1.1.3 Poluvodička spojna dioda

Poluvodičku spojnu diodu tvori pn spoj s omskim kontaktima i njezino ponašanje je opisano u prethodnom poglavlju. Simbol spojne diode prikazuje slika 1.1-3. p strana diode se naziva anodom, a n strana katodom.

Slika 1.1-3 Simbol spojne diode

Ako se na diodu dovede vanjski napon u_d uz polaritet prikazan na slici 1.1-3 struja i_d, koja teče u prikazanom smjeru određena je izrazom

(1.1-1)

pri čemu je q = 1.602 10^-19 C iznos naboja elektrona, k = 1.38110^-23 J/K Boltzmann-ova konstanta, a T apsolutna temperatura izražena u stupnjevima Kelvin-a. Struja I₀ predstavlja reverznu struju zasićenja. U slučaju slabo snažnih silicijskih dioda iznos reverzne struje zasićenja je nekoliko nanoampera. Veličina h se naziva faktorom idealnosti. Zavisno o upotrijebljenom poluvodičkom materijalu, metodi proizvodnje, te u određenom smislu i o struji koja teče, faktor idealnosti iznosi između 1 i 2. Za diode u integriranim krugovima blizak je 1. Slika 1.1-4 prikazuje grafički prikaz izraza (1.1-1) za neke proizvoljno izabrane parametre. Krivulje pokazuju da je struja vrlo mala dok napon u_d ne dostigne napon praga diode, označeno s Uh . Kada je u_d > Uh struja naglo raste. Kod germanija, h = 1, napon praga iznosi od 0.2 do 0.3 V, a struja naglo poraste za u_d > 0.2 V. Kod silicija, h = 2, struja naglo poraste kada napon prijeđe iznos od 0.6 ili 0.7 V.

Slika 1.1-4 Karakteristike diode uz T = 300 K

Napon praga opada s porastom temperature. Uz stalnu struju, kod silicijeve diode, napon Uh opada brzinom 2 mV/K. Temperatura djeluje i na reverznu struju zasićenja, tako da se porastom temperature za 10 K iznos struje udvostručuje.

Slika 1.1-5 Karakteristika spojne diode u slučaju krajnjih vrijednosti

U slučaju nepropusne polarizacije idealna dioda ne propušta struju, dok u slučaju kada je u_d > 0 naglo provede struju koja je u slučaju vođenja diode ograničena samo otporom vanjskog kruga. Kao što je vidljivo sa slike 1.1-4, za realnu diodu navedene značajke vrijede samo približno. Sve realne diode imaju i druga ograničenja. Tako npr., u slučaju propusne polarizacije, struja je ograničena najvećom dozvoljenom vrijednošću. Povećanje iznosa struje dovodi do pregaranja diode. Iznos dozvoljenog napona nepropusne polarizacije također je ograničen, slika 1.1-5. Ako je napon polarizacije u_d negativniji od iznosa napona proboja U_Z, dioda neće pravilno raditi i dolazi do povećanja iznosa struje. Ako se ne ograniči iznos te struje dolazi do pregaranja diode. Većina dioda nije primjenjljiva za rad u tom području. Iznimku predstavlja Zener dioda.

povratak