Dioda – dwuzaciskowe (dwuelektrodowe) urządzenie elektroniczne, które przewodzi prąd elektryczny w sposób niesymetryczny (generalnie – w jednym kierunku).
Historycznie pierwszymi diodami były detektory kryształkowe i diody próżniowe. Obecnie najczęściej spotykanym rodzajem są diody półprzewodnikowe, zbudowane z dwóch warstw odmiennie domieszkowanego półprzewodnika, tworzących razem złącze p-n.
Istotą działania większości diod jest przewodzenie prądu w jednym kierunku (zwanym kierunkiem przewodzenia) i znaczne blokowanie jego przepływu w drugim (tu występuje wada diod; mają tzw. prąd wsteczny, prąd upływu). Właściwość tę wykorzystuje się do prostowania napięcia przemiennego oraz demodulacji sygnałów w odbiornikach radiowych.
Poprzez odpowiedni dobór materiałów oraz parametrów wytwarzania złącza p-n można zmienić charakterystykę diody, dzięki czemu może się ona zachowywać w sposób bardziej skomplikowany niż prosty zawór elektryczny. Przykładem są diody Zenera (używane do stabilizowania napięcia), diody pojemnościowe (używane w obwodach strojenia), diody tunelowe (używane w generatorach mikrofalowych) i LED (emitujące światło).
Historia thumb|Detektor kryształkowy W 1897 Ferdinand Braun odkrył zjawisko prostowania na złączu metal-półprzewodnik, za co między innymi otrzymał w 1909 roku Nagrodę Nobla z fizykiWykład Noblowski F. Brauna.. W 1904 John Ambrose Fleming skonstruował diodę próżniowąJ.A. Fleming, US patent 803684, Instrument for converting alternating electric currents into continuous currents.. W 1922 Oleg Władimirowicz Łosiew zbudował radio z półprzewodnikowym wzmacniaczem (krystadyna) zawierającym złącze metal-półprzewodnikVictor Gabel, The crystal as a generator and amplifier, Wireless World and Radio Review, Oct. 1, 1924.. W 1927 Lars Grondahl i Paul Geiger zbudowali prostownik kuprytowyLars Grondahl, and Paul H. Geiger, A new electronic rectifier, Trans. AIEE, vol. 46, 1927, s. 357–366., wkrótce uruchomiono ich seryjną produkcję. W 1939 Russell Shoemaker Ohl zbudował złącze p-nR. Buderi, Radar..., s. 332–333.. W trakcie II wojny światowej rozpoczęto masową produkcję germanowych diod ostrzowych do celów radarowychR. Buderi, Radar..., s. 334–339..
Podział diod thumb|Duodioda próżniowa AZ12
Lampy elektronowe Próżniowe
Dioda próżniowa żarzona pośrednio Dioda próżniowa żarzona bezpośrednio Duodioda 80px 75px 90px Lampowe diody próżniowe składają się z dwóch elektrod umieszczonych w szklanej lub rzadziej metalowej bańce o wysokiej próżniZ.Mendrygał, „1000 słów...”, s. 80.. Katoda jest żarzona za pomocą prądu elektrycznego, a pod wpływem wysokiej temperatury zachodzi emisja termoelektronowa. W ten sposób katoda staje się źródłem elektronów, a ich przepływ jest możliwy tylko w jedną stronę: od katody do anody. Były produkowane w dwóch zasadniczych rodzajach: diody detekcyjne (do niewielkich sygnałów) i prostownicze (do układów zasilających).
Próżniowe diody prostownicze (zwłaszcza na wyższe napięcia) były nazywane kenotronamiZ.Mendrygał, „1000 słów...”, s. 165.. Lampę złożoną z dwóch diod w jednej bańce nazywa się duodiodą.
Diody próżniowe wyszły z użycia i zostały zastąpione przez diody półprzewodnikowe.
Gazowane
Gazotron również składa się z dwóch elektrod (żarzonej katody i anody), ale są one umieszczone w bańce wypełnionej gazem (zwykle gazem szlachetnym, parami rtęci lub ich mieszaniną)Z.Mendrygał, „1000 słów...”, s. 120.. Były stosowane w urządzeniach zasilających większej mocy (wyszły z użycia).
Półprzewodnikowe
Podział ze względu na materiał thumb|Różne diody półprzewodnikowe; na samym dole mostek prostowniczy (Graetza) Ogólny symbol diody 110px Na różnych etapach rozwoju techniki półprzewodnikowej wprowadzano do użytku różne materiały. Wczesne diody półprzewodnikowe, używane jako detektor kryształkowy, były wytwarzane głównie z kryształów galeny, rzadziej z innych minerałów. W latach 50. i 60. XX w. dominowały diody germanowe. Obecnie większość diod to diody krzemowe W diodach na duże napięcia i moce używa się też węgliku krzemu. Bardzo duża rozmaitość materiałów półprzewodnikowych występuje w diodach (elektroluminescencyjnych, laserowych i fotodiodach) będących przyrządami elektronowo-optycznymi, na przykład arsenek galu, azotek galu, antymonek indu.
