De eenvoudigste halfgeleidercomponent: de diode -Presteert een verscheidenheid aan nuttige functies met betrekking tot zijn kerndoel van het beheren van de richting van de stroom van elektrische stroom. Diodes laten de stroom er in slechts één richting doorheen stromen.
Perfect efficiënte diodes lijken open circuits met een negatieve spanning te zijn en ze zien er anders uit als kortsluitingen. Maar omdat diodes enige inefficiëntie toelaten, is hun stroom-naar-spanning relatie niet-lineair.
Als zodanig wilt u de datasheet van een diode raadplegen om een grafiek te bekijken van de curve van de voorwaartse spanning van een gegeven diode ten opzichte van de voorwaartse stroom, zodat u de juiste diode kiest voor uw specifieke project.
Toepassingen van diodes
Ondanks het feit dat het gewoon eenvoudige twee-pins halfgeleiderapparaten zijn, zijn diodes essentieel in moderne elektronica. Enkele van de typische toepassingen van diodes zijn:
- Gelijkstellen van een spanning, zoals het veranderen van AC in DC-spanningen
- Signalen van een voeding isoleren
- De grootte van een signaal regelen
- Signalen mengen
Stroomconversie
Een belangrijke toepassing van diodes is het omzetten van wisselstroom naar gelijkstroom. Een enkele diode of vier dioden kunnen worden gebruikt om 110V huishoudelijke stroom naar DC te transformeren door halverwege (enkele diode) of een volledige golf (vier dioden) te vormen rectificator . Een diode doet dit door slechts de helft van de AC-golfvorm door te laten. Wanneer deze spanningspuls wordt gebruikt om een condensator te laden, lijkt de uitgangsspanning een gelijkmatige gelijkspanning te zijn met een kleine spanningsrimpel. Het gebruik van een dubbelzijdige gelijkrichter maakt dit proces nog efficiënter door de wisselstroompulsen zodanig te routeren dat zowel de positieve als negatieve helften van de ingangssinusgolf worden gezien als slechts positieve pulsen, waardoor de frequentie van de ingangspulsen naar de condensator effectief wordt verdubbeld, helpt het opgeladen te houden en levert een stabielere spanning op.
Diodes en condensatoren kunnen ook worden gebruikt om een aantal typen spanningsvermenigvuldigers te maken om een kleine wisselspanning te nemen en deze te vermenigvuldigen om zeer hoge spanningsuitgangen te creëren. Zowel AC- als DC-uitgangen zijn mogelijk met behulp van de juiste configuratie van condensatoren en diodes.
Demodulatie van signalen
Het meest gebruikelijke gebruik van diodes is het verwijderen van de negatieve component van een AC-signaal. Omdat het negatieve gedeelte van een AC-golfvorm gewoonlijk identiek is aan de positieve helft, gaat er in dit proces van strippen erg weinig informatie verloren, wat leidt tot een efficiëntere signaalverwerking.
Signaaldemodulatie wordt vaak gebruikt in radio's als onderdeel van het filtersysteem om het radiosignaal uit de draaggolf te extraheren.
Overspanningsbeveiligingen
Diodes functioneren ook goed als beveiligingsinrichtingen voor gevoelige elektronische componenten. Bij gebruik als spanningsbeveiligingsinrichtingen zijn de diodes onder normale bedrijfsomstandigheden niet geleidend maar korten zij onmiddellijk elke hoogspanningspiek af op aarde waar deze een geïntegreerde schakeling niet kan beschadigen. Gespecialiseerde diodes genoemd tijdelijke spanningsonderdrukkers zijn specifiek ontworpen voor overspanningsbeveiliging en kunnen zeer grote stroompieken voor korte perioden aan, typische kenmerken van een spanningspiek of elektrische schok, die normaal componenten zouden beschadigen en de levensduur van een elektronisch product zou verkorten.
Evenzo kan een diode spanning reguleren door als een te dienen klipper of a limiter - een gespecialiseerd doel dat de spanning dekt die er op een bepaald moment doorheen kan gaan.
Huidige besturing
De basistoepassing van diodes is om stroom te sturen en ervoor te zorgen dat het alleen in de juiste richting stroomt. Een gebied waar het huidige stuurvermogen van diodes met goed resultaat wordt gebruikt, is het overschakelen van stroom van een voeding naar een stroomvoorziening vanaf een batterij. Wanneer een apparaat is aangesloten en wordt opgeladen, bijvoorbeeld een mobiele telefoon of een ononderbroken stroomvoorziening, moet het apparaat alleen voeding krijgen van de externe voeding en niet van de batterij, en terwijl het apparaat is aangesloten, moet de batterij stroom trekken. en opladen. Zodra de voedingsbron is verwijderd, moet de batterij het apparaat van stroom voorzien zodat de gebruiker geen onderbreking waarneemt.
Een goed voorbeeld van de huidige besturing is door omgekeerde huidige bescherming. Overweeg bijvoorbeeld uw auto. Wanneer je batterij doodgaat en een vriendelijke voorbijganger biedt om te helpen met startkabels, als je de volgorde van de rode en zwarte kabels mengt, bak je het elektrische systeem van je auto niet, omdat diodes naast de batterij de stroom in de verkeerde richting blokkeren.
Logische poorten
Computers werken in binair formaat - een eindeloze zee van nullen en enen. De binaire beslissingsbomen in de berekening zijn gebaseerd op logische poorten die worden ingeschakeld door diodes die bepalen of een schakelaar aan ("1") of uit ("0") staat. Hoewel honderden miljoenen diodes verschijnen in moderne processors, zijn ze functioneel hetzelfde als de diodes die je in de elektronicawinkel koopt - gewoon veel kleiner.
Diodes en licht
Een LED-zaklamp is slechts een zaklamp waarvan de verlichting afkomstig is van een lichtgevende diode. In aanwezigheid van een positieve spanning gloeien LED's.
Een fotodiode daarentegen, accepteert licht via een collector (zoals een klein zonnepaneel) en zet dat licht om in een kleine hoeveelheid stroom.
