Прямое напряжение диода: ключевые концепции и применение

Прямое напряжение диода — падение напряжения при прохождении тока через диод в цепи. В целом не зависит от величины тока, одинаково для семейства диодов. Для кремниевых (самых частых) — около 0,7 В.

Диоды пропускают ток только в одном направлении — своего рода односторонний клапан для электронов. Когда электроны движутся в правильном направлении — диод прямо смещен. Падение прямого напряжения также называют падением напряжения прямого смещения.

Диод работает за счет тонкого слоя легированного полупроводника между электродами, пропускающего электроны в одну сторону. Материал имеет две зоны: n-зону (избыток электронов) и p-зону (дефицит электронов). p-зону можно рассматривать как имеющую «дырки», принимающие электроны из n-зоны. При контакте образуется p-n переход: электроны переходят из n в p, пока доступные носители не исчерпаются, и переход становится изолятором.

Если в истощенную n-зону вводить свежие электроны, а из насыщенной p-зоны удалять — потечет ток через переход. Это прямое смещение. Электроны нужно «протолкнуть» напряжением через p-n переход — это и есть прямое напряжение диода.

При обратной полярности (впрыск в p-зону, удаление из n) — диод обратно смещен, тока нет. Если обратное напряжение превысит предел — пробой обратным напряжением: диод пропустит большие токи и погибнет навсегда.

Разные диоды — разное прямое падение. У светодиодов (LED) 1,4–4 В в зависимости от типа. У Шоттки — всего 0,2 В.