Co jsou diody a k čemu se používají?

Nejjednodušší polovodič složka — the dioda — plní řadu užitečných funkcí souvisejících s hlavním účelem řízení směru toku elektrického proudu. Diody umožňují, aby jimi proud procházel pouze jedním směrem.

Dokonale účinné diody se jeví jako otevřené obvody se záporným napětím a jinak vypadají jako zkraty. Ale protože diody přiznávají určitou neefektivitu, jejich vztah mezi proudem a napětím je nelineární. Jako takový si budete chtít prohlédnout datový list diody, abyste viděli graf křivky jakékoli dané diody dopředné napětí vzhledem k jeho propustnému proudu, takže si vyberete správnou diodu pro vaši konkrétní projekt.

Aplikace diod

Přestože se jedná pouze o jednoduchá dvoukolíková polovodičová zařízení, diody jsou v moderní elektronice životně důležité. Některé z typických aplikací diod zahrnují:

• Usměrnění napětí, jako je přeměna AC na DC napětí
• Izolace signálů od zdroje
• Ovládání velikosti signálu
• Míchání signálů

Konverze výkonu

Jednou z významných aplikací diod je přeměna střídavého proudu na stejnosměrný proud. Jedna dioda nebo čtyři diody transformují 110V domácí napájení na stejnosměrný proud vytvořením poloviční (jedna dioda) nebo plné vlny (čtyři diody)

usměrňovač. Dioda umožňuje průchod pouze polovině střídavého průběhu. Když tento napěťový impuls nabíjí kondenzátor, výstupní napětí se jeví jako ustálené stejnosměrné napětí s malým zvlněním napětí. Použitím celovlnného usměrňovače je tento proces ještě efektivnější tím, že směruje střídavé pulsy tak, aby byla kladná i záporná polovina vstupní sinusovky vnímáno jako pouze kladné pulsy, které účinně zdvojnásobují frekvenci vstupních pulsů do kondenzátoru, což pomáhá udržovat jej nabitý a dodávat stabilnější napětí.

Diody a kondenzátory vytvářejí různé násobiče napětí, které odebírají malé střídavé napětí a násobí jej, aby vytvořily velmi vysoké napěťové výstupy. Při správné konfiguraci kondenzátorů a diod jsou možné AC i DC výstupy.

Demodulace signálů

Nejběžnějším použitím diod je odstranění záporné složky střídavého signálu. Protože záporná část střídavého průběhu je obvykle totožná s kladnou polovinou, velmi málo informace jsou efektivně ztraceny v tomto procesu jejich odstraňování, což vede k efektivnějšímu signálu zpracovává se.

Demodulace signálu se běžně používá v rádia jako součást filtračního systému, který pomáhá extrahovat rádiový signál z nosné vlny.

Přepěťové ochrany

Diody také dobře fungují jako ochranná zařízení pro citlivé elektronické součástky. Při použití jako zařízení na ochranu napětí, diody jsou za normálních provozních podmínek nevodivé, ale okamžitě zkratují jakýkoli vysokonapěťový hrot k zemi, kde nemůže poškodit integrovaný obvod. Specializované diody tzv tlumiče přechodového napětí jsou navrženy speciálně pro ochranu proti přepětí a dokážou zvládnout velmi velké výkonové špičky po krátkou dobu, typické charakteristiky napěťové špičky nebo elektrického šoku, které by normálně poškodily součásti a zkrátily životnost elektroniky produkt.

Podobně může dioda regulovat napětí tím, že slouží jako a klipr nebo a omezovač — specializovaný účel, který omezuje napětí, které jím může procházet v určitém bodě.

Aktuální řízení

Základní aplikací diod je řídit proud a zajistit, aby proudil pouze správným směrem. Jedna oblast, kde aktuální schopnost řízení diod Používá se s dobrým efektem při přechodu z napájení pocházejícího ze zdroje na napájení z baterie. Když je zařízení zapojeno a nabíjí se – například mobilní telefon nebo nepřerušitelný zdroj napájení – zařízení by mělo odebírat energii pouze z externího zdroje napájení a ne z baterie, a když je zařízení zapojeno do zásuvky, baterie by měla odebírat energii a dobíjení. Jakmile je zdroj energie odpojen, baterie by měla napájet zařízení tak, aby uživatel nezaznamenal žádné přerušení.

Dobrým příkladem současného řízení je průchozí ochrana proti zpětnému proudu. Vezměme si například své auto. Když se vám vybije baterie a přátelský kolemjdoucí vám nabídne pomoc se startovacími kabely, když smícháte pořadí červené a černými kabely neusmažíte elektrický systém vašeho auta, protože diody přiléhající k baterii blokují špatný směr proud.

Logické brány

Počítače fungují binárně – nekonečné moře nul a jedniček. Binární rozhodovací stromy ve výpočetní technice jsou založeny na logických hradlech aktivovaných diodami, které řídí, zda je spínač zapnutý ("1") nebo vypnutý ("0"). Přestože se v moderních procesorech objevují stovky milionů diod, jsou funkčně stejné jako diody, které si koupíte v obchodě s elektronikou – jen jsou mnohem menší.

Diody a světlo

LED svítilna je pouze svítilna, jejíž osvětlení je řízeno světelnou diodou. V přítomnosti kladného napětí, LED diody svítí.

Fotodioda naopak přijímá světlo přes kolektor (jako mini solární panel) a přeměňuje toto světlo na malé množství proudu.