Najpreprostejša polprevodniška komponenta - dioda - deluje na različne uporabne funkcije, povezane z njenim osrednjim ciljem upravljanja smeri toka električnega toka. Diodi omogočajo pretok toka skozi njih v eni smeri.
Izjemno učinkovite diode se zdijo odprta vezja z negativno napetostjo in drugače izgledajo kot kratka vezja. Toda ker diode privedejo do neke neučinkovitosti, je njihova trenutna-napetostna zveza nelinearna.
Kot taka se boste želeli posvetovati s podatkovnim listom diode, da si ogledate graf krivulje napetosti naprejne napetosti diode v primerjavi s svojim napetostnim tokom, tako da izberete pravo diodo za vaš določen projekt.
Uporaba diode
Kljub temu, da so preproste dvopolne polprevodniške naprave, so v sodobni elektroniki bistvene diode. Nekatere tipične aplikacije diode vključujejo:
- Popravljanje napetosti, kot je pretvorba AC v DC napetosti
- Izoliranje signalov iz oskrbe
- Nadzor velikosti signala
- Mešalni signali
Pretvorba moči
Ena pomembna uporaba diode je pretvorba izmeničnega toka v enosmerni tok. Za pretvorbo moči 110V v gospodinjstvo v enosmerni tok lahko uporabimo eno diodo ali štiri diode z oblikovanjem polovične (enojne diode) ali polnovilnega (štiri diode) usmernika . Dioda to naredi tako, da omogoča prehod samo polovico krivulje izmenične napetosti. Ko se ta napetostni impulz uporablja za polnjenje kondenzatorja, se zdi, da je izhodna napetost enakomerna DC napetost z majhnim napetostnim valovom. Z uporabo polnovnalnega usmernika je ta proces še učinkovitejši z usmerjanjem AC impulzov tako, da se obe pozitivni in negativni polovici vhodnega sinusnega vala obravnavata kot edini pozitivni impulzi, kar dejansko podvoji frekvenco vhodnih impulzov na kondenzator, kar pomaga ohranjati napolnjenost in zagotavljati stabilnejšo napetost.
Diodi in kondenzatorji se lahko uporabljajo tudi za ustvarjanje številnih tipov množiteljev napetosti, da bi vzeli majhno izmenično napetost in jo pomnožili, da bi ustvarili zelo visoke napetosti. Izhodi AC in DC sta možna z uporabo pravilne konfiguracije kondenzatorjev in diod.
Demodulacija signalov
Najpogostejša uporaba diode je odstranitev negativne komponente signala izmenične napetosti. Ker je negativni del valovne izmenjalne frekvence običajno enak polni pozitivni polovici, se zelo malo informacij dejansko izgubi v tem procesu odstranjevanja, kar vodi do učinkovitejše obdelave signalov.
Demodulacija signala se pogosto uporablja v radijskih napravah kot del filtrirnega sistema, ki pomaga izvleči radijski signal iz nosilnega valovanja.
Prekomerne napetosti
Diode delujejo tudi kot zaščitne naprave za občutljive elektronske komponente. Ko se uporabljajo kot naprave za zaščito pred napetostjo, so diode v normalnih obratovalnih pogojih neprevodne, vendar takoj prekoračijo kakršen koli visokonapetostni tlak na tla, kjer ne more škoditi integriranemu vezju. Specializirane diode, imenovane prehodne napetostne dušilke, so zasnovane posebej za prekomerno napetostno zaščito in lahko krmijo zelo velike moči za kratka časovna obdobja, značilne karakteristike napetostnega konice ali električnega udara, ki bi normalno poškodovala komponente in skrajšala življenjsko dobo elektronskega izdelka.
Podobno lahko dioda regulira napetost tako, da služi kot rezilo ali omejevalnik, namenjen napetosti, ki jo lahko prenese na določeni točki.
Trenutni usmerjevalnik
Osnovna uporaba diode je usmerjati tok in poskrbeti, da le teče v pravo smer. Eden od področij, na katerih se trenutna krmilna zmogljivost diode uporablja za dober učinek, je v prehodu iz moči, ki prihaja iz napajanja do moči, ki teče iz akumulatorja. Ko je naprava priključena in na polnjenje, na primer mobilni telefon ali neprekinjeno napajanje, mora naprava napajati le iz zunanjega napajanja in ne baterije, medtem ko je naprava priključena v akumulator, mora biti moč vlečenja in ponovno polnjenje. Takoj, ko je vir energije odstranjen, mora baterija napajati napravo tako, da uporabnik ne vidi prekinitve.
Dober primer trenutnega krmiljenja je z obratno zaščito. Upoštevajte, na primer, vaš avto. Ko vaš akumulator umre in prijazen mimoidoči ponuja pomoč pri preklopnih kablih, če zmešate vrstni red rdečih in črnih kablov, ne boste prerežili električnega sistema vašega avtomobila, ker diode, ki mejijo na baterijo, blokirajo napačen tok.
Logična vrata
Računalniki delujejo v binarni obliki - neskončno morje ničel in tiste. Binarna odločitvena drevesa v računalništvu temeljijo na logičnih vratih, ki jih omogočajo diode, ki nadzirajo, ali je stikalo vklopljeno ("1") ali izklopljeno ("0"). Čeprav se v sodobnih procesorjih pojavljajo na stotine milijonov diode, so funkcionalno enake kot diode, ki jih kupujete v elektroniki, kar je le malo manjše.
Diode in svetloba
Svetilka LED je samo svetilka, katere osvetlitev izvira iz svetleče diode. V prisotnosti pozitivne napetosti sveti LED.
Fotodioda, nasprotno, sprejema svetlobo skozi zbiralnik (kot je mini sončna plošča) in pretvori to svetlobo v majhno količino toka.