b'\n_START_ARTICLE_\nDioda\n_START_PARAGRAPH_\nDioda je elektronski element z dvema priklju\xc4\x8dkoma (anoda in katoda). Sprva so bile diode elektronke. Danes so jih skoraj povsem izpodrinile polprevodni\xc5\xa1ke diode, ki so bile tudi prvi polprevodni\xc5\xa1ki elementi._NEWLINE_Osnova dana\xc5\xa1njih polprevodni\xc5\xa1kih diod je stik dveh razli\xc4\x8dno dopiranih plasti silicija ali germanija ( t. i. PN spoj). Ena od plasti vsebuje prese\xc5\xbeek pozitivnih ionov (p-tip polprevodnika), druga plast pa prese\xc5\xbeek elektronov (n-tip polprevodnika). Debelina PN spoja se glede na velikost in smer pritisnjene elektri\xc4\x8dne napetosti lahko raz\xc5\xa1iri ali zo\xc5\xbea, kar ima za posledico poznano delovanje diode._NEWLINE_Zna\xc4\x8dilnost diode je nesimetri\xc4\x8dna in nelinearna tokovno-napetostna karakteristika. V eni smeri dioda prepu\xc5\xa1\xc4\x8da elektri\xc4\x8dni tok, v drugi (zaporni) smeri pa ne. Zaradi tega je primerna za usmerjanje izmeni\xc4\x8dnih signalov._NEWLINE_\xc4\x8ce je pritisnjena napetost v zaporni smeri vi\xc5\xa1ja od vrednosti zaporne napetosti, lahko pride do preboja diode in prevajanja toka v nasprotno smer.\n_START_SECTION_\nZgodovina\n_START_PARAGRAPH_\nZgodovina diode sega v leto 1873, ko je Frederick Guthrie ugotovil, da je hladen in pozitivno naelektren kos kovine mo\xc5\xbeno razelektriti z razbeljenim in ozemljenim prevodnikom, ne da bi se prevodnika pri tem stikala. Poizkus je poizku\xc5\xa1al izvesti tudi v nasprotni smeri, tako da je negativno naelektril hladen prevodnik, vro\xc4\x8dega pa pozitivno; do razelektritve ni pri\xc5\xa1lo, zato je sklepal, da lahko tok pri danih razmerah te\xc4\x8de le v eno smer. Do podobnega odkritja je leta 1880 pri\xc5\xa1el tudi Thomas Edison, ko je raziskoval, zakaj ogljikova nitka v \xc5\xbearnicah vedno pregori na pozitivni strani. V raziskovalne namene je izdelal posebno \xc5\xbearnico, v kateri je bila \xc5\xbearilna nitka in kovinska plo\xc5\xa1\xc4\x8dica. Med preizkusom \xc5\xbearnice je ugotovil, da med \xc5\xbearilno nitko in plo\xc5\xa1\xc4\x8dico te\xc4\x8de tok. To odkritje je postalo znano kot Edisonov pojav. Edison ga je patentiral, vendar odkritje ni imelo nobene vrednosti, saj ga v praksi v tistem obdobju ni bilo mo\xc4\x8d nikjer uporabiti._NEWLINE_Dvajset let po odkritju je John Ambrose Fleming pri\xc5\xa1el do ideje, da bi lahko Edisonov pojav uporabil za izdelavo radijskega sprejemnika. Tako je ta na podlagi Edisonovih patentov leta 1904 patentiral prvo vakumsko diodo. Na\xc4\x8delo delovanja diode pa je leta 1874 odkril tudi nem\xc5\xa1ki fizik Karl Ferdinand Braun, vendar se je to odkritje od drugih popolnoma razlikovalo. Braun je namre\xc4\x8d odkril, da nekateri kristali prepu\xc5\xa1\xc4\x8dajo tok le v eno smer, to ugotovitev pa je kasneje uporabil tudi pri razvoju