Dióda je elektronická súčiastka s dvoma elektródami, ktorá (ideálne) vedie elektrický prúd len jedným smerom. Hovoríme, že prúd usmerňuje. V starších textoch sa ako dióda (v užšom zmysle) niekedy označovala vákuová dióda, v novších textoch sa ako dióda (v užšom zmysle) označuje polovodičová dióda.
Rozdelenie diód
Z konštrukčno-technologického hľadiska:
Z funkčného hľadiska:
usmerňovacia dióda [môže ísť aj o vákuovú diódu]
demodulačná dióda (detekčná dióda) [môže ísť aj o vákuovú diódu]
spínacia dióda [môže ísť aj o vákuovú diódu]
Zenerova dióda
lavínová dióda
Gunnova dióda
Schottkyho dióda
kapacitná dióda (varikap a varaktor)
tunelová dióda (Esakiho dióda)
luminiscenčná dióda (LED)
fotodióda
laserová dióda
magnetodióda
Funkcie diódy
Najdôležitejší typ je usmerňovacia dióda (staršie vákuová, dnes polovodičová). Je určená na výkonové usmernenie striedavého napätia. Znesie do tisíc voltov v závernom smere a bežne jednotky až desiatky ampérov v priepustnom smere. Výkonové usmerňovacie diódy, ktoré sa montujú na chladiče (zváračky, usmerňovače pre trolejbusy atp.), znesú stovky ampérov v priepustnom smere. Úbytok napätia na kremíkovej dióde v priepustnom smere je cca 0,7 V.
Okrem usmerňovania prúdu sa diódy používajú ako tepelný a svetelný senzor, emitor svetla, filter signálu, spínač, demodulátor a podobne.
Volt-Ampérová charakteristika diódy
Úbytok napätia v priepustnom smere UF sa stanoví pre prúd v priepustnom smere IF. V závernom smere tečie diódou záverný prúd IR až kým sa nepresiahne záverné napätie diódy UR. Pracovný rozsah napätia na dióde musí byť menší ako je záverné napätie diódy UR. Prúd tečúci diódou musí byť menší ako maximálny prúd diódy v priepustnom smere IFM. Čas zotavenia diódy to je čas potrebný na prepnutie diódy z priepustného stavu do záverného stavu. S rastúcim kmitočtom signálu musí byť čas zotavenia diódy kratší.
Demodulačná dióda
Demodulačná dióda, alebo detekčná dióda je dióda na demoduláciu amplitúdovo alebo frekvenčne modulovaného vysokofrekvenčného signálu. Charakteristický je pre ňu veľký usmerňovací pomer a dobré vysokofrekvenčné vlastnosti, najmä malé medzielektródové kapacity.
Zenerová dióda
Zenerova dióda (hovorovo zenerka), pomenovaná podľa am. fyzika C. Zenera, je kremíková plošná polovodičová dióda s veľmi tenkým priechodom PN. Pri pôsobení napätia v závernom smere vzniká vo vyprázdnenej oblasti veľká intenzita elektrostatického poľa, že sa vytrhávajú elektróny z väzieb kryštálovej mriežky. To má za následok prudký vzrast minoritných nosičov náboja. Pri dosiahnutí určitého napätia v závernom smere nastane nedeštruktívny prieraz – prudko stúpne prúd. V tejto oblasti pripadá na malú zmenu napätia veľká zmena prúdu. Tento druh prierazu sa nazýva Zenerov prieraz a napätie, pri ktorom nastáva sa nazýva Zenerovo napätie.
V priepustnom smere sa Zenerova dióda správa ako bežná usmerňovacia dióda. V závernom smere nastáva jav Zenerovho prierazu (v závislosti od konštrukcie PN priechodu) od napätia cca 3 V. Priemyselne vyrábané Zenerove diódy sa konštruujú s ohľadom na určitú konkrétnu hodnotu Zenerovho napätia. Využívajú sa v usmerňovačoch a stabilizátoroch napätia.
Gunnova dióda
Gunnova dióda je druh diódy, ktorý sa využíva vo vysokofrekvenčnej elektronike. Pozostáva iba z dotovaných polovodičov typu N, čo je celkom nezvyčajné, keďže väčšina polovodičových diód sa skladá z polovodičov typu N aj P. Gunnova dióda pozostáva z troch oblastí, dve z nich sú ťažko dotované polovodiče typu N na oboch svorkách, tretia oblasť predstavuje tenkú vrstvu ľahšie dotovanej vrstvy nachádzajúca sa medzi dvoma viac dotovanými polovodičmi. Keď privedieme na diódu napätie, elektrický gradient bude vyšší v strednej tenkej vrstve. Samotné vedenie bude prebiehať tak ako v každom inom vodivom materiáli s prúdom, ktorý je úmerný použitému napätiu. Napokon, pri vyššej hodnote poľa, sa vodivé vlastnosti strednej vrstvy zmenia. Postupne dôjde k zvyšovaniu jej odporu a znižovaniu elektrického gradientu v strednej vrstve, čím sa zabráni ďalšiemu vedeniu a hodnota prúdu začne klesať. V praxi to znamená, že Gunnova dióda má oblasť záporného diferenciálneho odporu.
