діод
В електронних компонентах для функції випрямлення часто використовується пристрій із двома електродами, який пропускає струм лише в одному напрямку. А варакторні діоди використовуються як електронні регульовані конденсатори. Спрямованість струму, яку мають більшість діодів, зазвичай називають функцією «випрямлення». Найпоширенішою функцією діода є пропускання струму лише в одному напрямку (відоме як пряме зміщення) і блокування його у зворотному (відоме як зворотне зміщення). Тому діоди можна розглядати як електронні варіанти зворотних клапанів.
Ранні вакуумні електронні діоди; Це електронний пристрій, який може проводити струм в одному напрямку. Усередині напівпровідникового діода є PN-перехід із двома виводами, і цей електронний пристрій має однонаправлену провідність струму відповідно до напрямку прикладеної напруги. Загалом, кристалічний діод — це інтерфейс pn-переходу, утворений спіканням напівпровідників p-типу та n-типу. Шари просторового заряду утворюються по обидва боки його розділу, утворюючи самостійне електричне поле. Коли прикладена напруга дорівнює нулю, дифузійний струм, викликаний різницею концентрацій носіїв заряду по обидва боки pn-переходу, і дрейфовий струм, викликаний самостійним електричним полем, рівні і знаходяться в стані електричної рівноваги, що також є характеристика діодів за нормальних умов.
Ранні діоди включали «кристали котячого вуса» та вакуумні трубки (відомі як «термоіонізаційні клапани» у Великобританії). Найпоширеніші сьогодні діоди здебільшого використовують напівпровідникові матеріали, такі як кремній або германій.

характеристика
Позитив
Коли прикладається пряма напруга, на початку прямої характеристики пряма напруга дуже мала й недостатня для подолання блокуючого ефекту електричного поля всередині PN-переходу. Прямий струм майже дорівнює нулю, і ця ділянка називається мертвою зоною. Пряма напруга, яка не може зробити діод провідним, називається напругою мертвої зони. Коли пряма напруга перевищує напругу мертвої зони, електричне поле всередині PN-переходу долається, діод проводить у прямому напрямку, і струм швидко зростає зі збільшенням напруги. У межах нормального діапазону використання струму напруга на клемі діода залишається майже постійною під час провідності, і ця напруга називається прямою напругою діода. Коли пряма напруга на діоді перевищує певне значення, внутрішнє електричне поле швидко послаблюється, характеристичний струм швидко зростає, і діод проводить у прямому напрямку. Це називається пороговою напругою або пороговою напругою, яка становить приблизно 0,5 В для кремнієвих трубок і приблизно 0,1 В для германієвих трубок. Падіння напруги прямої провідності кремнієвих діодів становить приблизно 0,6-0,8 В, а падіння напруги прямої провідності германієвих діодів становить приблизно 0,2-0,3 В.
Зворотна полярність
Коли прикладена зворотна напруга не перевищує певного діапазону, струм, що проходить через діод, є зворотним струмом, утвореним дрейфовим рухом неосновних носіїв. З-за малого зворотного струму діод знаходиться в відсіченому стані. Цей зворотний струм також відомий як зворотний струм насичення або струм витоку, і на зворотний струм насичення діода сильно впливає температура. Зворотний струм типового кремнієвого транзистора набагато менший, ніж у германієвого транзистора. Зворотний струм насичення кремнієвого транзистора малої потужності становить нА, а германієвого транзистора малої потужності — порядку мкА. Коли температура підвищується, напівпровідник збуджується теплом, числом неосновних носіїв збільшується, і відповідно збільшується зворотний струм насичення.

