Díóður eru eitt algengasta hálfleiðaratæki sem notað er í rafeindabúnaði í dag.
Þeir eru líka einna mest misskildir.
Þegar öllu er á botninn hvolft er oft talað um díóða sem „einstefnuhlið“ eða „stela hlið“ þegar talað er um rekstur þeirra.
Þegar díóða er slitin frá utanaðkomandi spennu, festast rafeindir í henni inni og geta ekki sloppið aftur.
Sem slíkur gildr þetta straum sem flæðir í gegnum þann hluta hringrásarinnar inni án nokkurrar útgönguleiðar nema í gegnum gagnstæða flugstöðina eða afturleiðina (þar af leiðandi fer nafnið framhjá nafninu).
Hins vegar, þegar minnst er á díóða í tengslum við rafeindatækni, geta þær verið ruglingslegar.
Þetta er vegna þess að margir hugsa um þau sem línuleg tæki - þegar þau eru í raun með ólínulega hegðun sem gerir þau mun fjölhæfari en bara einfaldur kveikja/slökkva rofi.
Líkt og hvernig hljóðfæri hefur margþætta notkun fyrir utan að spila nótur, þjónar díóða mörgum tilgangi umfram það að kveikja og slökkva á rafstraumi.
Við skulum skoða hvernig díóður virka svo þú skiljir hvernig hægt er að nota þær og hvaða einstaka eiginleika þær búa yfir sem gera þær að svo gagnlegum rafrásum.
Hvað er díóða?
Díóður eru einstefnu rafmagnsshunts.
Díóða er rafeindastýrður tvíhliða rofi sem gerir straum kleift að flæða í eina átt aðeins við ákveðnar aðstæður.
Þegar straumur flæðir aðeins í eina átt í gegnum díóða, eru tveir hálfleiðara „fingur“ hennar tengdir saman.
Þegar straumur flæðir í hina áttina eru fingurnir tveir einangraðir frá hvor öðrum og enginn straumur flæðir.
Díóður eru gerðar úr tveimur hálfleiðandi efnum sem venjulega er raðað á „samloku“ hátt til að hindra rafeindir í að flæða í báðar áttir.
Lítið magn af straumi við ákveðnar aðstæður getur dreift umframorku sinni sem hita, sem gerir rafeindum kleift að flæða í gegnum díóðuna í eina átt – jafnvel þótt spennan yfir díóðuna sé miklu hærri en spennan sem er beitt á hina hliðina.
Vegna þess að virka svæði díóðunnar leyfir rafeindum að flæða aðeins í eina átt á meðan ytra svæðið hindrar þær í að flæða til baka, er því lýst sem einstefnu rafmagnsshunt.
Díóður hafa jákvæða og neikvæða skauta
Tveir endar díóða eru merktir með + og – til að gefa til kynna að hún hafi enga innri pólun.
Þegar spenna er sett á enda díóða er þetta kallað skammhlaup eða „neikvæð“ prófun.
Díóður eru ekki skautaðar eins og venjulegar skautaðar raflagnir - endarnir eru eingöngu notaðir til að prófa og miðja díóðunnar er hlutlaus ("engin pólun") og er tengd við rafrásareiningar.
Í rafeindatækni er jákvæða skaut díóða venjulega rafskautið og neikvæða skautið er bakskautið.
Samt sem áður er samningurinn ekki meitlaður.
Í sumum hringrásum er neikvæða stöðin bakskautið og jákvæða stöðin er rafskautið.
Til dæmis, í an LED hringrás, neikvæða skautið er bakskautið, en í rafhlöðuhringrás er neikvæða skautið rafskautið.
Það eru margar gerðir af díóðum
Það eru margar mismunandi gerðir af díóðum fáanlegar til notkunar í rafeindatækni.
Flestar díóður eru af hálfleiðara tegundinni, en það eru líka afriðlarar, ljósdíóður og smári sem virka eins og díóða.
Það er mikilvægt að velja rétta gerð díóða fyrir tiltekna hringrás til að ná tilætluðum árangri.
Nokkrar mikilvægar díóðagerðir eru: – Hratt afriðlar: Þessar díóður leiða rafmagn mjög hratt, sem gerir kleift að nota hátíðni.
- Staðlaðar afriðlar: Þessar díóða leiða rafmagn hægar, sem gerir kleift að nota lágtíðni.
– Schottky Barrier Rectifiers: Þessar díóður eru með innbyggða Schottky díóða sem kemur í veg fyrir að þær leiði afturábak.
