Najjednoduchšia polovodičová súčasť - dióda - prináša množstvo užitočných funkcií súvisiacich s jej hlavným účelom riadenia smeru toku elektrického prúdu. Diódy umožňujú pretečeniu prúdu iba v jednom smere.
Perfektne efektívne diódy sa zdajú byť otvorené obvody s negatívnym napätím a vyzerajú ako skraty inak. Ale pretože diódy pripúšťajú nejakú neefektívnosť, ich súčasný vzťah k napätiu je nelineárny.
Ako taký, budete chcieť nahliadnuť do listu s diódami, aby ste videli graf krivky daného diódového dopredného napätia vzhľadom na jeho dopredný prúd, takže si vyberiete správnu diódu pre váš konkrétny projekt.
Použitie diód
Napriek tomu, že sú jednoduché dvojpólové polovodičové zariadenia, diódy sú životne dôležité v modernej elektronike. Niektoré typické aplikácie diód zahŕňajú:
- Oprava napätia, ako napríklad otáčanie AC do jednosmerného napätia
- Izolácia signálov zo zdroja
- Ovládanie veľkosti signálu
- Miešacie signály
Konverzia výkonu
Jedným z dôležitých aplikácií diód je konvertovať striedavý prúd na jednosmerný prúd. Jednoduchá dióda alebo štyri diódy sa môžu použiť na transformáciu 110V domáceho napájania do DC tým, že sa vytvorí polovičný (jednoduchá dióda) alebo úplná vlna (štyri diódy) usmerňovač . Dióda to robí tým, že dovolí len polovicu priebehu AC. Keď sa tento napäťový impulz použije na nabíjanie kondenzátora, zdá sa, že výstupné napätie je trvalé jednosmerné napätie s malým zvlhčovaním napätia. Použitie usmerňovača s plnou vlnou robí tento proces ešte efektívnejším smerovaním AC pulzov tak, že pozitívne i záporné poloviny vstupnej sínusovej vlny sú považované za len pozitívne impulzy, čo efektívne zdvojnásobuje frekvenciu vstupných impulzov ku kondenzátoru, čo pomáha udržiavať nabíjanie a dodáva stabilnejšie napätie.
Diódy a kondenzátory môžu byť tiež použité na vytvorenie množstva typov napäťových multiplikátorov, aby sa malé AC napätie a vynásobiť, aby sa vytvorili veľmi vysoké napäťové výstupy. Obe AC a DC výstupy sú možné pomocou správnej konfigurácie kondenzátorov a diód.
Demodulácia signálov
Najčastejším používaním diód je odstrániť negatívnu zložku AC signálu. Pretože negatívna časť krivky AC je zvyčajne totožná s pozitívnou polovicou, veľmi málo informácií sa v tomto procese odstráni, čo vedie k účinnejšiemu spracovaniu signálu.
Signálna demodulácia sa bežne používa v rádiách ako súčasť filtračného systému na pomoc pri extrakcii rádiového signálu z nosnej vlny.
Ochrana pred nadmerným napätím
Diódy tiež dobre fungujú ako ochranné zariadenia pre citlivé elektronické súčiastky. Keď sa používajú ako zariadenia na ochranu proti napätiu, diódy sú za normálnych prevádzkových podmienok nevodivé, ale bezprostredne skratujú akýkoľvek vysokonapäťový hrot na zem, kde nemôžu poškodiť integrovaný obvod. Špecializované diódy nazývané prechodové chrániče napätia sú navrhnuté špeciálne pre ochranu proti prepätiu a dokážu spracovať veľmi veľké výkonové hroty na krátke časové obdobia, typické charakteristiky napätia alebo elektrického šoku, ktoré by normálne poškodili komponenty a skrátili životnosť elektronického výrobku.
Podobne môže dióda regulovať napätie tým, že slúži ako orezávač alebo obmedzovač - špecializovaný účel, ktorý zakrýva napätie, ktoré môže prejsť cez nej v určitom bode.
Aktuálne riadenie
Základnou aplikáciou diód je riadiť prúd a uistiť sa, že tok tečie len správnym smerom. Jednou z oblastí, kde sa správne používa riadiaca schopnosť diód, je prepnutie zo zdroja prúdu z napájacieho zdroja na energiu napájanú z batérie. Keď je zariadenie pripojené a nabíjanie - napríklad mobilný telefón alebo zdroj neprerušiteľného napájania - prístroj by mal čerpať energiu len z externého napájacieho zdroja, a nie z batérie, a zatiaľ čo je prístroj zapojený do batérie, mal by čerpať energiu a dobíjanie. Hneď ako sa odstráni zdroj energie, batéria by mala napájať prístroj tak, aby ho používateľ neprerušil.
Dobrým príkladom riadenia prúdu je ochrana proti spätnému prúdu. Vezmite si napríklad vaše auto. Keď zomriete batéria a priateľský cestujúci vám pomôže s prepojovacími káblami, pri zmiešaní poradia červených a čierných káblov nebudete smažiť elektrický systém vozidla, pretože diódy susediace s batériou blokujú nesprávny smer prúdu.
Logické brány
Počítače pracujú v binárnom - nekonečnom mori nuly a tie. Binárne rozhodovacie stromy v počítačoch sú založené na logických bránach umožnených diódami, ktoré riadia, či je prepínač zapnutý ("1") alebo vypnutý ("0"). Hoci sa v moderných procesoroch objavujú stovky miliónov diód, sú funkčne rovnaké ako diódy, ktoré kupujete v obchode s elektronikou - oveľa menšie.
Diódy a svetlo
LED svietidlo je len baterkou, ktorého osvetlenie pochádza zo svetelnej diódy. V prítomnosti kladného napätia svietia LED diódy.
Fotodióda naopak prijíma svetlo cez kolektor (ako mini solárny panel) a premieňa toto svetlo na malé množstvo prúdu.