Diod adalah salah satu peranti semikonduktor yang paling biasa digunakan dalam peralatan elektronik hari ini.
Mereka juga salah satu yang paling salah faham.
Lagipun, diod sering dirujuk sebagai "pintu sehala" atau "pintu curi" apabila bercakap tentang operasinya.
Apabila diod terputus dari voltan luar, elektron di dalamnya akan terperangkap di dalam dan tidak boleh melarikan diri lagi.
Oleh itu, ini memerangkap arus yang mengalir melalui bahagian tertentu litar itu di dalam tanpa jalan keluar kecuali melalui terminal yang bertentangan atau laluan balik (dengan itu namanya dengan melepasi nama).
Walau bagaimanapun, apabila diod disebut bersama dengan elektronik ia boleh mengelirukan.
Ini kerana ramai orang menganggapnya sebagai peranti linear—padahal sebenarnya mereka mempunyai gelagat tak linear yang menjadikannya lebih serba boleh berbanding suis hidup/mati yang mudah.
Sama seperti cara alat muzik mempunyai pelbagai kegunaan selain memainkan nota, diod mempunyai banyak tujuan selain daripada menghidupkan dan mematikan arus elektrik.
Mari kita lihat bagaimana diod berfungsi supaya anda memahami cara ia boleh digunakan dan apakah sifat unik yang dimilikinya yang menjadikannya kepingan litar elektronik yang begitu berguna.
Apakah diod?
Diod ialah shunt elektrik sehala.
Diod ialah suis dua hala yang dikawal secara elektronik yang membenarkan arus mengalir dalam satu arah sahaja dalam keadaan tertentu.
Apabila arus mengalir hanya dalam satu arah melalui diod, dua "jari" semikonduktornya disambungkan bersama.
Apabila arus mengalir sebaliknya, kedua-dua jari diasingkan antara satu sama lain dan tiada arus mengalir.
Diod diperbuat daripada dua bahan semikonduktor yang biasanya disusun dalam fesyen "sandwic" untuk menyekat elektron daripada mengalir dalam kedua-dua arah.
Sebilangan kecil arus dalam keadaan tertentu boleh menghilangkan tenaga berlebihannya sebagai haba, membolehkan elektron mengalir melalui diod dalam satu arah—walaupun voltan merentasi diod jauh lebih tinggi daripada voltan yang digunakan pada sisi yang lain.
Oleh kerana kawasan aktif diod hanya membenarkan elektron mengalir dalam satu arah manakala kawasan luar menghalangnya daripada mengalir balik, ia digambarkan sebagai shunt elektrik sehala.
Diod mempunyai terminal positif dan negatif
Dua hujung diod dilabelkan dengan + dan – untuk menunjukkan bahawa ia tidak mempunyai kekutuban dalaman.
Apabila voltan dikenakan pada hujung diod, ini dipanggil ujian litar pintas atau "negatif".
Diod tidak terkutub seperti pendawaian elektrik terkutub biasa—hujungnya digunakan untuk ujian sahaja dan bahagian tengah diod adalah neutral (“tiada kekutuban”) dan disambungkan kepada elemen litar.
Dalam elektronik, terminal positif diod biasanya anod dan terminal negatif ialah katod.
Walau bagaimanapun, konvensyen itu tidak ditetapkan.
Dalam sesetengah litar, terminal negatif ialah katod dan terminal positif ialah anod.
Contohnya, dalam sebuah Litar LED, terminal negatif ialah katod, tetapi dalam litar bateri, terminal negatif ialah anod.
Terdapat banyak jenis diod
Terdapat pelbagai jenis diod yang tersedia untuk digunakan dalam elektronik.
Kebanyakan diod adalah daripada pelbagai semikonduktor, tetapi terdapat juga penerus, fotodiod, dan transistor yang berfungsi seperti diod.
Memilih jenis diod yang sesuai untuk litar tertentu adalah penting untuk mendapatkan hasil yang diingini.
Beberapa jenis diod penting termasuk: – Penerus Pantas: Diod ini mengalirkan elektrik dengan sangat cepat, membolehkan aplikasi frekuensi tinggi.
– Penerus Standard: Diod ini mengalirkan elektrik dengan lebih perlahan, membolehkan aplikasi frekuensi rendah.
– Penerus Penghalang Schottky: Diod ini mempunyai diod Schottky terbina dalam yang menghalangnya daripada mengalir ke belakang.
– Fotodiod: Peranti ini menukar cahaya kepada elektrik, menjadikannya berguna dalam aplikasi penderiaan.
