3. Dioda a její charakteristika
Dioda má dvě vývody: anodu (strana P) a katodu (strana N). Ve schématu je to trojúhelník mířící na čárku — a ten trojúhelník je šipka dohodnutého směru proudu. Nemusí se to pamatovat, dá se to přečíst.
Shockleyho rovnice
Není to empirický vzorec, ale odvozený z toho, kolik nosičů má dost energie překonat bariéru — a to je Boltzmannovo rozdělení, tedy exponenciála.
I = IS · ( eU/(n·VT) − 1 )Shockleyho rovnice diody
- IS — saturační proud, řádově 10−14 A u malé křemíkové diody. Určuje, „kde" křivka stojí.
- n — ideální činitel, 1 až 2. Blízko 1 u dobré diody, blíž 2 tam, kde převládá rekombinace v ochuzené oblasti.
- VT — teplotní napětí, k·T/q. Při 300 K je to 25,852 mV. Tuhle konstantu není potřeba hledat v tabulkách: k i q jsou od revize SI v roce 2019 přesné definiční hodnoty, takže se dá spočítat.
VT = k·Tq = 25,852 mV při 300 Kteplotní napětí
Číslo, které stojí za zapamatování: 60 mV na dekádu
Z rovnice plyne, že desetinásobný proud stojí n · VT · ln 10 ≈ 59,5 mV. Tedy: mezi 1 mA a 10 mA je rozdíl asi 60 mV, mezi 1 mA a 100 mA asi 120 mV.
Proto je „dioda má 0,7 V" jen zvyk. Má 0,55 V při mikroampérech, 0,66 V při miliampéru a 0,78 V při stovce miliampér. Ta hodnota je tak plochá, že se dá pro odhad považovat za konstantu — ale konstanta to není.
při 1 mA drží 655 mV · desetinásobek proudu stojí 59,6 mV navíc · V_T = 25,86 mV
Průraz v závěrném směru. Rovnice výše platí, dokud se dioda nedostane
za své závěrné napětí. Tam začne vést zpátky, a to prudce. U běžné diody je to konec součástky;
u Zenerovy je to pracovní režim — o tom kapitola 5.