диод
В электронных компонентах для выполнения функции выпрямления часто используется устройство с двумя электродами, которое позволяет току течь только в одном направлении. А варакторные диоды используются в качестве электронных регулируемых конденсаторов. Направленность тока, которой обладает большинство диодов, обычно называют функцией «выпрямления». Наиболее распространенная функция диода — пропускать ток только в одном направлении (так называемое прямое смещение) и блокировать его в обратном (так называемое обратное смещение). Таким образом, диоды можно рассматривать как электронные версии обратных клапанов.
Ранние вакуумные электронные диоды; Это электронное устройство, которое может проводить ток в одном направлении. Внутри полупроводникового диода находится PN-переход с двумя выводами, и это электронное устройство имеет однонаправленную проводимость тока в зависимости от направления приложенного напряжения. Вообще говоря, кристаллический диод представляет собой границу раздела pn-перехода, образованную путем спекания полупроводников p-типа и n-типа. Слои пространственного заряда формируются по обе стороны от границы раздела, образуя самостроящееся электрическое поле. Когда приложенное напряжение равно нулю, диффузионный ток, вызванный разницей концентраций носителей заряда по обе стороны pn-перехода, и дрейфовый ток, вызванный самовозникшим электрическим полем, равны и находятся в состоянии электрического равновесия, что также является характеристика диодов в нормальных условиях.
Ранние диоды включали в себя «кристаллы с кошачьими усами» и вакуумные лампы (известные в Великобритании как «клапаны термической ионизации»). В настоящее время в наиболее распространенных диодах в основном используются полупроводниковые материалы, такие как кремний или германий.

характеристика
Позитивность
При подаче прямого напряжения в начале прямой характеристики прямое напряжение очень мало и недостаточно для преодоления блокирующего эффекта электрического поля внутри PN-перехода. Прямой ток практически равен нулю, и этот участок называется мертвой зоной. Прямое напряжение, которое не может обеспечить проводимость диода, называется напряжением мертвой зоны. Когда прямое напряжение превышает напряжение мертвой зоны, электрическое поле внутри PN-перехода преодолевается, диод проводит ток в прямом направлении, и ток быстро увеличивается с увеличением напряжения. В нормальном диапазоне использования тока напряжение на выводах диода остается почти постоянным во время проводимости, и это напряжение называется прямым напряжением диода. Когда прямое напряжение на диоде превышает определенное значение, внутреннее электрическое поле быстро ослабевает, характеристический ток быстро возрастает и диод проводит ток в прямом направлении. Его называют пороговым напряжением или пороговым напряжением, которое составляет около 0,5 В для кремниевых трубок и около 0,1 В для германиевых трубок. Падение напряжения прямой проводимости кремниевых диодов составляет около 0,6–0,8 В, а падение напряжения прямой проводимости германиевых диодов составляет около 0,2–0,3 В.
Обратная полярность
Когда приложенное обратное напряжение не превышает определенного диапазона, ток, проходящий через диод, представляет собой обратный ток, образованный дрейфовым движением неосновных носителей. Из-за малого обратного тока диод находится в запертом состоянии. Этот обратный ток также известен как обратный ток насыщения или ток утечки, а обратный ток насыщения диода сильно зависит от температуры. Обратный ток типичного кремниевого транзистора значительно меньше, чем у германиевого транзистора. Обратный ток насыщения у маломощного кремниевого транзистора имеет порядок наноампер, а у маломощного германиевого транзистора - порядка мкА. При повышении температуры полупроводник возбуждается тепловым потоком, количество Неосновные носители увеличиваются, соответственно увеличивается и обратный ток насыщения.

