Den enkleste halvlederkomponenten - dioden - utfører en rekke nyttige funksjoner relatert til kjerneformålet med å styre retningen til strømmen av elektrisk strøm. Dioder lar strøm flyte gjennom dem kun i én retning.
Perfekt effektive dioder ser ut til å være åpne kretser med negativ spenning, og de ser ut som kortslutninger ellers. Men fordi dioder innrømmer en viss ineffektivitet, er deres strøm-til-spenningsforhold ikke-lineært. Som sådan vil du konsultere en diodes datablad for å se en graf over kurven til en gitt diodes foroverspenning i forhold til dens fremstrøm, slik at du velger riktig diode for ditt spesielle prosjekt.
Applikasjoner av dioder
Til tross for at de bare er enkle to-pins halvlederenheter, er dioder avgjørende i moderne elektronikk. Noen av de typiske bruksområdene for dioder inkluderer:
- Justering av en spenning, for eksempel å gjøre AC om til likespenninger
- Isolere signaler fra en forsyning
- Kontroller størrelsen på et signal
- Mixesignaler
Power Conversion
En viktig anvendelse av dioder er å konvertere vekselstrøm til likestrøm. En enkelt diode eller fire dioder transformerer 110V husholdningsstrøm til likestrøm ved å danne en halvveis (enkeltdiode) eller en fullbølge-likeretter (fire dioder). Dioden lar bare halvparten av AC-bølgeformen bevege seg gjennom den. Når denne spenningspulsen lader en kondensator, ser utgangsspenningen ut til å være en jevn likespenning med en liten spenningsrippel. Bruk av en fullbølgelikeretter gjør denne prosessen enda mer effektiv ved å rute AC-pulsene slik at både den positive og negative halvdelen av inngangssinusbølgen blir sett på som bare positive pulser, noe som effektivt dobler frekvensen til inngangspulsene til kondensatoren, som bidrar til å holde den ladet og levere en mer stabil spenning.
Dioder og kondensatorer lager forskjellige spenningsmultiplikatorer for å ta en liten vekselstrømspenning og multiplisere den for å lage svært høye spenningsutganger. Både AC- og DC-utganger er mulig ved å bruke riktig konfigurasjon av kondensatorer og dioder.
Demodulering av signaler
Den vanligste bruken av dioder er å fjerne den negative komponenten i et AC-signal. Fordi den negative delen av en AC-bølgeform vanligvis er identisk med den positive halvdelen, går svært lite informasjon effektivt tapt i denne prosessen med å fjerne den, noe som fører til mer effektiv signalbehandling.
Signaldemodulering brukes ofte i radioer som en del av filtreringssystemet for å hjelpe til med å trekke ut radiosignalet fra bærebølgen.
Overspenningsbeskyttelse
Dioder fungerer også godt som beskyttelsesenheter for sensitive elektroniske komponenter. Når de brukes som spenningsbeskyttelsesenheter, er diodene ikke-ledende under normale driftsforhold, men kortslutter umiddelbart enhver høyspentspyd til jord der den ikke kan skade en integrert krets. Spesialiserte dioder k alt transient spenningsdempere er designet spesielt for overspenningsbeskyttelse og kan håndtere svært store effekttopper i korte tidsperioder, typiske egenskaper for en spenningsspiss eller elektrisk støt, som norm alt vil skade komponenter og forkorte levetiden til et elektronisk produkt.
Tilsvarende kan en diode regulere spenningen ved å tjene som en klipper eller en begrenser - et spesialisert formål som begrenser spenningen som kan passere gjennom den på et bestemt tidspunkt.
Current Steering
Den grunnleggende bruken av dioder er å styre strømmen og sørge for at den bare flyter i riktig retning. Et område hvor den nåværende styringsevnen til dioder brukes med god effekt, er å bytte fra strømmen som kommer fra en strømforsyning til strøm som går fra et batteri. Når en enhet er koblet til og lades - for eksempel en mobiltelefon eller avbruddsfri strømforsyning - skal enheten bare trekke strøm fra den eksterne strømforsyningen og ikke batteriet, og mens enheten er koblet til skal batteriet trekke strøm og lading. Så snart strømkilden er fjernet, skal batteriet gi strøm til enheten slik at ingen avbrudd blir lagt merke til av brukeren.
Et godt eksempel på strømstyring er gjennom reversstrømbeskyttelse. Tenk for eksempel på bilen din. Når batteriet dør og en vennlig forbipasserende tilbyr å hjelpe med startkabler, hvis du blander rekkefølgen på de røde og svarte kablene, vil du ikke steke bilens elektriske system fordi dioder ved siden av batteriet blokkerer strømmen i feil retning.
bunnlinjen
Datamaskiner opererer binært - et endeløst hav av nuller og enere. De binære beslutningstrene i databehandling er basert på logiske porter aktivert av dioder som kontrollerer om en bryter er på ("1") eller av ("0"). Selv om hundrevis av millioner av dioder dukker opp i moderne prosessorer, er de funksjonelt de samme som diodene du kjøper i elektronikkbutikken – bare mye mindre.
Dioder og lys
En LED-lommelykt er bare en lommelykt hvis belysning kommer fra en lysemitterende diode. I nærvær av positiv spenning lyser LED-ene.
En fotodiode aksepterer derimot lys gjennom en solfanger (som et mini solcellepanel) og konverterer det lyset til en liten mengde strøm.