поломка
Коли прикладена зворотна напруга перевищує певне значення, зворотний струм раптово зростає, що називається електричним пробоєм. Критична напруга, яка викликає електричний пробій, називається напругою зворотного пробою діода. Коли відбувається електричний пробій, діод втрачає свою однонаправлену провідність. Якщо діод не перегрівається внаслідок електричного пробою, його односпрямована провідність не може бути остаточно зруйнована. Його працездатність ще можна відновити після зняття поданої напруги, інакше діод буде пошкоджений. Тому під час використання слід уникати надмірної зворотної напруги, що подається на діод.
Діод — це двополюсний пристрій з однонаправленою провідністю, який можна розділити на електронні діоди та кристалічні діоди. Електронні діоди мають нижчу ефективність, ніж кристалічні, через втрату тепла ниткою розжарення, тому їх рідко можна побачити. Кришталеві діоди більш поширені і часто використовуються. Односпрямована провідність діодів використовується майже у всіх електронних схемах, а напівпровідникові діоди відіграють важливу роль у багатьох схемах. Вони є одними з найперших напівпровідникових пристроїв і мають широкий спектр застосувань.
Пряме падіння напруги кремнієвого діода (несвітового типу) становить 0,7 В, тоді як пряме падіння напруги германієвого діода становить 0,3 В. Пряме падіння напруги світловипромінюючого діода змінюється залежно від кольорів світла. В основному є три кольори, і конкретні опорні значення падіння напруги такі: падіння напруги на червоних світлодіодах становить 2,0-2,2 В, падіння напруги на жовтих світлодіодах становить 1,8-2,0 В, а напруга падіння зелених світлодіодів 3,0-3,2В. Номінальний струм під час нормального випромінювання світла становить близько 20 мА.
Напруга і струм діода не пов’язані лінійно, тому при паралельному з’єднанні різних діодів слід з’єднати відповідні резистори.

характеристична крива
Як і PN-перехід, діоди мають односпрямовану провідність. Типова вольт-амперна характеристика кремнієвого діода. Коли пряма напруга прикладається до діода, струм надзвичайно малий, коли значення напруги низьке; Коли напруга перевищує 0,6 В, струм починає експоненціально зростати, що прийнято називати напругою включення діода; Коли напруга досягає приблизно 0,7 В, діод перебуває в повністю провідному стані, який зазвичай називають напругою провідності діода, позначеною символом UD.
Для германієвих діодів напруга включення становить 0,2 В, а напруга провідності UD приблизно 0,3 В. Коли зворотна напруга подається на діод, струм надзвичайно малий, коли значення напруги низьке, і його поточне значення є зворотним струмом насичення IS. Коли зворотна напруга перевищує певне значення, сила струму починає різко зростати, що називається зворотним пробоїм. Ця напруга називається напругою зворотного пробою діода і позначається символом UBR. Значення напруги пробою UBR різних типів діодів сильно відрізняються, коливаючись від десятків вольт до кількох тисяч вольт.

Зворотна розбивка
Пробій стабілітрона
Зворотний пробій можна розділити на два типи за механізмом: пробій Зенера і лавинний пробій. У разі високої концентрації легування через малу ширину бар’єрної області та велику зворотну напругу структура ковалентного зв’язку в бар’єрній області руйнується, в результаті чого валентні електрони звільняються від ковалентних зв’язків і генерують електронно-діркові пари, що призводить до різкого збільшення струму. Цей пробій називається пробою Зенера. Якщо концентрація легування низька, а ширина бар’єрної області велика, викликати пробій Зенера непросто.

Лавинний зрив
Інший вид поломок - лавинний. Коли зворотна напруга зростає до великого значення, прикладене електричне поле прискорює швидкість дрейфу електронів, викликаючи зіткнення з валентними електронами в ковалентному зв’язку, вибиваючи їх із ковалентного зв’язку та генеруючи нові електронно-діркові пари. Новоутворені електрони-дірки прискорюються електричним полем і стикаються з іншими валентними електронами, викликаючи лавиноподібне збільшення носіїв заряду та різке збільшення струму. Такий тип поломки називається лавинним. Незалежно від типу пробою, якщо струм не обмежений, це може призвести до незворотного пошкодження PN-переходу.