Ce sunt curenții de diodă direct și invers? Diferența dintre o diodă „înainte” și o diodă „înapoi”. Joncțiunea P-N în repaus

Cel mai simplu design din familia semiconductorilor sunt diodele, care au doar doi electrozi între care există conductivitatea curentului electric într-o singură direcție. Acest tip de conductivitate în semiconductori este creat datorită structurii lor interne.

Caracteristicile dispozitivului

Fără a cunoaște caracteristicile de proiectare ale diodei, este imposibil să înțelegem principiul ei de funcționare. Structura diodei este formată din două straturi cu diferite tipuri de conductivitate.

Dioda este formată din următoarele elemente principale:

• Cadru. Este realizat sub forma unui cilindru de vid, al cărui material poate fi ceramică, metal, sticlă și alte materiale durabile.
• Catod. Este situat în interiorul balonului și servește la generarea emisiei de electroni. Cel mai simplu dispozitiv catodic este un fir subțire care strălucește în timpul funcționării. Diodele moderne sunt echipate cu electrozi încălziți indirect, care sunt realizate sub formă de cilindri metalici cu proprietatea unui strat activ care are capacitatea de a emite electroni.
• Încălzitor. Acesta este un element special sub forma unui fir care este încălzit de curent electric. Încălzitorul este situat în interiorul unui catod încălzit indirect.
• Anod. Acesta este al doilea electrod al diodei, care servește la recepția electronilor emiși de la catod. Anodul are un potențial pozitiv în comparație cu catodul. Forma anodului este cel mai adesea aceeași cu cea a catodului, cilindrică. Ambii electrozi sunt similari cu emițătorul și baza semiconductorilor.
• Cristal. Materialul său de fabricație este germaniu sau siliciu. O parte a cristalului este de tip p cu o lipsă de electroni. Cealaltă parte a cristalului are conductivitate de tip n cu un exces de electroni. Limita situată între aceste două părți ale cristalului se numește joncțiune p-n.

Aceste caracteristici de proiectare ale diodei îi permit să conducă curentul într-o singură direcție.

Principiul de funcționare

Funcționarea unei diode este caracterizată de diferitele sale stări și de proprietățile semiconductorului atunci când se află în aceste stări. Să aruncăm o privire mai atentă la principalele tipuri de conexiuni de diode și la ce procese au loc în interiorul semiconductorului.

Diode în repaus

Dacă dioda nu este conectată la circuit, în interiorul acestuia mai apar procese deosebite. Există un exces de electroni în regiunea „n”, ceea ce creează un potențial negativ. Sarcina pozitivă este concentrată în regiunea „p”. Împreună, astfel de sarcini creează un câmp electric.

Deoarece sarcinile cu semne opuse se atrag, electronii din „n” trec în „p”, umplând găurile. Ca urmare a unor astfel de procese, în semiconductor apare un curent foarte slab, iar densitatea substanței în regiunea „p” crește până la o anumită valoare. În acest caz, particulele se dispersează uniform în volumul spațiului, adică are loc difuzia lentă. Ca rezultat, electronii revin în regiunea „n”.

Pentru multe dispozitive electrice, direcția curentului nu contează cu adevărat; totul funcționează bine. Pentru o diodă, direcția fluxului de curent este de mare importanță. Sarcina principală a unei diode este să treacă curentul într-o singură direcție, ceea ce este facilitat de joncțiunea p-n.

Comutare inversă

Dacă diodele sunt conectate la sursa de alimentare conform diagramei prezentate, atunci curentul nu va trece prin joncțiunea p-n. Polul pozitiv al sursei de alimentare este conectat la zona „n”, iar polul negativ este conectat la „p”. Ca rezultat, electronii din regiunea „n” se deplasează la polul de putere pozitiv. Găurile sunt atrase de polul negativ. La tranziție apare un gol; nu există purtători de taxe.

