11.1 : Idealna dioda

Dioda jest urządzeniem półprzewodnikowym, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku, co czyni ją kluczowym elementem obwodów elektronicznych służącym do kontrolowania kierunku przepływu prądu. Idealna dioda to uproszczona wersja prawdziwej diody, używana do zrozumienia działania diod w obwodach. Posiada dwa zaciski: anodę dodatnią i katodę, która jest ujemna. Kiedy do anody zostanie przyłożone napięcie dodatnie względem katody, dioda znajduje się w stanie spolaryzowanym w kierunku przewodzenia, umożliwiając przepływ prądu. Natomiast gdy katoda ma wyższy potencjał niż anoda, dioda jest spolaryzowana odwrotnie. Hamuje przepływ prądu, pełniąc funkcję otwartego wyłącznika.

Zachowanie idealnej diody jest przedstawione poprzez odcinkowo liniową charakterystykę I-V (prąd-napięcie), składającą się z dwóch segmentów: linii pionowej, która ilustruje przepływ prądu przy polaryzacji w kierunku przewodzenia oraz linii poziomej, która oznacza brak przepływu prądu w stanie polaryzacji zaporowej. Model ten przedstawia ostre przejście między stanami przewodzenia i nieprzewodzenia, eliminując stopniową krzywiznę w rzeczywistych diodach.

Podczas gdy prawdziwe diody charakteryzują się pewnym spadkiem napięcia przy polaryzacji w kierunku przewodzenia i niewielkim prądem upływowym przy polaryzacji zaporowej, idealny model diody ignoruje te aspekty, aby uprościć analizę obwodu. Model ten jest istotny w obwodach prostowniczych przetwarzających prąd przemienny na prąd stały. Podczas dodatnich cykli prądu przemiennego idealna dioda przewodzi, dzięki czemu napięcie wyjściowe jest równe napięciu wejściowemu. W cyklach ujemnych blokuje prąd, co prowadzi do zerowego napięcia wyjściowego. W wyniku tego procesu powstaje sygnał wyjściowy prądu stałego, niezbędny dla wielu urządzeń elektronicznych wymagających stabilnego i ciągłego zasilania.