Yksinkertaisin puolijohdekomponentti - diodi - suorittaa useita hyödyllisiä toimintoja, jotka liittyvät sen keskeiseen tarkoitukseen sähkövirran kulkusuunnan hallintaan. Diodit sallivat virran kulkea niiden läpi vain yhteen suuntaan.
Täysin tehokkaat diodit näyttävät olevan avoimia piirejä negatiivisella jännitteellä ja muuten ne näyttävät oikosululta. Mutta koska diodit myöntävät jonkin verran tehottomuutta, niiden virran ja jännitteen välinen suhde on epälineaarinen. Sellaisenaan sinun kannattaa tutustua diodin teknisiin tietoihin nähdäksesi kaavion minkä tahansa diodin myötäsuuntaisen jännitteen käyrästä suhteessa sen myötävirtaan, jotta voit valita oikean diodin tiettyyn projektiisi.
Diodien sovellukset
Vaikka diodit ovat vain yksinkertaisia kaksinastaisia puolijohdelaitteita, ne ovat elintärkeitä nykyaikaisessa elektroniikassa. Jotkut diodien tyypillisistä sovelluksista ovat:
- Jännitteen tasasuuntaus, kuten vaihtovirran muuttaminen tasajännitteeksi
- Signaalien eristäminen virtalähteestä
- Signaalin koon hallinta
- Signaalien miksaus
Tehonmuunnos
Yksi merkittävä diodien sovellus on vaihtovirran muuntaminen tasavirraksi. Yksi diodi tai neljä diodia muuntaa 110 V:n kotivirran DC:ksi muodostamalla puolivälin (yksi diodi) tai täysaallon (neljä diodia) tasasuuntaajan. Diodi päästää vain puolet AC-a altomuodosta kulkemaan sen läpi. Kun tämä jännitepulssi lataa kondensaattoria, lähtöjännite näyttää olevan tasainen tasajännite, jossa on pieni jännitteen a altoilu. Täysa altotasasuuntaajan käyttö tekee tästä prosessista entistä tehokkaamman reitittämällä AC-pulssit siten, että sekä sisääntulon siniaallon positiiviset että negatiiviset puolikkaat nähdään vain positiivisina pulsseina, mikä kaksinkertaistaa kondensaattorin tulopulssien taajuuden. auttaa pitämään sen ladattuna ja tuottamaan 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 käyttämällä oikeaa kondensaattori- ja diodikokoonpanoa.
Signaalien demodulointi
Yleisin diodien käyttötapa on poistaa vaihtovirtasignaalin negatiivinen komponentti. Koska AC-a altomuodon negatiivinen osa on yleensä identtinen positiivisen puolikkaan kanssa, hyvin vähän tietoa menetetään tehokkaasti sen poistamisprosessissa, mikä johtaa tehokkaampaan signaalinkäsittelyyn.
Signaalin demodulaatiota käytetään yleisesti radioissa osana suodatusjärjestelmää radiosignaalin erottamiseksi kantoa altoa altosta.
Ylijännitesuojat
Diodit toimivat hyvin myös herkkien elektronisten komponenttien suojalaitteina. Jännitesuojalaitteina käytettäessä diodit ovat johtamattomia normaaleissa käyttöolosuhteissa, mutta oikosulkevat välittömästi kaikki korkeajännitepiikit maahan, jossa ne eivät voi vahingoittaa integroitua piiriä. Erikoisdiodit, joita kutsutaan transienttijännitteen vaimentimiksi, on suunniteltu erityisesti ylijännitesuojaukseen, ja ne voivat käsitellä erittäin suuria tehopiikkejä lyhyitä ajanjaksoja, tyypillisiä jännitepiikin tai sähköiskun ominaisuuksia, jotka normaalisti vahingoittavat komponentteja ja lyhentävät elektroniikkatuotteen käyttöikää.
Samalla tavalla diodi voi säädellä jännitettä toimimalla leikkurina tai rajoittimena – erikoistarkoituksessa, joka rajoittaa sen läpi kulkevan jännitteen tietyssä kohdassa.
Nykyinen ohjaus
Diodien perussovellus on ohjata virtaa ja varmistaa, että se virtaa vain oikeaan suuntaan. Yksi alue, jossa diodien nykyistä ohjauskykyä hyödynnetään hyvin, on siirtyminen virtalähteestä tulevasta tehosta akulla toimivaan tehoon. Kun laite on kytkettynä verkkovirtaan ja latautuu - esimerkiksi matkapuhelin tai keskeytymätön virtalähde - laitteen tulee saada virtaa vain ulkoisesta virtalähteestä, ei akusta, ja kun laite on kytkettynä akun virtalähteeseen. ja lataaminen. Heti kun virtalähde irrotetaan, akun tulee antaa virtaa laitteelle, jotta käyttäjä ei huomaa keskeytyksiä.
Hyvä esimerkki virran ohjauksesta on käänteisvirtasuojaus. Harkitse esimerkiksi autoasi. Kun akku tyhjenee ja ystävällinen ohikulkija tarjoutuu auttamaan hyppykaapeleiden kanssa, jos sekoitat punaisen ja mustan kaapelin järjestyksen, et paista autosi sähköjärjestelmää, koska akun vieressä olevat diodit estävät vääränsuuntaisen virran.
Bottom Line
Tietokonet toimivat binäärimuodossa – loputon meri nollia ja ykkösiä. Binääripäätöspuut laskennassa perustuvat loogisiin portteihin, jotka ovat käytössä diodeilla, jotka ohjaavat sitä, 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 valo
LED-taskulamppu on vain taskulamppu, jonka valaistus on peräisin valodiodista. Jos jännite on positiivinen, LEDit hehkuvat.
Valodiodi sitä vastoin ottaa vastaan valoa keräimen (kuten miniaurinkopaneelin) läpi ja muuntaa valon pieneksi määräksi virtaa.