Pe măsură ce tensiunea crește, găurile și electronii se atrag mai puternic și nu există purtători de sarcină la joncțiune. Când dioda este pornită în sens invers, nu curge curent.

O creștere a densității materiei în apropierea polilor creează difuzie, adică tendința de a distribui materia în volum. Acest lucru se întâmplă atunci când alimentarea este oprită.

Curent invers

Să ne amintim munca operatorilor minoritari de taxe. Când dioda este oprită, o cantitate mică de curent invers trece prin ea. Este format din purtători minoritari care se deplasează în direcția opusă. Această mișcare are loc atunci când polaritatea sursei de alimentare este inversată. Curentul invers este de obicei neglijabil deoarece numărul de purtători minoritari este foarte mic.

Pe măsură ce temperatura cristalului crește, numărul lor crește și provoacă o creștere a curentului invers, ceea ce duce de obicei la deteriorarea joncțiunii. Pentru a limita temperatura de funcționare a semiconductoarelor, carcasa acestora este montată pe radiatoare de răcire care îndepărtează căldura.

Conexiune directa

Să schimbăm polii de alimentare între catod și anod. Pe partea „n”, electronii se vor îndepărta de terminalul negativ și vor curge spre joncțiune. Pe partea „p”, găurile care au o sarcină pozitivă vor fi împinse departe de borna de putere pozitivă. Prin urmare, electronii și găurile vor începe să se miște rapid unul spre celălalt.

Particulele cu sarcini diferite se acumulează în apropierea joncțiunii și se formează un câmp electric între ele. Electronii trec prin joncțiunea p-n și se deplasează în regiunea „p”. Unii electroni se recombină cu găuri, iar restul trec la polul pozitiv al sursei de alimentare. Apare un curent de diodă direct, care este limitat de proprietățile sale. Dacă această valoare este depășită, dioda poate eșua.

În circuitul direct al diodei, rezistența acesteia este nesemnificativă, spre deosebire de circuitul invers. Se crede că curentul nu curge înapoi prin diodă. Drept urmare, am aflat că diodele funcționează pe principiul unei supape: rotiți butonul spre stânga - curge apa, spre dreapta - fără apă. Prin urmare, ele sunt numite și supape semiconductoare.

Tensiune directă și inversă

Când dioda se deschide, există tensiune directă pe ea. Tensiunea inversă este valoarea când dioda se închide și curentul invers trece prin ea. Rezistența diodei la tensiune directă este foarte mică, spre deosebire de tensiunea inversă, care crește la mii de kOhmi. Acest lucru poate fi verificat prin măsurarea cu un multimetru.

Rezistența unui cristal semiconductor poate varia în funcție de tensiune. Pe măsură ce această valoare crește, rezistența scade și invers.

Dacă diodele sunt utilizate în funcționare cu curent alternativ, atunci cu o jumătate de undă pozitivă a tensiunii sinusoidale va fi deschisă, iar cu o jumătate de undă negativă va fi închisă. Această proprietate a diodelor este utilizată pentru a redresa tensiunea. Prin urmare, astfel de dispozitive se numesc redresoare.

Caracteristicile diodei

Caracteristicile diodei sunt exprimate printr-un grafic care arată dependența de curent, tensiune și polaritatea acesteia. Axa de coordonate verticală din partea superioară determină curentul direct, în partea inferioară - cel invers.

Axa orizontală din dreapta indică tensiunea directă, iar axa orizontală din stânga indică tensiunea inversă. Ramura dreaptă a graficului exprimă curentul de trecere al diodei și merge aproape de axa verticală, deoarece exprimă o creștere a curentului direct.

A doua ramură a graficului arată curentul când dioda este închisă și rulează paralel cu axa orizontală. Cu cât graficul este mai abrupt, cu atât dioda redresează mai bine curentul. Pe măsură ce tensiunea directă crește, curentul crește încet. După ce a ajuns în regiunea de salt, amploarea acesteia crește brusc.

