Najjednoduchšia polovodičová súčiastka – dióda – vykonáva množstvo užitočných funkcií súvisiacich s jej hlavným účelom, ktorým je riadenie smeru toku elektrického prúdu. Diódy umožňujú prúdenie prúdu cez ne iba v jednom smere.
Dokonale účinné diódy sa javia ako otvorené obvody so záporným napätím a inak vyzerajú ako skraty. Ale pretože diódy pripúšťajú určitú neefektívnosť, ich vzťah medzi prúdom a napätím je nelineárny. Preto si budete chcieť pozrieť údajový list diódy, aby ste videli graf krivky priepustného napätia danej diódy vzhľadom na jej priepustný prúd, aby ste si vybrali správnu diódu pre váš konkrétny projekt.
Aplikácie diód
Napriek tomu, že ide len o jednoduché dvojkolíkové polovodičové zariadenia, diódy sú v modernej elektronike životne dôležité. Niektoré z typických aplikácií diód zahŕňajú:
- Usmernenie napätia, napríklad premena striedavého na jednosmerné napätie
- Izolácia signálov zo zdroja
- Ovládanie veľkosti signálu
- Zmiešavacie signály
Konverzia energie
Jednou významnou aplikáciou diód je premena striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Jedna dióda alebo štyri diódy transformujú 110 V domácu energiu na jednosmerný prúd vytvorením polovičného (jedna dióda) alebo celovlnného (štyri diódy) usmerňovača. Dióda umožňuje, aby ňou prešla len polovica striedavého prúdu. Keď tento napäťový impulz nabíja kondenzátor, výstupné napätie sa javí ako stabilné jednosmerné napätie s malým zvlnením napätia. Použitím celovlnového usmerňovača je tento proces ešte efektívnejší smerovaním striedavých impulzov tak, že kladná aj záporná polovica vstupnej sínusovej vlny je vnímaná len ako kladné impulzy, čím sa efektívne zdvojnásobuje frekvencia vstupných impulzov do kondenzátora, čo pomáha udržiavať ho nabitý a poskytuje stabilnejšie napätie.
Diódy a kondenzátory vytvárajú rôzne násobiče napätia, aby zobrali malé striedavé napätie a znásobili ho, aby vytvorili výstupy s veľmi vysokým napätím. AC aj DC výstupy sú možné pomocou správnej konfigurácie kondenzátorov a diód.
Demodulácia signálov
Najbežnejšie použitie diód je na odstránenie zápornej zložky striedavého signálu. Pretože záporná časť tvaru vlny striedavého prúdu je zvyčajne identická s kladnou polovicou, pri tomto procese odstránenia sa efektívne stratí len veľmi málo informácií, čo vedie k efektívnejšiemu spracovaniu signálu.
Demodulácia signálu sa bežne používa v rádiách ako súčasť filtračného systému, ktorý pomáha extrahovať rádiový signál z nosnej vlny.
Ochrany proti prepätiu
Diódy fungujú dobre aj ako ochranné zariadenia pre citlivé elektronické komponenty. Pri použití ako zariadenia na ochranu napätia sú diódy za normálnych prevádzkových podmienok nevodivé, ale okamžite skratujú akýkoľvek vysokonapäťový hrot na zem, kde nemôže poškodiť integrovaný obvod. Špecializované diódy nazývané supresory prechodového napätia sú navrhnuté špeciálne na ochranu pred prepätím a dokážu zvládnuť veľmi veľké výkonové špičky na krátku dobu, typické charakteristiky napäťových špičiek alebo úrazu elektrickým prúdom, ktoré by za normálnych okolností poškodili komponenty a skrátili životnosť elektronického produktu.
Podobne môže dióda regulovať napätie tým, že slúži ako klipr alebo obmedzovač - špeciálny účel, ktorý obmedzuje napätie, ktoré cez ňu môže prechádzať v určitom bode.
Aktuálne riadenie
Základnou aplikáciou diód je riadiť prúd a zabezpečiť, aby prúdil iba správnym smerom. Jednou oblasťou, kde sa súčasná schopnosť riadenia diód využíva s dobrým efektom, je prechod z napájania pochádzajúceho z napájacieho zdroja na napájanie z batérie. Keď je zariadenie zapojené a nabíja sa – napríklad mobilný telefón alebo neprerušiteľný zdroj napájania – zariadenie by malo čerpať energiu iba z externého napájacieho zdroja a nie z batérie, a keď je zariadenie pripojené k zásuvke, malo by sa napájať z batérie. a dobíjanie. Ihneď po odpojení zdroja energie by batéria mala napájať zariadenie, aby používateľ nezaznamenal žiadne prerušenie.
Dobrým príkladom súčasného riadenia je ochrana proti spätnému prúdu. Zvážte napríklad svoje auto. Keď sa vám vybije batéria a priateľský okoloidúci vám ponúkne pomoc so štartovacími káblami, ak zmiešate poradie červeného a čierneho kábla, nesmažete elektrický systém vášho auta, pretože diódy priľahlé k batérii blokujú nesprávny smer prúdu.
Zrátané podčiarknutie
Počítače fungujú v binárnom systéme - nekonečné more núl a jednotiek. Binárne rozhodovacie stromy vo výpočtovej technike sú založené na logických hradlách aktivovaných diódami, ktoré riadia, či je spínač zapnutý ("1") alebo vypnutý ("0"). Aj keď sa v moderných procesoroch objavujú stovky miliónov diód, funkčne sú rovnaké ako diódy, ktoré si kúpite v obchode s elektronikou – len sú oveľa menšie.
Diódy a svetlo
LED baterka je len baterka, ktorej osvetlenie pochádza z diódy vyžarujúcej svetlo. V prítomnosti kladného napätia LED diódy svietia.
Naproti tomu fotodióda prijíma svetlo cez kolektor (ako mini solárny panel) a premieňa toto svetlo na malé množstvo prúdu.
