Polovodičová dioda (Učebnice strana 66 – 70) Zapojíme-li polovodič typu N nebo typu P do obvodu se stejnosměrným elektrickým proudem, bude proud polovodičem vždy procházet. polovodič typu N polovodič typu P As Si In Si volný elektron volné místo - díra Polovodič typu N obsahuje ve své krystalové mřížce volně pohyblivé záporné elektrony. Polovodič typu P má v krystalové mřížce volně pohyblivé kladné "díry".

Spojením polovodiče typu N a polovodiče typu P vznikne polovodičová dioda. Část, kde se oba polovodiče dotýkají, nazýváme přechod PN. As Si In Si katoda anoda katoda hradlová vrstva V oblasti styku obou polovodičů se část elektronů z oblasti N dostane do oblasti P a část "děr" z oblasti P přejde do oblasti N. Volné elektrony rekombinují s "děrami", takže kolem přechodu PN se vytvoří nevodivá oblast bez volných nábojů – hradlová vrstva. Základní materiál mívá čtyři valenční elektrony (Si, Ge). Příměs je pětimocná (P, As) a trojmocná (B, Ga, Al, In) Vzájemným silovým působením částic se na přechodu PN vytvoří vnitřní elektrické pole. Každá dioda má dva pracovní vývody, které se nazývají katoda (polovodič typu N) a anoda (polovodič typu P). Značka diody je

Diodu zapojíme do elektrického obvodu se zdrojem stejnosměrného napětí, žárovkou a spínačem. Kladný pól připojíme ke katodě. + As Si In Si - 3,0 Při zapojení kladného pólu zdroje ke katodě (typ N) a záporného pólu k anodě (typ P) se přechod PN v diodě rozšíří, elektrický odpor diody se zvětší. Elektrický proud v ideálním případě neprochází. Ve skutečnosti diodou prochází proud způsobený minoritními nosiči. Při zapojení diody v tomto směru směřují volné elektrony i díry od přechodu, tj. hradlová vrstva se zvětšuje. Přechod elektronů a děr přechodovou vrstvou se znesnadní natolik, že vrstva proud nepropouští. Dioda je zapojena v závěrném směru. (směr proudu - klikni na šipku)

Diodu zapojíme do elektrického obvodu se zdrojem stejnosměrného napětí, žárovkou a spínačem. Kladný pól připojíme ke katodě. - As Si In Si + 3,0 Při zapojení kladného pólu zdroje k anodě (typ P) a záporného pólu zdroje ke katodě (typ N) se přechod PN v diodě, bránící průchodu částic, zmenší nebo úplně zruší. Diodou protéká elektrický proud, elektrický odpor diody může být velmi nízký, ale na diodě vždy vzniká. Při zapojení diody v tomto směru směřují volné elektrony i díry k přechodu, tj. velikost hradlové vrstvy se zmenšuje. Vnější elektrické pole tedy umožnilo, aby volné elektrony a díry pronikly velmi tenkou vrstvou přechodu a diodou procházel dlouhodobě elektrický proud. Dioda je zapojena v propustném směru. (směr proudu )

Závislost elektrického proudu, který diodou prochází, na napětí na diodě udává voltampérová charakteristika diody. Znázorňuje se graficky. Voltampérovou charakteristiku diody získáme změřením hodnot proudu a napětí v obvodu s diodou a rezistorem. Naměřené hodnoty: U [V] 0,4 0,6 0,67 0,7 0,72 I [mA] 0,02 2,44 8,8 14,0 23 0,73 0,75 0,77 0,79 0,81 28 38 52 75 98 Z grafu je vidět, že proud diodou prochází, dosáhne-li napětí na diodě asi 0,4 V. Při menším napětí proud prakticky neprochází. Při určité hodnotě napětí proud prudce vzrůstá, v obvodu by mohlo dojít ke zkratu. Proto musí být v obvodu s diodou vždy zařazen rezistor nebo žárovku.

Toto napětí závisí na materiálu a na teplotě, nazýváme prahové napětí. Při zapojení diody do obvodu v propustném směru musí mít napětí na diodě určitou hodnotu, aby došlo k jejímu otevření tj. aby jí mohl protékat proud. Ip [mA] Si Toto napětí závisí na materiálu a na teplotě, nazýváme prahové napětí. Pro křemíkovou diodu je prahové napětí 0,45 V, pro germaniovou 0,19 V. Ge Zbytkový proud – proud, který prochází diodou v závěrném směru. Bývá velmi malý. Závisí na materiálu a na teplotě (u Si je asi 0,1 μA). Propustná oblast Maximální proud, který může diodou procházet bez jejího zničení, je u běžných malých diod obvykle 0,5 A, existují i diody na desítky A. prahové napětí UZ [V] Up [V] Ge Průrazné (maximální závěrné) napětí – maximální napětí, které dioda v opačném směru udrží, aniž by se prorazila. U běžných, křemíkových diod se pohybuje od 50 V do 1500 V. průrazné napětí Si Závěrná oblast IZ [μA]

Polovodičová dioda je součástka, která obsahuje jeden přechod PN. Jestliže krystal polovodiče obsahuje v jedné části polovodič typu P a v druhé části polovodič typu N, pak oblast v okolí rozhraní mezi těmito polovodiči se nazývá přechod PN. Polovodičová dioda je součástka, která obsahuje jeden přechod PN. Připojíme-li ji do obvodu v propustném směru, prochází obvodem proud. Při zapojení diody v závěrném směru proud obvodem neprochází. Voltampérová charakteristika polovodičové diody graficky znázorňuje závislost proudu na napětí. U diody není přímková. Zapojení diody v propustném směru Při zapojení diody v propustném směru musí být do obvodu zapojen rezistor. + - A V U = 4,5 V až 6 V R = 50 Ω R = 100 Ω směr proudu v závěrném směru Značka diody směr proudu Otázky a úlohy k opakování – učebnice strana 70.