Ramura inversă a graficului arată că pe măsură ce tensiunea inversă crește, curentul practic nu crește. Dar, când sunt atinse limitele admisibile, are loc un salt brusc în curentul invers. Ca urmare, dioda se va supraîncălzi și se va eșua.

iod- cel mai simplu în design din familia glorioasă a dispozitivelor semiconductoare. Dacă luați o placă semiconductoare, de exemplu germaniu, și introduceți o impuritate acceptor în jumătatea sa stângă și o impuritate donor în jumătatea dreaptă, atunci pe o parte veți obține un semiconductor de tip P, respectiv, pe de altă parte, tip N În mijlocul cristalului veți obține așa-numitul Joncţiunea P-N, așa cum se arată în Figura 1.

Aceeași figură arată denumirea grafică convențională a unei diode în diagrame: terminalul catodului (electrodul negativ) este foarte asemănător cu semnul „-”. Este mai ușor să-ți amintești așa.

În total, într-un astfel de cristal există două zone cu conductivități diferite, din care ies două ieșiri, așa că dispozitivul rezultat a fost numit diodă, deoarece prefixul „di” înseamnă doi.

În acest caz, dioda s-a dovedit a fi un semiconductor, dar dispozitive similare erau cunoscute înainte: de exemplu, în epoca tuburilor electronice exista o diodă cu tub numită kenotron. Acum, astfel de diode sunt un lucru de istorie, deși adepții sunetului „tub” cred că într-un amplificator cu tub, chiar și redresorul de tensiune anod ar trebui să fie bazat pe tub!

Figura 1. Structura diodei și desemnarea diodei pe diagramă

La joncțiunea semiconductorilor cu conductivitate P și N, se dovedește Joncţiunea P-N, care stă la baza tuturor dispozitivelor semiconductoare. Dar, spre deosebire de o diodă, care are o singură tranziție, acestea au două joncțiuni P-N și, de exemplu, constau din patru joncțiuni simultan.

Joncțiunea P-N în repaus

Chiar dacă joncțiunea P-N, în acest caz dioda, nu este conectată nicăieri, în interiorul ei mai apar procese fizice interesante, care sunt prezentate în Figura 2.

Figura 2. Dioda în repaus

În regiunea N există un exces de electroni, poartă o sarcină negativă, iar în regiunea P sarcina este pozitivă. Împreună, aceste sarcini formează un câmp electric. Deoarece, spre deosebire de sarcinile tind să se atragă reciproc, electronii din zona N pătrund în zona P încărcată pozitiv, umplând unele găuri. Ca urmare a unei astfel de mișcări, în interiorul semiconductorului apare un curent, deși foarte mic (mai mulți nanoamperi).

Ca urmare a acestei mișcări, densitatea substanței pe partea P crește, dar până la o anumită limită. Particulele tind de obicei să se răspândească uniform în întregul volum al unei substanțe, la fel cum mirosul de parfum se răspândește în întreaga cameră (difuzie), așa că mai devreme sau mai târziu electronii revin înapoi în zona N.

Dacă pentru majoritatea consumatorilor de energie electrică direcția curentului nu contează - becul se aprinde, țigla se încălzește, atunci pentru o diodă direcția curentului joacă un rol imens. Funcția principală a unei diode este de a conduce curentul într-o singură direcție. Această proprietate este furnizată de joncțiunea P-N.

Rotirea diodei în sens invers

Dacă o sursă de alimentare este conectată la o diodă semiconductoare, așa cum se arată în Figura 3, atunci nici un curent nu va trece prin joncțiunea P-N.