radia. Leta 1898 je izumil prvo kristalno diodo, s katero je nato Guglielmo Marconi izdelal prvi radio. Oba sta leta 1909 za ta izum prejela Nobelovo nagrado za fiziko. Kmalu zatem so znanstveniki za\xc4\x8deli razvijati tudi druge vrste kristalnih diod. Nekaj \xc4\x8dasa je bila zelo raz\xc5\xa1irjen kristal svin\xc4\x8devega sulfita in silicij, v petdesetih letih prej\xc5\xa1njega stoletja pa so se na tr\xc5\xbei\xc5\xa1\xc4\x8du pojavile tudi prve germanijeve diode._NEWLINE_Izraz dioda se je pojavil \xc5\xa1ele leta 1919, ko je William Henry Eccles skoval izraz dioda iz gr\xc5\xa1kega korena dia (iz \xce\xb4\xce\xaf: di), kar pomeni skozi in ode (iz \xe1\xbd\x85\xce\xb4\xce\xbf\xcf\x82: odos), kar pomeni pot. To bi lahko prevedli kot pot skozi. Pred tem so se diode enostavno imenovale usmerniki (rectifiers), ker so usmerjale elektri\xc4\x8dni tok skozi element.\n_START_SECTION_\nVakuumska dioda\n_START_PARAGRAPH_\nTa deluje na principu termi\xc4\x8dne emisije elektronov. Ti kro\xc5\xbeijo na zunanjih oblah atomov prevodnega materiala in potrebujejo zelo malo energije, da zapustijo atom. Pri sobni temperaturi je v kovini veliko \xc5\xa1tevilo prostih elektronov, ki se neovirano gibajo po notranjosti kovine, ne morejo pa je zapustiti ker imajo premalo energije. Z vi\xc5\xa1anjem temperature pridobivajo elektroni vse ve\xc4\x8djo kineti\xc4\x8dno energijo. Ko je ta dovolj visoka, za\xc4\x8dnejo elektroni zapu\xc5\xa1\xc4\x8dati kovino. \xc4\x8cim vi\xc5\xa1ja je temperatura, tem ve\xc4\x8d je elektronov, ki zapustijo povr\xc5\xa1ino kovine. Temu pojavu pravimo termi\xc4\x8dna emisija elektronov, delu ki ga pri tem opravijo, pa izstopno delo. Elektroni tvorijo na povr\xc5\xa1ini kovine elektronski oblak._NEWLINE_Ta pojav je zelo pomemben za delovanje vakumskih elementov. Omogo\xc4\x8da, da elektroni iz kovine izstopajo v prazen prostor, kjer delujejo elektri\xc4\x8dne sile. Elektronke imajo pod katodo \xc5\xbearilno nitko, ki slu\xc5\xbei za segrevanje katode (indirektno segrevanje). Kot katodo lahko uporabimo tudi samo \xc5\xbearilno nitko (direktno ogrevanje), vendar izmeni\xc4\x8dna napetost, ki segreva nitko, povzro\xc4\x8da ne\xc5\xbeeljeno nihanje toka v elektronki._NEWLINE_Vakuumska dioda je sestavljena iz anode, katode in \xc5\xbearilne nitke, ki so vse skupaj zaprte v stekleno bu\xc4\x8dko. Iz bu\xc4\x8dke je izsesan zrak, tako da je v njej zelo malo atomov in molekul, ki bi prepre\xc4\x8devale gibanje elektronov od katode do anode. Pri segrevanju katode pride do termi\xc4\x8dne emisije elektronov. Med anodo in elektrodo priklju\xc4\x8dimo elektri\xc4\x8dno napetost, tako da je anoda pozitivna. S tem nastane elektri\xc4\x8dno polje, ki na elektrone, ki so zapustili katodo, deluje tako, da elektroni te\xc4\x8dejo skozi vakuum proti pozitivni anodi. \xc4\x8ce napetostni vir med anodo in katodo obrnemo, tok preneha te\xc4\x8di. Vakuumska dioda prevaja tok le v eno smer, zato je bil to prvi usmerni\xc5\xa1ki element._NEWLINE_Poleg vakuumske diode poznamo tudi: vakuumsko triodo, vakuumsko tetrodo, vakuumsko pentodo, tlivko, titratron in ignitron.