Schottkyho dióda
Schottkyho dióda je polovodičová dióda využívajúca usmerňovacie vlastnosti priechodu kov-polovodič. Má menší úbytok napätia v priepustnom smere ako obyčajné usmerňovacie diódy, je však schopná odolávať menším napätiam v závernom smere (10 až 150 V) oproti normálnym diódam. Schottkyho diódy sú veľmi rýchle (reverse recovery time v jednotkach ns). Obe tieto vlastnosti ich predurčujú okrem iného na usmerňovacie aplikácie v spínaných zdrojoch.
Kapacitná dióda
Kapacitná dióda je polovodičová dióda, ktorá využíva napäťovo závislú kapacitu priechodu p-n polarizovaného v záverovom smere. Rozlišujú sa druhy varikap a varaktor.
Varikap:
Varikap je kapacitná dióda, ktorá slúži ako napätím riadený kondenzátor do nf a vf obvodov. Varikap je založený na tom, že šírka prechodu NP v závernom smere diódy závisí na pripojenom napätí. Tento efekt sa objavuje pri všetkých polovodičových diódach, ale varikap je pre tento účel špeciálne prispôsobený. Varikapy sa používajú v ladených obvodoch (napríklad v rozhlasových a televíznych prijímačoch) a iných obvodoch vyžadujúcich premennú kapacitu, čím varikapy nahrádzajú otočné kondenzátory.
Varaktor:
Varaktor je kapacitná dióda určená pre mikrovlnné frekvenčné pásmo. Priechod p-n sa zhotovuje epitaxnou technológiou.
Tunelová dióda:
Tunelová dióda alebo Esakiho dióda je polovodičová dióda, ktorá sa vyrába zo silne dotovaného germánia alebo arzenidu gália. Je to dióda, ktorá vykazuje na Volt-Ampérovej charakteristike oblasť záporného diferenciálneho odporu. Pri spätnom zapojení sa chová ako lineárny rezistor s malým odporom. Oblasť VA charakteristiky so záporným dynamickým odporom vzniká vplyvom tunelového javu. Tento jav vzniká pri veľmi úzkych prechodoch PN s veľmi vysokou koncentráciou prímesí po oboch stranách prechodu PN. Tunelové diódy sa používajú v oscilátoroch a zosilňovačoch až do veľmi vysokých frekvencií (f = 10 GHz).
Luminesenčná dióda
Luminiscenčná dióda alebo svetelná dióda (iné názvy: elektroluminiscenčná dióda, LED, LED dióda, zriedkavo: svietivá dióda, žiarivá dióda, dióda emitujúca svetlo, ľudovo ledka, angl. light-emitting diode) je polovodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzkospektrálne svetlo, keď ňou prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom žiarivej rekombinácie elektrón-dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba vyžarovaného svetla závisí od štruktúry PN prechodu aj od použitého materiálu.
Lasérová dióda
Laserová dióda je luminiscenčná dióda, u ktorej dochádza nad určitou prúdovou hustotou prevažne k stimulovanej rekombinácii nosičov náboja, doprevádzanej emisiou žiarenia, pričom s hustotou prúdu sa zväčšuje koherentná časť rekombinačného žiarenia. K tomuto deju dochádza pri priechode priepustného prúdu prechodom PN.
Vlastnosti:
Polovodičové lasery majú veľmi malé rozmery - dĺžku približne len 0,1 mm. Pretože je aktívna oblasť veľmi úzka (okolo jedného mikrometra), je divergencia (rozptyl) vychádzajúceho lúča veľmi veľká a je nutné zväzok kolimovať do rovnobežného smeru vhodnou šošovkou. Spektrálne a iné vlastnosti závisia od druhu použitého polovodičového materiálu a spôsobu prevedenia PN-prechodu. Priame budenie elektrickým prúdom prináša výhodu v jednoduchosti modulácie laserového zväzku.
Využitie:
Nachádzajú široké možnosti použitia, napr. pri konštrukcii číslicových zariadení s rýchlosťou 109 operácií za sekundu a v logických obvodoch s operačnou rýchlosťou 109 až 1013 operácií za sekundu.
Diak je obojsmerná dióda urcená na spínanie dalších spínacích prvkov s väcším výkonom, napr. triaku. Hodnota prierazného napätia UBO sa pohybuje v rozmedzí ±20 až
±40 V a jednosmerný odpor v hodnotách 5 až 50 k.
Volt-ampérová charakteristika
Diak je v nevodivom stave kým sa nepresiahne prierazné napätie UBO. V tomto bode dochádza k lavínovému prierazu a diak prechádza do stavu lavínovej vodivosti. Úbytok napätia na diaku sa skokom zníži na hodnotu približne 5 V pricom vznikne prierazný prúd IBO vhodný na spínaie tyristora, triaku a pod. Typická výkonová strata diaku je 0,5–1 W.