Figura 3. Conexiunea inversă a diodei

După cum se poate vedea în figură, polul pozitiv al sursei de alimentare este conectat la zona N, iar polul negativ este conectat la zona P. Ca rezultat, electronii din regiunea N se repezi spre polul pozitiv al sursei. La rândul lor, sarcinile pozitive (găuri) din regiunea P sunt atrase de polul negativ al sursei de energie. Prin urmare, în regiunea joncțiunii P-N, așa cum se poate vedea în figură, se formează un gol, pur și simplu nu există nimic care să conducă curentul, nu există purtători de sarcină.

Pe măsură ce tensiunea sursei de alimentare crește, electronii și golurile sunt din ce în ce mai atrași de câmpul electric al bateriei, în timp ce în regiunea joncțiunii P-N există din ce în ce mai puțini purtători de sarcină. Prin urmare, în comutarea inversă, nici un curent nu trece prin diodă. În astfel de cazuri se obișnuiește să se spună că Dioda semiconductoare este blocată la tensiune inversă.

O creștere a densității materiei în apropierea polilor bateriei duce la apariția difuziei, - dorinta unei distributii uniforme a materiei pe intreg volumul. Acesta este ceea ce se întâmplă când bateria este deconectată.

Diode semiconductoare curent invers

Aici a venit momentul să ne amintim de mass-media non-mainstream care au fost uitate în mod convențional. Cert este că, chiar și în stare închisă, un curent mic trece prin diodă, numit invers. Acest curent invers si este creat de transportatori minori, care se pot deplasa exact in acelasi mod ca si cei principali, doar in sens invers. Desigur, o astfel de mișcare are loc sub tensiune inversă. Curentul invers este de obicei mic, ceea ce se datorează numărului mic de purtători minoritari.

Pe măsură ce temperatura cristalului crește, numărul purtătorilor minoritari crește, ceea ce duce la o creștere a curentului invers, ceea ce poate duce la distrugerea joncțiunii P-N. Prin urmare, temperaturile de funcționare pentru dispozitivele semiconductoare - diode, tranzistoare, microcircuite sunt limitate. Pentru a preveni supraîncălzirea, pe radiatoarele sunt instalate diode și tranzistoare puternice - calorifere.

Pornirea diodei în direcția înainte

Prezentat în figura 4.

Figura 4. Conectarea directă a diodei

Acum să schimbăm polaritatea sursei: conectați minus la zona N (catod) și plus la zona P (anod). Cu această includere în regiunea N, electronii vor fi respinși de la negativul bateriei și se vor deplasa către joncțiunea P-N. În regiunea P, găurile încărcate pozitiv vor fi respinse de la borna pozitivă a bateriei. Electronii și găurile se repezi unul spre celălalt.

Particulele încărcate cu polarități diferite se adună în apropierea joncțiunii P-N și un câmp electric apare între ele. Prin urmare, electronii depășesc joncțiunea P-N și continuă să se deplaseze prin zona P. În acest caz, unii dintre ei se recombină cu găuri, dar cei mai mulți dintre ei se grăbesc spre plusul bateriei, curentul Id curge prin diodă.

Acest curent se numește curent continuu. Este limitat de datele tehnice ale diodei, o anumită valoare maximă. Dacă această valoare este depășită, există riscul defecțiunii diodei. Trebuie remarcat însă că direcția curentului direct din figură coincide cu direcția general acceptată, opusă mișcării electronilor.

Se mai poate spune că, odată cu direcția înainte de pornire, rezistența electrică a diodei este relativ mică. Când este pornită în sens invers, această rezistență va fi de multe ori mai mare; nici un curent nu trece prin dioda semiconductoare (curent invers nesemnificativ nu este luat în considerare aici). Din toate cele de mai sus, putem concluziona că dioda se comportă ca o supapă mecanică obișnuită: rotită într-o direcție - apa curge, întoarsă în cealaltă - curgerea se oprește. Pentru această proprietate dioda a primit numele poarta semiconductoare.

