A legegyszerűbb félvezető alkatrész – a dióda – számos hasznos funkciót lát el, amelyek alapvető célja az elektromos áram áramlási irányának szabályozása. A diódák csak egy irányba engedik át rajtuk az áramot.
A tökéletesen hatékony diódák negatív feszültségű nyitott áramköröknek tűnnek, egyébként pedig rövidzárlatnak tűnnek. De mivel a diódák némi hatástalanságot ismernek el, áram-feszültség kapcsolatuk nemlineáris. Ezért érdemes egy dióda adatlapján megnézni egy adott dióda előremenő feszültségének görbéjét az előremenő áramhoz viszonyítva, így kiválaszthatja a megfelelő diódát az adott projekthez.
Diódák alkalmazásai
Annak ellenére, hogy egyszerű kéttűs félvezető eszközökről van szó, a diódák létfontosságúak a modern elektronikában. A diódák néhány tipikus alkalmazása:
- Feszültség egyenirányítása, például váltóáram egyenfeszültséggé alakítása
- Jelek leválasztása a tápegységről
- A jel méretének szabályozása
- Jelek keverése
Energiakonverzió
A diódák egyik jelentős alkalmazása a váltakozó áramú táp egyenárammá alakítása. Egy dióda vagy négy dióda alakítja át a 110 V-os háztartási tápfeszültséget egyenárammá egy félúti (egydióda) vagy egy teljes hullámú (négy dióda) egyenirányító kialakításával. A dióda az AC hullámformának csak a felét engedi át rajta. Amikor ez a feszültségimpulzus feltölt egy kondenzátort, a kimeneti feszültség állandó egyenfeszültségnek tűnik, kis feszültséghullámmal. A teljes hullámú egyenirányító használata még hatékonyabbá teszi ezt a folyamatot azáltal, hogy az AC impulzusokat úgy irányítja, hogy a bemeneti szinuszhullám pozitív és negatív felét is csak pozitív impulzusoknak tekintsük, ami hatékonyan megkétszerezi a kondenzátor bemeneti impulzusainak frekvenciáját. segít megőrizni a töltöttséget, és stabilabb feszültséget szállítani.
A diódák és a kondenzátorok különböző feszültségszorzókat hoznak létre, hogy kis váltakozó feszültséget vegyenek fel, és megszorozzák azt, hogy nagyon magas feszültségű kimeneteket hozzanak létre. Mind az AC, mind az egyenáramú kimenet lehetséges a kondenzátorok és diódák megfelelő konfigurációjával.
Jelek demodulálása
A diódák legáltalánosabb használata az AC jel negatív komponensének eltávolítása. Mivel a váltakozó áramú hullámforma negatív része általában azonos a pozitív felével, nagyon kevés információ vész el az eltávolítási folyamat során, ami hatékonyabb jelfeldolgozást eredményez.
A jeldemodulációt általában a rádiókban használják a szűrőrendszer részeként, hogy segítsenek kinyerni a rádiójelet a vivőhullámból.
Túlfeszültség elleni védelem
A diódák az érzékeny elektronikus alkatrészek védelmi eszközeiként is jól működnek. Ha feszültségvédelmi eszközként használják, a diódák normál üzemi körülmények között nem vezetnek, de azonnal rövidre zárják a nagyfeszültségű tüskéket a testtel, ahol nem károsíthatják az integrált áramkört. A tranziens feszültségcsökkentőknek nevezett speciális diódákat kifejezetten a túlfeszültség elleni védelemre tervezték, és rövid ideig képesek kezelni a nagyon nagy teljesítménycsúcsokat, amelyek jellemzőek a feszültségcsúcsokra vagy áramütésekre, amelyek általában károsítanák az alkatrészeket és lerövidítenék az elektronikai termékek élettartamát.
Hasonlóan, a dióda is szabályozhatja a feszültséget úgy, hogy nyíróként vagy határolóként szolgál – ez egy speciális cél, amely korlátozza azt a feszültséget, amely egy bizonyos ponton áthaladhat rajta.
Jelenlegi kormányzás
A diódák alapvető alkalmazása az áram irányítása és annak biztosítása, hogy az csak a megfelelő irányba folyjon. Az egyik terület, ahol a diódák jelenlegi kormányzási képességét jól kihasználják, az a váltás az áramforrásról érkező áramról az akkumulátorról működőre. Amikor egy eszköz csatlakoztatva van és töltődik – például mobiltelefon vagy szünetmentes tápegység –, az eszköz csak a külső tápegységből vegyen áramot, ne az akkumulátorból, és amíg a készülék csatlakoztatva van, az akkumulátornak áramot kell kapnia. és újratöltés. Az áramforrás eltávolítása után az akkumulátornak kell táplálnia a készüléket, hogy a felhasználó ne vegye észre a megszakítást.
A jelenlegi kormányzás jó példája a fordított áram elleni védelem. Gondoljon például az autójára. Amikor az akkumulátor lemerül, és egy barátságos járókelő felajánlja, hogy segít áthidaló kábelekkel, ha a piros és a fekete kábelek sorrendjét keveri, akkor nem fogja megsütni autója elektromos rendszerét, mert az akkumulátor melletti diódák blokkolják a rossz irányú áramot.
Bottom Line
A számítógépek binárisan működnek – nullák és egyesek végtelen tengerében. A számítástechnikában a bináris döntési fák olyan diódák által engedélyezett logikai kapukon alapulnak, amelyek szabályozzák, hogy egy kapcsoló be ("1") vagy kikapcsolva ("0") legyen. Bár több száz millió dióda jelenik meg a modern processzorokban, funkcionálisan ugyanazok, mint az elektronikai boltokban vásárolt diódák – csak sokkal kisebbek.
Diódák és fény
A LED-es zseblámpa csak egy zseblámpa, amelynek megvilágítását egy fénykibocsátó dióda adja. Pozitív feszültség esetén a LED-ek világítanak.
A fotodióda ezzel szemben kollektoron keresztül fogadja a fényt (mint egy mini napelem), és ezt a fényt kis mennyiségű árammá alakítja.
