Dioda.

Componentele folosite n electronic sunt de dou tipuri: pasive i active. n momentul n care sunt parcurse de un curent electric, cele active i pstreaz ntotdeauna parametrii constani. Spre deosebire de acestea, compontele active i pot modifica parametrii n funcie de o groaz de factori. Pentru nceput vom vorbi despre cel mai simplu exemplu de componenta activ, i anume desprediod. Prin urmare, astzi vom afla: Ce este dioda ? Cum funcioneaz o diod ? Notarea diodelor Parametrii diodei Principalele tipuri de diode: Dioda redresoare Dioda Zenner Dioda varicap Dioda Shottky Dioda Tunnel Fotodioda LED-ulCe este dioda ?Este o component electronic a crei rezisten electric depinde de valoarea i de sensul tensiunii aplicate ntre cele dou borne ale acesteia. Mai concret, principala proprietate a unei diode este aceea c las curentul electric s treac doar ntr-un singur sens. Echivalentul ei mecanic este supapa (de sens).Din punct de vedere fizic, dioda este compus dintr-o jonciune PN.Spre deosebire de rezistene, bobine i condensatorii nepolarizai, bornele unei diode au semnificaii diferite i de aceea fiecare a primit un nume special anod i catod. Simbolul general al unei diode este prezentat nfigura 1, unde este artat care born este anodul i care catodul.

Figura 1. Dioda simbolizare generalDac te uii atent la simbolul diodei, pare c este compus dintr-o sgeat care strpunge o barier (bara aia vertical din dreapta triunghiului). Este important s ii minte c sensul sgeii din simbolul diodei arat sensul n care dioda permite trecerea curentului electric. Cu alte cuvinte, dioda poate fi conectat ntr-un circuit n dou moduri: polarizare direct (n care dac legm plusul la anod i minusul la catod, dioda conduce curentul electric); polarizare invers (n care dac legm plusul la catod i minusul la anod, dioda nu conduce curentul electric).

Figura 2. Dioda n polarizare direct i n polarizare indirectnfigura 2sunt schematizate cele dou moduri posibile de conectare a unei diode ntr-un circuit. Pn acum am considerat dioda ntr-o situaie idealizat: dac este polarizat direct va conduce curentul electric (adic va avea rezistena electric egal cu zero) iar dac este polarizat invers nu va conduce curentul electric (adic va avea o rezisten electric infinit de mare).n realitate nimic nu e perfect, nici mcar dioda. Cnd este polarizat direct, rezistena ei electric nu este chiar zero, iar cnd este polarizat invers dioda las s treac un mic curent, chiar dac acesta este extraordinar de mic.Cum funcioneaz o diod ?Aa cum se vede nfigura 2, dioda las s treac un curent direct (Id) atunci cnd este polarizat direct i un curent invers minuscul (Ii) atunci cnd este polarizat invers. Am spus la nceputul articolului c funcionarea diodei este similar cu cea a unei supape de sens. Hai s detaliem acest fapt aruncnd o privire pe graficul dinfigura 3.