Podział ze względu na budowę Ze względu na budowę diody półprzewodnikowe możemy podzielić na:
Diody złączowe (dawniej warstwowe) Są zrealizowane jako złącze p-n składające się z dwóch obszarów półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa. To współcześnie najpopularniejszy rodzaj diody półprzewodnikowej.
Diody Schottky’ego Symbol diody Schottky’ego 110px
Dioda Schottky’ego jest złączem metal-półprzewodnik. Formalnie do tej grupy zaliczyć można także detektory kryształkowe składające się z półprzewodnikowego kryształu i metalowego drucika. Złącze metal-półprzewodnik występuje także w pierwszych produkowanych wielkoseryjnie prostownikach: kuprytowym i selenowym. W prostowniku kuprytowym (produkowanym w latach 30. i 40. XX w. i wypartym przez prostowniki selenowe) było to złącze Cu-Cu2O.
Diody ostrzowe
Diody ostrzowe to diody, w których jedną z elektrod stanowi metalowe ostrze będące w kontakcie z półprzewodnikiem. W zależności od technologii wytwarzania mogą mieć strukturę fizyczną złącza p-n albo złącza metal-półprzewodnik. Obecnie mają znaczenie jedynie historyczne.
Diody PIN
Diody PIN (ang. p, intrinsic, n) posiadają pomiędzy warstwami złącza p i n warstwę niedomieszkowaną. Charakteryzują się małą pojemnością złącza i są używane w układach wielkiej częstotliwościB. Wilamowski, Specjalne..., s. 50..
Ze względu na funkcję thumb|350px|Charakterystyka prądowo-napięciowa typowej diody uniwersalnej. Na wykresie zaznaczono obszary, w których dioda znajduje się w stanie przebicia (breakdown), jest spolaryzowana w kierunku zaporowym (reverse) oraz przewodzenia (forward). Na rysunku nie została zachowana skala – dla typowej diody napięcie przewodzenia jest małe w stosunku do wartości bezwzględnej napięcia przebicia
Diody uniwersalne
Diody uniwersalne charakteryzują się umiarkowanymi maksymalnymi napięciami wstecznymi i dopuszczalnymi prądami, średnimi częstotliwościami pracy i czasami przełączania. Są stosowane w obwodach sygnałowych jako detektory, przełączniki itp.
Diody prostownicze
Diody prostownicze służą do prostowania prądu przemiennego w układach zasilających. Charakteryzują się dużymi dopuszczalnymi napięciami wstecznymi i dopuszczalnymi prądami, natomiast zwykle mają niewielką maksymalną częstotliwość pracy.
Diody impulsowe
Diody impulsowe (przełączające) charakteryzują się niewielkim czasem przełączania przy zmianie polaryzacji pomiędzy kierunkiem przewodzenia i zaporowymB. Wilamowski, Specjalne..., s. 16–17..
Różnorakie diody specjalne spełniają w obwodach zadania inne niż jednokierunkowe przewodzenie prądu. Należą do nich:
Diody pojemnościowe Symbol diody pojemnościowej 110px
Diody pojemnościowe (warikapy, waraktory) pełniące rolę zmiennej pojemności sterowanej napięciem. Są wykorzystywane między innymi w przestrajanych elektronicznie obwodach rezonansowych.
Diody elektroluminescencyjne Symbol LED 110px
Do diod emitujących promieniowanie elektromagnetyczne o różnej charakterystyce, w zakresie ultrafioletu, podczerwieni i widzialnym, należą diody elektroluminescencyjne (LED) i diody superluminescencyjne (SLD).
Diody laserowe
Jedną z klas laserów półprzewodnikowych są lasery złączowe, zwane diodami laserowymi.
Diody mikrofalowe Symbol diody tunelowej 110px
Diody mikrofalowe to diody przeznaczone do prostowania, generacji i wzmacniania przebiegów elektrycznych w zakresie częstotliwości mikrofalowych. Należą do nich diody tunelowe (Esakiego), diody Gunna, diody ładunkowe i inne.
Diody Zenera Symbol diody Zenera 110px
Diody Zenera (stabilistory) mają określone napięcie w kierunku zaporowym, przy którym zaczyna gwałtownie wzrastać ich prąd wsteczny. Są wykorzystywane w układach stabilizacji napięcia. Podobne diody lawinowe stosuje się w układach zabezpieczających przed przepięciami, mają one dużą zdolność absorbowania energii.
Zobacz też
pasmowa teoria przewodnictwa diak, transil, triak, tyrystor
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Przyrządy półprzewodnikowe Kategoria:Artykuły, które powinna mieć każda Wikipedia (od 10 do 30k)