Najjednostavnija poluvodička komponenta - dioda - obavlja razne korisne funkcije povezane s njezinom temeljnom svrhom upravljanja smjerom protoka električne struje. Diode dopuštaju da struja teče kroz njih samo u jednom smjeru.
Savršeno učinkovite diode izgledaju kao otvoreni krugovi s negativnim naponom i inače izgledaju kao kratki spojevi. Ali budući da diode priznaju određenu neučinkovitost, njihov odnos struje i napona je nelinearan. Kao takav, htjet ćete konzultirati podatkovnu tablicu diode da biste vidjeli grafikon krivulje napona naprijed bilo koje diode u odnosu na njenu struju naprijed, tako da odaberete pravu diodu za svoj određeni projekt.
Primjene dioda
Unatoč tome što su to samo jednostavni dvopinski poluvodički uređaji, diode su vitalne u modernoj elektronici. Neke od tipičnih primjena dioda uključuju:
- Ispravljanje napona, kao što je pretvaranje izmjeničnog u istosmjerni napon
- Izoliranje signala iz napajanja
- Kontrola veličine signala
- Miksanje signala
Pretvorba energije
Jedna značajna primjena dioda je pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu. Jedna dioda ili četiri diode pretvaraju 110 V kućnu struju u istosmjernu struju formirajući poluvalni (jedna dioda) ili punovalni (četiri diode) ispravljač. Dioda dopušta samo pola AC valnog oblika da putuje kroz nju. Kada ovaj impuls napona puni kondenzator, izlazni napon izgleda kao stalan istosmjerni napon s malim valovima napona. Korištenje punovalnog ispravljača čini ovaj proces još učinkovitijim usmjeravanjem izmjeničnih impulsa tako da se i pozitivna i negativna polovica ulaznog sinusnog vala vide samo kao pozitivni impulsi, učinkovito udvostručavajući frekvenciju ulaznih impulsa na kondenzator, što pomaže u održavanju napunjenosti i pružanju stabilnijeg napona.
Diode i kondenzatori stvaraju različite multiplikatore napona kako bi uzeli mali izmjenični napon i pomnožili ga kako bi stvorili vrlo visoke izlaze napona. I izmjenični i istosmjerni izlazi mogući su korištenjem prave konfiguracije kondenzatora i dioda.
Demodulacija signala
Najčešća uporaba dioda je uklanjanje negativne komponente AC signala. Budući da je negativni dio izmjeničnog valnog oblika obično identičan pozitivnoj polovici, vrlo malo informacija se učinkovito gubi u ovom procesu uklanjanja, što dovodi do učinkovitije obrade signala.
Demodulacija signala obično se koristi u radijima kao dio sustava za filtriranje kako bi se izdvojio radio signal iz vala nositelja.
Zaštite od prenapona
Diode također dobro funkcioniraju kao zaštitni uređaji za osjetljive elektroničke komponente. Kada se koriste kao uređaji za zaštitu od napona, diode su nevodljive u normalnim radnim uvjetima, ali odmah spajaju svaki visokonaponski skok na masu gdje ne može oštetiti integrirani krug. Specijalizirane diode koje se nazivaju prigušivači prijelaznog napona dizajnirane su posebno za zaštitu od prenapona i mogu podnijeti vrlo velike skokove snage u kratkim vremenskim razdobljima, tipične karakteristike skoka napona ili strujnog udara, koji bi inače oštetili komponente i skratili životni vijek elektroničkog proizvoda.
Slično, dioda može regulirati napon služeći kao kliper ili limiter - specijalizirana namjena koja ograničava napon koji može proći kroz nju u određenoj točki.
Trenutno upravljanje
Osnovna primjena dioda je usmjeravanje struje i osiguravanje da teče samo u pravom smjeru. Jedno područje gdje se trenutna sposobnost upravljanja dioda dobro koristi je prebacivanje s napajanja koje dolazi iz napajanja na napajanje iz baterije. Kada je uređaj priključen i puni se - na primjer, mobitel ili neprekinuto napajanje - uređaj bi se trebao napajati samo iz vanjskog izvora napajanja, a ne iz baterije, a dok je uređaj uključen u bateriju bi trebala crpiti snagu i ponovno punjenje. Čim se ukloni izvor napajanja, baterija bi trebala napajati uređaj tako da korisnik ne primijeti nikakav prekid.
Dobar primjer upravljanja strujom je zaštita od povratne struje. Uzmite u obzir, na primjer, svoj automobil. Kad vam se baterija isprazni i ljubazni prolaznik ponudi pomoć s premosnim kabelima, ako pomiješate redoslijed crvenih i crnih kabela, nećete spržiti električni sustav vašeg automobila jer diode uz bateriju blokiraju struju pogrešnog smjera.
Donja crta
Računala rade u binarnom sistemu - beskrajnom moru nula i jedinica. Binarna stabla odlučivanja u računalstvu temelje se na logičkim vratima omogućenim diodama koje kontroliraju je li prekidač uključen ("1") ili isključen ("0"). Iako se u modernim procesorima pojavljuju stotine milijuna dioda, one su funkcionalno iste kao diode koje kupujete u trgovini elektroničkom opremom - samo su mnogo manje.
Diode i svjetlo
LED svjetiljka je samo svjetiljka čije osvjetljenje potječe od diode koja emitira svjetlost. U prisustvu pozitivnog napona LED diode svijetle.
Fotodioda, nasuprot tome, prihvaća svjetlost kroz kolektor (poput mini solarne ploče) i pretvara tu svjetlost u malu količinu struje.