Figura 3. Diagrama tensiune-curent a unei diodeLinia roie arat ce curent (Idiod) apare n diod atunci cnd la borne i punem o anumit tensiune (Udiod). Observm c linia asta nu este chiar simpl, aa c pentru a o nelege mai uor am mprit graficul n patru zone. Fiecare din aceste zone este delimitat de valorile de pe axa Udiodla care se ntmpl ceva important cu linia roie. Dup cum poate ai intuit deja, n zonele A i B dioda este polarizat invers iar n zonele C i D este polarizat direct.Zona C.Aceast zon arat c dac la bornele diodei bgm orice tensiune ntre 0 V i Vp(n polarizare direct), aceasta nu va lsa s treac nici un curent. Vpeste ceea ce se numete tensiune de prag sau tensiune de deschidere (a diodei). Vpi-l poti imagina ca fiind un arc care ine o supap presat n locaul ei: dac presiunea fluidului blocat de supap este mai mic dect fora arcului, supapa nu se va deschide iar dac presiunea fluidului depete fora arcului, supapa se va deschide.Zona D. Cuprinde zona n care diodei i este aplicat o tensiune mai mare dect Vp(tot n polarizare direct). Se observ c cu ct ncercm s-i dm o tensiune mai mare dect Vp, cu att curentul prin ea crete mai mult. Trebuie s subliniez c dup ce depim Vp, curentul prin diod crete extraordinar de repede. Asta nseamn c dac unei diode ncercm s i aplicm o tensiune cu doar foarte puin peste Vp, rezistena electric a acesteia va scdea pn foarte aproape de 0 ohmi (adic dintr-un dispozitiv izolator devine brusc unul foarte bun cu o foarte bun conductivitate electric).Ca s fiu i mai sigur c ai neles, imagineaz-i c dioda este un pahar gol i c Vpeste nlimea buzei paharului. Pentru orice nivel de umplere ntre zero i Vp, din pahar nu va curge nimic. Dac ns ridici nivelul lichidului din pahar pn la Vp, o s vezi c lichidul va ncepe s curg din pahar. Ghici ce se ntmpl dac ncerci s ridici nivelul lichidului din pahar peste Vp? Va crete nivelul lichidului ? Bineneles c nu ! Nivelul lichidului va rmne doar puin peste Vpns viteza cu care lichidul va curge din pahar va crete. Asta nseamn c practic orict te-ai strdui s creti nivelul lichidului peste Vp, nu vei reui dect s i inunzi rapid casa.Tradus n cazul diodei, aceast analogie arat c n polarizare direct dioda nu te va lsa niciodat s i bagi o tensiune cu mult mai mare dect Vp. Cu alte cuvinte, atta timp ct o diod este deschis, tensiunea de la bornele ei va fi NTOTDEAUNA doar cu foarte foarte puin mai mare dect Vp.Zona B. Este zona n care dioda este polarizat invers cu tensiuni ntre 0 i Vs, unde Vseste tensiunea de strpungere, adic tensiunea la care izolaia diodei polarizare invers cedeaz. Nu cred c este nevoie s detaliez mai mult dect c n aceast zon dioda nu las practic s treac nici un curent.Zona A. Este zona n care diodei polarizate invers i se aplic tensiuni mai mari dect poate ea suporta (Vs). Ce se ntmpl n aceast situaie ? Cu ct ncercm s bgm tensiuni mai mari dect Vs, cu att curentul prin diod va fi mai mare. Curentul provocat de depirea Vscrete la fel ca i n cazul lui Vp, adic extraordinar de repede. Asta nseamn c n polarizare nvers, nu putem depi dect cu foarte puin tensiunea Vs.Notarea general a diodelorPrin notarea general vreau s nelegi cum anume recunoti o diod ntr-un cablaj imprimat sau ntr-o cutie cu piese electronice culese de cine tie unde.Pentru cele de mare putere este cel mai simplu: indiferet de capsula sub care le ntlneti, indiferent de tipul ei, mereu vei gsi pictat pe ea simbolul general al diodei (cel dinfigura 1).n cazul celor de mic putere, nu prea este spaiu pentru pictarea simbolului diodei. De aceea, n cazul lor singurul indiciu c avem de a face cu o diod este un inel plasat la unul din capetele piesei, inel care are evident alt culoare dect restul suprafeei. n plus, acest inel i arat c borna din imediata lui apropiere este catodul diodei (vezifigura 4).

Figura 4. Indicarea catodului pe diodele de mic putereLa LED-uri i fotodiode nu mai este valabil regula cu inelul. Nu m ndoiesc c tii deja cum arat capsula unui led, aa c dac ai unul nou i vrei s-i afli care-i sunt anodul i catodul, afl c piciorul mai lung este de regul anodul. Dac este vorba de un led mai vechi, cel mai bine l controlezi cu un ohmetru (presupunnd c acesta poate da tensiuni cel puin egale cu Vp-ul LED-ului).Parametrii diodeiO foaie de catalog a unei diode poate conine chiar i zeci de parametri, ns doar puini dintre ei au o importan critic n practic. Dintre acetia amintesc: tensiunea de prag (pe care eu am notat-o cu Vp). Este tensiunea de deschidere a diodei. n cazul celor fabricate din oxid de siliciu (adic cele mai ntlnite la ora actual) Vp=~0,6 0,7V; tensiunea de strpungere (pe care eu am notat-o cu Vs). Pentru o diod polarizat invers, este tensiunea la care izolaia acesteia cedeaz; curentul diodei. Este intensitatea maxim a curentului pe care dioda l poate suporta n mod continuu (fr s se distrug). Uneori foile de catalog arat i valorile maxime ale curentului instantaneu, adic valoarea curentului maxim pe care dioda l poate suporta pentru un timp foarte scurt; timpul de revenire. Reducerea tensiunii unei diode polarizate direct sub Vpnu oprete instantaneu curentul electric prin diod. Timpul de revenire arat tocmai timpul necesar unei diode s treac din starea de conducie n starea blocat. Este un parametru important doar n aplicaii de nalt frecven; capacitatea electric.Principalele tipuri de diodeParametrii diodelor pot fi dictai ntr-o anumit msur prin procesul de fabricaie i astfel de-a lungul timpului au fost dezvoltate mai multe categorii de diode. nfigura 5este prezentat simbolizarea principalelor tipuri de diode iar mai jos ai o scurt descriere a fiecreia din acestea.