Pentru a înțelege în detaliu toate abilitățile și proprietățile unei diode semiconductoare, ar trebui să vă familiarizați cu ea caracteristica volt-amper. De asemenea, este o idee bună să aflați despre diferitele modele de diode și proprietățile frecvenței, avantaje și dezavantaje. Acest lucru va fi discutat în următorul articol.

Data Publicare: 23.12.2017

Știți ce este tensiunea inversă?

Tensiune inversă

Tensiunea inversă este un tip de semnal de energie creat atunci când polaritatea unui curent electric este inversată. Această tensiune apare adesea atunci când polaritatea inversă este aplicată unei diode, determinând dioda să reacționeze prin funcționarea în direcția opusă. Această funcție inversă poate crea, de asemenea, o tensiune de întrerupere în interiorul diodei, deoarece aceasta întrerupe adesea circuitul la care este aplicată tensiunea.

Tensiunea inversă apare atunci când sursa de conectare a semnalului de putere la un circuit este aplicată într-o manieră inversată. Aceasta înseamnă că sursa de cablu pozitiv este conectată la pământ sau conductorul negativ al circuitului și invers. Acest transfer de tensiune nu este adesea intenționat, deoarece majoritatea circuitelor electrice nu sunt capabile să gestioneze tensiunile.

Când se aplică o tensiune minimă unui circuit sau diodă, aceasta poate cauza funcționarea inversă a circuitului sau diodei. Acest lucru poate provoca o reacție, cum ar fi rotirea incorectă a motorului ventilatorului cutiei. Elementul va continua să funcționeze în astfel de cazuri.

Când cantitatea de tensiune aplicată unui circuit este prea mare, semnalul pentru circuitul de recepție, totuși, se numește tensiune de întrerupere. Dacă semnalul de intrare care a fost inversat depășește tensiunea permisă pentru menținerea circuitului, circuitul poate fi deteriorat dincolo de restul valorii utilizabile. Punctul în care circuitul este deteriorat se referă la valoarea tensiunii de avarie. Această tensiune de întrerupere are câteva alte denumiri, tensiune de vârf inversă sau tensiune de defalcare inversă.

Tensiunea inversă poate provoca o tensiune de întrerupere, care afectează și funcționarea altor componente ale circuitului. Dincolo de diodele dăunătoare și de funcțiile circuitului de tensiune inversă, poate deveni și un vârf de tensiune inversă. În astfel de cazuri, circuitul nu poate conține cantitatea de putere de intrare a semnalului care a fost inversat și poate crea o tensiune de întrerupere între izolatori.

Această tensiune de defectare, care poate apărea între componentele circuitului, poate provoca defectarea componentelor sau a izolatorilor firelor. Acest lucru îi poate transforma în conductori de semnal și poate deteriora circuitul prin conducerea tensiunii către diferite părți ale circuitului care nu ar trebui să o primească, provocând instabilitate în întregul circuit. Acest lucru poate provoca arcuri de tensiune de la componentă la componentă, care pot fi, de asemenea, suficient de puternice pentru a aprinde diverse componente ale circuitului și a provoca un incendiu.

Post navigare

Sănătos

Renovare constructii interioare

Pe parcursul ciclului de viață al unei clădiri, lucrările de renovare sunt necesare în anumite perioade pentru a actualiza interiorul. Modernizarea este, de asemenea, necesară atunci când designul interior sau funcționalitatea rămâne în urmă timpurilor moderne.

Construcție cu mai multe etaje

Există mai mult de 100 de milioane de unități de locuințe în Rusia, iar cele mai multe dintre ele sunt „case unifamiliale” sau cabane. În orașe, suburbii și zonele rurale, locuințele proprii sunt un tip foarte comun de locuințe.
Practica proiectării, construirii și exploatării clădirilor este cel mai adesea un efort colectiv între diferite grupuri de profesioniști și profesii. În funcție de dimensiunea, complexitatea și scopul unui anumit proiect de construcție, echipa de proiect poate include:
1. Dezvoltatorul imobiliar care asigură finanțarea proiectului;
Una sau mai multe instituții financiare sau alți investitori care asigură finanțare;
2. Organisme locale de planificare și management;
3. Serviciu care efectuează ALTA/ACSM și sondaje în construcție pe toată durata proiectului;
4. Manageri de clădiri care coordonează eforturile diferitelor grupuri de participanți la proiect;
5. Arhitecți și ingineri autorizați care proiectează clădiri și întocmesc documente de construcție;

