The Ideal Diode

1. The Ideal Diode The ideal diode has the characteristic of an open switch when it is reverse biased and those of a closed switch when forward biased.

2. Biasing polarities Forward Reverse Equivalent Circuit

3. Based on the characteristics of a switch, we can make the following statement about the ideal diode: When reverse diode (open switch) • The diode will have infinite resistance. • The diode will not pass current. • The diode will drop the entire applied voltage across its terminals  When forward biased (closed switch) • The diode will have no resistance. • The diode will have no control over the current through it. • The diode will have no voltage drop across its terminals.

4. SYMBOL ZENER SCHOTTKY VARACTOR SHOCKLEY TUNNEL

5. ZENER DIODE ANODE CATHODE

6. A zener diode is a special diode that has been optimized for operation in the breakdown region. These devices are unlike ordinary diode, which are intended never to be operated at or near breakdown. • Voltage regulation is perhaps the most common application of a zener diode. The zener diode is connected parallel with the load of the power supply. The zener voltage remains constant despite load current variations.

7. Volt-Ampere Characteristic Curve • In the forward region the zener acts the same as an ordinary silicon rectifier diode with a forward voltage drop of about 0.7 V when conducting. • In the reverse-bias region, a small reverse leakage current flows until the breakdown voltage is reached. At this point the reverse current through the zener increases sharply. The reverse current is called zener current, IZ. • Notice that the breakdown voltage, Vz, remains nearly constant as the zener current, IZ, increases. Because of this characteristic, a zener diode can ce used in voltage regulation circuits.

8. Diode zener characteristic curves

9. VARACTOR DIODE • Satu varaktor adalah satu pn diod simpang yang beroperasi dalam terbalik berat sebelah dan melalikan untuk maxi­mize sedia ada kemuatan kawasan susutan. • Kawasan susutan, dilapangkan oleh songsang kecenderungan, bertindak seperti satu kapasitor nyahelektrik disebabkan oleh sifat bukan pengalir. P dan n kawasan pengaliran dan diperbuat daripada saduran kapasitor.

10. The reverse-biased varactor diode acts as a variable capacitor

11. Basic Operation • Penambahan voltan Pincang balikan, kawasan susutan meluas, dengan keberkesanan penambah plat pemisah dan ketebalan nyahelektrik, oleh itu kemuatan akan berkurangan. Bila pengurangan voltan Pincang balikan, alur kawasan susutan akan demikian kemuatan bertambah.

12. Recall that capacitance is determined by the Ingat kembali yang kemuatan adalah ditentukan oleh kawasan saduran (A), pemalar nyahelektrik (є) dan ketebalan nyahelektrik (d), boleh dijelaskan dalam rumus berikut: C = A є d

13. Dalam satu varaktor diod, ukuran kemuatan dikawal oleh kaedah penambahan bendasing pada persimpangan PN, saiz dan pembinaan geometri diod. Nomi­nal varactor capacitances lazimnya boleh didapati daripada Pico farads dalam ratus Pico farads. Rajah 1.23 menuntunjukan simbol yang biasa untuk satu varaktor.

14. Varactor diode symbol

15. THE TUNNEL DIODE • Tunnel Diod (terowong) menunjukkan satu ciri khas terkenal dengan rintangan negatif. Membuat ia berguna untuk masa hadapan dalam aplikasi pengasing dan amplifier gelombang mikro. Dua simbol-simbol selang dibawa masuk gambarah 1.24. Tunnel Diod (terowong) dibina dengan germanium atau gallium arsenide dengan mencampur bendasing kawasan-kawasan p dan n lebih tebal dalam satu diod penerus yang konvensional. Penebalan cencampur bendasing mengakibatkan satu kawasan susutan yang sangat sempit. Figure 1.24 : Tunnel diode symbols

16. Penambahan yang lebih menjadikan pengalir tersebut membenarkan untuk semua voltan terbalik supaya tiada kesan kerosakan seperti penerus konvensional diod. Ini ditunjuk dalam gambarajah 1.25 Figure 1.25 : Tunnel diode characteristic curve

17. Juga, kawasan susutan amat sempit membenarkan elektron-elektron ke “terowong” melalui simpang PN dengan voltan pincang hadapan yang sangat rendah, dan diode itu bertindak seperti pengalir. Ini ditunjukkan dalam gambarajah 1.25 antara titik-titik A dan B . Pada titik B, voltan pincang hadapan bermula bagi membentuk satu halangan, dan arus itu mula susut sebagai voltan pincang hadapan terus meningkat. Ini merupakan kawasan rintangan negatif. • RF = ∆VF ∆IF • Kesan ini bertentangan yang digambarkan dalam hukum Ohm, di mana satu peningkatan dalam voltan, keputusan satu peningkatan dalam arus. Pada titik C, diod itu bermula menunjukkan satu perubahan diod pincang hadapan.

18. THE SCHOTTKY DIODE • Diod Schottky digunakan terutamanya dalam aplikasi frekuensi tinggi dan cepat pensuisannya. Ianya juga dikenali sebagai diod pembawa panas. Satu simbol diod Schottky ditunjuk dalam gambarajah 1.26. Diod Schottky dibina dengan sebuah kawasan separuh pengalir di dop (biasanya n­ jenis) dengan satu logam seperti emas, perak, atau platinum. Jadi, dari satu persimpangan PN, terdapat satu logam untuk persimpangan separuh pengalir, ini ditunjukkan dalam gambarajah 1.27. Susutan voltan ke hadapan lazimnya sekitar 0.3 V.

19. Figure 1.26 : Schottky diode symbol • Diod Schottky itu beroperasi hanya dengan pembawa terbanyak. Terdapat tiada minoriti pembawa-pembawa dan oleh itu arus kebocoran yang tidak terbalik sebagai dalam jenis-jenis diod lain. Rantau logam adalah yang tebal ini terhasil dengan konduksi jalur elektron-elektron, dan semikonduktor jenis n rantau adalah dengan mudah megalir.

20. Bila pincang ke hadapan, elektron-elektron tenaga lebih tinggi dalam rantau n disuntik dalam logam rantau di mana ianya melepaskan tenaga lebihannya terlalu cepat. Sejak tiada pembawa-pembawa minoriti, sebagai satu perubah diod penerus yang, terdapat satu tindak balas cepat sebenar untuk satu perubahan dalam pincangan. Schottky adalah satu pensuisan diod yang sangat cepat, dan kebanyakan daripada kegunaan-kegunaannya memanfaatkan hasil ini. Ia boleh digunakan dalam kegunaan-kegunaan frekuensi tinggi dalam banyak litar-litar digital untuk kurangkan masa pensuisan.

21. Figure 1.27 : Basic internal construction of Schottky diode