Figura 5. Simbolizarea principalelor categorii de diodeDioda redresoareEste cel mai ntlnit tip de diod. Este folosit n principal la redresarea curentului alternativ, adic la obinerea curentului continuu din curent alternativ.Dioda ZennerSingura diferen funcional a diodei Zenner fa de o diod obinuit este faptul c diodele Zenner sunt construite n aa fel nct tensiunea de strpungere s aib valori foarte precise. Astfel putem gsi diode Zenner de 1,2V, 2,7V, 3,3V, 5V, 10V, 12V, 15V i tot aa mai departe. n rest, funcioneaz la fel ca o diod redresoare, adic n polarizare direct tot la tensiunea Vpse deschide. Principala lor aplicaie este ca etalon de tensiune n construcia stabilizatoarelor de tensiune.Dioda varicapVaricap vine de la Variable Capacitor (condensator variabil). Atunci cnd sunt polarizate invers, capacitatea electric a diodelor variaz odat cu tensiunea. Asta nseamn c, n polarizare invers, diodele pot fi folosite ca i condensatoare variabile controlate nu de vreun buton mecanic ci de o tensiune electric (ce poate veni de exemplu de la un microprocesor). Diodele varicap sunt optimizate acestui scop. Acum nu-i nchipui c este vorba de cine tie ce capacitate este vorba de valori mici, ns iscusit folosite pot de exemplu s nlocuiasc funcia condensatorului variabil cu care acum 20 de ani cutai frecvena postului radio dorit.Dioda ShottkyCa i dioda redresoare, dioda Shottky este o diod frecvent folosit la redresarea curentului alternativ. Cu ce e mai bun dioda Shottky dect cea redresoare ? Cu faptul c are tensiunea de deschidere (Vp) i timpul de revenire de valori mult mai mici. Asta nseamn c pe ele se pierde mai puin putere electric i c pot fi folosite la redresarea curenilor de frecvene ridicate. Ah, i evident c sunt i ceva mai scumpe :D.Dioda TunnelEste o diod cu care nu am avut de-a face practic pn acum ns pentru c este i ea destul de celebr am fcut o mic documentare pentru amndoi. Pe scurt, am aflat c nu are tensiune de prag (Vp), adic dac o polarizezi direct, ncepe s conduc curent imediat dup de ai depit 0V. Principale ei aplicaii sunt n domeniul curenilor cu frecvene de ordinul miliardelor de heri.FotodiodaEste o diod a crei capsul are o mic fereastr prin care poate intra lumin. Particularitatea ei este aceea c dac primete suficient lumin, permite trecerea curentului electric chiar i n polarizare invers. Are o destinaie clar: senzor optic.LED-ulSunt sigur c tii deja cum arat. Ce poate tii mai puin este faptul c este de fapt o diod, c graficul tensiune-curent prezentat mai sus i se aplic i lui i c o parte din energia electric pe care o consum o transform n lumin. Un lucru interesant la el este faptul c tensiunea de deschidere (Vp) depinde de culoarea led-ului (rou are undeva ntre 1 i 2 V, verdele vreo 3V, albastrul 4V i ceva etc.). Pe lng aplicabilitatea sa ca surs de lumin, am observat c este des folosit n locul diodelor Zenner ca i etalon de tensiune. De ce ? Sincer s fiu, nc nu tiu :P.