Dlaczego dioda nie jest obwodem omowym?

Diodę uważa się za nieomową w obwodzie, ponieważ jej zależność prąd-napięcie jest nieliniowa. W przeciwieństwie do urządzeń omowych, takich jak rezystory, które działają zgodnie z prawem Ohma (gdzie prąd jest wprost proporcjonalny do napięcia), dioda zachowuje się inaczej. W szczególności dioda umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku (przesunięcie w kierunku przewodzenia) z bardzo małym oporem po osiągnięciu określonego progu napięcia (spadek napięcia w kierunku przewodzenia), podczas gdy w przeciwnym kierunku (przesunięcie w tył) blokuje prąd prawie całkowicie.

Nieomowy charakter diody wynika z jej charakterystycznej zależności prąd-napięcie, która w dużym stopniu zależy od wewnętrznej struktury diody i właściwości materiału półprzewodnikowego. Urządzenia omowe, takie jak rezystory, utrzymują liniową zależność między prądem i napięciem w szerokim zakresie warunków pracy. Natomiast diody wykazują nieliniową zależność ze względu na sposób, w jaki zachowują się nośniki ładunku w materiale półprzewodnikowym, szczególnie w pobliżu złącza, gdzie prąd płynie głównie w jednym kierunku pod wpływem polaryzacji do przodu.

Obwód uważa się za nieomowy, jeśli zawiera elementy, takie jak diody, których charakterystyka prądowo-napięciowa nie jest zgodna z prawem Ohma. W takich obwodach zachowanie przepływu prądu i spadku napięcia na elementach, takich jak diody, jest nieliniowe i zależy od takich czynników, jak wewnętrzne właściwości elementu, warunki pracy i polaryzacja.

Diody nie podlegają prawu Ohma przede wszystkim dlatego, że ich zależność prąd-napięcie nie jest liniowa. Prawo Ohma stwierdza, że ​​prąd płynący w przewodniku pomiędzy dwoma punktami jest wprost proporcjonalny do napięcia w tych dwóch punktach. Jednakże prąd diody nie rośnie liniowo wraz z napięciem; zamiast tego pokazuje zależność wykładniczą przy polaryzacji do przodu i blokuje prąd przy polaryzacji do tyłu. Dlatego zastosowanie prawa Ohma do zachowania diody nie umożliwiłoby dokładnego przewidzenia jej charakterystyki prądowo-napięciowej.

Dioda jest urządzeniem półprzewodnikowym. Termin „nieomowy” odnosi się do jego charakterystycznej zależności prąd-napięcie, która odbiega od liniowego zachowania opisanego przez prawo Ohma. Diody wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem lub german, gdzie ruch nośników ładunku (elektronów i dziur) w poprzek złącza determinuje jego właściwości przewodnościowe. Ta półprzewodnikowa natura ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia, dlaczego diody wykazują nieomowe zachowanie w obwodach elektrycznych.