\n_START_SECTION_\nPolprevodni\xc5\xa1ka dioda\n_START_PARAGRAPH_\nJe najstarej\xc5\xa1i polprevodni\xc5\xa1ki element. Narejena je kot spoj p in n-tipa polprevodnika. Ima dva priklju\xc4\x8dka, ki ju imenujemo anoda in katoda. Prve diode so izdelovali, kot t.i to\xc4\x8dkaste diode, pri katerih so kovinsko \xc5\xbeico privarili na povr\xc5\xa1ino n-tipa polprevodnika. Pri zvaru so atomi iz \xc5\xbeice zaradi visoke temperature prodrli nekoliko v polprevodnik in ustvarili p-tip. Diodo si lahko predstavljamo kot ventil, ki prepu\xc5\xa1\xc4\x8da tok samo v eno smer, zato lahko nanjo priklju\xc4\x8dimo napetost v prevodni ali zaporni smeri.\n_START_SECTION_\nZaporna smer diode\n_START_PARAGRAPH_\nV okolici pn spoja je podro\xc4\x8dje brez prostih nosilcev elektrin, ki se imenuje zaporna plast. V tej plasti vlada elektri\xc4\x8dno polje, ki prepre\xc4\x8duje, da bi elektroni prehajali iz n-tipa v p-tip polprevodnika in da bi vrzeli (pozitivno nabiti delci) prehajali iz p-tipa v n-tip polprevodnika. \xc4\x8ce na diodo priklopimo elektri\xc4\x8dni vir tako, da je katoda na pozitivnem, anoda pa na negativnem potencialu, bo napetost \xc5\xa1e pove\xc4\x8dala elektri\xc4\x8dno polje v pn spoju in tako \xc5\xa1e bolj prepre\xc4\x8dila potovanje elektronov proti pozitivnemu polu in vrzeli proti negativnemu polu vira. Tok skozi diodo ne bo tekel._NEWLINE_Vendar v realnosti temu ni \xc4\x8disto tako. Pri zaporni priklju\xc4\x8ditvi skozi diodo vseeno te\xc4\x8de majhen tok, ki ga povzro\xc4\x8dijo generacije nosilcev naboja v zaporni plasti ter manj\xc5\xa1inski nosilci naboja, ki difundirajo skozi zaporno plast. Oba tokova sta zelo majhna (razred nekaj nano in mikro amperov) in se s spremembo zaporno priklju\xc4\x8dene napetosti le malo spreminjata. Oba toka obi\xc4\x8dajno obravnavamo skupaj, pravimo pa jima tok nasi\xc4\x8denja diode. Ta tok je neza\xc5\xbeelen saj se spreminja s temperaturo (nara\xc5\xa1\xc4\x8da eksponentno z vi\xc5\xa1anjem temperature) in lahko vpliva na zanesljivost delovanje elektronskih vezij.\n_START_SECTION_\nPrevodna smer diode\n_START_PARAGRAPH_\nDiodo priklju\xc4\x8dimo v prevodni smeri, \xc4\x8de anodo priklju\xc4\x8dimo na pozitivni pol vira, katodo pa na negativni pol. Tako priklju\xc4\x8dena napetost se od\xc5\xa1teva od difuzijske napetosti, ki vlada na pn spoju. Ker se zmanj\xc5\xa1a napetost preko zaporne plati, se zmanj\xc5\xa1a tudi elektri\xc4\x8dno polje, ki onemogo\xc4\x8da prehod elektronov in vrzeli preko pn spoja. \xc4\x8cim ve\xc4\x8dja je napetost vira tem manj\xc5\xa1e je elektri\xc4\x8dno polje ki ovira prehode elektronov in vrzeli iz enega v drug polprevodnik. Ko zunanja napetost povsem nevtralizira notranjo difuzijsko napetost, zaporne plasti ni ve\xc4\x8d in tok skozi diodo naglo nara\xc5\xa1\xc4\x8da.