Diody prostownicze i diody Zenera

Stronę tą wyświetlono już: 16202 razy

Podstawowy opis diody prostowniczej i diody Zenera

Diody prostownicze jak i diody Zenera są elementami półprzewodnikowymi, które składają się z dwóch warstw p (pozytywnej) i n (negatywnej). Bazą obu tych warstw w dzisiejszych diodach jest krzem, natomiast w warstwie p dodatkowo wprowadzany jest pierwiastek chemiczny, którego liczba elektronów na powłoce walencyjnej jest mniejsza od liczby elektronów samego krzemu. W przypadku warstwy typu n dodaje się pierwiastek o większej liczbie elektronów walencyjnych.

Zasada działania diody jest prosta: warstwa p łatwo "przyjmuje" elektrony, warstwa n łatwo oddaje elektrony w kierunku dodatniego potencjału. Gdy więc złoży się te dwie warstwy tworząc diodę, wtedy po przyłożeniu dodatniego napięcie do warstwy p i masę do warstwy n dioda zaczyna przewodzić. W takim stanie elektrony chętnie przepływają z warstwy n do warstwy p

Z powyższego opisu diody można wywnioskować, że jest to element spolaryzowany, gdzie warstwa p jest anodą a warstwa n jest katodą diody.

Ponieważ w kierunku przewodzenia przepływ prądu przez diodę jest uzależniony w sposób logarytmiczny od napięcia przyłożonego do niej, w takim razie przy wartościach tegoż napięcia u poniżej pewnej granicznej wartości U_d natężenie I płynącego prądu jest tak małe, że można często przyjmuje się je jako stan braku przewodzenia. Generalnie można to traktować jako napięcie, po którego przekroczeniu dioda zaczyna prawidłowo wykonywać swoje zadanie (czyli przewodzić).

W kierunku zaporowym dioda do pewnego momentu przepuszcza więcej prądu niż w kierunku przewodzenia (dla małych wartości natężenia I lecz dużych wartości napięcia U). W przypadku przekroczenia granicznej wartości napięcia przebicia U_pr zachodzi zjawisko Zenera i dioda zaczyna przepuszczać duże natężenie prądu I przy małych różnicach napięcia U. Zjawisko to jest wykorzystywane w diodach Zenera, które różnią się od zwykłych diod lepszym przystosowaniem do pracy w takich warunkach. Dla przykładu dioda Zenera jest stosowana w listwach zasilających komputer, umożliwiając tym samym zabezpieczenie komputera przed skokami napięcia sieciowego.

Oznaczenia schematyczne diody prostowniczej i diody Zenera

a)b)

Zastosowanie diody prostowniczej i diody Zenera

Diody prostownicze to elementy działające jak zawór elektryczny przepuszczające znaczny prąd (w pewnym ustalonym zakresie napięć) tylko w jednym kierunku. W takim więc razie element ten umożliwia zmianę prądu o zmiennokierunkowym przepływie ładunków elektrycznych na jednokierunkowy. Uzyskanie takiego stanu rzeczy jest możliwe dzięki ułożeniu diod w układ zwany mostkiem Graetza, który jest jednym z elementów niezbędnych do stworzenia zasilacza prądu stałego. Inne zastosowanie diody prostowniczej to zapobiegnięcie nieprawidłowemu podłączeniu układu do źródła zasilania. Ostatnie zastosowanie dla diody Zenera to zabezpieczenie przeciwprzepięciowe.