Najjednostavnija poluvodička komponenta - dioda - ostvaruje niz korisnih funkcija koje se odnose na njegovu osnovnu svrhu upravljanja smjerom protoka električne struje. Diode dopuštaju da struja protječe kroz njih samo u jednom smjeru.
Savršeno učinkovite diode se pojavljuju kao otvoreni krugovi s negativnim naponom i oni izgledaju kao kratki spojevi na drugi način. No, budući da diode priznaju neku neučinkovitost, njihov odnos struje-napona je nelinearan.
Kao takav, poželjet ćete potražiti podatkovnu tablicu dioda kako biste vidjeli grafikon krivulje napona napona određene diode u odnosu na naprijed struju, tako da odaberete pravu diodu za svoj projekt.
Primjene dioda
Unatoč tome što su jednostavni dvostruki poluvodički uređaji, diode su od vitalne važnosti u modernoj elektronici. Neke od tipičnih primjena dioda su:
- Ispravljanje napona, kao što je pretvaranje AC u istosmjerne napone
- Izoliranje signala iz opskrbe
- Kontroliranje veličine signala
- Miješanje signala
Pretvorba snage
Jedna značajna primjena dioda je pretvoriti izmjeničnu struju u DC napajanje. Jedna dioda ili četiri diode mogu se koristiti za pretvaranje 110V kućanskog napajanja u DC formiranjem pola (jednodjelne) diode ili punim valom (četiri diode) ispravljača . Ova dioda omogućuje da dopusti samo polovici AC valnog oblika da prođe kroz njega. Kada se ovaj naponski impuls koristi za napajanje kondenzatora, izlazni napon čini se da je stalan napon istosmjernog napona s manjim naponom mrežnog napona. Korištenje punog vala ispravljač čini ovaj proces još učinkovitijim usmjeravanjem AC impulsa tako da se i pozitivne i negativne polovice ulaznog sinusnog vala vide samo kao pozitivni impulsi, učinkovito udvostručujući frekvenciju ulaznih impulsa kondenzatoru, koji pomaže da se napuni i isporučuje stabilniji napon.
Diode i kondenzatori također se mogu koristiti za stvaranje više vrsta naponskih množitelja kako bi se mali AC napon i pomnožio kako bi se stvorili vrlo visoki izlazni naponi. Oba AC i DC izlaza moguća su pomoću ispravne konfiguracije kondenzatora i dioda.
Demodulacija signala
Najčešća uporaba dioda je ukloniti negativnu komponentu AC signala. Budući da je negativni dio AC valnog oblika obično identičan pozitivnoj polovici, vrlo je malo informacija učinkovito izgubljeno u tom procesu uklanjanja, što dovodi do učinkovitije obrade signala.
Demodulacija signala se uobičajeno koristi u radiju kao dio sustava filtriranja kako bi se izvukli radio signal iz vala nosioca.
Zaštita od prekomjernog napona
Diode također dobro funkcioniraju kao zaštitni uređaji za osjetljive elektroničke komponente. Kada se koriste kao uređaji za zaštitu od napona, diode se ne poduzimaju u normalnim radnim uvjetima, ali odmah kratko spuštaju visoki napon na tlo gdje ne mogu štetiti integriranom krugu. Specijalizirane diode nazvane prolazne naponske supresore dizajnirane su posebno za zaštitu od prekomjernog napona i mogu nositi s velikim šiljcima snage za kratke vremenske periode, tipične karakteristike naponskog šiljka ili električnog udara, što bi normalno oštetilo komponente i skratilo život elektroničkog proizvoda.
Slično tome, dioda može regulirati napon služeći kao clipper ili ograničivač - specijalizirana svrha koja pokriva napon koji se može proći kroz nju u određenoj točki.
Trenutačno upravljanje
Osnovna primjena dioda je upravljati strujom i pobrinuti se da samo teče u pravom smjeru. Jedno područje na kojem se trenutni upravljački kapacitet dioda koristi za dobar učinak je pri prebacivanju iz snage koja dolazi iz napajanja do napajanja struje iz baterije. Kada je uređaj priključen i napunjen - na primjer, mobitel ili neprekinuti izvor napajanja - uređaj bi trebao vući samo napajanje od vanjskog napajanja, a ne i baterije, a dok je uređaj uključen, baterija bi trebala biti snage i punjenje. Čim se ukloni izvor napajanja, baterija treba napajati uređaj tako da korisnik ne dođe do prekida.
Dobar primjer trenutnog upravljanja je zaštita od preokrenutne struje. Razmislite, na primjer, vaš automobil. Kad baterija umre i prijateljski prolaznik pomaže pri jumper kabelima, ako promiješate red crvenih i crnih kabela, nećete pržiti električni sustav vašeg automobila jer diode koje se nalaze u susjedstvu baterije blokiraju krivu struju.
Logička vrata
Računala rade u binarnom - beskrajnom moru nula i onih. Binarna stabla odluke u računalstvu temelje se na logičkim vratima koje omogućavaju diode koje kontroliraju je li prekidač uključen ("1") ili isključen ("0"). Iako se u modernim procesorima pojavljuju stotine milijuna dioda, funkcionalno su isti kao i diode koje kupujete u elektroničkoj trgovini - samo mnogo manji.
Diode i svjetlo
LED svjetiljka je samo baterijska svjetiljka čija osvjetljenja dolazi iz svjetleće diode. U prisutnosti pozitivnog napona, LED dioda svijetli.
Fotodioda, s druge strane, prihvaća svjetlost kroz kolektor (poput mini solarne ploče) i pretvara to svjetlo u malu količinu struje.