Dioda je polovodičová součástka ze dvou oblastí polovodiče: P a N. V nejběžnějším provedení slouží jako jednocestný ventil — propouští proud jen jedním směrem. Existuje ale řadarůzných druhů, které umí i jiné věci.
Polovodičová dioda je tvořenaPN přechodem, který vzniká při kontaktu polovodiče typu P a typu N. V místě styku rekombinují volné elektrony polovodiče typu N s dírami polovodiče typu P. Vzniká tak oblast bez náboje a polovodič typu N se nabíjí kladně, protože v něm ubývá záporný náboj, polovodič typu P se nabíjí záporně, protože v něm ubývá kladný náboj. Mezi polovodiči vznikne napětí tzv. potenciálový val, které má směr od polovodiče typu N k polovodiči typu P. Potenciálový val způsobuje, že náboje se nemohou přespřechod P-N volně pohybovat, dokud vnějším napětím se správnou polaritou není tento val překonán.
Dioda propouští proud jen jedním směrem. Ve schématech se značí:
Proud teče jen z anody na katodu (ta je obvykle barevně označena) ne obráceně.
Chování diody popisuje tzv.voltampérová charakteristika — tedy závislost protékajícího proudu na přiloženém napětí. Obrázek není v měřítku (pravá horní strana grafu je výrazně zvětšena), aby byl patrný úbytek napětí. (Pro srovnání uvádíme i dnes téměř nepoužívanou germaniovou diodu, která má sice nižší úbytek napětí, vydrží však menší závěrné napětí.) Při praktickém používání diody jsou důležité tyto parametry:
Prahové napětí a malý dynamický odpor v propustném směru způsobují, že na otevřené diodě je v propustném směrustálý úbytek napětí o hodnotě asi 0,7 V.
Ideální dioda by měla tyto parametry: nulové prahové napětí, nekonečný maximální proud v propustném směru, nulový dynamický odpor, nekonečné maximální závěrné napětí, nulový zbytkový proud.
Diody, které jsou schopné svítit, když jimi v propustném směru prochází malý proud, se vyrábějí v různém tvarovém i barevném provedení. Nejčastěji se dají sehnat zelené, žluté, červené a modré, dále existují bílé a vícebarevné. Ty mají 4 nožičky — červenou, zelenou a modrou složku a katodu. Značí se takto:
Úbytek napětí na svítivé diodě je poměrně velký, mezi 1,5 a 4,0 V (obecně platí, že směrem od červené k zelené úbytek napětí propustném směru stoupá).
Voltampérová charakteristika LED vypadá takto:
Svítivé diody skoronelze použít k usměrňování — mají malé závěrné napětí i malý propustný proud. Proto na V-A char. není ani zakreslena oblast záporných napětí. Každá svítivá dioda má stanovenýmaximální proud, který se nesmí překročit (aby se nezničila). Z charakteristiky je zřejmé, že od jistého napětí proud začíná rychle narůstat. Musíme tedy před ní vždy zařaditrezistor, který proud omezí.
Běžná svítivá dioda má povolený proud I = 20 mA. Při připojení ke zdroji o napětí Uzdroj třeba 5 V je třeba zařadit rezistor o odporu R:
Čili pro 5 V bychom použili rezistor 180 Ω.
Tabulka úbytků napětí podle barvy LED diody
Barva | Úbytek napětí |
Infračervená | 1,6 V |
Červená | 1,8 V až 2,1 V |
Oranžová | 2,2 V |
Žlutá | 2,4 V |
Zelená | 2,6 V |
Modrá | 3,0 V až 3,5 V |
Bílá | 3,0 V až 3,5 V |
Ultrafialová | 3,5 V |
V některých případech se nám hodí velký astabilní úbytek napětí v řádu jednotek až desítek V. Spojením dvaceti křemíkových diod v propustném směru za sebe bychom sice získali úbytek napětí 12 V, byl by ale dost závislý na změnách teploty a proudu.
Proto se vyrábějí diody, u kterých jde malým napětím způsobit nedestruktivníprůraz v závěrném směru, který má dobřestanovený úbytek napětí.
Prakticky není vnější rozdíl mezi "Zenerovou" (pro napětí cca od 3 do 6 V) a "lavinovou" (pro napětí vyšší) diodou a často ani v katalozích toto není rozlišováno. Liší se fyzikálním mechanismem průrazu. Průrazné napětí je závislé na teplotě. Zenerův průraz má záporný teplotní koeficient, lavinový průraz kladný. Kolem napětí 6V mohou být přítomny oba mechanismy a vzájemně se do jisté míry kompenzovat.
Vnější funkce je patrná z následující voltampérové charakteristiky (zde pro 17 V lavinovou diodu):
V závěrném směru je velmi strmá závislost proudu na napětí:úbytek napětí v závěrném směru skoro nezávisí na proudu! Této vlastnosti se užívá např. vnapěťových stabilizátorech.
Ve Schottkyho diodách nevzniká usměrňovací jev mezi dvěma druhy polovodiče, ale mezi kovem a polovodičem.
Oproti běžné křemíkové diodě se liší v tom, že má