Pentru a rectifica curenții alternativi de joasă frecvență, adică pentru a transforma curentul alternativ în continuu sau pulsatori, se folosesc, al căror principiu de funcționare se bazează pe conductibilitatea electron-gaură unilaterală a joncțiunii p-n. Diodele de acest tip sunt folosite în multiplicatori, redresoare, detectoare etc.

Diodele redresoare sunt produse cu o joncțiune plană sau punctiformă, iar aria joncțiunii în sine poate varia de la zecimi de milimetru pătrat la câțiva centimetri pătrați, în funcție de curentul nominal redresat pe o jumătate de ciclu pentru o anumită diodă.

Caracteristica curent-tensiune (CVC) a unei diode semiconductoare are ramuri directe și inverse. Ramura directă a caracteristicii curent-tensiune arată practic legătura dintre curentul prin diodă și căderea directă de tensiune pe ea, interdependența lor.

Ramura inversă a caracteristicii curent-tensiune reflectă comportamentul diodei atunci când i se aplică o tensiune cu polaritate inversă, unde curentul prin joncțiune este foarte mic și practic nu depinde de mărimea tensiunii aplicate diodei. , până când se atinge limita la care are loc o defecțiune electrică a joncțiunii și dioda se defectează.

Tensiune inversă maximă a diodei - Vr

Prima și principala caracteristică a unei diode redresoare este tensiunea inversă maximă admisă. Aceasta este tensiunea pe care, dacă este aplicată diodei în direcția opusă, se poate spune cu încredere că dioda o va rezista și că acest fapt nu va afecta negativ performanța ulterioară a diodei. Dar dacă această tensiune este depășită, atunci nu există nicio garanție că dioda nu va fi spartă.

Acest parametru diferă pentru diferite diode; variază de la zeci de volți la câteva mii de volți. De exemplu, pentru populara diodă redresoare 1n4007, tensiunea inversă constantă maximă este de 1000V, iar pentru 1n4001 este de numai 50V.

Curentul mediu al diodei - Dacă

Dioda redresează curentul, astfel încât următoarea caracteristică cea mai importantă a unei diode redresoare va fi curentul mediu al diodei - valoarea medie a curentului continuu redresat care curge prin joncțiunea p-n de-a lungul perioadei. Pentru diodele redresoare, acest parametru poate varia de la sute de miliamperi la sute de amperi.

De exemplu, pentru o diodă redresoare 2D204A, curentul maxim direct este de numai 0,4A, iar pentru 80EBU04 este de până la 80A. Dacă curentul mediu se dovedește a fi mai mare ca valoare pentru o lungă perioadă de timp decât valoarea dată în documentație, atunci nu există nicio garanție că dioda va supraviețui.

Curent maxim de impuls al diodei - Ifsm (impuls unic) și Ifrm (impulsuri repetate)

Curentul maxim de impuls al unei diode este valoarea curentului de vârf pe care o anumită diodă redresoare o poate suporta doar pentru un anumit timp, care este indicată în documentație împreună cu acest parametru. De exemplu, o diodă 10A10 este capabilă să reziste la un singur impuls de curent de 600 A cu o durată de 8,3 ms.

În ceea ce privește impulsurile repetate, curentul lor trebuie să fie astfel încât curentul mediu să se încadreze în intervalul permis. De exemplu, dioda 80EBU04 va rezista la impulsuri dreptunghiulare repetate cu o frecvență de 20 kHz chiar dacă curentul lor maxim este de 160 A, dar curentul mediu nu trebuie să rămână mai mult de 80 A.

