Mis on dioodid ja milleks neid kasutatakse?

Kõige lihtsam pooljuht komponent — diood — täidab mitmesuguseid kasulikke funktsioone, mis on seotud oma põhieesmärgiga juhtida elektrivoolu voolu suunda. Dioodid võimaldavad voolu läbida ainult ühes suunas.

Täiesti tõhusad dioodid näivad olevat negatiivse pingega avatud ahelad ja muidu näevad nad välja nagu lühised. Kuid kuna dioodid tunnistavad teatud ebaefektiivsust, on nende voolu ja pinge suhe mittelineaarne. Seetõttu peaksite tutvuma dioodi andmelehega, et näha mis tahes antud dioodi kõvera graafikut päripinge selle pärivoolu suhtes, nii et valite oma konkreetse jaoks sobiva dioodi projekt.

Dioodide rakendused

Vaatamata sellele, et dioodid on lihtsad kahe kontaktiga pooljuhtseadised, on need tänapäevases elektroonikas üliolulised. Mõned tüüpilised dioodide rakendused hõlmavad järgmist:

• Pinge alaldamine, näiteks vahelduvvoolu muutmine alalispingeks
• Signaalide eraldamine toiteallikast
• Signaali suuruse juhtimine
• Signaalide segamine

Võimsuse muundamine

Üks oluline dioodide rakendus on vahelduvvoolu muundamine alalisvooluks. Üks diood või neli dioodi muudavad 110 V majapidamises kasutatava voolu alalisvooluks, moodustades pooltee (üksikdiood) või täislaine (neli dioodi)

alaldi. Diood laseb sellest läbi liikuda ainult poole vahelduvvoolu lainekujust. Kui see pingeimpulss laeb kondensaatorit, näib väljundpinge olevat püsiv alalispinge väikese pinge pulsatsiooniga. Täislaine alaldi kasutamine muudab selle protsessi veelgi tõhusamaks, suunates vahelduvvoolu impulsid nii, et nii sisendsiinuslaine positiivne kui ka negatiivne pool on vaadeldakse ainult positiivsete impulssidena, kahekordistades tõhusalt kondensaatori sisendimpulsside sagedust, mis aitab hoida seda laetuna ja pakkuda stabiilsemat pinget.

Dioodid ja kondensaatorid loovad erinevaid pingekordajaid, et võtta väike vahelduvpinge ja korrutada see väga kõrge pinge väljundi loomiseks. Kondensaatorite ja dioodide õige konfiguratsiooni abil on võimalik nii vahelduv- kui ka alalisvoolu väljund.

Signaalide demoduleerimine

Dioodide levinuim kasutusala on vahelduvvoolu signaali negatiivse komponendi eemaldamine. Kuna vahelduvvoolu lainekuju negatiivne osa on tavaliselt identne positiivse poolega, on väga vähe teave läheb selle eemaldamise protsessis tõhusalt kaotsi, mis toob kaasa tõhusama signaali töötlemine.

Tavaliselt kasutatakse signaali demoduleerimist raadiod osana filtreerimissüsteemist, mis aitab eraldada raadiosignaali kandelainest.

Ülepingekaitsed

Dioodid toimivad hästi ka tundlike elektroonikakomponentide kaitseseadmetena. Kui kasutatakse kui pingekaitseseadmed, on dioodid tavalistes töötingimustes mittejuhtivad, kuid lühistavad kohe kõrgepinge piigi maandusega, kus see ei saa integraallülitust kahjustada. Spetsiaalsed dioodid kutsutakse siirdepinge summutajad on loodud spetsiaalselt ülepingekaitseks ja taluvad tüüpiliselt väga suuri võimsuse hüppeid lühikese aja jooksul pinge hüppe või elektrilöögi omadused, mis tavaliselt kahjustavad komponente ja lühendavad elektroonika kasutusiga toode.

Samamoodi saab diood reguleerida pinget, toimides a lõikur või a piiraja — spetsiaalne otstarve, mis piirab pinget, mis võib seda teatud punktis läbida.

Praegune juhtimine

Dioodide põhirakendus on juhtida voolu ja tagada, et see voolab ainult õiges suunas. Üks piirkond, kus dioodide voolujuhtimisvõime kasutatakse hästi, et lülituda toiteallikast tulevalt toitelt akutoitele. Kui seade on vooluvõrku ühendatud ja laeb (nt mobiiltelefon või katkematu toiteallikas), peaks seade toidet saama ainult välisest toiteallikast, mitte akust ning kui seade on ühendatud akuga, peaks toide olema ja laadimine. Niipea, kui toiteallikas on eemaldatud, peaks aku seadme toiteallikaks olema, et kasutaja ei märkaks katkestust.

Hea näide praegusest juhtimisest on läbi pöördvoolukaitse. Mõelge näiteks oma autole. Kui aku tühjeneb ja sõbralik mööduja pakub abi hüppajakaablitega, kui segate punase ja mustad kaablid ei hakka oma auto elektrisüsteemi praadima, sest aku kõrval asuvad dioodid blokeerivad vale suuna praegune.

Loogikaväravad

Arvutid töötavad kahendvormingus — lõputu nullide ja ühtede meri. Arvutustehnikas binaarsed otsustuspuud põhinevad loogikaväravatel, mida lubavad dioodid, mis kontrollivad, kas lüliti on sees ("1") või väljas ("0"). Kuigi tänapäevastes protsessorites ilmub sadu miljoneid dioode, on need funktsionaalselt samad, mis elektroonikapoest ostetud dioodid – vaid palju väiksemad.

Dioodid ja valgus

LED-taskulamp on lihtsalt taskulamp, mille valgustus saadakse valgusdioodilt. Positiivse pinge olemasolul LED-id helendavad.

Seevastu fotodiood võtab valgust vastu läbi kollektori (nagu mini päikesepaneel) ja muudab selle valguse väikeseks vooluks.