diode
In elektronische componenten wordt vanwege zijn gelijkrichtfunctie vaak een apparaat met twee elektroden gebruikt dat de stroom slechts in één richting laat stromen. En varactordiodes worden gebruikt als elektronisch verstelbare condensatoren. De huidige directionaliteit van de meeste diodes wordt gewoonlijk de "rectificatie" -functie genoemd. De meest voorkomende functie van een diode is om stroom slechts in één richting door te laten (bekend als voorwaartse bias), en om deze in omgekeerde richting te blokkeren (bekend als omgekeerde bias). Daarom kunnen diodes worden gezien als elektronische versies van terugslagkleppen.
Vroege elektronische vacuümdiodes; Het is een elektronisch apparaat dat stroom in één richting kan geleiden. Er is een PN-overgang met twee aansluitklemmen in de halfgeleiderdiode, en dit elektronische apparaat heeft een unidirectionele stroomgeleiding in overeenstemming met de richting van de aangelegde spanning. Over het algemeen is een kristaldiode een pn-overgangsinterface die wordt gevormd door het sinteren van p-type en n-type halfgeleiders. Aan beide zijden van het grensvlak worden ruimteladingslagen gevormd, waardoor een zelfgebouwd elektrisch veld ontstaat. Wanneer de aangelegde spanning gelijk is aan nul, zijn de diffusiestroom veroorzaakt door het concentratieverschil van ladingsdragers aan beide zijden van de pn-overgang en de driftstroom veroorzaakt door het zelfgebouwde elektrische veld gelijk en bevinden zich in een elektrische evenwichtstoestand, wat ook zo is het kenmerk van diodes onder normale omstandigheden.
Vroege diodes omvatten "catwhister-kristallen" en vacuümbuizen (in het VK bekend als "thermische ionisatiekleppen"). De meest voorkomende diodes maken tegenwoordig meestal gebruik van halfgeleidermaterialen zoals silicium of germanium.

karakteristiek
Positiviteit
Wanneer een voorwaartse spanning wordt aangelegd aan het begin van de voorwaartse karakteristiek, is de voorwaartse spanning erg klein en niet voldoende om het blokkerende effect van het elektrische veld binnen de PN-overgang te overwinnen. De voorwaartse stroom is bijna nul en dit gedeelte wordt de dode zone genoemd. De voorwaartse spanning die de diode niet kan laten geleiden, wordt de dode zone-spanning genoemd. Wanneer de voorwaartse spanning groter is dan de spanning in de dode zone, wordt het elektrische veld binnen de PN-overgang overwonnen, geleidt de diode in voorwaartse richting en neemt de stroom snel toe met de toename van de spanning. Binnen het normale stroomverbruik blijft de klemspanning van de diode tijdens geleiding vrijwel constant, en deze spanning wordt de voorwaartse spanning van de diode genoemd. Wanneer de voorwaartse spanning over de diode een bepaalde waarde overschrijdt, wordt het interne elektrische veld snel verzwakt, neemt de karakteristieke stroom snel toe en geleidt de diode in voorwaartse richting. Het wordt drempelspanning of drempelspanning genoemd, die ongeveer 0,5 V bedraagt ​​voor siliciumbuizen en ongeveer 0,1 V voor germaniumbuizen. De voorwaartse geleidingsspanningsval van siliciumdiodes is ongeveer 0,6-0,8V, en de voorwaartse geleidingsspanningsval van germaniumdiodes is ongeveer 0,2-0,3V.
Omgekeerde polariteit
Wanneer de aangelegde sperspanning een bepaald bereik niet overschrijdt, is de stroom die door de diode gaat de tegenstroom die wordt gevormd door de driftbeweging van minderheidsdraaggolven. Door de kleine sperstroom bevindt de diode zich in een afgesneden toestand. Deze tegenstroom wordt ook wel omgekeerde verzadigingsstroom of lekstroom genoemd, en de omgekeerde verzadigingsstroom van een diode wordt sterk beïnvloed door de temperatuur. De tegenstroom van een typische siliciumtransistor is veel kleiner dan die van een germaniumtransistor. De omgekeerde verzadigingsstroom van een siliciumtransistor met laag vermogen ligt in de orde van nA, terwijl die van een germaniumtransistor met laag vermogen in de orde van μA ligt. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt de halfgeleider door warmte geëxciteerd, het aantal minderheidsdragers neemt toe, en de omgekeerde verzadigingsstroom neemt ook dienovereenkomstig toe.

