Diode su jedan od najčešćih poluvodičkih uređaja koji se danas koriste u elektronskoj opremi.
Oni su takođe jedni od najneshvaćenijih.
Na kraju krajeva, diode se često nazivaju "jednosmjernim vratima" ili "ukradenim vratima" kada se govori o njihovom radu.
Kada se dioda isključi od vanjskog napona, elektroni unutar nje postaju zarobljeni unutra i ne mogu ponovo pobjeći.
Kao takav, ovo zarobljava struju koja teče kroz taj određeni dio strujnog kruga unutra bez izlaza osim kroz suprotni terminal ili povratni put (na taj način ime zaobilazi ime).
Međutim, kada se spominju diode u sprezi s elektronikom, one mogu biti zbunjujuće.
To je zato što mnogi ljudi o njima razmišljaju kao o linearnim uređajima - dok u stvari posjeduju nelinearno ponašanje što ih čini mnogo raznovrsnijim od običnog prekidača za uključivanje/isključivanje.
Slično tome kako muzički instrument ima višestruku upotrebu osim sviranja nota, dioda služi mnogim svrhama osim uključivanja i isključivanja električne struje.
Hajde da pogledamo kako diode rade kako biste shvatili kako se mogu koristiti i koja jedinstvena svojstva posjeduju koja ih čine tako korisnim dijelovima elektroničkog kola.
Šta je dioda?
Diode su jednosmjerni električni šantovi.
Dioda je elektronski kontrolirani dvosmjerni prekidač koji dozvoljava struji da teče u jednom smjeru samo pod određenim uvjetima.
Kada struja teče samo u jednom smjeru kroz diodu, njena dva poluvodička "prsta" su povezana zajedno.
Kada struja teče u suprotnom smjeru, dva prsta su izolirana jedan od drugog i struja ne teče.
Diode su napravljene od dva poluvodička materijala koji su obično raspoređeni na „sendvič“ način da blokiraju strujanje elektrona u oba smjera.
Mala količina struje pod određenim uvjetima može raspršiti njen višak energije u obliku topline, omogućavajući elektronima da teku kroz diodu u jednom smjeru - čak i ako je napon na diodi mnogo veći od napona primijenjenog na drugu stranu.
Budući da aktivna regija diode dozvoljava elektronima da teku samo u jednom smjeru, dok ih vanjska regija blokira od povratnog toka, to se opisuje kao jednosmjerni električni šant.
Diode imaju pozitivne i negativne terminale
Dva kraja diode su označena sa + i – kako bi se označilo da nema unutrašnji polaritet.
Kada se na krajevima diode dovede napon, to se naziva testiranje kratkog spoja ili “negativno”.
Diode nisu polarizovane kao normalno polarizovane električne žice – krajevi se koriste samo za testiranje, a sredina diode je neutralna („bez polariteta“) i povezana je na elemente kola.
U elektronici, pozitivni terminal diode je obično anoda, a negativni terminal katoda.
Međutim, konvencija nije uklesana.
U nekim krugovima negativni terminal je katoda, a pozitivni terminal anoda.
Na primjer, u an LED kolo, negativni terminal je katoda, ali u krugu baterije negativni terminal je anoda.
Postoji mnogo vrsta dioda
Postoji mnogo različitih tipova dioda dostupnih za upotrebu u elektronici.
Većina dioda su poluvodičke vrste, ali postoje i ispravljači, fotodiode i tranzistori koji funkcioniraju kao diode.
Odabir odgovarajuće vrste diode za određeni krug je važan za postizanje željenih rezultata.
Neki važni tipovi dioda uključuju: – Brzi ispravljači: Ove diode provode električnu energiju vrlo brzo, omogućavajući primjenu visoke frekvencije.
– Standardni ispravljači: Ove diode sporije provode struju, omogućavajući niskofrekventne aplikacije.
– Ispravljači s Schottky barijerom: Ove diode imaju ugrađenu Schottky diodu koja ih sprječava da provode unatrag.