\n_START_SECTION_\nNapetost kolena\n_START_PARAGRAPH_\nZaradi elektri\xc4\x8dnega polja v pn spoju sta p in n plast na razli\xc4\x8dnih potencialih. Razliki potencialov preko zaporne plasti pravimo potencialni prag. Od njega je odvisna vi\xc5\xa1ina napetosti, ki jo moramo priklju\xc4\x8diti na pn spoj, da bo dioda prevajala. Napetosti, kjer za\xc4\x8dne tok v prevodni smeri strmo nara\xc5\xa1\xc4\x8dati, pravimo napetost kolena. Ta je odvisna predvsem od materiala polprevodnika ter od \xc5\xa1tevila primesi. Za germanij (Ge) napetost zna\xc5\xa1a pribli\xc5\xbeno 0,3 V, za silicij (Si) 0,7 V, za galijev arzenid (GaAs) pa 1,2 V. Ko prekora\xc4\x8dimo napetost kolena, za\xc4\x8dne tok skozi diodo strmo nara\xc5\xa1\xc4\x8dati. Dioda postane vse bolj prevodna, kar pomeni, da lahko prevelik tok uni\xc4\x8di spoje znotraj diode, s \xc4\x8dimer bo dioda nehala prevajati.\n_START_SECTION_\nElektri\xc4\x8dni preboj diode\n_START_PARAGRAPH_\nDioda v zaporni smeri ne prevaja toka, izjema je le tok, ki te\xc4\x8de skozi zaporno plast, vendar je ta zanemarljivo majhen. Ko pa na diodo priklju\xc4\x8dimo priklju\xc4\x8dimo visoko zaporno napetost, pride do preboja diode in tok strmo naraste. \xc4\x8ce tega toka ne omejimo, diodo uni\xc4\x8dimo. Dopustna vrednost toka v zaporni smeri je mnogo manj\xc5\xa1a od dopustne vrednosti toka v prevodni smeri. Prebojna napetost se od diode do diode razlikuje, najdemo pa jo v tehni\xc4\x8dnih podatkih za posamezno vrsto diode. Te napetosti so po navadi zelo nizke saj je zaporna plast, v kateri vlada elektri\xc4\x8dno polje, zelo tanka._NEWLINE_Poznamo dve vrsti preboja: zenerjev preboj in plazovito ionizacijo. Pri zenerjevem preboju se z ve\xc4\x8danjem napetosti ve\xc4\x8da tudi elektri\xc4\x8dno polje v pn spoju. Z njim postaja tudi sila na elektrine vse ve\xc4\x8dja. Pri dolo\xc4\x8deni zaporni napetosti, ko je sila na atome v zaporni plasti \xc5\xbee dovolj visoka, se pri\xc4\x8dnejo elektroni trgati iz valen\xc4\x8dnih obel atomov in ste\xc4\x8dejo proti n-tipu. Atomi, ki se s tem ionizirajo, mo\xc4\x8dno pove\xc4\x8dajo koncentracijo elektrin v zaporni plasti in s tem tok v zaporni smeri diode. Pojav je \xc5\xa1e toliko bolj izrazit, \xc4\x8de ima polprevodnik veliko primesi in zato zelo ozko zaporno plast. Pri drugem na\xc4\x8dinu preboja imajo elektrine zaradi velike zaporne napetosti velike kineti\xc4\x8dne energije. Ko se elektron zaleti v atom, temu izbije iz valen\xc4\x8dne oble nov elektron in ga tako ionizira. Tako nastane v prehodnem podro\xc4\x8dju par elektron-vrzel. Ko postane elektri\xc4\x8dno polje v prehodnem podro\xc4\x8dju dovolj mo\xc4\x8dno, lahko en sam elektron spro\xc5\xbei plaz novih elektronov, ki nato ob trku izbijejo nove in nove elektrone. Temu pojavi se pravi plazovita ionizacija, povzro\xc4\x8di pa naglo pove\xc4\x8dnje toka v zaporni smeri.