دیود ایده آل چیست؟ (تفاوت آن با دیود معمولی)

دیود ایده آل به معنای دیود کاملی است که تمام خصوصیات را به معنای کامل، بدون هیچ نقصی داشته باشد. معمولاً یک دیود در حالت بایاس مستقیم یا معکوس عمل می کند. ویژگی هایی که انتظار می رود توسط دیود ایده آل نشان داده شود را می توان به طور جداگانه برای این دو حالت کار تجزیه و تحلیل کرد.

ویژگی دیود ایده آل در بایاس مستقیم

مقاومت صفر: یک دیود ایده آل زمانی که در حالت بایاس مستقیم باشد، هیچ مقاومتی در برابر جریان عبوری از خود نشان نمی دهد. این بدان معنی است که دیود ایده آل در هنگام بایاس مستقیم، هادی کامل خواهد بود. از این خاصیت دیود ایده آل می توان استنباط کرد که دیود ایده آل هیچ مانع بالقوه ای سر راه خود ندارد. این امر به نوبه خود باعث می شود تا در مورد اینکه آیا یک دیود ایده آل دارای ناحیه تخلیه است یا خیر سوالاتی برانگیخته شود. دلیل این تفکر به این واقعیت نسبت داده می شود که مقاومت ایجاد شده به دلیل وجود بارهای غیر متحرک ساکن در ناحیه تخلیه دیود هستند.

مقدار بی نهایت جریان: این ویژگی دیود ایده ‌آل را می ‌توان مستقیماً از ویژگی قبلی آن که بیان می ‌کند دیودهای ایده‌ آل در هنگام بایاس مستقیم مقاومت صفر دارند، استنباط کرد. دلیل آن را می توان به صورت زیر توضیح داد. در دستگاه های الکترونیکی، رابطه بین جریان (I)، ولتاژ (V) و مقاومت (R) با قانون اهم بیان می شود که به صورت I = V/R بیان می شود. حال، اگر R = 0، آنگاه I = ∞ می شود. این نشان می دهد که هیچ حد بالاتری برای جریانی که بتواند از دیود ایده آل بایاس مستقیم شده عبور کند وجود ندارد.

ولتاژ آستانه صفر: حتی این مشخصه دیود ایده آل در حالت بایاس مستقیم را می توان از اولین ویژگی آن یعنی داشتن مقاومت صفر دریافت کرد. این موضوع به این دلیل است که ولتاژ آستانه حداقل ولتاژی است که برای غلبه بر پتانسیل مانع دیود و شروع هدایت لازم است. حال اگر دیود ایده ‌آل فاقد خود ناحیه تخلیه باشد، اصلاً بحث ولتاژ آستانه مطرح نمی ‌شود. این خاصیت دیود ایده ‌آل باعث می ‌شود که درست در لحظه بایاس شدن هادی باشند.

ویژگی دیود ایده آل در بایاس معکوس

مقاومت بی نهایت: انتظار می ‌رود که یک دیود ایده ‌آل جریان ایجاد شده را تحت شرایط بایاس معکوس به طور کامل مهار کند. به عبارت دیگر انتظار می ‌رود که در هنگام بایاس معکوس، رفتار یک عایق کامل را داشته باشد.

جریان نشتی معکوس صفر: این ویژگی دیود ایده ‌آل را می ‌توان مستقیماً از ویژگی قبلی آن که بیان می ‌کند دیودهای ایده ‌آل در هنگام کار در حالت بایاس معکوس دارای مقاومت بی ‌نهایتی هستند، مستدل کرد. دلیل آن را می توان با در نظر گرفتن مجدد قانون اهم که اکنون به شکل زیر ارائه می شود، درک کرد.

بنابراین به این معنی است که وقتی دیود ایده‌ آل بایاس معکوس است، جریانی از آن عبور نخواهد کرد، مهم نیست که ولتاژ معکوس اعمال شده چقدر بالا باشد.

بدون ولتاژ شکست معکوس: ولتاژ شکست معکوس ولتاژی است که در آن دیود بایاس معکوس از کار می افتد و شروع به عبور جریان بالایی می کند. اکنون، از دو ویژگی آخر دیود ایده آل، می توان نتیجه گرفت که مقاومت بی نهایتی را ارائه می دهد که جریان عبوری از طریق آن را کاملاً مهار می کند. این عبارت صرف نظر از بزرگی ولتاژ معکوس اعمال شده به آن به خوبی برقرار است. هنگامی که شرایط چنین است، پدیده شکست معکوس هرگز نمی تواند رخ دهد که به دلیل آن بحث ولتاژ متناظر آن، ولتاژ شکست معکوس، وجود نخواهد داشت. با توجه به تمام این ویژگی ها، یک دیود ایده آل به عنوان یک کلید نیمه هادی کامل عمل می کند که در هنگام بایاس معکوس باز و در هنگام بایاس مستقیم بسته می شود.

حالا بیایید با واقعیت روبرو شویم. عملا چیزی به نام دیود ایده آل وجود ندارد. این یعنی چی؟ اگر چنین چیزی وجود ندارد، پس چرا باید بدانیم یا درباره آن بیاموزیم؟ آیا این فقط اتلاف وقت نیست؟ خیر واقعاً اینطور نیست.

دلیل آن این است: مفهوم ایده آل سازی باعث بهتر شدن اوضاع می شود. این قانون برای هر چیزی نه فقط مسائل فنی، خوب است. وقتی به موضوع دیود ایده ‌آل می ‌رسیم، حقیقت به ‌صورت واضحی آشکار می ‌شود و می توان طراحی های متفاوتی انجام داد.