dioda - diode

Dioda to najprostsza lampa elektronowa. Zawiera ona dwie elektrony: katodę stanowiącą źródło elektronów, oraz anodę. Zastosowania diody wiążą się z jej zaworowym działaniem polegającym na tym, że elektrony mogą się przemieszczać tylko w kierunku od katody do anody, czyli zgodnie z powszechnie przyjętą nomenklaturą prąd może płynąć wyłącznie w kierunku od anody do katody. W normalnych warunkach pracy diody przepływ prądu od katody do anody nie jest możliwy!
W zależności od przeznaczenia diody dzielimy na prostownicze oraz detekcyjne. Przykładowe konstrukcje diod przedstawione są na rys.1.3.1.1÷1.3.1.3.


Rys.1.3.1.1. Dioda prostownicza: 1-wspornik mocujący elektrody, 2/4-katoda, 3-anoda, 5-szklany wspornik, 6-cokół, 7-wyprowadzenie (nóżka lampy)	Rys.1.3.1.2. Dioda detekcyjna: 1-wyprowadzenia, 2-płytka mikowa, 3-anoda, 4-bańka, 5-katoda, 6-cokół, 7-wyprowadzenie (nóżka lampy)	Rys.1.3.1.3. Dioda wysokonapięciowa: 1-katoda (wolframowa), 2-sprężyna napinająca, 3-odprowadzenie anody, 4-anoda (cylindryczna), 5-wyprowadzenia katody

Ze względu na zakres napięć i prądów diody prostownicze możemy podzielić na:

diody prostownicze niskonapięciowe (kilkaset V, kilkaset mA),
diody prostownicze wysokonapięciowe małej mocy (kilkadziesiąt kV, ułamki mA),
diody prostownicze wysokonapięciowe dużej mocy zwane również kenotronami (kilkadziesiąt kV, kilkadziesiąt A),
diody prostownicze bardzo wysokiego napięcia (kilkaset kV, kilkaset mA).

Prąd płynący przez diodę tworzy tzw. obwód anodowy i nosi nazwę prądu anody. Zwykle oznaczamy go symbolem I_a. Natężenie prądu anody jest zależne od zdolności emisyjnej katody oraz napięcia anody (U_a). Zależność prądu anody Ia od napięcia anody Ua przy ustalonych warunkach emisyjnych katody (jej stałą temperaturą zapewnioną ustalonym napięciem żarzenia) nazywana jest charakterystyką statyczną diody. Typowy przebieg tej charakterystyki przedstawiony jest na rys.1.3.1.4. Pokazano na nim również podstawowy układ umożliwiający pomiar charakterystyki I_a=f(U_a).

Rys.1.3.1.4. Charakterystyka statyczna diody

Charakterystykę statyczną można podzielić na trzy zakresy (rysunek):

zakres prądu początkowego leżący w obszarze ujemnych napięć anody (zakres I),
zakres ładunku przestrzennego leżący w obszarze napięcia anody od bliskiego zeru do napięcia U_anas zwanego napięciem nasycenia (zakres II),
zakres nasycenia leżący w obszarze napięcia anody większego od U_anas (zakres III).

W rzeczywistej diodzie wartość prądu anody w funkcji napięcia anody zależy od napięcia żarzenia. Wiąże się z tym z kolei wpływ napięcia anody na zależność prądu anody od napięcia żarzenia. Odpowiednie rodziny charakterystyk przedstawiono na rys.1.3.1.5.

Rys.1.3.1.5. Rodzina charakterystyk I_a=f(U_a) dla różnych wartości napięcia żarzenia U_ż oraz rodzina charakterystyk I_a=f(U_ż) dla różnych wartości napięcia anody U_a.

Krzywa narysowana czerwoną przerywaną linią nosi nazwę paraboli półsześciennej. Stanowi ona graficzną reprezentację tzw. równania Langmuira, jednego z podstawowych równań nauczanych w latach świetności lamp. Prawo Langmuira mówi, że prąd anody w diodzie jest proporcjonalny do napięcia anody w potędze 3/2 czyli:

I_a = g ^. U_a^3/2 [mA]

Współczynnik g zależy od rozmiarów układu elektrod w lampie. Należy tu zaznaczyć, że prawo Langmuira opisuje zjawisko przepływu prądu anody tylko w przybliżeniu.

[ciąg dalszy wkrótce]