Что такое падение напряжения на диоде?

Диод является распространенным полупроводниковым устройством, используемым во многих различных типах электронных схем. Когда электрический сигнал проходит через диод, диод потребляет небольшое количество напряжения сигнала при его работе. Разница между напряжением сигнала, поступающего на диод, и напряжением сигнала, выходящего из диода, представляет собой падение напряжения на диоде. Хотя падение напряжения на диоде может относиться как к прямому, так и к обратному падению напряжения на диоде, оно обычно описывает прямое падение напряжения.

Конструкция диода включает соединение анода и катода, двух кусков материала с различными электрическими зарядами. Анод заряжен положительно, а катод заряжен отрицательно. В месте, где эти два разных материала встречаются, называемый соединением, два разных противостоящих заряда эффективно взаимно уничтожаются. Эта область без заряда является обедненным слоем диода, который образует изолирующий слой внутри диода между анодом и катодом.

Когда электрический сигнал поступает на катод диода, дополнительная отрицательная сила увеличивает ширину обедненного слоя, когда он реагирует с положительно заряженным анодом. Более широкий слой истощения будет блокировать прохождение сигнала через диод и потреблять все напряжение в процессе. Например, если на диод подается 5 вольт, падение напряжения на диоде также составит 5 вольт. Диод в этом состоянии имеет обратное смещение, и падение напряжения является обратным падением напряжения на диоде.

Электрический сигнал, поступающий на анод диода, создает другой набор условий внутри диода. Отрицательно заряженный сигнал будет проходить через анод, встречаться с катодом и проходить через диод, продолжая до остальной части цепи. В этом процессе относительно небольшое количество напряжения теряется, преодолевая положительный заряд анода. Для типичного кремниевого диода потеря напряжения составляет приблизительно 0,7 вольт. Диод в этом состоянии смещен в прямом направлении, и падение напряжения является прямым падением напряжения на диоде.

Разница между прямым и обратным состояниями в диоде позволяет им блокировать сигнал в одном направлении, сбрасывая 100% напряжения, но позволяя ему проходить в другом, только сбрасывая небольшое количество. Поскольку у большинства диодов обратное падение напряжения составляет 100%, предполагается, что термин «падение напряжения на диоде» относится к прямому падению напряжения, однако это не всегда так.

Существуют специальные диоды, которые не пропускают 100% обратного напряжения, такие как варикап или варактор. В этих диодах заряды катодов и анодов даже не поперек их ширины. В результате эти диоды могут позволить части сигнала, поступающего на катод, проходить через диоды, даже если они находятся в состоянии обратного смещения. При описании падения напряжения в этих типах диодов важно различать прямое и обратное падение напряжения.