Diode
In elektronischen Bauteilen wird für seine Gleichrichtungsfunktion häufig ein Gerät mit zwei Elektroden verwendet, das den Stromfluss nur in eine Richtung zulässt. Und als elektronisch einstellbare Kondensatoren werden Varaktordioden verwendet. Die Stromrichtung, die die meisten Dioden besitzen, wird allgemein als „Gleichrichtungsfunktion“ bezeichnet. Die häufigste Funktion einer Diode besteht darin, den Strom nur in einer Richtung fließen zu lassen (sogenannte Vorwärtsvorspannung) und ihn in umgekehrter Richtung zu sperren (sogenannte Sperrvorspannung). Daher können Dioden als elektronische Versionen von Rückschlagventilen betrachtet werden.
Frühe elektronische Vakuumdioden; Es handelt sich um ein elektronisches Gerät, das Strom unidirektional leiten kann. Innerhalb der Halbleiterdiode befindet sich ein PN-Übergang mit zwei Anschlussklemmen, und dieses elektronische Gerät weist eine unidirektionale Stromleitfähigkeit entsprechend der Richtung der angelegten Spannung auf. Im Allgemeinen handelt es sich bei einer Kristalldiode um eine pn-Übergangsschnittstelle, die durch Sintern von p-Typ- und n-Typ-Halbleitern gebildet wird. Auf beiden Seiten seiner Grenzfläche bilden sich Raumladungsschichten, die ein selbst aufgebautes elektrisches Feld bilden. Wenn die angelegte Spannung gleich Null ist, sind der Diffusionsstrom, der durch den Konzentrationsunterschied der Ladungsträger auf beiden Seiten des pn-Übergangs verursacht wird, und der Driftstrom, der durch das selbst aufgebaute elektrische Feld verursacht wird, gleich und befinden sich in einem elektrischen Gleichgewichtszustand, was ebenfalls der Fall ist die Charakteristik von Dioden unter normalen Bedingungen.
Zu den frühen Dioden gehörten „Katzen-Whisker-Kristalle“ und Vakuumröhren (im Vereinigten Königreich als „thermische Ionisationsventile“ bekannt). Die heute gebräuchlichsten Dioden verwenden meist Halbleitermaterialien wie Silizium oder Germanium.

Merkmal
Positivität
Wenn am Anfang der Durchlasskennlinie eine Durchlassspannung angelegt wird, ist die Durchlassspannung sehr klein und reicht nicht aus, um die Sperrwirkung des elektrischen Feldes innerhalb des PN-Übergangs zu überwinden. Der Vorwärtsstrom ist nahezu Null und dieser Abschnitt wird als Totzone bezeichnet. Die Durchlassspannung, die die Diode nicht zum Leiten bringen kann, wird als Totzonenspannung bezeichnet. Wenn die Durchlassspannung größer als die Totzonenspannung ist, wird das elektrische Feld im PN-Übergang überwunden, die Diode leitet in Durchlassrichtung und der Strom steigt mit steigender Spannung schnell an. Im normalen Bereich des Stromverbrauchs bleibt die Anschlussspannung der Diode während der Leitung nahezu konstant, und diese Spannung wird als Durchlassspannung der Diode bezeichnet. Wenn die Durchlassspannung an der Diode einen bestimmten Wert überschreitet, wird das interne elektrische Feld schnell geschwächt, der charakteristische Strom steigt schnell an und die Diode leitet in Durchlassrichtung. Sie wird als Schwellenspannung oder Schwellenspannung bezeichnet und beträgt bei Siliziumröhren etwa 0,5 V und bei Germaniumröhren etwa 0,1 V. Der Durchlassspannungsabfall von Siliziumdioden beträgt etwa 0,6–0,8 V und der Durchlassspannungsabfall von Germaniumdioden beträgt etwa 0,2–0,3 V.
Umgekehrte Polarität
Wenn die angelegte Sperrspannung einen bestimmten Bereich nicht überschreitet, ist der durch die Diode fließende Strom der Sperrstrom, der durch die Driftbewegung der Minoritätsträger entsteht. Aufgrund des geringen Sperrstroms befindet sich die Diode im Sperrzustand. Dieser Sperrstrom wird auch als Sperrsättigungsstrom oder Leckstrom bezeichnet, und der Sperrsättigungsstrom einer Diode wird stark von der Temperatur beeinflusst. Der Sperrstrom eines typischen Siliziumtransistors ist viel kleiner als der eines Germaniumtransistors. Der Sperrsättigungsstrom eines Siliziumtransistors mit geringer Leistung liegt in der Größenordnung von nA, während der eines Germaniumtransistors mit geringer Leistung in der Größenordnung von μ A liegt. Wenn die Temperatur steigt, wird der Halbleiter durch Wärme angeregt, die Anzahl der Die Anzahl der Minoritätsträger nimmt zu und der Sperrsättigungsstrom nimmt entsprechend zu.

