11.2 : Diyot: İleri Eğilim

Yarı iletken cihazlarda diyotlar, akım akışının yönlendirilmesinde çok önemli bir rol oynar ve çalışması öncelikle ileri eğilim ve ters eğilim olarak kategorize edilir. Bir diyotun p-tipi bölgesi pilin pozitif terminaline, n-tipi bölgesi ise negatif terminaline bağlandığında ileri kutuplu olduğu söylenir. Bu konfigürasyon, diyot içindeki potansiyel bariyeri azaltır ve akımın p'den n-tipi bölgeye kolayca akmasına izin verir.

Bir diyotun ileri yöndeki davranışı, diyotun malzemesi, sıcaklığı ve fiziksel boyutlarından etkilenen I-V karakteristikleri tarafından yönetilir. İleriye doğru yönlendirildiğinde, bir diyotun akımı (I_D), diyot denklemi ile açıklanabilir:

burada I_S doyma akımıdır, q elektron yüküdür, V_D diyot boyunca uygulanan voltajdır, n emisyon katsayısıdır, k Boltzmann sabitidir ve T bağlantı noktası sıcaklığıdır. Termal voltaj V_T (kT/q), yük taşıyıcılarını diyot boyunca hareket ettirmek için gereken enerjiyi ölçer ve oda sıcaklığındaki değeri yaklaşık 26 mV'dir.

Diyot, kesme voltajının altındaki voltajlar için ihmal edilebilir bir akım gösterir; silikon diyotlar için tipik olarak 0,7V. İleri eğilimde, ileri akımdaki her on yıllık değişiklik için diyot voltajı yaklaşık 60 mV değişir. Doyma akımı (I_S), sıcaklığa ve diyotun kesit alanına göre değişir ve her 10°C'lik artışta iki katına çıkar. I_S ve V_T'nin sıcaklığa bağımlılığı nedeniyle, sabit bir akımda sıcaklıktaki her 1°C artış için bir diyotun voltaj düşüşü yaklaşık 2 mV azalır; bu, elektronik termometreler gibi sıcaklık algılama devrelerinde kullanılan bir özelliktir. Bu özellikleri anlamak, diyotların redresörler, sinyal karıştırıcılar ve voltaj regülatörleri gibi merkezi bileşenler olduğu elektronikler için çok önemlidir.