Диодите се еден од најчестите полупроводнички уреди кои се користат во електронската опрема денес.
Тие се и едни од најпогрешно разбраните.
На крајот на краиштата, диодите честопати се нарекуваат „еднонасочни порти“ или „крадни порти“ кога се зборува за нивната работа.
Кога диодата е отсечена од надворешниот напон, електроните во неа се заглавуваат внатре и не можат повторно да избегаат.
Како таква, ова ја заробува струјата што тече низ тој одреден дел од колото внатре без излез освен преку спротивниот терминал или повратната патека (со што името го заобиколува името).
Меѓутоа, кога диодите се спомнуваат во врска со електрониката, тие можат да бидат збунувачки.
Тоа е затоа што многу луѓе ги мислат како линеарни уреди - кога всушност тие поседуваат нелинеарно однесување што ги прави многу поразновидни од обичен прекинувач за вклучување/исклучување.
Слично на тоа како музички инструмент има повеќекратна употреба освен свирење ноти, диодата служи за многу цели освен само вклучување и исклучување на електричната струја.
Ајде да погледнеме како функционираат диодите за да разберете како тие можат да се користат и кои уникатни својства ги поседуваат што ги прават толку корисни делови од електронските кола.
Што е диода?
Диодите се еднонасочни електрични шантови.
Диодата е електронски контролиран двонасочен прекинувач кој овозможува струјата да тече во една насока само под одредени услови.
Кога струјата тече само во една насока низ диодата, нејзините два полупроводнички „прсти“ се поврзани заедно.
Кога струјата тече на друг начин, двата прста се изолирани еден од друг и не тече струја.
Диодите се направени од два полупроводнички материјали кои обично се наредени на „сендвич“ за да ги блокираат електроните да течат во двете насоки.
Мала количина на струја под одредени услови може да го потроши вишокот на енергија како топлина, овозможувајќи им на електроните да течат низ диодата во една насока - дури и ако напонот низ диодата е многу поголем од напонот што се применува на другата страна.
Бидејќи активниот регион на диодата дозволува електроните да течат само во една насока додека надворешниот регион ги блокира да течат назад, тој е опишан како еднонасочен електричен шант.
Диодите имаат позитивни и негативни терминали
Двата краја на диодата се означени со + и – за да се покаже дека нема внатрешен поларитет.
Кога се применува напон на краевите на диодата, тоа се нарекува тестирање за краток спој или „негативно“.
Диодите не се поларизирани како обичните поларизирани електрични жици - краевите се користат само за тестирање, а средината на диодата е неутрална („без поларитет“) и е поврзана со елементите на колото.
Во електрониката, позитивниот терминал на диодата обично е анодата, а негативниот терминал е катодата.
Сепак, конвенцијата не е поставена во камен.
Во некои кола, негативниот терминал е катодата, а позитивниот терминал е анодата.
На пример, во ан LED коло, негативниот терминал е катодата, но во колото на батеријата, негативниот терминал е анодата.
Постојат многу видови на диоди
Постојат многу различни типови на диоди достапни за употреба во електрониката.
Повеќето диоди се од разновидноста на полупроводници, но има и исправувачи, фотодиоди и транзистори кои функционираат како диоди.
Изборот на соодветен тип на диода за одредено коло е важно за да се добијат посакуваните резултати.
Некои важни типови диоди вклучуваат: – Брзи исправувачи: овие диоди многу брзо спроведуваат електрична енергија, овозможувајќи примена на висока фреквенција.
– Стандардни исправувачи: овие диоди побавно спроведуваат електрична енергија, овозможувајќи апликации со ниска фреквенција.
– Шотки бариерни исправувачи: Овие диоди имаат вградена Шотки диода која ги спречува да се спроведат наназад.
– Фотодиоди: Овие уреди ја претвораат светлината во електрична енергија, што ги прави корисни во апликациите за сензори.
Диодите имаат различни напонски прагови, карактеристики и пробивен напон
Иако диодите остануваат еднонасочни електрични шантови, тие обично имаат многу висок пробивен напон (поголем од 1 мегаволт) и праг на пробивен напон (намален напон потребен за започнување на дефектот) што ги прави погодни за одредени типови на апликации.
Овие параметри на прагот зависат од типот на диодата што се користи и може да се менуваат за да се создадат различни типови на диоди.
Како пример, брзата исправувачка диода има праг на дефект на напонот од околу 0.3 волти.
Ова значи дека ако напонот преку диодата е помал од 0.3 волти, диодата нема да се спроведе и колото ќе остане во првобитната состојба.
Ако колото се обиде да повлече повеќе струја и напонот низ колото се зголеми, прагот на пробивниот напон на диодата е исполнет и диодата почнува да спроведува струја во спротивна насока.
Диодите може да се користат во линеарни или нелинеарни апликации
Една единствена карактеристика на диодите е тоа што тие можат да се користат во линеарни или нелинеарни апликации.
Кога се користи во линеарни апликации, диодата се користи како прекинувач.
Со други зборови, тој спроведува струја во една насока во зависност од напонот што се применува на колото.
Кога се применува напон низ колото, електроните почнуваат да течат низ диодата и колото се напојува.
Диодата може да се смета како „еднонасочен прекинувач“.
Кога колото се напојува, диодата спроведува струја, вклучувајќи го колото.
Кога не се применува напон низ колото, диодата не се спроведува и колото се исклучува.
Во нелинеарни апликации, диодата се користи за засилување или зголемување на амплитудата или јачината на сигналот.
На пример, ако колото користи сигнал со ниска фреквенција за да контролира нешто (како вклучување или исклучување на моторот), самото коло може да биде исклучено од сигналот.
Но, ако сигналот е доволно висок (како тон на телефонско бирање или музика од радио станица), диодата може да се користи за засилување и вклучување на напојувањето на колото, овозможувајќи да се контролира од сигналот со повисока фреквенција.
Како функционираат високонапонските диоди?
Кога се применува висок напон преку a диода, почнува да се спроведува.
Меѓутоа, бидејќи напонот е превисок, електроните заробени во диодата не можат да ја ослободат својата енергија во доволно количества за да се ослободат од нивното затворање.
Како резултат на тоа, диодата се спроведува малку, но не доволно за да го напојува колото.
Кога низок напон се применува на портите на пар транзистори кои го контролираат напонот што се применува низ колото (наречен скалесто коло), сигналот се дозволува да помине низ нерегулиран.
Меѓутоа, кога има премал напон низ колото на скалилата и диодите не спроведуваат доволно струја, сигналот не се пропушта и колото се исклучува.
Ова може да се користи за напојување едноставни кола и може да биде корисно за сортирачи, компјутери и тајмери.
Како да се пресмета прагот на напон за диода
Да претпоставиме дека сте приклучиле диода со извор на енергија од 12 волти и сакате да знаете дали таа ќе спроведе (обезбедува струја) на низок напон.
Равенката за пресметување на пробивниот напон (VOM) на полупроводнички уред е следна: Во оваа равенка, „VOH“ е напонот на уредот кога се распаѓа, „VOHSC“ е прагот на напонот на диодата кога се спроведува, „I“ е струјата низ диодата, „Е“ е напонот на електричното поле низ диодата и „n“ е бројот на електрони во диодата.
За да го одредите прагот на напонот на диодата, треба да го знаете пробивниот напон на диодата.
Можете да ја најдете оваа вредност користејќи ја горната равенка.
Пробивниот напон на типична силиконска pn спојна диода е 1.5 волти.
Ова значи дека кога напонот преку диодата е 1.5 волти, диодата ќе се распадне и ќе почне да спроведува струја.