– Fotodiode: Ovi uređaji pretvaraju svjetlost u električnu energiju, što ih čini korisnim u primjenama senzora.
Diode imaju različite naponske pragove, karakteristike i napone proboja
Iako diode ostaju jednosmjerni električni šantovi, one obično imaju vrlo visok napon proboja (veći od 1 megavolta) i prag napona proboja (smanjen napon potreban za početak proboja) što ih čini pogodnim za određene vrste aplikacija.
Ovi granični parametri ovise o vrsti diode koja se koristi i mogu se mijenjati kako bi se stvorile različite vrste dioda.
Na primjer, brza ispravljačka dioda ima prag probojnog napona od oko 0.3 volta.
To znači da ako je napon na diodi manji od 0.3 volta, dioda neće voditi i kolo će ostati u svom izvornom stanju.
Ako kolo pokuša povući više struje i napon u krugu se poveća, prag probojnog napona diode je ispunjen i dioda počinje provoditi struju u suprotnom smjeru.
Diode se mogu koristiti u linearnim ili nelinearnim aplikacijama
Jedinstvena karakteristika dioda je da se mogu koristiti u linearnim ili nelinearnim aplikacijama.
Kada se koristi u linearnim aplikacijama, dioda se koristi kao prekidač.
Drugim riječima, provodi struju u jednom smjeru ovisno o naponu primijenjenom na krug.
Kada se na kolo dovede napon, elektroni počinju teći kroz diodu i krug se napaja.
Dioda se može smatrati "jednosmjernim prekidačem".
Kada je strujni krug napajan, dioda provodi struju i uključuje krug.
Kada se na strujno kolo ne primjenjuje napon, dioda ne provodi struju i strujni krug se isključuje.
U nelinearnim aplikacijama, dioda se koristi za pojačavanje ili povećanje amplitude ili jačine signala.
Na primjer, ako kolo koristi niskofrekventni signal za kontrolu nečega (kao što je uključivanje ili isključivanje motora), sam krug može biti isključen signalom.
Ali ako je signal dovoljno visok (poput tona za biranje telefona ili muzike sa radio stanice), dioda se može koristiti za pojačanje i uključivanje strujnog kola, omogućavajući da se njime kontroliše signal više frekvencije.
Kako rade visokonaponske diode?
Kada se na a dioda, počinje da se sprovodi.
Međutim, budući da je napon previsok, elektroni zarobljeni unutar diode ne mogu osloboditi svoju energiju u dovoljnim količinama da se oslobode svog ograničenja.
Kao rezultat toga, dioda provodi malo, ali nedovoljno za napajanje strujnog kruga.
Kada se nizak napon primeni na kapije para tranzistora koji kontrolišu napon koji se primenjuje na kolo (koji se naziva merdevinasti krug), signalu je dozvoljeno da prođe kroz neregulisano.
Međutim, kada postoji premali napon u ljestvenom krugu i diode ne provode dovoljno struje, signal nije dozvoljen da prođe i krug se isključuje.
Ovo se može koristiti za napajanje jednostavnih kola i može biti korisno za sortere, računare i tajmere.
Kako izračunati prag napona za diodu
Pretpostavimo da spajate diodu na 12-voltni izvor napajanja i želite znati da li će voditi (pružati napajanje) na niskom naponu.
Jednačina za izračunavanje napona proboja (VOM) poluvodičkog uređaja je sljedeća: U ovoj jednačini, “VOH” je napon na uređaju kada se pokvari, “VOHSC” je prag napona diode kada provodi, “I” je struja kroz diodu, “E” je napon električnog polja na diodi, a “n” je broj elektrona u diodi.
Da biste odredili prag napona diode, morate znati probojni napon diode.
Ovu vrijednost možete pronaći koristeći gornju jednačinu.
Napon proboja tipične silikonske diode pn spoja je 1.5 volti.
To znači da kada je napon na diodi 1.5 volti, dioda će se pokvariti i početi provoditi struju.