Čo sú diódy a na čo sa používajú?

Najjednoduchšie polovodič komponent — the dióda — vykonáva množstvo užitočných funkcií súvisiacich s hlavným účelom riadenia smeru toku elektrického prúdu. Diódy umožňujú prúdenie prúdu cez ne iba v jednom smere.

Dokonale účinné diódy sa javia ako otvorené obvody so záporným napätím a inak vyzerajú ako skraty. Ale pretože diódy pripúšťajú určitú neefektívnosť, ich vzťah medzi prúdom a napätím je nelineárny. Preto si budete chcieť pozrieť údajový list diódy, aby ste videli graf krivky ktorejkoľvek danej diódy predné napätie vzhľadom na jeho priepustný prúd, aby ste si vybrali správnu diódu pre svoju konkrétnu situáciu projektu.

Aplikácie diód

Napriek tomu, že ide len o jednoduché dvojkolíkové polovodičové zariadenia, diódy sú v modernej elektronike životne dôležité. Niektoré z typických aplikácií diód zahŕňajú:

• Usmernenie napätia, napríklad premena striedavého na jednosmerné napätie
• Izolácia signálov od napájania
• Ovládanie veľkosti signálu
• Miešanie signálov

Konverzia výkonu

Jednou z významných aplikácií diód je premena striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Jedna dióda alebo štyri diódy transformujú 110V domáce napájanie na jednosmerný prúd vytvorením polovičnej (jedna dióda) alebo celej vlny (štyri diódy) usmerňovač. Dióda umožňuje, aby cez ňu prešla len polovica striedavého prúdu. Keď tento napäťový impulz nabíja kondenzátor, výstupné napätie sa javí ako stabilné jednosmerné napätie s malým zvlnením napätia. Použitím celovlnového usmerňovača je tento proces ešte efektívnejší tým, že smeruje striedavé impulzy tak, že kladná aj záporná polovica vstupnej sínusovej vlny je vnímané len ako kladné impulzy, ktoré efektívne zdvojnásobujú frekvenciu vstupných impulzov do kondenzátora, čo pomáha udržiavať ho nabitý a poskytuje stabilnejšie napätie.

Diódy a kondenzátory vytvárajú rôzne násobiče napätia, aby zobrali malé striedavé napätie a znásobili ho, aby vytvorili veľmi vysoké napäťové výstupy. Pri správnej konfigurácii kondenzátorov a diód sú možné AC aj DC výstupy.

Demodulácia signálov

Najbežnejšie použitie diód je na odstránenie zápornej zložky striedavého signálu. Pretože záporná časť tvaru vlny striedavého prúdu je zvyčajne identická s kladnou polovicou, veľmi málo informácie sa efektívne stratia v tomto procese ich odstránenia, čo vedie k efektívnejšiemu signálu spracovanie.

Demodulácia signálu sa bežne používa v rádiá ako súčasť filtračného systému, ktorý pomáha extrahovať rádiový signál z nosnej vlny.

Prepäťové ochrany

Diódy tiež dobre fungujú ako ochranné zariadenia pre citlivé elektronické súčiastky. Pri použití ako zariadenia na ochranu napätia, diódy sú za normálnych prevádzkových podmienok nevodivé, ale okamžite skratujú akýkoľvek vysokonapäťový hrot k zemi, kde nemôže poškodiť integrovaný obvod. Špecializované diódy tzv tlmiče prechodového napätia sú navrhnuté špeciálne na ochranu pred prepätím a dokážu zvládnuť veľmi veľké skoky energie na krátke časové obdobia, typické charakteristiky napäťovej špičky alebo elektrického šoku, ktoré by normálne poškodili komponenty a skrátili životnosť elektroniky produkt.

Podobne môže dióda regulovať napätie tým, že slúži ako a strihač alebo a obmedzovač — špecializovaný účel, ktorý obmedzuje napätie, ktoré ním môže v určitom bode prejsť.

Aktuálne riadenie

Základnou aplikáciou diód je riadiť prúd a zabezpečiť, aby prúdil iba správnym smerom. Jedna oblasť, kde aktuálna schopnosť riadenia diód Používa sa s dobrým efektom pri prechode z napájania zo zdroja na napájanie z batérie. Keď je zariadenie zapojené a nabíja sa – napríklad mobilný telefón alebo neprerušiteľný zdroj napájania – zariadenie by malo odoberať energiu iba z externého napájacieho zdroja a nie z batérie, a keď je zariadenie pripojené k zásuvke, batéria by mala čerpať energiu a dobíjanie. Akonáhle je zdroj napájania odpojený, batéria by mala napájať zariadenie tak, aby používateľ nezaznamenal žiadne prerušenie.

Dobrým príkladom súčasného riadenia je priechod ochrana proti spätnému prúdu. Zvážte napríklad svoje auto. Keď sa vám vybije batéria a priateľský okoloidúci vám ponúkne pomoc so štartovacími káblami, ak zmiešate poradie červenej a čiernymi káblomi neznečistíte elektrický systém vášho auta, pretože diódy priľahlé k batérii blokujú nesprávny smer prúd.

Logické brány

Počítače fungujú binárne – nekonečné more núl a jednotiek. Binárne rozhodovacie stromy vo výpočtovej technike sú založené na logických hradlách aktivovaných diódami, ktoré riadia, či je spínač zapnutý ("1") alebo vypnutý ("0"). Aj keď sa v moderných procesoroch objavujú stovky miliónov diód, funkčne sú rovnaké ako diódy, ktoré si kúpite v obchode s elektronikou – len sú oveľa menšie.

Diódy a svetlo

LED baterka je len baterka, ktorej osvetlenie pochádza zo svetelnej diódy. V prítomnosti kladného napätia, LED diódy svietia.

Fotodióda naopak prijíma svetlo cez kolektor (ako mini solárny panel) a premieňa toto svetlo na malé množstvo prúdu.