SEMINARSKI RAD
Iz Elemenata Elektronskih Uredjaja
DIODE
Student: Profesor:
Djordje Rakić Slobodan Djukić
Čačak, april 2017. God
Visoka Škola Tehničkih Strukovnih Studija Čačak
1
DIODE
Istorijat diode
Poluprovodnički PN-spoj sa metalnim priključcima predstavlja poluprovodnički elemenat-
diodu
.
Priključak P-oblasti se naziva anoda i obeležava se sa A, a priključak N-oblasti se naziva katoda i
obeležava se ca K. Struja teče od P ka N-oblasti ili od anode ka katodi.
Vakuumske i kristalne diode su otkrivene skoro u isto vreme. Princip rada termojonske diode je
otkrio Frederik Gutri 1873. godine. Princip rada kristalne diode je otkrio 1874. godine nemački
naučnik Karl Ferdinand Braun. Medjutim, princip rada termojonske diode je ponovo otkrio
Tomas Edison 13. februara 1880. godine, za šta je priznat patent 1883. godine. Braun je
patentirao kristalni ispravljač 1899. godine. Prvi radio prijemnik koji koristi kristalni ispravljač je
napravio 1900. godine Pikar.Prve diode su elektronske cevi (poznate kao termojonske
vakuumske cevi), kod kojih su elektrode okružene vakuumom u staklenom balonu, slično
sijalicama sa užarenim vlaknom. Pronalazač ovakve konstrukcije diode je Džon Ambroz Fleming,
naučni savetnik u kompaniji Markoni, koji je 1904 godine na osnovu radova Tomasa Edisona
uspešno demonstrirao ovu čudnu spravu, a patentirao je novembra 1905. godine.Izraz je smislio
Viljem Henri Ekls 1919, godine grčko-latinskom kombinacijom reči di-dva,
ode-puta
.
Tehnologija diode
Kao i sijalice sa užarenim vlaknom, tako i vakuumske cevi imaju nit koja se užari kada kroz nju
teče električna struja. Užarena nit u vakuumu emituje elektrone a potom električni napon,
razlika potencijala, između elektroda, pokreće elektrone od užarene elektrode ka drugoj,
hladnoj. Tako tok (negativnog) elektrona od užarene niti kroz vakuum do druge (pozitivne,
hladne) elektrode predstavlja protok električne struje. Usijana elektroda, izvor elektrona, se
naziva anoda, a hladna se zove katoda. Neuporedivo manje elektrona može ići u suprotnom
smeru, čak i ako je katoda negativno naelektrisana, jer ne postoji termojonska emisija elektrona
koja se izaziva usijavanjem.
Napomena
: tok elektrona se odvija od anode ka katodi, ali pošto je elektron nosilac negativnog
naelektrisanja, struja se označava tako da teče od katode ka anodi. To je provodni smer
diode.Mada se vakuumske cevi, diode, koriste još u par specijalizovanih primena, većina
savremenih dioda je zasnovana na poluprovodničkim p-n spojevima. Kod poluprovodničkih
dioda struja teče od p-strane (anoda) ka n-strani (katoda), isto kao i kod vakuumske cevi ali ne i
u suprotnom smeru. U slučaju obrnute polarizacije diode dolazi do uklanjanja nosilaca
naelektrisanja iz oblasti spoja i stvaranja oblasti prostornog tovara. Način nastanka i objašnjenje
rada ovog čudno nazvanog otkrovenja je povezan sa kvantnim efektom prelaska elektrona
preko potencijalne barijere ali, na svu sreću, postoje i jednostavnija objašnjenja.
Visoka Škola Tehničkih Strukovnih Studija Čačak
3
Snimanje karakteristika diode
Snimanje karakteristika diode u direktnom smeru se obavlja pomoću kola prikazanog na slici:
E je izvor jednosmernog napona koji tipično iznosi 10 V jer se obično koristi i za druge potrebe,
mada u ovom slučaju može da bude i niži (na primer 3V). Otpornik R služi za ograničenje struje
u slučaju pogrešnog rukovanja i na taj način štiti elemente kola od pregorevanja; njegova
tipična otpornost je 1 K
Ω
, ali može da ima i druge vrednosti i to naročito kod snimanja
karakteristika dioda za velike struje. Struja kroz diodu se meri miliampermetrom (mA), a napon
na njoj pomoću digitalnog (može i analognog elektronskog) voltmetra. Treba napomenuti da za
ovo snimanje nije dobro upotrebljavati električni voltmetar jer je kod njegove normalne
upotrebe struja kroz njega nekoliko desetina A i nju bi miliampermetar registrovao kao struju
kroz diodu.
Menjanje napona na diodi se obavlja pomoću potenciometra P. Kada se njegov klizač nalazi u
krajnjem donjem položaju, tada je napon na diodi, odnosno izmedju tačke A i mase jednak nuli
(masa je zajednička tačka u nekom uredjaju i obično je uzemljena preko mrežnog priključka).
Napon na diodi treba povećavati u skokovima po 100 mV, počevši od nule pa do 1V za
silicijumsku diodu, i pritom miliampermetrom meriti struju kroz nju. Kod germanijumske diode
skokovi treba da budu u početku oko 20 mV, dok kasnije mogu da budu i veći. Podaci dobijeni
merenjem unose se u tabelu, a zatim se na milimetarskoj hartiji crta dijagram I = f(U). Ha
horizontalnu osu se nanose vrednosti napona, a na vertikalnu struje.
Snimanje karakteristike diode u inverznom smeru se, normalno, ne izvodi za silicijumske diode
jer je struja u ovom slučaju veoma mala i iznosi tipično oko 1 nA. Merenje ovako male struje
može da se izvede samo specijalnim instrumentima ili metodama. Ovo snimanje ipak može da
se izvede kod germanijumskih dioda pomoću kola, koje je prikazano na slici:
Visoka Škola Tehničkih Strukovnih Studija Čačak
4
Ovde mikroampermetar (mA) služi za merenje struje, a elektronski voltmetar za merenje
napona. Ovde je potrebno staviti voltmetar pre mikroampermetra, da mikroampermetar ne bi
merio struju kroz voltmetar. Napon može da se menja u većim skokovima, na primer po 1 V ili 5
V. Podaci se takodje unose u tabelu na osnovu koje se crta dijagram. U kolo takodje može da se
stavi silicijumska dioda da bi se videlo da je njena inverzna struja praktično jednaka nuli.
Realna karakteristika silicijumske diode ima prag provodjenja, odnosno deo karakteristike u
kojoj struja praktično ne teče. Direktna struja počinje da teče negde oko 0,6 V i naglo raste sa
povišenjem napona. Inverzna struja kod normalnih inverznih napona je toliko mala da o njoj
praktično ne treba voditi računa.
Kod germanijumskih dioda inverzna struja može da bude znatna, jer je orijentaciono za oko
1000 puta veća nego kod silicijumskih. Germanijumske diode imaju niži prag provodjenja (oko
0,2 V). Germanijumske diode se relativno malo upotrebljavaju jer imaju znatno lošije
karakteristike od silicijumskih u većini slučajeva. Sada se, normalno, koriste samo tačkaste
germanijumske diode jer imaju nizak prag provodjenja i malu kapacitivnost PN-spoja.
Posebno treba obratiti pažnju na podelu ose za struju pri inverznoj polarizaciji, podela je u
mikroamperima jer se kod podele u miliamperima inverzna struja uopšte ne bi videla.