авария
Когда приложенное обратное напряжение превышает определенное значение, обратный ток внезапно увеличивается, что называется электрическим пробоем. Критическое напряжение, вызывающее электрический пробой, называется напряжением обратного пробоя диода. При электрическом пробое диод теряет однонаправленную проводимость. Если диод не перегревается из-за электрического пробоя, его однонаправленная проводимость не может быть окончательно разрушена. Его работоспособность еще можно восстановить после снятия приложенного напряжения, иначе диод выйдет из строя. Поэтому во время использования следует избегать чрезмерного обратного напряжения, приложенного к диоду.
Диод — это двухполюсное устройство с однонаправленной проводимостью, которое можно разделить на электронные диоды и кристаллические диоды. Электронные диоды имеют меньший КПД, чем кристаллические диоды, из-за теплопотерь нити накала, поэтому их редко можно увидеть. Кристаллические диоды более распространены и широко используются. Однонаправленная проводимость диодов используется практически во всех электронных схемах, а полупроводниковые диоды играют важную роль во многих схемах. Они являются одними из первых полупроводниковых устройств и имеют широкий спектр применения.
Прямое падение напряжения кремниевого диода (несветящегося типа) составляет 0,7 В, тогда как прямое падение напряжения германиевого диода составляет 0,3 В. Прямое падение напряжения светодиода варьируется в зависимости от цвета свечения. В основном есть три цвета, а конкретные эталонные значения падения напряжения следующие: падение напряжения красных светодиодов составляет 2,0–2,2 В, падение напряжения желтых светодиодов составляет 1,8–2,0 В, а напряжение падение зеленых светодиодов составляет 3,0-3,2В. Номинальный ток при нормальном излучении света составляет около 20 мА.
Напряжение и ток диода не связаны линейно, поэтому при параллельном соединении разных диодов следует подключать соответствующие резисторы.

характеристическая кривая
Как и PN-переходы, диоды обладают однонаправленной проводимостью. Типичная вольт-амперная характеристика кремниевого диода. Когда на диод подается прямое напряжение, ток чрезвычайно мал, когда значение напряжения низкое; Когда напряжение превышает 0,6 В, ток начинает расти по экспоненте, что принято называть напряжением включения диода; Когда напряжение достигает примерно 0,7 В, диод находится в полностью проводящем состоянии, обычно называемом напряжением проводимости диода и обозначаемым символом UD.
Для германиевых диодов напряжение включения составляет 0,2 В, а напряжение проводимости UD — примерно 0,3 В. Когда на диод подается обратное напряжение, ток чрезвычайно мал, когда значение напряжения низкое, и его текущее значение представляет собой обратный ток насыщения IS. Когда обратное напряжение превышает определенное значение, ток начинает резко возрастать, что называется обратным пробоем. Это напряжение называется напряжением обратного пробоя диода и обозначается символом UBR. Значения напряжения пробоя UBR диодов разных типов сильно различаются и составляют от десятков вольт до нескольких тысяч вольт.

Обратный пробой
Пробой Зенера
По механизму обратный пробой можно разделить на два типа: пробой Зенера и лавинный пробой. В случае высокой концентрации легирования из-за малой ширины барьерной области и большого обратного напряжения структура ковалентной связи в барьерной области разрушается, в результате чего валентные электроны вырываются из ковалентных связей и генерируют электронно-дырочные пары. что приводит к резкому увеличению тока. Этот пробой называется пробой Зенера. Если концентрация легирования мала, а ширина барьерной области широка, вызвать пробой Зенера непросто.

Лавинный обвал
Другой тип поломки – лавинный пробой. Когда обратное напряжение увеличивается до большой величины, приложенное электрическое поле ускоряет скорость дрейфа электронов, вызывая столкновения с валентными электронами в ковалентной связи, выбивая их из ковалентной связи и генерируя новые пары электронов и дырок. Вновь генерируемые электроны-дырки ускоряются электрическим полем и сталкиваются с другими валентными электронами, вызывая лавинообразное увеличение носителей заряда и резкое увеличение тока. Такой тип пробоя называется лавинным. Независимо от типа пробоя, если ток не ограничен, это может привести к необратимому повреждению PN-перехода.