Den enklaste halvledarkomponenten - den diod -Preformerar en mängd användbara funktioner som är relaterade till dess centrala syfte att hantera riktningen av flödet av elektrisk ström. Dioder tillåter ström att strömma genom dem endast i en riktning.
Perfekt effektiva dioder verkar vara öppna kretsar med negativ spänning och de ser ut som kortslutningar på annat sätt. Men eftersom dioder erkänner någon ineffektivitet är deras nuvarande-till-spänningsförhållande olinjär.
Som sådan kommer du vilja konsultera en diods datablad för att se en kurva över kurvan för en given diods framspänning i förhållande till dess framström, så att du väljer rätt diod för ditt specifika projekt.
Applikationer av Dioder
Trots att det bara är enkla tvåpinnar halvledaranordningar, är dioder avgörande för modern elektronik. Några av de typiska användningarna av dioder är:
- Åtgärda en spänning, till exempel att växla AC till likspänningar
- Isolering av signaler från en tillförsel
- Kontrollerar storleken på en signal
- Blandningssignaler
Kraftomvandling
En signifikant tillämpning av dioder är att omvandla växelström till likström. En enkel diod eller fyra dioder kan användas för att omvandla 110V hushållsffekt till likström genom att bilda halvvägs (singeldiod) eller fullvåg (fyra dioder) likriktare . En diod gör det genom att låta endast hälften av växelvågformen passera genom den. När denna spänningsimpuls används för att ladda en kondensator, verkar utsignalen vara en stadig likspänning med en liten spänningsringning. Genom att använda en fullvågslikriktare gör denna process ännu effektivare genom att dirigera AC-pulserna så att både de positiva och negativa halvorna av ingångssinvågan ses som enbart positiva pulser, vilket effektivt fördubblar frekvensen av ingångspulserna till kondensatorn, vilket hjälper till att hålla den laddad och leverera en mer stabil spänning.
Dioder och kondensatorer kan också användas för att skapa ett antal typer av spänningsm multiplikatorer för att ta en liten växelspänning och multiplicera den för att skapa mycket högspänningsutgångar. Både AC och DC utgångar är möjliga med rätt konfiguration av kondensatorer och dioder.
Demodulation av Signaler
Den vanligaste användningen av dioder är att avlägsna den negativa komponenten i en AC-signal. Eftersom den negativa delen av en AC-vågform vanligtvis är identisk med den positiva halvan, förloras mycket liten information effektivt i denna process för att avlägsna den bort, vilket leder till effektivare signalbehandling.
Signaldemodulering används vanligtvis i radio som en del av filtreringssystemet för att hjälpa till att extrahera radiosignalen från bärvågan.
Överspänningsskydd
Dioder fungerar också bra som skyddsanordningar för känsliga elektroniska komponenter. Vid användning som spänningsskyddsanordningar är dioderna ledande under normala driftsförhållanden men omedelbart korta alla högspänningsspetsar till marken där det inte kan skada en integrerad krets. Specialiserade dioder kallas övergående spänningsundertryckare är konstruerade speciellt för överspänningsskydd och kan hantera mycket stora elspetsar under korta perioder, typiska egenskaper hos spänningsspets eller elektrisk stöt, vilket normalt skulle skada komponenter och förkorta livslängden hos en elektronisk produkt.
På samma sätt kan en diod reglera spänningen genom att fungera som en klippare eller a begränsare -Specialt syfte som lockar spänningen som kan passera genom den vid en viss punkt.
Nuvarande styrning
Diodens grundläggande tillämpning är att styra strömmen och se till att den bara rinner i rätt riktning. Ett område där den nuvarande styrfunktionen hos dioder används till bra effekt är att växla från ström från en strömförsörjning till strömmen från ett batteri. När en enhet är inkopplad och laddad - till exempel en mobiltelefon eller avbrottsfri strömförsörjning - enheten ska dra ström endast från extern strömförsörjning och inte batteriet, och när enheten är inkopplad ska batteriet vara draget och laddning. Så snart strömkällan är borttagen ska batteriet strömma enheten så att ingen avbrott märks av användaren.
Ett bra exempel på nuvarande styrning är genom omvänd strömskydd. Tänk på, till exempel, din bil. När batteriet dör och ett vänligt förbipasserande erbjuds att hjälpa till med dragkedjor, om du blandar ordningen på de röda och svarta kablarna, stekar du inte bilens elektriska system, eftersom dioderna intill batteriet blockerar felriktad ström.
Logiska grindar
Datorer fungerar i binär-ett oändligt hav av nollor och sådana. Det binära beslutet träd i databehandling bygger på logiska grindar aktiverade av dioder som kontrollerar om en strömbrytare är på ("1") eller av ("0"). Även om hundratals miljoner dioder uppträder i moderna processorer, är de funktionellt desamma som de dioder du köper på elektronikaffären - bara mycket mindre.
Dioder och ljus
En LED-ficklampa är bara en ficklampa vars belysning kommer från en lysdiod. I närvaro av positiv spänning lyser lysdioderna.
En fotodiod accepterar däremot ljus genom en samlare (som en mini solpanel) och omvandlar det ljuset till en liten mängd ström.
