Co to są diody półprzewodnikowe?

Diody półprzewodnikowe są urządzeniami półprzewodnikowymi, które przewodzą elektrony w jednym kierunku i wykorzystują połączony półprzewodnik dodatni (P) i ujemny (N). Gdy materiał typu N jest ujemny, donory elektronów uwalniają elektrony w kierunku bardziej dodatniego półprzewodnika typu P, co powoduje przewodzenie w kierunku do przodu. Warunek odwrotnego odchylenia występuje, gdy materiał typu P jest ujemny, a materiał typu N jest dodatni. Diody półprzewodnikowe są bardzo podobne do zaworów jednokierunkowych stosowanych w pompach wodnych. Gdy pompa jest wyłączona, woda nie przepływa z powrotem, ponieważ zapobiega temu zawór jednokierunkowy, ale gdy pompa pracuje, woda przepływa tak, jakby w ogóle jej nie było.

Pierwsze diody półprzewodnikowe były gazowe, miały bezpośrednio ogrzewaną katodę i płytkę oraz znajdowały się w lampie próżniowej. Gdy na katodzie dostępny jest ładunek ujemny, energia cieplna powoduje, że elektrony przelatują przez próżnię i przyciągają się do dodatnio naładowanej płyty. Przy katodzie dodatniej z płyty nie wypływają elektrony. Mechanizm ten umożliwił powstanie pierwszych prostowników mocy, które przekształciły prąd przemienny (AC) w prąd stały (DC).

Małe diody sygnałowe mają bardzo niski spadek napięcia do przodu, co czyni je przydatnymi do wykrywania sygnału i przełączania niskiego napięcia. W zastosowaniach o częstotliwości radiowej półprzewodniki germanowe ze złączem metal-półprzewodnik służą do wykrywania niskiego poziomu i innych konwersji na niskim poziomie sygnału. Różne typy małych diod przełączających sygnał są podzielone na kilka czynników, w tym szybkość przełączania i pojemność złącza.

Diody Schottky'ego to diody półprzewodnikowe, które są specjalnie skonstruowane przy użyciu półprzewodnika połączonego z metalem. Wynikający stąd spadek napięcia wynosi około 0,5 V prądu stałego (VDC). Diody Schottky'ego są używane do zaciskania aplikacji, które chronią obwód przed napięciami przejściowymi o wartości większej niż 1 VDC powyżej dodatniego poziomu zasilania DC. Jest to możliwe poprzez podłączenie anody diody Schottky'ego do chronionej linii sygnałowej podczas podłączania katody do dodatniej szyny zasilającej.

Diody dostrajające wykorzystują odwrotną pojemność diodową. Kiedy napięcie polaryzacji zwrotnej jest zwiększone, pojemność zwykle maleje ze względu na efekt wirtualnego zmniejszenia pola powierzchni złącza pod zwiększonym napięciem wstecznym. Obwód prądu stałego może obsłużyć tę regulowaną pojemność diody dostrajającej. Ta pojemność jest częścią obwodu prądu przemiennego, który może zmieniać swoją częstotliwość środkową w oparciu częściowo o regulowaną pojemność diody dostrajającej, co powoduje, że dioda może dostroić swój obwód.

Diody krzemowe mają zwykle spadek napięcia przewodzenia o 0,7 VDC, podczas gdy diody germanowe mają 0,3 VDC. Maksymalne napięcie wsteczne, znane jako napięcie przebicia, oraz maksymalne prądy przewodzenia zależą od konkretnych konstrukcji diod. Dla większości potrzeb obwodów dostępne są diody o wymaganych charakterystykach specjalnych. Jeśli pojedyncza dioda nie spełnia wymagań, może wystarczyć kilka diod pracujących szeregowo lub równolegle.