El dispositiu i el principi de funcionament del díode
Un díode és el dispositiu semiconductor més senzill que es pot trobar a la placa de circuit imprès de qualsevol dispositiu electrònic actual. Segons l'estructura interna i les característiques tècniques, els díodes es classifiquen en diversos tipus: díodes universals, rectificadors, polsos, díodes zener, díodes túnel i varicaps. S'utilitzen per a la rectificació, limitació de tensió, detecció, modulació, etc. — en funció de la finalitat del dispositiu en què s'utilitzen.
La base del díode és unió p-nformat per materials semiconductors amb dos tipus diferents de conductivitat. Dos cables estan connectats al cristall de díode anomenat càtode (elèctrode negatiu) i ànode (elèctrode positiu). Hi ha una regió semiconductora de tipus p al costat de l'ànode i una regió semiconductora de tipus n al costat del càtode. Aquest dispositiu de díode li dóna una propietat única: el corrent flueix en una sola direcció (cap endavant), des de l'ànode fins al càtode. Per contra, un díode de funcionament normal no condueix el corrent.
A la regió de l'ànode (tipus p) els portadors de càrrega principals són forats carregats positivament, i a la regió del càtode (tipus n) electrons carregats negativament. Els cables del díode són superfícies metàl·liques de contacte a les quals es solden els cables.
Quan el díode condueix el corrent en la direcció cap endavant, vol dir que està en estat obert. Si el corrent no passa per la unió p-n, aleshores el díode es tanca. Així, el díode pot estar en un dels dos estats estables: obert o tancat.
En connectar el díode al circuit de la font de tensió de CC, l'ànode al terminal positiu i el càtode al terminal negatiu, obtenim la polarització directa de la unió pn. I si la tensió de la font resulta ser suficient (0,7 volts és suficient per a un díode de silici), el díode s'obrirà i començarà a conduir el corrent. La magnitud d'aquest corrent dependrà de la magnitud de la tensió aplicada i de la resistència interna del díode.
Per què el díode va passar a l'estat conductor? Perquè amb l'encesa correcta del díode, els electrons de la regió n, sota l'acció de l'EMF de la font, es van precipitar cap al seu elèctrode positiu, als forats de la regió p, que ara es mouen a l'elèctrode negatiu. de la font, als electrons.
Al límit de les regions (a la mateixa unió p-n) en aquest moment hi ha una recombinació d'electrons i forats, la seva mútua absorció. I la font es veu obligada a subministrar contínuament nous electrons i forats a la regió de la unió p-n, augmentant la seva concentració.
Però, què passa si el díode s'inverteix, amb el càtode al terminal positiu de la font i l'ànode al terminal negatiu? Els forats i els electrons es dispersen en diferents direccions —cap als terminals— des de la unió, i una regió esgotada de portadors de càrrega —una barrera potencial— apareix a prop de la unió. El corrent causat per la majoria dels portadors de càrrega (electrons i forats) simplement no es produirà.
Però el cristall del díode no és perfecte; a més dels principals portadors de càrrega, també té portadors de càrrega menors que crearan un corrent invers de díode molt insignificant mesurat en microamperes. Però el díode en aquest estat està tancat perquè la seva unió p-n té polarització inversa.
La tensió a la qual el díode passa de l'estat tancat a l'estat obert s'anomena tensió directa del díode (vegeu - Paràmetres bàsics dels díodes), que és essencialment la caiguda de tensió a través de la unió p-n. La resistència del díode al corrent directe no és constant, depèn de la magnitud del corrent a través del díode i és de l'ordre de diversos ohms. La tensió de polaritat inversa a la qual s'apaga el díode s'anomena tensió inversa del díode. La resistència inversa d'un díode en aquesta condició es mesura en milers d'ohms.
Òbviament, un díode pot passar d'un estat obert a un estat tancat i viceversa quan canvia la polaritat de la tensió aplicada. El funcionament del rectificador es basa en aquesta propietat del díode. Així, en un circuit de CA sinusoïdal, el díode conduirà el corrent només durant la mitja ona positiva i es bloquejarà durant la mitja ona negativa.
Veure també sobre aquest tema:Quina diferència hi ha entre els díodes de pols i el rectificador