DIODA

Symbol diody

Nie wnikając zbytnio w szczegóły podstawową i najpierwotniejszą zasadą działania każdej lampy elektronowej jest ruch wyemitowanych z katody elektronów, niezależnie od ich pochodzenia. Ponieważ elektrony mają ujemny ładunek elektryczny, to zgodnie z prawami fizyki są one odpychane przez inne ujemnie naładowane elementy a przyciągane przez elementy naładowane dodatnio. Wystarczy więc obok katody emitującej elektrony umieścić inną elektrodę, podłączyć do niej dodatni biegun źródła napięcia, do katody ujemny i już mamy przepływ elektronów od katody do anody, czyli inaczej mówiąc - przepływ prądu elektrycznego. Ten prąd rośnie, jeżeli zwiększamy napięcie na anodzie, aż osiągnie pewną wartość maksymalną, nazywaną prądem nasycenia. Dzieje się tak, gdyż katoda nieustannie emituje duże ilości elektronów, które przeszkadzają sobie wzajemnie, wytwarzając ujemne pole elektryczne, które spycha wyemitowane elektrony z powrotem do katody. Wzrost napięcia anody powoduje wzrost natężenia pola przy powierzchni katody co osłabia wpływ chmury elektronów na nowo emitowane elektrony i w konsekwnecji zwiększa ilość elektronów docierających do anody. Dopiero jeżeli pole elektryczne wytwarzane przez anodę osiągnie pewną krytyczą wartość wszystkie elektrony wyemitowane przez katodę dolecą do anody - i to jest właśnie prąd nasycenia. Zwykłe diody w normalnych warunkach eksploatacji nawet nie zbliżają się do prądu nasycenia - prędzej lampa uległaby zniszczeniu z przegrzania. Zabezpiecza to układ przed nasyceniem diody - tzn. sytuacją kiedy układ w który jest włączona dioda chciałby pobrać więcej prądu niż może go dać lampa. Podstawową (i praktycznie jedyną) charakterystykę diody pokazuje widoczny obok rysunek.

Charakterystyka diody

Charakterystyka diody

Dioda próżniowa jest właśnie tą lampą, ktorą stworzył Fleming. Taką lampę nazywamy diodą, gdyż ma ona tylko dwie końcówki (nie licząc żarzenia oczywiście): anodę i katodę. Dioda jest to zawór elektryczny, który przepuszcza prąd tylko w jedną stronę, więc jej podstawowym zadaniem jest prostowanie prądu dwukierunkowego (przemiennego). W zależności od wartości tego prądu i jego częstotliwości diody dzieli się na diody prostownicze i detekcyjne.

Diody prostownicze, to diody większej mocy, których zadaniem jest wyprostowanie dołączonego do nich napięcia zmiennego, najczęściej stosowane w części zasilającej urządzeń zasilanych z sieci prądu zmiennego (50 lub 60 Hz). Ich najważniejszą cechą jest możliwość uzyskania dużej wartości prądu wyprostowanego, przy możliwie małym spadku napięcia na diodzie, oraz dużego napięcia wstecznego (w kierunku zaporowym). Przykładowe typy diod prostowniczych to: RGN 1064, AZ1, EZ 80.

W przypadku, kiedy zachodzi konieczność wytwarzania prądów stałych o większej mocy - wartości prądów powyżej kilkuset miliamperów i napięć powyżej 1000V stosuje się z reguły diody gazowane - w tych diodach zamiast próżni występuje wewnątrz bańki odpowiedni gaz (hel, wodór, pary rtęci) i przewodzenie prądu odbywa się na drodze wyładowania w gazie - powstaje w lampie prad jonowy. Ze względu na specjalne własności zjonizowanego gazu lampy takie pracują dużo efektywniej (mniej się grzeją) przy dużych prądach, a zwłaszcza przy większych napięciach. Grupą lamp, które rozwinęły się z diod gazowanych są tyratrony.

Druga grupa diod, to diody detekcyjne. Diody te pracują przy małych i bardzo małych sygnałach, więc nie muszą umieć przewodzić dużych prądów, ani wytrzymywać dużych napięć. Pracują za to z reguły przy dużych częstotliwościach, więc muszą mieć cechy umożliwiające im pracę w tym zakresie: małą pojemność pomiędzy anodą i katodą, aby sygnał w.cz. doprowadzony do diody nie "uciekał" przez tą pojemność, dużą szybkość działania - czas jaki zajmuje elektronom podróż od anody do katody powinien być mały w porównaniu do czasu trwania okresu sygnału przy którym dioda pracuje - oba te warunki narzucają małe wymiary samej diody (nie oznacza to oczywiście, że szklana lub metalowa bańka w której dioda jest zamknięta też musi być mała). Jednocześnie doprowadzenia od elektrod do nóżek lampy muszą jak najmniej wpływać na sygnał, a więc ich parametry takie jak indukcyjność i pojemność powinny być jak najmniejsze. Dlatego często diody detekcyjne są konstruowane w zupełnie inny sposób niż diody prostownicze i mają inne, czasami nawet bardzo dziwne cokoły, zwłaszcza jeżeli są to lampy przeznaczone dla bardzo wielkich częstotliwości.

Przykłady diod detekcyjnych: AB1, EAA91, 6H6

Powrót do Teorii