Najjednostavnija poluprovodnička komponenta - dioda - obavlja niz korisnih funkcija povezanih sa svojom osnovnom svrhom upravljanja smjerom toka električne struje. Diode dozvoljavaju struji da teče kroz njih samo u jednom smjeru.
Savršeno efikasne diode izgledaju kao otvoreni krugovi sa negativnim naponom i inače izgledaju kao kratki spojevi. Ali pošto diode priznaju određenu neefikasnost, njihov odnos struje i napona je nelinearan. Kao takav, htjet ćete pogledati tablicu podataka diode da vidite graf krivulje naprijed napona bilo koje date diode u odnosu na njenu prednju struju, tako da odaberete pravu diodu za svoj projekt.
Primjena dioda
Uprkos tome što su samo jednostavni poluprovodnički uređaji s dva pina, diode su vitalne u modernoj elektronici. Neke od tipičnih primjena dioda uključuju:
- Ispravljanje napona, kao što je pretvaranje AC u DC napone
- Izolovanje signala iz izvora
- Kontrola veličine signala
- Mješanje signala
Pretvorba snage
Jedna značajna primena dioda je pretvaranje naizmenične struje u jednosmernu. Jedna dioda ili četiri diode pretvaraju 110V kućnu snagu u istosmjernu struju formirajući polovični (jedna dioda) ili punovalni (četiri diode) ispravljač. Dioda dozvoljava da samo polovina AC talasnog oblika putuje kroz nju. Kada ovaj impuls napona puni kondenzator, izlazni napon izgleda kao stabilan istosmjerni napon sa malim talasima napona. Korišćenje punotalasnog ispravljača čini ovaj proces još efikasnijim usmeravanjem AC impulsa tako da se i pozitivna i negativna polovina ulaznog sinusnog talasa vide samo kao pozitivni impulsi, efektivno udvostručujući frekvenciju ulaznih impulsa do kondenzatora, što pomaže da bude napunjen i isporučuje stabilniji napon.
Diode i kondenzatori stvaraju različite množitelje napona kako bi uzeli mali naizmjenični napon i pomnožili ga da bi stvorili vrlo visoke naponske izlaze. I AC i DC izlazi su mogući korištenjem prave konfiguracije kondenzatora i dioda.
Demodulacija signala
Najčešća upotreba dioda je uklanjanje negativne komponente AC signala. Budući da je negativni dio AC valnog oblika obično identičan pozitivnoj polovini, vrlo malo informacija se efektivno gubi u ovom procesu uklanjanja, što dovodi do efikasnije obrade signala.
Demodulacija signala se obično koristi u radijima kao dio sistema za filtriranje kako bi se izvukao radio signal iz nosećeg talasa.
Zaštita od prenapona
Diode takođe dobro funkcionišu kao zaštitni uređaji za osetljive elektronske komponente. Kada se koriste kao uređaji za zaštitu od napona, diode su neprovodne u normalnim radnim uvjetima, ali odmah kratko spajaju svaki visokonaponski skok na masu gdje ne može oštetiti integrirano kolo. Specijalizirane diode koje se nazivaju supresori prolaznog napona dizajnirane su posebno za zaštitu od prenapona i mogu podnijeti vrlo velike skokove snage u kratkim vremenskim periodima, tipične karakteristike skoka napona ili električnog udara, koji bi normalno oštetili komponente i skratili vijek trajanja elektroničkog proizvoda.
Slično, dioda može regulisati napon služeći kao kliper ili limiter - specijalizirana svrha koja ograničava napon koji može proći kroz nju u određenoj tački.
Trenutno upravljanje
Osnovna primjena dioda je da upravljaju strujom i osiguraju da ona teče samo u pravom smjeru. Jedno područje u kojem se trenutna sposobnost upravljanja diodama koristi s dobrim efektom je prebacivanje sa napajanja koje dolazi iz izvora napajanja na napajanje iz baterije. Kada je uređaj priključen i puni se - na primjer, mobilni telefon ili neprekidno napajanje - uređaj bi trebao crpiti struju samo iz vanjskog izvora napajanja, a ne iz baterije, a dok je uređaj priključen, baterija bi trebala crpiti struju i punjenje. Čim se izvor napajanja ukloni, baterija bi trebala napajati uređaj tako da korisnik ne primijeti prekid.
Dobar primjer upravljanja strujom je zaštita od povratne struje. Uzmite u obzir, na primjer, vaš automobil. Kada vam se baterija isprazni i ljubazni prolaznik ponudi pomoć oko kablova, ako pomešate redosled crvenih i crnih kablova, nećete spržiti električni sistem vašeg automobila jer diode pored akumulatora blokiraju struju pogrešnog smera.
Donja linija
Računari rade u binarnom obliku - beskrajno more nula i jedinica. Binarna stabla odlučivanja u računarstvu su zasnovana na logičkim vratima omogućenim diodama koje kontrolišu da li je prekidač uključen ("1") ili isključen ("0"). Iako se stotine miliona dioda pojavljuju u modernim procesorima, one su funkcionalno iste kao diode koje kupujete u prodavnici elektronike - samo mnogo manje.
Diode i svjetlo
LED baterijska lampa je samo baterijska lampa čije osvjetljenje dolazi od diode koja emituje svjetlost. U prisustvu pozitivnog napona, LED diode svijetle.
Za razliku od toga, fotodioda prihvata svjetlost kroz kolektor (poput mini solarnog panela) i pretvara tu svjetlost u malu količinu struje.
