11.1 : Идеальный диод

Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении, что делает его важнейшим компонентом электронных схем для управления направлением тока. Идеальный диод — это упрощенная версия реального диода, используемая для понимания того, как диоды работают в схемах. Он имеет две клеммы: положительный анод и отрицательный катод. Когда к аноду подается положительное напряжение относительно катода, диод находится в состоянии прямого смещения, позволяя току течь через него. Напротив, когда катод имеет более высокий потенциал, чем анод, диод смещен в обратном направлении. Он препятствует прохождению тока, действуя как разомкнутый переключатель.

Поведение идеального диода изображается с помощью кусочно-линейных ВАХ (ток-напряжение) характеристик, состоящих из двух сегментов: вертикальной линии, которая иллюстрирует течение тока при прямом смещении, и горизонтальной линии, которая означает отсутствие тока в состоянии обратного смещения. Эта модель демонстрирует резкий переход между состояниями проводимости и непроводимости, устраняя постепенную кривую в реальных диодах.

Хотя реальные диоды имеют некоторое падение напряжения при прямом смещении и небольшой ток утечки при обратном смещении, идеальная модель диода игнорирует эти аспекты для упрощения анализа схемы. Эта модель важна для схем выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный. Во время положительных циклов переменного тока идеальный диод проводит ток, делая выходное напряжение равным входному. В отрицательных циклах он блокирует ток, что приводит к нулевому выходному напряжению. В результате этого процесса получается выход постоянного тока, необходимый для многих электронных устройств, которым требуется стабильное и непрерывное питание.