Curentul mediu invers al diodei - Ir (curent de scurgere)

Curentul invers mediu al unei diode arată curentul mediu prin joncțiune în direcția inversă pe o perioadă. De obicei, această valoare este mai mică decât un microamp, maximul este de câțiva miliamperi. Pentru 1n4007, de exemplu, curentul invers mediu nu depășește 5 μA la o temperatură de joncțiune de +25°C și nu depășește 50 μA la o temperatură de joncțiune de +100°C.

Tensiunea medie directă a diodei - Vf (căderea tensiunii la joncțiune)

Tensiunea medie directă a diodei la o valoare medie a curentului specificată. Aceasta este tensiunea care se aplică direct joncțiunii p-n a diodei atunci când trece un curent continuu cu valoarea specificată în documentație. De obicei, nu mai mult de fracții, maxim - unități de volți.

De exemplu, documentația pentru dioda EM516 oferă o tensiune directă de 1,2 V pentru un curent de 10 A și 1,0 V pentru un curent de 2 A. După cum puteți vedea, rezistența diodei este neliniară.

Rezistența diferențială a diodei

Rezistența diferențială a diodei exprimă raportul dintre creșterea tensiunii la joncțiunea p-n a diodei și creșterea mică a curentului prin joncțiunea care a cauzat această creștere. De obicei, de la fracțiuni de ohm la zeci de ohmi. Poate fi calculat din grafice ale căderii de tensiune față de curentul direct.

De exemplu, pentru o diodă 80EBU04, o creștere de 1 A a curentului (de la 1 la 2 A) oferă o creștere a căderii de tensiune a joncțiunii de 0,08 V. Prin urmare, rezistența diferențială a diodei în acest interval de curent este 0,08/1 = 0,08 Ohm.

Puterea medie de disipare a diodei Pd

Puterea medie de disipare a unei diode este puterea medie pe o perioadă disipată de corpul diodei atunci când curentul curge prin acesta în direcțiile înainte și invers. Această valoare depinde de designul carcasei diodei și poate varia de la sute de miliwați la zeci de wați.

De exemplu, pentru dioda KD203A, puterea medie disipată de carcasă este de 20 W; această diodă poate fi chiar instalată, dacă este necesar, pe un radiator pentru îndepărtarea căldurii.

Dispozitiv cu diode semiconductoare.

Conectarea directă și inversă a diodei, caracterizează tensiunea directă și inversă, curenții direct și invers ai diodei.

Graficul conexiunii directe este desenat în primul cadran. Acest lucru arată că, cu cât tensiunea este mai mare, cu atât este mai mare curentul. Mai mult decât atât, până la un anumit punct, tensiunea crește mai repede decât curentul. Dar apoi are loc un punct de cotitură, iar tensiunea rămâne aproape neschimbată, dar curentul începe să crească. Pentru majoritatea diodelor, acest punct de cotitură are loc în intervalul 0,5...1 V. Se spune că această tensiune „scădea” pe diodă. Adică dacă conectați un bec conform primei diagrame din Fig. 3, iar tensiunea bateriei dumneavoastră este de 9 V, atunci becul nu va mai primi 9 V, ci 8,5 sau chiar 8 (în funcție de tipul de diodă). Acest 0,5...1 V este căderea de tensiune pe diodă. O creștere lentă a curentului la o tensiune de 0,5...1V înseamnă că în această secțiune practic nu există curent care curge prin diodă, chiar și în direcția înainte.

