диод
В електронните компоненти устройство с два електрода, което позволява на тока да тече само в една посока, често се използва за неговата коригираща функция. А варакторните диоди се използват като електронни регулируеми кондензатори. Насочеността на тока, притежавана от повечето диоди, обикновено се нарича функция "коригиране". Най-честата функция на диода е да позволява на тока да преминава само в една посока (известно като преднапрегнатост) и да го блокира в обратна посока (известно като обратно преднапрежение). Следователно диодите могат да се разглеждат като електронни версии на възвратни клапани.
Ранни вакуумни електронни диоди; Това е електронно устройство, което може да провежда ток еднопосочно. Вътре в полупроводниковия диод има PN преход с две водещи клеми и това електронно устройство има еднопосочна проводимост на тока според посоката на приложеното напрежение. Най-общо казано, кристалният диод е интерфейс на pn преход, образуван от синтероване на p-тип и n-тип полупроводници. Слоевете с пространствен заряд се формират от двете страни на неговия интерфейс, образувайки самостоятелно изградено електрическо поле. Когато приложеното напрежение е равно на нула, дифузионният ток, причинен от разликата в концентрацията на носителите на заряд от двете страни на pn прехода, и дрейфовият ток, причинен от самостоятелно създаденото електрическо поле, са равни и са в състояние на електрическо равновесие, което също е характеристиката на диодите при нормални условия.
Ранните диоди включват „кристали с котешки мустаци“ и вакуумни тръби (известни като „термични йонизационни вентили“ в Обединеното кралство). Най-разпространените диоди днес използват предимно полупроводникови материали като силиций или германий.

характеристика
Позитивност
Когато се приложи напрежение в права посока, в началото на характеристиката в права посока, напрежението в права посока е много малко и недостатъчно, за да преодолее блокиращия ефект на електрическото поле вътре в PN прехода. Правият ток е почти нулев и този участък се нарича мъртва зона. Предното напрежение, което не може да накара диода да се проведе, се нарича напрежение в мъртвата зона. Когато напрежението в права посока е по-голямо от напрежението в мъртвата зона, електрическото поле вътре в PN прехода се преодолява, диодът провежда в права посока и токът бързо нараства с увеличаването на напрежението. В рамките на нормалния диапазон на използване на тока напрежението на клемите на диода остава почти постоянно по време на проводимостта и това напрежение се нарича изправено напрежение на диода. Когато напрежението в посока напред върху диода надвиши определена стойност, вътрешното електрическо поле бързо отслабва, характеристичният ток нараства бързо и диодът провежда в посока напред. Нарича се прагово напрежение или прагово напрежение, което е около 0,5 V за силициеви тръби и около 0,1 V за германиеви тръби. Падането на напрежението на предната проводимост на силициевите диоди е около 0,6-0,8 V, а спадът на напрежението в правата проводимост на германиевите диоди е около 0,2-0,3 V.
Обърнете полярността
Когато приложеното обратно напрежение не надвишава определен диапазон, токът, преминаващ през диода, е обратният ток, образуван от дрейфовото движение на незначителните носители. Поради малкия обратен ток диодът е в изключено състояние. Този обратен ток е известен също като обратен ток на насищане или ток на утечка, а обратният ток на насищане на диода се влияе силно от температурата. Обратният ток на типичен силициев транзистор е много по-малък от този на германиев транзистор. Обратният ток на насищане на силициев транзистор с ниска мощност е от порядъка на nA, докато този на германиев транзистор с ниска мощност е от порядъка на μ A. Когато температурата се повиши, полупроводникът се възбужда от топлина, броят на малцинствените носители се увеличава и обратният ток на насищане също се увеличава съответно.