– Ljósdíóða: Þessi tæki breyta ljósi í rafmagn, sem gerir þau gagnleg í skynjunarforritum.
Díóður hafa mismunandi spennuþröskulda, eiginleika og sundurliðunarspennu
Þó að díóðir séu áfram einstefnurafleiðir hafa þær venjulega mjög háa bilunarspennu (meiri en 1 megavolt) og bilunarspennuþröskuld (minnkuð spenna sem þarf til að hefja bilun) sem gera þær hentugar fyrir ákveðnar tegundir notkunar.
Þessar þröskuldsbreytur eru háðar tegund díóða sem notuð er og hægt er að breyta þeim til að búa til ýmsar gerðir af díóðum.
Sem dæmi má nefna að hraðafriðlardíóða hefur niðurbrotsspennuþröskuld um það bil 0.3 volt.
Þetta þýðir að ef spennan yfir díóðuna er lægri en 0.3 volt mun díóðan ekki leiða og hringrásin verður í upprunalegu ástandi.
Ef rásin reynir að draga meiri straum og spennan yfir rásina eykst, er niðurbrotsspennuþröskuldi díóðunnar náð og díóðan fer að leiða straum í gagnstæða átt.
Hægt er að nota díóða í línulegum eða ólínulegum forritum
Einn einstakur eiginleiki díóða er að hægt er að nota þær í línulegum eða ólínulegum forritum.
Þegar það er notað í línulegum forritum er díóðan notuð sem rofi.
Með öðrum orðum, það leiðir straum í eina átt eftir því hvaða spennu er beitt á hringrásina.
Þegar spenna er sett á hringrás byrja rafeindirnar að flæða í gegnum díóðuna og hringrásin er knúin.
Líta má á díóðuna sem „einstefnurofa“.
Þegar rafrásin er knúin, leiðir díóðan straum og kveikir á hringrásinni.
Þegar engin spenna er sett yfir hringrásina, leiðir díóðan ekki og rásin er slökkt.
Í ólínulegum forritum er díóðan notuð til að magna eða auka amplitude eða styrkleika merkis.
Til dæmis, ef hringrás notar lágtíðnimerki til að stjórna einhverju (eins og að kveikja eða slökkva á mótor), gæti hringrásin sjálf verið slökkt af merkinu.
En ef merkið er nógu hátt (eins og hringitónn í síma eða tónlist frá útvarpsstöð) er hægt að nota díóðuna til að magna og kveikja á rafrásinni, sem gerir það kleift að stjórna því með hærri tíðnimerkinu.
Hvernig virka háspennu díóður?
Þegar háspenna er lögð yfir a díóða, það byrjar að sinna.
Hins vegar, vegna þess að spennan er of há, geta rafeindirnar sem eru föst í díóðunni ekki losað orku sína í nógu miklu magni til að losna úr innilokun sinni.
Fyrir vikið leiðir díóðan svolítið, en ekki nóg til að knýja hringrásina.
Þegar lágspenna er sett á hlið smárapars sem stjórna spennunni sem beitt er yfir hringrás (kallað stiga hringrás), er merkinu leyft að fara í gegnum stjórnlaust.
Hins vegar, þegar of lítil spenna er yfir stigarásinni og díóðurnar leiða ekki nægan straum, er merkinu ekki hleypt í gegn og rásin er slökkt.
Þetta er hægt að nota til að knýja einfaldar rafrásir og getur verið gagnlegt fyrir flokkara, tölvur og tímamæla.
Hvernig á að reikna út spennuþröskuld fyrir díóða
Segjum sem svo að þú tengir díóða við 12 volta aflgjafa og vilt vita hvort hún leiði (veitir afl) við lágspennu.
Jafnan til að reikna út sundurfallsspennu (VOM) hálfleiðarabúnaðar er sem hér segir: Í þessari jöfnu er „VOH“ spennan yfir tækið þegar það bilar, „VOHSC“ er þröskuldsspenna díóðunnar þegar hún leiðir, „I“ er straumurinn í gegnum díóðuna, „E“ er spenna rafsviðsins yfir díóðuna og „n“ er fjöldi rafeinda í díóðunni.
Til að ákvarða spennuþröskuld díóðunnar þarftu að vita sundurliðunarspennu díóðunnar.
Þú getur fundið þetta gildi með því að nota jöfnuna hér að ofan.
Niðurbrotsspenna dæmigerðrar kísilpn tengidíóða er 1.5 volt.
Þetta þýðir að þegar spennan yfir díóðuna er 1.5 volt mun díóðan brotna niður og byrja að leiða straum.