\n_START_SECTION_\nDiferencialna upornost diode\n_START_PARAGRAPH_\nDioda spada med nelinearne elemente, zato zna biti ra\xc4\x8dunanje njene uporovne karakteristike zelo zapleteno. Ra\xc4\x8dunanje lahko poenostavimo, \xc4\x8de so signali, ki te\xc4\x8dejo skozi diodo, dovolj majhni. V tem primeru lahko upornost diode lineariziramo in tako diodo predstavimo kot upor. Poznamo stati\xc4\x8dno in dinami\xc4\x8dno upornost. Stati\xc4\x8dna upornost je razmerje med priklju\xc4\x8dno enosmerno napetostjo in enosmernim tokom, ki te\xc4\x8de skozi diodo, zapi\xc5\xa1e pa se kot R=U/I. Dinami\xc4\x8dna upornost pa je razmerje med priklju\xc4\x8deno izmeni\xc4\x8dno napetostjo in izmeni\xc4\x8dnim tokom, ki te\xc4\x8de skozi diodo. Ta upornost se zapi\xc5\xa1e kot: r=u/i. Ena\xc4\x8dba velja za majhne spremembe napetosti in toka, ko lahko kratek odsek krivulje nadomestimo z odsekom premice (krivuljo lineariziramo)._NEWLINE_Pri navadnem ohmskem uporu sta obe upornosti enaki, \xc4\x8de pa je ta element nelinearen, pa se upornosti lahko zelo razlikujeta. Izmeni\xc4\x8dna napetost povzro\xc4\x8di na strmi krivulji nelineranega elementa ve\xc4\x8djo spremembo toka, ki vpliva na upornost elementa.\n_START_SECTION_\nKapacitivnost diode\n_START_PARAGRAPH_\nVsak elektronski element ima kapacitivnost, pri diodi ta postane izrazita pri visokih frekvenca in hitrih preklopih. Kapacitivnost diode v prevodni smeri se razlikuje od kapacitivnosti v zaporni smeri. Poznamo dve vrsti kapacitivnosti: difuzijsko kapacitivnost in spojno kapacitivnost. Pri difuzijski kapacitivnosti ima dioda v prevodni smeri zaradi kopi\xc4\x8denja elektrin kapacitivnost, ki ji pravimo difuzijska kapacitivnost. Ta je odvisna od diferencialne upornosti ter od \xc5\xbeivljenjske dobe manj\xc5\xa1inskih nosilcev elektrin, ki jo podaja povpre\xc4\x8dni \xc4\x8das trajanja manj\xc5\xa1inskih elektrin, od njihovega nastanka pa do rekombinacije. Manj\xc5\xa1inske elektrine so tisti elektroni ali vrzeli, ki so v danem tipu polprevodnika v manj\xc5\xa1ini. Difuzijska kapacitivnost zna\xc5\xa1a nekaj nano faradov. Spojna kapacitivnost se pojavi v prehodnem podro\xc4\x8dju med p in n spojem. V zaporni smeri deluje zaporna plast diode kot dielektrik pri kondenzatorju. Ker sprememba zaporne napetosti vpliva na debelino zaporne plasti, se z napetostjo spremeni tudi spojna kapacitivnost. \xc4\x8cim ve\xc4\x8dja je zaporna napetost na diode, tem \xc5\xa1ir\xc5\xa1a je zaporna plast in manj\xc5\xa1a je spojna kapacitivnost. Spojna kapacitivnost zna\xc5\xa1a nekaj piko faradov.'