Yksinkertaisin puolijohdekomponentti – diodi — suorittaa useita hyödyllisiä toimintoja, jotka liittyvät keskeiseen tarkoitukseen sähkövirran kulkusuunnan hallintaan. Diodit sallivat virran kulkea niiden läpi vain yhteen suuntaan. Täysin tehokkaat diodit näyttävät olevan avoimia piirejä negatiivisella jännitteellä ja näyttävät erilaisilta oikosulkuina. Mutta koska diodit myöntävät jonkin verran tehottomuutta, niiden virran ja jännitteen välinen suhde on epälineaarinen. Sellaisenaan sinun kannattaa viitata diodin tietolomakkeeseen nähdäksesi kaavion tietyn diodin eteenpäin suunnatusta jännitteestä vs. myötävirtakäyrästä, mikä auttaa sinua valitsemaan oikean diodin tiettyyn projektiisi.
Diodien sovellukset
Vaikka diodit ovat vain yksinkertaisia kaksinastaisia puolijohdelaitteita, ne ovat elintärkeitä nykyaikaisessa elektroniikassa. Jotkut diodien tyypillisistä käyttötavoista ovat:
- Jännitteen tasasuuntaus, kuten vaihtovirran muuntaminen tasajännitteeksi
- Signaalien eristäminen virtalähteestä
- Signaalin koon hallinta
- Sekoitussignaalit
Tehon muuntaminen
Tärkeä diodien sovellus on vaihtovirran muuntaminen tasavirraksi. Yksi diodi tai neljä diodia muuntaa 110 V kotivirran DC:ksi muodostamalla puolikkaan (yksi diodi) tai täyden aallon (neljä diodia) tasasuuntaaja† Diodi päästää vain puolet AC-aaltomuodosta kulkemaan sen läpi. Kun tämä jännitepulssi lataa kondensaattoria, lähtöjännite näyttää olevan vakio DC-jännite, jossa on pieni jännitteen aaltoilu. Täysaaltotasasuuntaajan käyttö tekee tästä prosessista entistä tehokkaamman reitittämällä AC-pulssit siten, että sekä positiivinen että negatiivinen puolikas tulosiniaallosta nähdään vain positiivisina pulsseina, mikä tehokkaasti kaksinkertaistaa kondensaattorin tulopulssien taajuuden. auttaa pitämään sen ladattuna ja tarjoamaan vakaamman jännitteen. Diodit ja kondensaattorit luovat erilaisia jännitekertoimia ottamaan pienen vaihtojännitteen ja kertomalla sen erittäin korkean jännitteen tuottamiseksi. Sekä AC- että DC-lähdöt ovat mahdollisia oikealla kondensaattorien ja diodien konfiguraatiolla.
Signaalien demodulointi
Diodien yleisin käyttötapa on poistaa vaihtovirtasignaalin negatiivinen komponentti. Itse asiassa, koska AC-aaltomuodon negatiivinen osa on yleensä identtinen positiivisen puolikkaan kanssa, hyvin vähän informaatiota menetetään tässä poistamisprosessissa, mikä johtaa tehokkaampaan signaalinkäsittelyyn. Signaalin demodulaatiota käytetään usein radioissa osana suodatusjärjestelmää radiosignaalin erottamiseksi kantoaaltoaaltosta.
Ylijännitesuojat
Diodit toimivat hyvin myös herkkien elektronisten komponenttien suojalaitteina. Jännitesuojana käytettäessä diodit eivät ole johtavia normaaleissa käyttöolosuhteissa, mutta oikosulkevat välittömästi mahdolliset korkeajännitepiikit maahan, jos ne eivät voi vahingoittaa integroitua piiriä. Erikoisdiodit nimeltään väliaikaiset jännitteenvaimentimet Ne ovat erityisesti suunniteltu ylijännitesuojaukseen ja kestävät erittäin suuria virtapiikkejä lyhyen aikaa, tyypillisiä jännitepiikin tai sähköiskun ominaisuuksia, jotka normaalisti vahingoittavat komponentteja ja lyhentävät elektroniikkatuotteen käyttöikää. Vastaavasti diodi voi ohjata jännitettä, jos . palvella leikkuri tai a rajoitin – erikoiskohde, joka kattaa jännitteen, joka voi kulkea sen läpi tietyssä kohdassa.
Nykyinen ohjaus
Diodien perussovellus on tasavirta ja sen varmistaminen, että se virtaa vain oikeaan suuntaan. Yksi alue, jossa diodien virrankäyttötehoa hyödynnetään, on vaihtaminen virtalähteestä akusta tulevaan virraan. Kun laite on kytkettynä verkkovirtaan ja latautuu, kuten matkapuhelin tai hätävirtalähde, laitteen tulee saada virtaa vain ulkoisesta virtalähteestä, ei akusta, ja kun laite on kytkettynä verkkovirtaan, akun tulee olla päällä ja veloitettu. Kun virtalähde on irrotettu, akun tulee antaa virtaa laitteeseen, jotta käyttäjä ei huomaa mitään keskeytyksiä. Hyvä esimerkki virranhallinnasta on by käänteisvirtasuojaus. Ajattele esimerkiksi autoasi. Kun akku on tyhjentynyt ja ystävällinen ohikulkija tarjoutuu auttamaan hyppykaapeleiden kanssa, jos sekoitat punaisten ja mustien johtojen järjestyksen, et paista autosi sähköjärjestelmää, koska akun vieressä olevat diodit estävät väärän suuntaisen virran.
Logiikka portit
Tietokoneet toimivat binäärimuodossa: loputon meri nollia ja ykkösiä. Tietojenkäsittelytieteen binaariset päätöspuut perustuvat diodeilla toimiviin logiikkaportteihin, jotka määrittävät, onko kytkin päällä («1») vai pois päältä («0»). Vaikka nykyaikaisissa prosessoreissa on satoja miljoonia diodeja, ne ovat toiminnallisesti samoja kuin elektroniikkakaupasta ostamasi diodit – vain paljon pienempiä.
Diodit ja valot
LED-taskulamppu on vain taskulamppu, jonka valaistus tulee valoa emittoivasta diodista. Kun positiivinen jännite on olemassa, LED-valot syttyvät. Toisaalta valodiodi ottaa vastaan valoa keräimen (kuten miniaurinkopaneelin) läpi ja muuntaa sen valon pieneksi määräksi virtaa.