разбивка
Когато приложеното обратно напрежение надвиши определена стойност, обратният ток внезапно ще се увеличи, което се нарича електрически пробив. Критичното напрежение, което причинява електрически пробив, се нарича обратно напрежение на пробив на диода. Когато възникне електрическа повреда, диодът губи своята еднопосочна проводимост. Ако диодът не прегрее поради електрическа повреда, неговата еднопосочна проводимост може да не бъде окончателно унищожена. Работата му все още може да бъде възстановена след отстраняване на приложеното напрежение, в противен случай диодът ще се повреди. Следователно прекомерното обратно напрежение, приложено към диода, трябва да се избягва по време на употреба.
Диодът е двукрайно устройство с еднопосочна проводимост, което може да бъде разделено на електронни диоди и кристални диоди. Електронните диоди имат по-ниска ефективност от кристалните диоди поради загубата на топлина от нишката, така че рядко се срещат. Кристалните диоди са по-разпространени и често използвани. Еднопосочната проводимост на диодите се използва в почти всички електронни схеми, а полупроводниковите диоди играят важна роля в много вериги. Те са едни от най-ранните полупроводникови устройства и имат широк спектър от приложения.
Падът на напрежението в права посока на силициев диод (несветещ тип) е 0,7 V, докато спадът на напрежението в права посока на германиев диод е 0,3 V. Падането на напрежението в права посока на диода, излъчващ светлина, варира в зависимост от различните светлинни цветове. Има основно три цвята и специфичните референтни стойности на спад на напрежението са както следва: спадът на напрежението на червените светодиоди е 2,0-2,2 V, спадът на напрежението на жълтите светодиоди е 1,8-2,0 V, а напрежението спад на зелени светодиоди е 3.0-3.2V. Номиналният ток по време на нормално излъчване на светлина е около 20mA.
Напрежението и токът на един диод не са линейно свързани, така че при паралелно свързване на различни диоди трябва да се свържат подходящи резистори.

характерна крива
Подобно на PN преходите, диодите имат еднопосочна проводимост. Типична волт амперна характеристична крива на силициев диод. Когато към диод се приложи напрежение в посока напред, токът е изключително малък, когато стойността на напрежението е ниска; Когато напрежението надвиши 0,6 V, токът започва да нараства експоненциално, което обикновено се нарича напрежение на включване на диода; Когато напрежението достигне около 0,7 V, диодът е в състояние на пълна проводимост, обикновено наричано напрежение на проводимост на диода, представено със символа UD.
За германиевите диоди напрежението на включване е 0,2 V, а напрежението на проводимост UD е приблизително 0,3 V. Когато към диод се приложи обратно напрежение, токът е изключително малък, когато стойността на напрежението е ниска, а текущата му стойност е обратният ток на насищане IS. Когато обратното напрежение надвиши определена стойност, токът започва рязко да нараства, което се нарича обратен пробив. Това напрежение се нарича обратно напрежение на пробив на диода и се представя със символа UBR. Стойностите на напрежението на пробив UBR на различните видове диоди варират значително, вариращи от десетки волта до няколко хиляди волта.

Обратно разбиване
Разбивка на Zener
Обратната повреда може да бъде разделена на два типа въз основа на механизма: повреда на Zener и повреда на Avalanche. В случай на висока концентрация на допинг, поради малката ширина на бариерната област и голямото обратно напрежение, структурата на ковалентната връзка в бариерната област се разрушава, което води до освобождаване на валентните електрони от ковалентни връзки и генериране на двойки електронни дупки, което води до рязко увеличаване на тока. Тази разбивка се нарича Zener пробив. Ако концентрацията на допинг е ниска и ширината на бариерната област е широка, не е лесно да се предизвика срив на Ценер.

Лавинен срив
Друг вид повреда е лавинната повреда. Когато обратното напрежение се увеличи до голяма стойност, приложеното електрическо поле ускорява скоростта на дрейфа на електроните, причинявайки сблъсъци с валентните електрони в ковалентната връзка, изхвърляйки ги от ковалентната връзка и генерирайки нови двойки електронни дупки. Новосъздадените електронни дупки се ускоряват от електрическо поле и се сблъскват с други валентни електрони, причинявайки лавинообразно увеличаване на носителите на заряд и рязко увеличаване на тока. Този тип повреда се нарича лавинна повреда. Независимо от вида на повредата, ако токът не е ограничен, това може да причини трайна повреда на PN прехода.