A legegyszerűbb félvezető alkatrész - a dióda - számos hasznos funkciót lát el, amelyek alapvető célja az elektromos áram irányának irányítása. A diódák csak egy irányban engedik az áramot rajtuk keresztül.
Úgy tűnik, hogy a tökéletesen hatékony diódák nyitott áramkörök, negatív feszültséggel, és egyébként rövidzárlatoknak tűnnek. De mivel a diódák elismerik némi hatékonyságot, áram-feszültség kapcsolatuk nemlineáris. Mint ilyen, érdemes megnéznie a dióda adatlapját, hogy megnézze az adott dióda előremenő feszültségének görbéjét az előremenő áramához viszonyítva, így kiválaszthatja a megfelelő diódát az adott projekthez.
:max_bytes(150000):strip_icc()/88563115-5804ec613df78cbc28837eac-0cdc508a3d2340db95036108c674b694.jpg)
Tim Ridley / Getty Images
A diódák alkalmazásai
Annak ellenére, hogy csak két tűs félvezető eszközökről van szó, a diódák létfontosságúak a modern elektronikában. A diódák tipikus alkalmazásai közé tartozik:
- A feszültség javítása, például az AC váltása egyenfeszültséggé
- Jelek izolálása egy tápegységről
- A jel méretének szabályozása
- Jelek keverése
Teljesítményátalakítás
A diódák egyik jelentős alkalmazása az váltóáramú áram átalakítása egyenárammá. Egy dióda vagy négy dióda átalakítja a 110 V-os háztartási energiát egyenárammá egy félútos (egydiódás) vagy egy teljes hullámú (négydiódás) egyenirányító kialakításával. A dióda csak az AC hullámforma felét engedi át rajta. Amikor ez a feszültségimpulzus kondenzátort tölt fel, a kimeneti feszültség stabil DC feszültségnek tűnik, kis feszültség hullámzással. A teljes hullámú egyenirányító használata még hatékonyabbá teszi ezt a folyamatot azáltal, hogy az AC impulzusokat úgy irányítja, hogy a bemenő szinusz hullám pozitív és negatív felét is csak pozitív impulzusnak tekintik, ami gyakorlatilag megduplázza a bemeneti impulzusok frekvenciáját a kondenzátorig, ami segít megőrizni töltését és stabilabb feszültséget szolgáltat.
A diódák és kondenzátorok különböző feszültségszorzókat hoznak létre, hogy kis váltakozó feszültséget vegyenek fel, és szorozva nagyon magas feszültségű kimeneteket hozzanak létre. AC és DC kimenetek egyaránt lehetségesek a kondenzátorok és diódák megfelelő konfigurációjával.
A jelek demodulálása
A diódák leggyakoribb használata az AC jel negatív komponensének eltávolítása. Mivel egy váltakozó áramú hullámforma negatív része általában megegyezik a pozitív felével, nagyon kevés információ veszik el gyakorlatilag a leszerelés folyamatában, ami hatékonyabb jelfeldolgozáshoz vezet.
A jeldemodulációt általában a rádiókban használják a szűrőrendszer részeként, hogy elősegítsék a rádiójel kivitelét a vivőhullámból.
Túlfeszültség védelem
A diódák jól működnek, mint az érzékeny elektronikus alkatrészek védelmi eszközei. Feszültségvédő eszközként használva a diódák normál üzemi körülmények között nem vezetnek, de a nagyfeszültségű tüskéket azonnal testre zárják, ahol nem károsíthatják az integrált áramkört. Az átmeneti feszültségcsillapítóknak nevezett speciális diódákat kifejezetten a túlfeszültség elleni védelemre tervezték, és rövid ideig képesek kezelni nagyon nagy teljesítménytüskéket, a feszültségcsúcs vagy az áramütés tipikus jellemzőit, amelyek általában károsítják az alkatrészeket és lerövidítik az elektronikus termékek élettartamát.
Hasonlóképpen, a dióda szabályozhatja a feszültséget azáltal, hogy nyírógépként vagy korlátozóként szolgál - ez egy speciális cél, amely elfedi a feszültséget, amely egy bizonyos ponton áthalad rajta.
Aktuális kormányzás
A diódák alapvető alkalmazása az áram irányítása és annak biztosítása, hogy csak a megfelelő irányban folyjon. Az egyik terület, ahol a diódák jelenlegi kormányzóképességét jó hatással használják, az a tápegységről érkező teljesítményről az akkumulátorról futó áramra való átkapcsolás. Amikor egy készüléket csatlakoztatnak és tölt - például egy mobiltelefont vagy szünetmentes tápegységet -, akkor az eszköznek csak a külső tápegységről kell áramot merítenie, nem az akkumulátorról, és amíg az eszköz be van dugva, az akkumulátornak tápellátást kell igénybe vennie. és újratölteni. Amint eltávolítja az áramforrást, az akkumulátornak táplálnia kell a készüléket, hogy a felhasználó ne észleljen megszakítást.
A jelenlegi kormányzás jó példája a fordított áramvédelem. Fontolja meg például az autóját. Ha lemerül az akkumulátora, és egy barátságos járókelő felajánlja segítségét az áthidalókábeleknél, ha összekeveri a piros és a fekete kábelek sorrendjét, akkor nem sütjük meg autója elektromos rendszerét, mert az akkumulátorral szomszédos diódák blokkolják a rossz irányú áramot.
Logikai kapuk
A számítógépek binárisan működnek - a nulla és az egek végtelen tengerében. A számítás bináris döntési fái logikai kapukon alapulnak, amelyeket diódák engedélyeznek, amelyek szabályozzák, hogy a kapcsoló be van-e kapcsolva ("1") vagy ki ("0"). Diódák százmilliói jelennek meg a modern processzorokban, de funkcionálisan megegyeznek az elektronikai üzletben vásárolt diódákkal - csak sokkal kisebbek.
Diódák és fény
A LED-es elemlámpa csak egy elemlámpa, amelynek megvilágítását egy fénykibocsátó dióda biztosítja. Pozitív feszültség jelenlétében a LED-ek világítanak.
A fotodióda ezzel szemben egy kollektoron keresztül fogadja a fényt (mint egy mini napelem), és ezt a fényt kis mennyiségű árammá alakítja.