Diodoj estas unu el la plej oftaj duonkonduktaĵoj uzataj en elektronika ekipaĵo hodiaŭ.
Ili ankaŭ estas unu el la plej miskomprenitaj.
Post ĉio, diodoj ofte estas referitaj kiel "unudirektaj pordegoj" aŭ "ŝtelas pordegojn" kiam oni parolas pri sia funkciado.
Kiam diodo estas fortranĉita de ekstera tensio, elektronoj ene de ĝi iĝas kaptitaj interne kaj ne povas eskapi denove.
Kiel tia, tio kaptas fluon fluantan tra tiu speciala parto de la cirkvito interne kun neniu elirejo krom tra la kontraŭa terminalo aŭ revenpado (tiel la nomo preterpasante la nomon).
Tamen, kiam diodoj estas menciitaj lige kun elektroniko ili povas esti konfuzaj.
Ĉi tio estas ĉar multaj homoj opinias ilin kiel liniajn aparatojn - kiam fakte ili posedas nelinian konduton, kiu igas ilin multe pli diverstalentaj ol nur simpla ŝaltilo/forŝaltilo.
Tre kiel muzika instrumento havas multoblajn uzojn preter ludado de notoj, diodo servas multajn celojn preter nur ŝalti kaj malŝalti elektran kurenton.
Ni rigardu kiel funkcias diodoj, por ke vi komprenu kiel ili povas esti uzataj kaj kiajn unikajn ecojn ili posedas, kiuj faras ilin tiel utilaj pecoj de elektronika cirkvito.
Kio estas diodo?
Diodoj estas unudirektaj elektraj ŝuntoj.
Diodo estas elektronike kontrolita dudirekta ŝaltilo kiu permesas al fluo flui en unu direkto nur sub certaj kondiĉoj.
Kiam kurento fluas en nur unu direkto tra diodo, ĝiaj du duonkonduktaĵoj "fingroj" estas kunligitaj.
Kiam kurento fluas alidirekten, la du fingroj estas izolitaj unu de la alia kaj neniu kurento fluas.
Diodoj estas faritaj el du duonkonduktaj materialoj kiuj estas kutime aranĝitaj en "sandviĉo-" modo por bloki elektronojn de fluado en ambaŭ direktoj.
Malgranda kvanto de kurento sub certaj kondiĉoj povas disipi sian troan energion kiel varmeco, ebligante elektronojn flui tra la diodo en unu direkto - eĉ se la tensio trans la diodo estas multe pli alta ol la tensio aplikita al la alia flanko.
Ĉar la aktiva regiono de la diodo nur permesas al elektronoj flui en unu direkto dum la ekstera regiono blokas ilin de fluado reen, ĝi estas priskribita kiel unudirekta elektra ŝunto.
Diodoj havas pozitivajn kaj negativajn finaĵojn
La du finoj de diodo estas etikeditaj per + kaj – por indiki ke ĝi havas neniun internan polusecon.
Kiam tensio estas aplikita al la finoj de diodo, tio estas nomita fuŝkontakto aŭ "negativa" testado.
Diodoj ne estas polarigitaj kiel normala polarigita elektra drataro - la finoj estas uzitaj por testado nur kaj la mezo de la diodo estas neŭtrala ("neniu poluseco") kaj estas ligita al cirkvitelementoj.
En elektroniko, la pozitiva terminalo de diodo estas kutime la anodo kaj la negativa terminalo estas la katodo.
Tamen, la konvencio ne estas ŝtonigita.
En kelkaj cirkvitoj, la negativa terminalo estas la katodo kaj la pozitiva terminalo estas la anodo.
Ekzemple, en an LED-cirkvito, la negativa terminalo estas la katodo, sed en bateria cirkvito, la negativa terminalo estas la anodo.
Estas multaj specoj de diodoj
Estas multaj malsamaj specoj de diodoj disponeblaj por uzo en elektroniko.
La plej multaj diodoj estas de la semikonduktaĵvario, sed ekzistas ankaŭ rektifiloj, fotodiodoj, kaj transistoroj kiuj funkcias kiel diodoj.
Elekti la taŭgan tipon de diodo por aparta cirkvito estas grava por akiri la deziratajn rezultojn.
Iuj gravaj diodotipoj inkluzivas: – Rapidaj Rektifiloj: Ĉi tiuj diodoj kondukas elektron tre rapide, ebligante altfrekvencajn aplikojn.
- Normaj Rektifiloj: Ĉi tiuj diodoj kondukas elektron pli malrapide, permesante malaltfrekvencajn aplikojn.
– Schottky-Baraj Rektifiloj: Ĉi tiuj diodoj havas enkonstruitan Schottky-diodon, kiu malhelpas ilin konduki malantaŭen.
- Fotodiodoj: Ĉi tiuj aparatoj konvertas lumon en elektron, igante ilin utilaj en sentado de aplikoj.