Graficul de comutare inversă este desenat în al treilea cadran. Din aceasta se poate observa că pe o zonă semnificativă curentul rămâne aproape neschimbat, iar apoi crește ca o avalanșă. Ce înseamnă? Dacă aprindeți becul conform celei de-a doua diagrame din Fig. 3, atunci nu se va aprinde, deoarece dioda nu trece curentul în direcția opusă (mai precis, o face, așa cum se poate vedea în grafic, dar acest curent este atât de mic încât lampa nu se va aprinde). Dar dioda nu poate rezista la tensiune la infinit. Dacă creșteți tensiunea, de exemplu, la câteva sute de volți, atunci această tensiune înaltă va „spărge” dioda (vezi punctul de inflexiune pe ramura inversă a graficului) și curentul va curge prin diodă. Dar „defalcarea” este un proces ireversibil (pentru diode). Adică, o astfel de „defecțiune” va duce la arderea diodei și fie va opri complet trecerea curentului în orice direcție, fie invers - va trece curentul în toate direcțiile.

Fig.3. Conexiune directă a joncțiunii p-n

Lăsați electronii 1, 2, 3 să difuzeze în stratul p, care își pierde momentan neutralitatea electrică, dobândind o sarcină negativă în exces. Între stratul p și ieșirea sa apare un câmp electric, care ejectează electronii 4, 5, 6 de pe cele mai apropiate orbite de legături electronice perechi ale semiconductorului de tip p în circuitul extern. În continuare, electronii 1, 2, 3 încep să se miște difuz prin găuri la dreapta către contactul drept.

În timpul difuziei electronilor, stratul n 1, 2, 3 își pierde și neutralitatea electrică, dobândind o sarcină pozitivă în exces. Între stratul n și ieșirea acestuia apare un câmp electric, care atrage electronii 7, 8, 9 din circuitul extern. Ca urmare, curentul continuu curge la contactele din stânga și din dreapta, precum și prin structură. Mărimea curentului direct este determinată de aria joncțiunii pn și depinde de tensiunea directă aplicată și de rezistența limită.

Fig.4. Comutarea inversă a joncțiunii p-n

Schema circuitului pentru conectarea inversă a joncțiunii pn este prezentată în Fig. 4. Sub influența tensiunii inverse, purtătorii majoritari 1 și 2 curg departe de limitele joncțiunii, astfel încât joncțiunea p-n se extinde. Un câmp de întârziere puternic este creat pentru purtătorii majoritari, astfel încât difuzia purtătorului este imposibilă. Câmpul care acționează la tranziție se accelerează pentru transportatorii minoritari, așa că are loc o deriva de transportator. Curentul de deriva are trei componente: curent de generare termică, curent termic și curent de scurgere.

Curentul de generare termică este creat de purtătorii minoritari 5 și 6, care sunt generați în regiunea de tranziție, și depinde de temperatura Itr(T) = Itr(T0)eT, unde T0 este valoarea inițială a temperaturii (250C); T - valoarea curentă a temperaturii; T - schimbarea temperaturii; - coeficient de temperatura. Curentul de generare termică predomină în diodele de siliciu, care au o lățime de joncțiune p-n mai mare în comparație cu diodele cu germaniu.

Curentul termic este creat de purtătorii minoritari 3 și 4, care sunt generați în straturile semiconductoare adiacente joncțiunii. Curentul termic predomină la joncțiunile p-n cu germaniu. Depinde de temperatura It(T) = It(T0)eT. Există o regulă generală pentru estimarea curenților dependenți de temperatură: cu o creștere a temperaturii de 100C, curentul invers crește cu un factor de 2.

Curentul de scurgere este creat de purtători minoritari care sunt generați pe suprafața straturilor. Acest curent nu depinde de temperatură, deoarece determinată de starea suprafeţei cristalului semiconductor. Principala caracteristică a curentului de scurgere este instabilitatea în timp, care se numește fluaj.

Valoarea totală a curentului purtător minoritar la temperaturi de până la 400C este mult mai mică decât curentul de difuzie: Ipr/Ibr = 104 - 105. Din această relație rezultă că joncțiunea p-n în trepte asimetrică are proprietăți de supapă.