief waardoor het negatief wordt geladen. Het andere stuk, de anode genoemd, heeft een additief dat het positief geladen maakt. Wanneer deze twee stukken aan elkaar worden gesmolten, wisselen ze elektronen uit op het punt waar ze elkaar ontmoeten, wat vervolgens in balans komt en geen positieve of negatieve lading heeft. Dit gebied wordt de depletielaag genoemd.
Als een negatieve spanning wordt aangelegd op de kathode van een standaard siliciumdiode, verbreedt de verarmingslaag zich, waardoor een elektrisch veld ontstaat dat de spanning weerstaat. Van een diode in deze toestand wordt gezegd dat deze omgekeerd is voorgespannen. Als gevolg hiervan kan er geen elektrische stroom door de diode gaan, omdat de diode alle aangelegde spanning verbruikt. Daarom is de spanningsval, of diode reverse voltage, 100% van de aangelegde spanning.
Aan de andere kant, als een negatieve spanning wordt aangelegd op de anode van een standaard siliciumdiode, combineert de negatieve spanning met de negatieve kathodeverbindingskrachten. Deze kracht is sterk genoeg om de verarmingslaag en de positief geladen anode van de diode te overwinnen. De diode wordt dan voorwaarts voorgespannen en begint elektrische stroom te geleiden; de elektrische kracht die nodig is om de verarmingslaag te overwinnen en over de positieve anode van de diode te reizen, vereist echter het gebruik van een kleine hoeveelheid elektrische spanning. Deze gebruikte spanning is de voorwaartse diodespanning en verbruikt typisch ongeveer 0,7 volt in een standaard siliciumdiode.
De voorwaartse diodespanning varieert van het ene type diode naar het andere, afhankelijk van het gebruikte basismateriaal, de hoeveelheid lading die wordt toegevoegd aan de anode en kathode van de diode en de beoogde toepassing van de diode. In toepassingen die te maken hebben met zeer lage spanningen, worden speciale diodes gebruikt met zeer dunne depletielagen, zwakke anodes en vervolgens zeer kleine voorwaartse diodespanningen. Evenzo zijn er speciale diodes met diode-omkeerspanningen die minder dan 100% zijn, waardoor ze elektriciteit kunnen geleiden, zelfs in een omgekeerde voorspannen toestand.