Puslaidininkis diodas

Puslaidininkis diodas – puslaidininkis prietaisas, turintis vieną elektroninę skylinę sandūrą, kuriame panaudotos pn sandūros savybės. Diodas paprastai turi du kontaktus, nebent viename korpuse jų būtų pagaminta keletas. Dažniausiai pritaikoma jų savybė praleisti elektros srovę tik viena kryptimi (atbulinis laidumas labai mažas), tačiau esama ir įvairesnių naudojimo būdų.

Voltamperinė charakteristika

Laidumas tiesiogine kryptimi 
Paplitęs teiginys jog diodas tiesiog visada praleidžia srovę viena kryptimi yra labai supaprastintas. Prijungus nedidelę įtampą diodas srovės beveik nepraleidžia ir tiesiogine kryptimi. Stipresnė srovė ima tekėti tik įtampai pasiekus diodo atidarymo ribą. Silicio diodams ši riba yra apie 0,3..0,5 volto, germanio diodams – maždaug 0,2 volto, Šotkio diodams – 0,2..0,3 V o kai kuriems šviesos diodams net apie pusantro volto.

Šios diodo voltamperinės charakteristikos dalies kreivė iš tiesų yra logaritminė, tačiau jos posūkis toks aštrus jog galima kalbėti apie anksčiau minėtą atidarymo įtampą. Iš tiesų kreivę aprašo vadinamoji Shockley lygtis:

 ,

čia I – diodo srovė, IS – diodui specifinis įsotinimo koeficientas, q – elektrono krūvis, k – Bolcmano konstanta, T – absoliutinė temperatūra (°K), ir VD – ant diodo krintanti įtampa. Nario kT/q (išreiškiamo voltais) reikšmė kambario temperatūroje lygi apie 26 mV. n (kartais praleidžiamas) yra emisijos koeficientas, priklausomai nuo naudotų medžiagų ir diodo konstrukcijos svyruojantis nuo 1 iki 2.

Praktikoje dažnai naudojama paprastesnė lygtis. Pakeičiant
 
ir , diodo srovė randama pagal formulę:
 
kur  (kambario temperatūroje).

Panaudojus operacinį stiprintuvą, galima surinkti diodo analogą, kurio atsidarymo įtampa yra labai maža (diodo atsidarymo įtampa, padalyta iš stiprintuvo stiprinimo koeficiento – praktiškai lygi nuliui). Ši schema vadinama superdiodu.

Laidumas atbuline kryptimi 
Esant nedidelei įtampai, laidumas atbuline kryptimi labai mažas (nors ir nelygus nuliui). Pasiekus vadinamąją pramušimo įtampa, laidumas staiga padidėja (vienpusis laidumas išnyksta). Yra keletas šio reiškinio priežasčių. Vienais atvejais (daugiausia taip dirbti neskirtiems diodams) šis reiškinys yra negrįžtamas, kitais (stabilitronams) – grįžtamas.

Sandara 
Priklausomai nuo sandūros sudarymo būdo yra dviejų tipų diodai: plokštiniai ir taškiniai.

Plokštiniai diodai gaminami pagal lydytinę arba difuzinę technologiją. Difuzinių ir lydytinių lygintuvinių diodų konstrukcijos yra analogiškos. Difuzinių diodų sandūra aukštoje temperatūroje difunduojant priemaišoms į silicį ar germanį.

Taškiniuose dioduose pn sandūra yra sudaroma elektriniu būdu įlydant metalinį smaigalį į n puslaidininkį. Leidžiant trumpą srovės impulsą tiesiogine kryptimi, esantis prie smaigalio plonas puslaidininkio sluoksnis įgyja skylinį laidumą. Taškiniuose dioduode pn sandūros plotas yra labai mažas (10-3 … 10-4 mm²), todėl ir jos talpa labai maža. Taškiniai diodai dėl mažos talpos naudojami esant aukštiems dažniams.

Klasifikacija 

Diodai