Kristalne diode osnivaju se na svojstvimapoluvodiča, koji se po svojojelektričnoj vodljivosti nalaze između dobrihelektričnih vodiča iizolatora. Među poluvodiče spadajugermanij isilicij. Prema vrsti primjesa razlikujemon-germanij, koji imaarsena ip-germanij, koji ima u sebiindija. Ako se ove dvije vrste germanijakristaliziraju jedna do druge, onda ćeelektrična struja teći samo onda ako jep-germanij spojen s pozitivnim, an-germanij s negativnim polomizvora struje. Na taj način izrađuju se kristalne diode, koje su smještene u malu staklenu cjevčicu. One služe daizmjeničnu struju pretvaraju uistosmjernu, a upotrebljavaju se i za detekciju. Detekcija je pretvaranje visokofrekventne izmjenične struje u niskofrekventnu, koja može pokrenuti membranuslušalice, odnosnozvučnika.[2]
Osnova rada većine današnjih dioda se temelji na strukturi koja se naziva PN-spoj. Kod pn dioda (spojnih) u ovisnosti o narinutom naponu, teče struja. Uz narinuti napon priključen tako da je negativan pol izvora nakatodi a pozitivan naanodi, dioda je propusno polazirana i vodi stuju. Uz suprotan polaritet narinutog napona dioda neće voditi, točnije kroz diodu će teći mala reverzna struja zasićenja. Drugi tip dioda su Schottkyjeve diode, koje svoj rad temelje na spoju metal-poluvodič.
Ovisnost struje diode o priključenom naponu, odnosno strujno-naponsku karakteristiku (i(u) karakteristiku), opisuje Shocklyeyeva jednadžba:
Na i(u) karakteristici postoje tri područja: područje zapiranja, područje vođenja i područje proboja. Napon koljena, koji se nekada naziva i napon uključenja diode, je onajnapon u području vođenja u kojem dioda naglo počinje voditistruju. Napon koljena ovisi o materijalu izrade, te iznosi 0,7V zasilicij, 0,3V zagermanij, 1V za galij-arsenid i 0,2 V za spoj metal-poluvodič.
Vakuumska dioda (John Ambrose Fleming, 1904.), koja se sve manje primjenjuje, jeelektronska cijev s dvjemaelektrodama uvakuumu, od kojih je jedna užarena (termoelektronska emisija). Kada je negativnipol (katoda) na užarenoj elektrodi, a pozitivni (anoda) na hladnoj elektrodi, diodom teče strujaelektrona od katode prema anodi. Međutim, uz izmijenjeni polaritet, kada užarena elektroda postaje pozitivna, dioda ne vodi struju elektrona.
Kada se negativni pol anodne baterije spoji s pozitivnim polom baterije za žarenje, onda jestrujni krug zatvoren. Tek kada se katoda užari, izlazit će iz nje elektroni koje privlači pozitivno nabijena anoda. Tada u cijevi nastanetermoelektronska struja od katode prema anodi, dok u tehničkom smislu kažemo da struja teče od anode prema katodi.
Ako struju žarenja držimo stalnom, pa anodi povećamoelektrični napon, vidjet ćemo po miliampermetru da će anodna struja biti sve jača. Spojimo li anodu s negativnim polom anodne baterije, struja neće teći kroz diodu jer elektrone odbija negativno nabijena anoda. Znači,dioda propušta električnu struju samo u jednom smjeru. To svojstvo diode iskorištava se za ispravljanje izmjenične struje u istosmjernu.
Poluvodička ilikristalna dioda sastoji se od dvaju slojevapoluvodičkogakristala različita tipa (PN-prijelaz) ili od sloga metal–poluvodič (Schottkyjeva dioda).
Ispravljačke ilisignalne diode su diode koje se rabe za ispravljanje izmjeničnih veličina u istosmjerne. Njihov rad je već opisan u uvodu: diode vode struju kada su propusno polarizirane, a ne vode kada su nepropusno. Zovu se još i signalne jer se upotrebljavaju udemodulaciji radio signala. Ispravljačke diode su bile osnovni elementi jednih od prvih elektroničkih logičkih vrata (DTL - eng.Diode Transistor Logic). Ispravljačka dioda pokazuje veliku razlikuvodljivosti u propusnom i nepropusnom (zapornom) smjeru, pa se rabi uispravljačima,usmjerivačima idemodulatorima.