abbauen
Wenn die angelegte Sperrspannung einen bestimmten Wert überschreitet, steigt der Sperrstrom plötzlich an, was als elektrischer Durchschlag bezeichnet wird. Die kritische Spannung, die einen elektrischen Durchbruch verursacht, wird Dioden-Sperrdurchbruchspannung genannt. Bei einem Stromausfall verliert die Diode ihre unidirektionale Leitfähigkeit. Wenn die Diode aufgrund eines Stromausfalls nicht überhitzt, wird ihre unidirektionale Leitfähigkeit möglicherweise nicht dauerhaft zerstört. Die Leistungsfähigkeit kann auch nach Wegnahme der angelegten Spannung wiederhergestellt werden, andernfalls wird die Diode beschädigt. Daher sollte während des Betriebs eine übermäßige Sperrspannung an der Diode vermieden werden.
Eine Diode ist ein Gerät mit zwei Anschlüssen und unidirektionaler Leitfähigkeit, das in elektronische Dioden und Kristalldioden unterteilt werden kann. Elektronische Dioden haben aufgrund des Wärmeverlusts des Glühfadens einen geringeren Wirkungsgrad als Kristalldioden und sind daher selten zu sehen. Kristalldioden sind häufiger und werden häufiger verwendet. Die unidirektionale Leitfähigkeit von Dioden wird in fast allen elektronischen Schaltkreisen genutzt und Halbleiterdioden spielen in vielen Schaltkreisen eine wichtige Rolle. Sie gehören zu den frühesten Halbleiterbauelementen und haben ein breites Anwendungsspektrum.
Der Durchlassspannungsabfall einer Siliziumdiode (nicht leuchtender Typ) beträgt 0,7 V, während der Durchlassspannungsabfall einer Germaniumdiode 0,3 V beträgt. Der Durchlassspannungsabfall einer Leuchtdiode variiert je nach Lichtfarbe. Es gibt hauptsächlich drei Farben, und die spezifischen Referenzwerte für den Spannungsabfall sind wie folgt: Der Spannungsabfall der roten Leuchtdioden beträgt 2,0–2,2 V, der Spannungsabfall der gelben Leuchtdioden beträgt 1,8–2,0 V und die Spannung Der Spannungsabfall grüner Leuchtdioden beträgt 3,0–3,2 V. Der Nennstrom bei normaler Lichtemission beträgt ca. 20mA.
Spannung und Strom einer Diode hängen nicht linear zusammen, daher sollten bei der Parallelschaltung verschiedener Dioden entsprechende Widerstände angeschlossen werden.

Kennlinie
Dioden haben wie PN-Übergänge eine unidirektionale Leitfähigkeit. Typische Voltampere-Kennlinie einer Siliziumdiode. Wenn eine Durchlassspannung an eine Diode angelegt wird, ist der Strom extrem klein, wenn der Spannungswert niedrig ist; Wenn die Spannung 0,6 V überschreitet, beginnt der Strom exponentiell anzusteigen, was üblicherweise als Einschaltspannung der Diode bezeichnet wird; Wenn die Spannung etwa 0,7 V erreicht, befindet sich die Diode in einem vollständig leitenden Zustand, der üblicherweise als Leitungsspannung der Diode bezeichnet wird und durch das Symbol UD dargestellt wird.
Bei Germaniumdioden beträgt die Einschaltspannung 0,2 V und die Durchlassspannung UD etwa 0,3 V. Wenn eine Sperrspannung an eine Diode angelegt wird, ist der Strom bei niedrigem Spannungswert extrem klein und sein Stromwert ist der Sperrsättigungsstrom IS. Wenn die Sperrspannung einen bestimmten Wert überschreitet, beginnt der Strom stark anzusteigen, was als Sperrdurchbruch bezeichnet wird. Diese Spannung wird als Durchbruchspannung in Sperrrichtung der Diode bezeichnet und durch das Symbol UBR dargestellt. Die Werte der Durchbruchspannung UBR verschiedener Diodentypen variieren stark und liegen zwischen mehreren zehn Volt und mehreren tausend Volt.

Umgekehrte Aufschlüsselung
Zener-Zusammenbruch
Der umgekehrte Durchbruch kann je nach Mechanismus in zwei Typen unterteilt werden: den Zener-Durchbruch und den Avalanche-Durchbruch. Bei hoher Dotierungskonzentration wird aufgrund der geringen Breite des Barrierebereichs und der großen Sperrspannung die kovalente Bindungsstruktur im Barrierebereich zerstört, wodurch sich die Valenzelektronen aus kovalenten Bindungen lösen und Elektronen-Loch-Paare erzeugen. Dies führt zu einem starken Anstieg des Stroms. Dieser Zusammenbruch wird als Zener-Zusammenbruch bezeichnet. Wenn die Dotierungskonzentration niedrig und die Breite des Barrierenbereichs groß ist, kann es nicht leicht zu einem Zener-Durchbruch kommen.

Lawinenabbruch
Eine weitere Pannenart ist der Lawinenabsturz. Wenn die Sperrspannung auf einen großen Wert ansteigt, beschleunigt das angelegte elektrische Feld die Elektronendriftgeschwindigkeit, was zu Kollisionen mit den Valenzelektronen in der kovalenten Bindung führt, diese aus der kovalenten Bindung schlägt und neue Elektronen-Loch-Paare erzeugt. Die neu erzeugten Elektronenlöcher werden durch ein elektrisches Feld beschleunigt und kollidieren mit anderen Valenzelektronen, was zu einem lawinenartigen Anstieg der Ladungsträger und einem starken Anstieg des Stroms führt. Diese Art von Zusammenbruch wird Lawinendurchbruch genannt. Unabhängig von der Art des Ausfalls kann es zu dauerhaften Schäden am PN-Übergang kommen, wenn der Strom nicht begrenzt wird.