Diod mempunyai ambang voltan, ciri, dan voltan pecahan yang berbeza
Walaupun diod kekal shunt elektrik sehala, ia biasanya mempunyai voltan kerosakan yang sangat tinggi (lebih daripada 1 megavolt) dan ambang voltan kerosakan (voltan berkurangan diperlukan untuk memulakan kerosakan) yang menjadikannya sesuai untuk jenis aplikasi tertentu.
Parameter ambang ini bergantung kepada jenis diod yang digunakan dan boleh diubah untuk mencipta pelbagai jenis diod.
Sebagai contoh, diod penerus pantas mempunyai ambang voltan pecahan kira-kira 0.3 volt.
Ini bermakna jika voltan merentasi diod lebih rendah daripada 0.3 volt, diod tidak akan mengalir dan litar akan kekal dalam keadaan asalnya.
Jika litar cuba menarik lebih arus dan voltan merentasi litar dinaikkan, ambang voltan pecahan diod dipenuhi dan diod mula mengalirkan arus ke arah yang bertentangan.
Diod boleh digunakan dalam aplikasi linear atau bukan linear
Satu ciri unik diod ialah ia boleh digunakan dalam aplikasi linear atau bukan linear.
Apabila digunakan dalam aplikasi linear, diod digunakan sebagai suis.
Dalam erti kata lain, ia mengalirkan arus dalam satu arah bergantung kepada voltan yang digunakan pada litar.
Apabila voltan dikenakan merentasi litar, elektron mula mengalir melalui diod dan litar dikuasakan.
Diod boleh dianggap sebagai "suis sehala".
Apabila litar dikuasakan, diod mengalirkan arus, menghidupkan litar.
Apabila tiada voltan dikenakan merentasi litar, diod tidak mengalir, dan litar dimatikan.
Dalam aplikasi tak linear, diod digunakan untuk menguatkan atau meningkatkan amplitud atau kekuatan, isyarat.
Contohnya, jika litar menggunakan isyarat frekuensi rendah untuk mengawal sesuatu (seperti menghidupkan atau mematikan motor), litar itu sendiri mungkin dimatikan oleh isyarat.
Tetapi jika isyaratnya cukup tinggi (seperti nada dail telefon atau muzik dari stesen radio), diod boleh digunakan untuk menguatkan dan menghidupkan kuasa litar, membolehkan ia dikawal oleh isyarat frekuensi lebih tinggi.
Bagaimanakah Diod Voltan Tinggi Berfungsi?
Apabila voltan tinggi dikenakan merentasi a diod, ia mula menjalankan.
Walau bagaimanapun, kerana voltan terlalu tinggi, elektron yang terperangkap dalam diod tidak dapat melepaskan tenaga mereka dalam kuantiti yang mencukupi untuk membebaskan diri daripada kurungan.
Akibatnya, diod mengalir sedikit, tetapi tidak mencukupi untuk menghidupkan litar.
Apabila voltan rendah dikenakan pada pintu-pintu sepasang transistor yang mengawal voltan yang digunakan merentasi litar (dipanggil litar tangga), isyarat dibenarkan melalui tidak terkawal.
Walau bagaimanapun, apabila terdapat terlalu sedikit voltan merentasi litar tangga dan diod tidak mengalirkan arus yang mencukupi, isyarat tidak dibenarkan melalui dan litar dimatikan.
Ini boleh digunakan untuk menghidupkan litar mudah dan boleh berguna untuk penyisih, komputer dan pemasa.
Cara Mengira Ambang Voltan untuk Diod
Katakan anda menyambungkan diod kepada sumber kuasa 12 volt dan ingin mengetahui sama ada ia akan mengalir (memberi kuasa) pada voltan rendah.
Persamaan untuk mengira voltan pecahan (VOM) peranti semikonduktor adalah seperti berikut: Dalam persamaan ini, "VOH" ialah voltan merentasi peranti apabila ia rosak, "VOHSC" ialah voltan ambang diod apabila ia mengalir, "I" ialah arus melalui diod, "E" ialah voltan medan elektrik merentasi diod dan "n" ialah bilangan elektron dalam diod.
Untuk menentukan ambang voltan diod, anda perlu mengetahui voltan pecahan diod.
Anda boleh mencari nilai ini dengan menggunakan persamaan di atas.
Voltan pecahan diod simpang pn silikon tipikal ialah 1.5 volt.
Ini bermakna apabila voltan merentasi diod ialah 1.5 volt, diod akan rosak dan mula mengalirkan arus.