Zenerove diode su diode koje se uglavnom upotrebljavaju kao referentni izvori napona. Zenerova dioda postaje, pri takozvanom Zenerovu naponu, naglo vodljiva u nepropusnom smjeru, pa služi kao stabilizatornapona.
Svjetleća dioda iliLED (engl.Light Emitting Diode) svijetli pri prolasku struje i upotrebljava se kao pretvornik električne informacije u svjetlosnu, većinom za signalna svjetla različitih boja ili kao dio svjetlećega optoelektroničkoga pokaznika Svjetleće diode emitirajusvjetlost kada su propusnopolarizirane. Boja svjetlosti ovisi o primjesama upoluvodiču, a mogu biti od ultraljubičaste do infracrvene. Upotrebljavaju se za prijenos signala (infracrvene) i signalizaciju. Upotrebljavaju se i prilikom galvanskog odvajanja električnih krugova, najčešće u optokaplerima.
Schottkyeva dioda temelji svoj rad na ispravljačkom spoju metal-poluvodič. Osnovna karakteristika ove diode je da ima na mjestu PN prijelaza pločastu poluvodičku izolaciju koja se zatvara u vremenu od 100 ps i mali napon koljena (0,2 V). Zbog oblika strujno-naponske karakteristike te kratkog vremena oporavka prikladna je za primjenu u brzim, impulsnim sklopovima ili kao zaštitni element.
Esakijeva ilitunelska dioda koristi se kao brza sklopka ilioscilator, aGunnova dioda (po britanskom fizičaru Johnu Battiscombeu Gunnu, 1963.) kao oscilator,pojačalo i modulator na vrlo visokimfrekvencijama, u području takozvanihmikrovalova. Kod tunelskih dioda dolazi na uskom zapornom sloju do efekta tuneliranja kod čega slobodni elektroni i šupljine prelaze s jedne na drugu stranu PN-spoja kod malih napona. Tunelske diode rabe se u oscilatorima velikih frekvencija do 10 GHz. Odonos između strujeIp iIv iznosiIp/Iv = od 5 do 10.
Varaktor,kapacitivna dioda ilivarikap u zapornom se smjeru ponaša kaoelektrični kondenzator selektričnim kapacitetom ovisnim onaponu. Kapacitet je posljedica osiromašenog sloja u pn-spoju. Upotrebljava se u modulatorima. Najčešće radi u nepropusnom području. Kapacitet se kreće između 10 i 200pF, a probojni naponi su oko 40V. Kapacitivne diode upotrebljavaju se za ugađanje titrajnih krugova i za automatsku regulaciju frekvencije u radiotehnici.
Fotodioda primjenjuje unutarnjifotoelektrični učinak i vodljivost joj ovisi oosvjetljenju, pa se koristi kao pretvornik svjetlosne informacije u električnu.
Ispravljanjeizmjenične struje se temelji na osnovnome principu rada diode: vođenje struje kada je propusno polarizirana. Na taj način se iz izmjenične struje može dobitiistosmjerna struja.
Diode se upotrebljavaju u dva tipaAM modulatora (prekidački modulator i balansirani prstenasti modulator) te zaFM modulator (modulator s kapacitivnom diodom). Diode se, kod demodulacije, najčešće upotrebljavaju u sklopovima za demodulaciju amplitudno moduliranog signala (AM) u sklopu koji se naziva detektor envelope (eng.Peak Detector).
Stabilizacija napona podrazumjeva osiguravanje konstantnog istosmjernognapona s malom valovitošću (ako se radi o dobivanju istosmjernog napona iz ispravljača) i malom (ili nikakvom) ovisnosti izlaznog napona o opterćenju. Kao stabilizator napona često se primjenjujeZener dioda.
Za ovu svrhu se primjenjuju LE diode, najčešće ugrađene u alfanumeričke pokaznike poznatiji kao LED displeji. LE displeji mogu biti segmentni i matrični. LE diode se mogu rabiti i samostalno, kao indikacija neke veličine ili stanja (npr. uključen uređaj, punjenje baterije itd.).
