Najenostavnejša polprevodniška komponenta - dioda - opravlja vrsto uporabnih funkcij, povezanih z njenim glavnim namenom upravljanja smeri toka električnega toka. Diode omogočajo, da tok skozi njih teče samo v eno smer.
Popolnoma učinkovite diode so videti kot odprta vezja z negativno napetostjo, drugače pa so videti kot kratki stiki. Toda ker diode priznavajo nekaj neučinkovitosti, je njihov odnos tok-napetost nelinearen. Kot tak si boste želeli ogledati podatkovni list diode, da vidite graf krivulje katere koli dane diode v smeri napetosti glede na njen vhodni tok, tako da boste izbrali pravo diodo za svoj projekt.
Uporaba diod
Čeprav so le enostavne polprevodniške naprave z dvema nožicama, so diode bistvenega pomena v sodobni elektroniki. Nekatere tipične uporabe diod vključujejo:
- Popravljanje napetosti, kot je pretvarjanje izmenične v enosmerno napetost
- Izolacija signalov iz napajanja
- Nadzor velikosti signala
- Mešanje signalov
Pretvorba energije
Ena pomembna uporaba diod je pretvorba izmeničnega toka v enosmerni. Ena dioda ali štiri diode pretvorijo gospodinjsko napetost 110 V v enosmerni tok tako, da tvorijo polovični (ena dioda) ali polvalovni (štiri diode) usmernik. Dioda omogoča, da skozi njo potuje le polovica valovne oblike AC. Ko ta napetostni impulz napolni kondenzator, se zdi, da je izhodna napetost enakomerna enosmerna napetost z majhnim valovanjem napetosti. Uporaba polvalovnega usmernika naredi ta proces še učinkovitejši, saj usmerja impulze izmeničnega toka tako, da sta pozitivna in negativna polovica vhodnega sinusnega vala vidni le kot pozitivni impulzi, kar dejansko podvoji frekvenco vhodnih impulzov do kondenzatorja, kar pomaga ohranjati napolnjenost in zagotavlja stabilnejšo napetost.
Diode in kondenzatorji ustvarjajo različne množitelje napetosti, da vzamejo majhno izmenično napetost in jo pomnožijo, da ustvarijo zelo visoke napetostne izhode. S pravilno konfiguracijo kondenzatorjev in diod so možni izhodi AC in DC.
Demodulacija signalov
Najpogostejša uporaba diod je odstranjevanje negativne komponente AC signala. Ker je negativni del AC valovne oblike običajno enak pozitivni polovici, se v tem procesu odstranjevanja dejansko izgubi zelo malo informacij, kar vodi k učinkovitejši obdelavi signala.
Demodulacija signala se pogosto uporablja v radijskih sprejemnikih kot del filtrirnega sistema za pomoč pri pridobivanju radijskega signala iz nosilnega vala.
Zaščita pred prenapetostjo
Diode dobro delujejo tudi kot zaščitne naprave za občutljive elektronske komponente. Ko se uporabljajo kot napetostne zaščitne naprave, so diode neprevodne v normalnih delovnih pogojih, vendar takoj skrajšajo vsako visokonapetostno konico na maso, kjer ne more poškodovati integriranega vezja. Specializirane diode, imenovane zaviralci prehodne napetosti, so zasnovane posebej za zaščito pred prenapetostjo in lahko prenesejo zelo velike skoke moči za kratka časovna obdobja, kar je značilno za napetostni skok ali električni udar, ki bi običajno poškodoval komponente in skrajšal življenjsko dobo elektronskega izdelka.
Podobno lahko dioda uravnava napetost tako, da služi kot strižnik ali omejevalnik – poseben namen, ki omeji napetost, ki lahko prehaja skozi njo na določeni točki.
Trenutno krmiljenje
Osnovna uporaba diod je usmerjanje toka in zagotavljanje, da teče le v pravo smer. Eno od področij, kjer je trenutna krmilna zmogljivost diod dobro uporabljena, je preklop z napajanja, ki prihaja iz napajalnika, na napajanje, ki teče iz baterije. Ko je naprava priključena in se polni - na primer mobilni telefon ali neprekinjeno napajanje -, mora naprava črpati energijo samo iz zunanjega napajanja in ne iz baterije, medtem ko je naprava priključena na baterijo, mora črpati energijo in ponovno polnjenje. Takoj ko je vir napajanja odstranjen, mora baterija napajati napravo, tako da uporabnik ne opazi prekinitev.
Dober primer krmiljenja toka je zaščita proti povratnemu toku. Upoštevajte na primer svoj avto. Ko se vaš akumulator izprazni in vam prijazen mimoidoči ponudi pomoč s premostitvenimi kabli, če pomešate vrstni red rdečih in črnih kablov, ne boste uničili električnega sistema vašega avtomobila, ker diode ob akumulatorju blokirajo napačno usmerjen tok.
Spodnja vrstica
Računalniki delujejo v binarnem sistemu - neskončno morje ničel in enic. Binarna odločitvena drevesa v računalništvu temeljijo na logičnih vratih, ki jih omogočajo diode, ki nadzorujejo, ali je stikalo vklopljeno ("1") ali izklopljeno ("0"). Čeprav se v sodobnih procesorjih pojavlja na stotine milijonov diod, so funkcionalno enake kot diode, ki jih kupite v trgovini z elektroniko – le veliko manjše.
Diode in svetloba
LED svetilka je le svetilka, katere vir osvetlitve je svetleča dioda. V prisotnosti pozitivne napetosti LED diode svetijo.
Fotodioda, nasprotno, sprejema svetlobo skozi kolektor (kot mini solarni panel) in to svetlobo pretvori v majhno količino toka.