afbraak
Wanneer de aangelegde sperspanning een bepaalde waarde overschrijdt, zal de sperstroom plotseling toenemen, wat elektrische doorslag wordt genoemd. De kritische spanning die elektrische doorslag veroorzaakt, wordt de omgekeerde doorslagspanning van de diode genoemd. Wanneer er een elektrische storing optreedt, verliest de diode zijn unidirectionele geleidbaarheid. Als de diode niet oververhit raakt als gevolg van een elektrische storing, mag de unidirectionele geleidbaarheid ervan niet permanent worden vernietigd. De prestaties kunnen nog steeds worden hersteld na het verwijderen van de aangelegde spanning, anders raakt de diode beschadigd. Daarom moet tijdens gebruik een overmatige sperspanning op de diode worden vermeden.
Een diode is een apparaat met twee aansluitingen en unidirectionele geleidbaarheid, dat kan worden onderverdeeld in elektronische diodes en kristaldiodes. Elektronische diodes hebben een lager rendement dan kristaldiodes vanwege het warmteverlies van de gloeidraad, dus ze worden zelden gezien. Kristaldiodes komen vaker voor en worden vaker gebruikt. De unidirectionele geleidbaarheid van diodes wordt in bijna alle elektronische circuits gebruikt, en halfgeleiderdiodes spelen in veel circuits een belangrijke rol. Ze zijn een van de eerste halfgeleiderapparaten en hebben een breed scala aan toepassingen.
De voorwaartse spanningsval van een siliciumdiode (niet-lichtgevend type) is 0,7 V, terwijl de voorwaartse spanningsval van een germaniumdiode 0,3 V is. De voorwaartse spanningsval van een lichtgevende diode varieert met verschillende lichtkleuren. Er zijn hoofdzakelijk drie kleuren en de specifieke referentiewaarden voor spanningsval zijn als volgt: de spanningsval van rode lichtgevende diodes is 2,0-2,2V, de spanningsval van gele lichtemitterende diodes is 1,8-2,0V en de spanning daling van groene lichtgevende diodes is 3,0-3,2V. De nominale stroom tijdens normale lichtemissie is ongeveer 20 mA.
De spanning en stroom van een diode zijn niet lineair gerelateerd, dus als verschillende diodes parallel worden aangesloten, moeten geschikte weerstanden worden aangesloten.

karakteristieke curve
Net als PN-overgangen hebben diodes een unidirectionele geleidbaarheid. Typische voltampère-karakteristieke curve van siliciumdiode. Wanneer een voorwaartse spanning op een diode wordt aangelegd, is de stroom extreem klein als de spanningswaarde laag is; Wanneer de spanning 0,6 V overschrijdt, begint de stroom exponentieel toe te nemen, wat gewoonlijk de inschakelspanning van de diode wordt genoemd; Wanneer de spanning ongeveer 0,7 V bereikt, bevindt de diode zich in een volledig geleidende toestand, gewoonlijk de geleidingsspanning van de diode genoemd, weergegeven door het symbool UD.
Voor germaniumdiodes bedraagt ​​de inschakelspanning 0,2 V en de geleidingsspanning UD ongeveer 0,3 V. Wanneer een sperspanning op een diode wordt aangelegd, is de stroom extreem klein als de spanningswaarde laag is, en de huidige waarde is de omgekeerde verzadigingsstroom IS. Wanneer de sperspanning een bepaalde waarde overschrijdt, begint de stroom scherp te stijgen, wat omgekeerde doorslag wordt genoemd. Deze spanning wordt de omgekeerde doorslagspanning van de diode genoemd en wordt weergegeven door het symbool UBR. De UBR-doorslagspanningswaarden van verschillende soorten diodes variëren sterk, variërend van tientallen volt tot enkele duizenden volt.

Omgekeerde uitsplitsing
Zener-storing
Omgekeerde uitsplitsing kan op basis van het mechanisme in twee typen worden verdeeld: Zener-uitsplitsing en Avalanche-uitsplitsing. In het geval van een hoge doteringsconcentratie wordt, als gevolg van de kleine breedte van het barrièregebied en de grote sperspanning, de covalente bindingsstructuur in het barrièregebied vernietigd, waardoor de valentie-elektronen zich losmaken van covalente bindingen en elektronengatparen genereren. waardoor de stroom sterk toeneemt. Deze uitsplitsing wordt Zener-uitsplitsing genoemd. Als de doteringsconcentratie laag is en de breedte van het barrièregebied breed is, is het niet gemakkelijk om Zener-afbraak te veroorzaken.

Lawine-afbraak
Een ander type pech is lawine-ongeluk. Wanneer de sperspanning tot een grote waarde stijgt, versnelt het aangelegde elektrische veld de snelheid van de elektronendrift, waardoor botsingen met de valentie-elektronen in de covalente binding ontstaan, waardoor ze uit de covalente binding worden geslagen en nieuwe elektronengatparen worden gegenereerd. De nieuw gegenereerde elektronengaten worden versneld door een elektrisch veld en botsen met andere valentie-elektronen, waardoor een lawine-achtige toename van ladingsdragers en een scherpe toename van de stroom ontstaat. Dit soort pech wordt lawine-ongeluk genoemd. Ongeacht het type storing, als de stroom niet wordt beperkt, kan dit permanente schade aan de PN-overgang veroorzaken.