Đặc tuyến volt-ampere của diode

Đặc tuyến volt-ampere của diode hay đặc tính V-A của diode là một đường cong giữa điện áp trên lớp tiếp giáp và dòng điện mạch. Sự sắp xếp mạch của đường cong được thể hiện trong hình bên dưới. Bố trí mạch cho thấy điện trở được mắc nối tiếp với diode tiếp giáp PN để hạn chế dòng phân cực thuận tăng lên trong các giá trị cho phép. Đường đặc tuyến của diode tiếp giáp PN được thiết kế dưới ba đường cong là điện áp bên ngoài bằng không, phân cực thuận và phân cực nghịch.

Điện áp bên ngoài bằng không

Khi mạch K hở thì không có điện áp ngoài đặt vào mạch. Do đó, không có dòng điện chạy trong mạch. Hiệu điện thế bên ngoài bằng không được điểm O biểu diễn trên đồ thị bên dưới.

Phân cực thuận

Diode tiếp giáp PN được kết nối phân cực thuận bằng cách giữ khóa K đóng và giữ công tắc gạt đôi ở vị trí một. Trong phân cực thuận, vật liệu bán dẫn loại p kết nối với đầu dương của nguồn điện và vật liệu bán dẫn loại n được kết nối với đầu âm của nguồn.

Khi tăng điện áp bằng cách thay đổi giá trị điện trở Rh, đường cong mạch tăng rất chậm và đường cong trở thành phi tuyến tính. Điểm OA trong đường cong cho thấy đặc tính điện áp tăng dần.

Dòng điện từ từ tăng theo phân cực thuận vì điện áp cấp bên ngoài được sử dụng để vượt qua rào cản điện thế của diode tiếp giáp PN. Nhưng khi rào cản điện thế bị loại bỏ hoàn toàn và điện áp bên ngoài đặt vào lớp tiếp giáp tăng lên, lớp tiếp giáp PN hoạt động giống như một diode thông thường và dòng điện mạch tăng mạnh (thể hiện trong vùng AB).

Dòng điện mạch tăng được điều khiển bởi điện trở Rh và điện trở thuận Rf. Đường cong trở thành tuyến tính. Dòng điện vượt quá giá trị định mức làm hỏng diode.

Đặc tính volt-ampe của diode được thể hiện trong hình bên dưới.

Phân cực nghịch

Khi vị trí của công tắc cực đôi gạt đôi thay đổi từ 1 đến 2, phân cực của diode sẽ thay đổi từ phân cực thuận sang phân cực nghịch, tức là vật liệu loại p kết nối với cực âm của nguồn và vật liệu loại n được kết nối với cực dương của nguồn.

Trong điều kiện phân cực nghịch, điện trở của diode trở nên rất cao và thực tế không có dòng điện nào chạy qua diode. Nhưng trong thực tế thực tế dòng điện tính bằng miliampe chảy qua diode. Dòng điện này được gọi là dòng điện nghịch. Dòng điện nghịch là do hạt mang điện thiểu số xuất hiện trong vật liệu bán dẫn ở nhiệt độ phòng bình thường. Đường đặc tính nghịch của diode tiếp giáp PN được thể hiện trong hình trên.

Phân cực nghịch của tiếp giáp PN hoạt động như một phân cực thuận đối với hạt mang điện đa số và do đó chúng tạo thành dòng điện thiểu số theo chiều ngược lại. Dòng điện này không đáng kể trên các điện áp hoạt động.

Khi nguồn nghịch tăng thì dòng điện nghịch cũng tăng lên. Sự gia tăng liên tục của điện áp nghịch làm tăng động năng của các hạt mang điện thiểu số. Động năng của các electron thiểu số trở nên tăng đến mức chúng đánh bật các electron ra khỏi liên kết bán dẫn.

Ở trạng thái này, lực cản của rào cản tăng lên do đánh thủng xảy ra tại tiếp giáp. Do đó dòng điện phân cực nghịch tăng lên và làm hỏng tiếp giáp vĩnh viễn.

Điện áp tại đó tiếp giáp PN bị phá được gọi là điện áp đánh thủng.

Sau đây là những điểm quan trọng cần cân nhắc khi vẽ đồ thị đường đặc tuyến volt-ampere.

Không có dòng điện nào chạy qua diode khi điện áp bên ngoài bằng không.

Trong phân cực thuận, dòng điện tăng nhẹ cho đến khi vùng cạn kiệt hoàn toàn bị xóa sổ.

Sự phân cực về phía trước tăng đột ngột sau điện áp đầu gối.

Dòng điện thuận bị giới hạn bởi điện trở nối tiếp R và điện trở thuận Rf.

Dòng thuận tăng vượt quá giá trị định mức, phá hủy diode.

Ở phân cực nghịch, dòng điện nghịch tăng nhẹ với sự gia tăng của hạt mang điện thiểu số.

Với sự gia tăng của điện áp nghịch dòng nghịch lại tăng đột ngột đến một giá trị lớn. Đó là do điện áp này mà tiếp giáp bị đứt và điện trở giảm đột ngột.

Công tắc cực đôi gạt đôi có hai đầu ra (bật và tắt) cho mỗi đầu vào.