Den enkleste halvlederkomponenten - dioden - utfører en rekke nyttige funksjoner relatert til hovedformålet med å styre retningen til strømmen av elektrisk strøm. Dioder lar strømmen bare strømme gjennom dem i en retning.
Perfekt effektive dioder ser ut til å være åpne kretser med negativ spenning, og de ser ut som kortslutning ellers. Men fordi dioder innrømmer noen ineffektivitet, er forholdet mellom strøm og spenning ikke-lineært. Som sådan vil du konsultere en diodes datablad for å se en kurve over kurven til en gitt diodes fremoverspenning i forhold til fremoverstrømmen, slik at du velger riktig diode for ditt spesifikke prosjekt.
:max_bytes(150000):strip_icc()/88563115-5804ec613df78cbc28837eac-0cdc508a3d2340db95036108c674b694.jpg)
Tim Ridley / Getty Images
Anvendelser av dioder
Til tross for at de bare er enkle to-pinners halvledere, er dioder avgjørende i moderne elektronikk. Noen av de typiske anvendelsene av dioder inkluderer:
- Retting av en spenning, for eksempel å gjøre vekselstrøm til likestrøm
- Skille signaler fra et forråd
- Kontrollerer størrelsen på et signal
- Blandesignaler
Kraftkonvertering
En viktig anvendelse av dioder er å konvertere vekselstrøm til likestrøm. En enkelt diode eller fire dioder transformerer 110V husholdningskraft til DC ved å danne en halvveis (enkel diode) eller en fullbølge (fire dioder) likeretter. 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 likestrøm med en liten spenningsring. Ved å bruke en fullbølge-likeretter gjør denne prosessen enda mer effektiv ved å dirigere vekselstrømspulsene slik at både de positive og negative halvdelene av inngangssinusbølgen blir sett på som bare positive pulser, og effektivt dobler frekvensen av inngangspulsene til kondensatoren bidrar til å holde den ladet og levere en mer stabil spenning.
Dioder og kondensatorer skaper forskjellige spenningsmultiplikatorer for å ta en liten vekselspenning og multiplisere den for å skape 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 veldig 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 med å hente ut radiosignalet fra bærebølgen.
Beskyttelse mot overspenning
Dioder fungerer også godt som beskyttelsesenheter for sensitive elektroniske komponenter. Når de brukes som spenningsbeskyttelsesanordninger, ledes ikke dioder under normale driftsforhold, men kortere straks høyspenningspike til bakken der det ikke kan skade en integrert krets. Spesialiserte dioder kalt forbigående spenningsundertrykkere er designet spesielt for overspenningsbeskyttelse og kan håndtere veldig store spisser i korte tidsperioder, typiske egenskaper ved en spenningsspiss eller elektrisk støt, som normalt vil skade komponenter og forkorte levetiden til et elektronisk produkt.
På samme måte kan en diode regulere spenningen ved å tjene som klipper eller begrenser - et spesialisert formål som dekker spenningen som kan passere gjennom den på et bestemt tidspunkt.
Nåværende styring
Den grunnleggende bruken av dioder er å styre strømmen og sørge for at den bare flyter i riktig retning. Et område der diodes nåværende styringsevne 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 lader - 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, bør batteriet trekke strøm og lading. Så snart strømkilden er fjernet, bør batteriet drive enheten slik at brukeren ikke merker noe avbrudd.
Et godt eksempel på strømstyring er gjennom motstrømsbeskyttelse. Tenk for eksempel på bilen din. Når batteriet ditt dør og en vennlig forbipasserende tilbyr å hjelpe til med jumperkabler, hvis du blander rekkefølgen på de røde og svarte kablene, vil du ikke steke bilens elektriske system fordi dioder ved siden av batteriet blokkerer feil retning.
Logiske porter
Datamaskiner opererer i binær retning - et uendelig hav av nuller og ener. De binære beslutningstrærne i databehandling er basert på logiske porter aktivert av dioder som styrer om en bryter er på ("1") eller av ("0"). Selv om hundrevis av millioner dioder vises 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 lysdiode. I nærvær av positiv spenning lyser lysdioder.
En fotodiode, derimot, aksepterer lys gjennom en samler (som et mini-solcellepanel) og konverterer lyset til en liten mengde strøm.