Diode su jedan od najčešćih poluvodičkih uređaja koji se danas koriste u elektroničkoj opremi.
Oni su također jedni od onih koji su najviše neshvaćeni.
Uostalom, diode se često nazivaju "jednosmjernim vratima" ili "ukradenim vratima" kada se govori o njihovom radu.
Kada je dioda odsječena od vanjskog napona, elektroni unutar nje ostaju zarobljeni unutra i ne mogu ponovno pobjeći.
Kao takvo, ovo hvata struju koja teče kroz taj određeni dio strujnog kruga unutra bez izlaza osim kroz suprotni terminal ili povratni put (tako da ime zaobilazi ime).
Međutim, kada se diode spominju u kombinaciji s elektronikom, mogu biti zbunjujuće.
To je zato što ih mnogi ljudi smatraju linearnim uređajima—a zapravo posjeduju nelinearno ponašanje što ih čini mnogo svestranijim od običnog prekidača za uključivanje/isključivanje.
Slično kao što glazbeni instrument ima višestruku upotrebu osim sviranja nota, dioda služi u mnoge svrhe izvan pukog uključivanja i isključivanja električne struje.
Pogledajmo kako diode rade kako biste razumjeli kako se mogu koristiti i koja jedinstvena svojstva posjeduju što ih čini tako korisnim dijelovima elektroničkih sklopova.
Što je dioda?
Diode su jednosmjerni električni šantovi.
Dioda je elektronički kontrolirana dvosmjerna sklopka koja omogućuje protok struje u jednom smjeru samo pod određenim uvjetima.
Kada struja teče samo u jednom smjeru kroz diodu, njezina dva poluvodička "prsta" spojena su zajedno.
Kada struja teče u suprotnom smjeru, dva su prsta izolirana jedan od drugog i struja ne teče.
Diode su izrađene od dva poluvodička materijala koji su obično raspoređeni u "sendvič" način da blokiraju strujanje elektrona u oba smjera.
Mala količina struje pod određenim uvjetima može raspršiti svoj višak energije kao toplinu, omogućujući 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 aktivno područje diode dopušta strujanje elektrona samo u jednom smjeru, dok vanjsko područje blokira njihov povratak, opisuje se kao jednosmjerni električni šant.
Diode imaju pozitivne i negativne terminale
Dva kraja diode označena su + i – kako bi se pokazalo da dioda nema unutarnji polaritet.
Kada se napon primijeni na krajeve diode, to se zove ispitivanje kratkog spoja ili "negativno" ispitivanje.
Diode nisu polarizirane kao normalno polarizirano električno ožičenje - krajevi se koriste samo za testiranje, a sredina diode je neutralna ("bez polariteta") i povezana je s elementima kruga.
U elektronici, pozitivni terminal diode je obično anoda, a negativni terminal je katoda.
Međutim, konvencija nije uklesana u kamen.
U nekim krugovima, negativni terminal je katoda, a pozitivni terminal je anoda.
Na primjer, u an LED krug, negativni terminal je katoda, ali u krugu baterije, negativni terminal je anoda.
Postoje mnoge vrste dioda
Postoji mnogo različitih vrsta 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 važan je za postizanje željenih rezultata.
Neki važni tipovi dioda uključuju: – Brze ispravljače: Ove diode vrlo brzo provode struju, što omogućuje visokofrekventne primjene.
– Standardni ispravljači: Ove diode sporije provode struju, što omogućuje niskofrekventne primjene.
– Ispravljači s Schottkyjevom barijerom: Ove diode imaju ugrađenu Schottkyjevu diodu koja sprječava njihovo provođenje unatrag.
– Fotodiode: Ovi uređaji pretvaraju svjetlost u električnu energiju, što ih čini korisnima u senzorskim aplikacijama.
Diode imaju različite naponske pragove, karakteristike i probojne napone
Iako diode ostaju jednosmjerni električni šantovi, obično imaju vrlo visok probojni napon (veći od 1 megavolta) i prag probojnog napona (smanjeni napon potreban za početak proboja) što ih čini prikladnima za određene vrste primjena.
Ovi parametri praga ovise o vrsti diode koja se koristi i mogu se mijenjati kako bi se stvorile različite vrste dioda.
Kao primjer, brza ispravljačka dioda ima prag probojnog napona od oko 0.3 volta.
To znači da ako je napon na diodi niži od 0.3 volta, dioda neće voditi i krug će ostati u izvornom stanju.
Ako krug pokuša povući više struje i napon u krugu se poveća, prag probojnog napona diode je dostignut i dioda počinje provoditi struju u suprotnom smjeru.
Diode se mogu koristiti u linearnim ili nelinearnim aplikacijama
Jedna jedinstvena značajka dioda je da se mogu koristiti u linearnim ili nelinearnim aplikacijama.
Kada se koristi u linearnim aplikacijama, dioda se koristi kao sklopka.
Drugim riječima, on provodi struju u jednom smjeru ovisno o naponu primijenjenom na krug.
Kada se na krug primijeni napon, elektroni počinju teći kroz diodu i krug se napaja.
Dioda se može smatrati "jednosmjernim prekidačem".
Kada je krug pod naponom, dioda provodi struju, pa uključuje krug.
Kada nema napona u strujnom krugu, dioda ne provodi struju i krug je isključen.
U nelinearnim primjenama, dioda se koristi za pojačavanje ili povećanje amplitude ili snage signala.
Na primjer, ako krug koristi niskofrekventni signal za kontrolu nečega (kao što je uključivanje ili isključivanje motora), sam krug može biti isključen putem signala.
Ali ako je signal dovoljno visok (poput telefonskog tona za biranje ili glazbe s radio postaje), dioda se može koristiti za pojačavanje i uključivanje strujnog kruga, omogućujući da njime upravlja signal više frekvencije.
Kako rade visokonaponske diode?
Kada se visoki napon primijeni preko a dioda, počinje dirigirati.
Međutim, budući da je napon previsok, elektroni zarobljeni unutar diode ne mogu osloboditi svoju energiju u dovoljnoj količini da se oslobode svog ograničenja.
Kao rezultat toga, dioda provodi malo, ali nedovoljno za napajanje kruga.
Kada se nizak napon primijeni na vrata para tranzistora koji upravljaju naponom koji se primjenjuje preko kruga (koji se naziva ljestvičasti krug), signalu se dopušta neregulirani prolaz.
Međutim, kada je premali napon u ljestvičastom krugu i diode ne provode dovoljno struje, signal nije dopušten i krug se isključuje.
Ovo se može koristiti za napajanje jednostavnih krugova i može biti korisno za razvrstivače, računala i mjerače vremena.
Kako izračunati prag napona za diodu
Pretpostavimo da spojite diodu na izvor napajanja od 12 volti i želite znati hoće li provoditi (osigurati snagu) pri niskom naponu.
Jednadžba za izračunavanje probojnog napona (VOM) poluvodičkog uređaja je sljedeća: U ovoj jednadžbi, "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 i "n" je broj elektrona u diodi.
Da biste odredili naponski prag diode, morate znati probojni napon diode.
Ovu vrijednost možete pronaći pomoću gornje jednadžbe.
Probojni napon tipične silicijske pn spojne diode je 1.5 volta.
To znači da kada je napon na diodi 1.5 volta, dioda će se pokvariti i početi provoditi struju.