Diodoj havas malsamajn tensiosojlojn, karakterizaĵojn, kaj paneotensiojn
Kvankam diodoj restas unudirektaj elektraj ŝutoj, ili tipe havas tre altan kolapso-tension (pli granda ol 1 megavolto) kaj kolapso-tensiosojlon (malkreskinta tensio postulata por komenci la kolapson) kiuj igas ilin taŭgaj por certaj specoj de aplikoj.
Ĉi tiuj sojlaj parametroj dependas de la speco de diodo uzata kaj povas esti ŝanĝitaj por krei diversajn specojn de diodoj.
Ekzemple, rapida rektifildiodo havas paneotensiosojlon de proksimume 0.3 voltoj.
Ĉi tio signifas, ke se la tensio trans la diodo estas pli malalta ol 0.3 voltoj, la diodo ne kondukos kaj la cirkvito restos en sia origina stato.
Se la cirkvito provas tiri pli da kurento kaj la tensio trans la cirkvito estas pliigita, la paneotensiosojlo de la diodo estas renkontita kaj la diodo komencas konduki kurenton en la kontraŭa direkto.
Diodoj povas esti uzataj en liniaj aŭ neliniaj aplikoj
Unu unika trajto de diodoj estas ke ili povas esti uzitaj en liniaj aŭ neliniaj aplikoj.
Se uzite en liniaj aplikoj, la diodo estas utiligita kiel ŝaltilo.
Alivorte, ĝi kondukas kurenton en unu direkto depende de la tensio aplikita al la cirkvito.
Kiam tensio estas aplikata trans cirkvito, la elektronoj komencas flui tra la diodo kaj la cirkvito estas funkciigita.
La diodo povas esti opiniita kiel "unudirekta ŝaltilo".
Kiam la cirkvito estas funkciigita, la diodo kondukas kurenton, enŝaltante la cirkviton.
Kiam neniu tensio estas aplikata trans la cirkvito, la diodo ne kondukas, kaj la cirkvito estas malŝaltita.
En neliniaj aplikoj, la diodo estas uzata por plifortigi aŭ pliigi la amplitudon aŭ forton de signalo.
Ekzemple, se cirkvito uzas malaltfrekvencan signalon por kontroli ion (kiel ŝalti aŭ malŝalti motoron), la cirkvito mem povas esti malŝaltita per la signalo.
Sed se la signalo estas sufiĉe alta (kiel telefona disktono aŭ muziko de radiostacio), la diodo povas esti uzata por plifortigi kaj ŝalti la cirkvitpotencon, permesante al ĝi esti kontrolita per la pli alta frekvenca signalo.
Kiel Funkcias Alta Tensiaj Diodoj?
Kiam alta tensio estas aplikata trans a diodo, ĝi komencas konduki.
Tamen, ĉar la tensio estas tro alta, la elektronoj kaptitaj ene de la diodo ne povas liberigi sian energion en sufiĉe daj kvantoj por liberiĝi de sia enfermo.
Kiel rezulto, la diodo kondukas iomete, sed ne sufiĉe por funkciigi la cirkviton.
Kiam malalta tensio estas aplikita al la pordegoj de paro de transistoroj kiuj kontrolas la tension aplikitan trans cirkvito (nomita ŝtupetarcirkvito), la signalo estas permesita pasi tra nereguligita.
Tamen, kiam estas tro malmulte da tensio trans la ŝtupetarcirkvito kaj la diodoj ne kondukas sufiĉe da kurento, la signalo ne estas permesita tra kaj la cirkvito estas malŝaltita.
Ĉi tio povas esti uzata por funkciigi simplajn cirkvitojn kaj povas esti utila por ordigiloj, komputiloj kaj tempigiloj.
Kiel Kalkuli la Tensiosojlon por Diodo
Supozu, ke vi konektas diodon al 12-volta energifonto kaj volas scii ĉu ĝi kondukos (provizos potencon) ĉe malalta tensio.
La ekvacio por kalkulado de la paneotensio (VOM) de duonkondukta aparato estas kiel sekvas: En ĉi tiu ekvacio, "VOH" estas la tensio trans la aparato kiam ĝi rompiĝas, "VOHSC" estas la sojla tensio de la diodo kiam ĝi kondukas, "I" estas la fluo tra la diodo, "E" estas la tensio de la elektra kampo trans la diodo kaj "n" estas la nombro da elektronoj en la diodo.
Por determini la tensiosojlon de la diodo, vi devas scii la paneotensio de la diodo.
Vi povas trovi ĉi tiun valoron uzante la supran ekvacion.
La paneotensio de tipa silicia pn-junkciodiodo estas 1.5 voltoj.
Ĉi tio signifas, ke kiam la tensio trans la diodo estas 1.5 voltoj, la diodo rompiĝos kaj komencos konduki kurenton.