Diodat janë një nga pajisjet gjysmëpërçuese më të zakonshme që përdoren sot në pajisjet elektronike.
Ata janë gjithashtu një nga më të keqkuptuarit.
Në fund të fundit, diodat shpesh quhen "porta me një drejtim" ose "porta vjedhëse" kur flasim për funksionimin e tyre.
Kur një diodë shkëputet nga tensioni i jashtëm, elektronet brenda saj bllokohen brenda dhe nuk mund të shpëtojnë përsëri.
Si i tillë, kjo bllokon rrymën që rrjedh nëpër atë pjesë të veçantë të qarkut brenda pa rrugëdalje, përveç përmes terminalit të kundërt ose rrugës së kthimit (pra emri anashkalon emrin).
Megjithatë, kur diodat përmenden në lidhje me elektronikën, ato mund të jenë konfuze.
Kjo është për shkak se shumë njerëz i mendojnë ato si pajisje lineare - kur në fakt ato posedojnë sjellje jolineare që i bën ata shumë më të gjithanshëm sesa thjesht një çelës i thjeshtë ndezës/fikje.
Ashtu si një instrument muzikor ka përdorime të shumta përtej luajtjes së notave, një diodë shërben për shumë qëllime përtej thjesht ndezjes dhe fikjes së rrymës elektrike.
Le të hedhim një vështrim se si funksionojnë diodat, në mënyrë që të kuptoni se si mund të përdoren ato dhe cilat veti unike posedojnë që i bëjnë ato pjesë të tilla të dobishme të qarkut elektronik.
Çfarë është një diodë?
Diodat janë shunte elektrike me një drejtim.
Një diodë është një çelës elektronik me dy drejtime që lejon që rryma të rrjedhë në një drejtim vetëm në kushte të caktuara.
Kur rryma rrjedh vetëm në një drejtim nëpër një diodë, dy "gishtat" e saj gjysmëpërçues janë të lidhur së bashku.
Kur rryma rrjedh nga ana tjetër, të dy gishtat janë të izoluar nga njëri-tjetri dhe nuk rrjedh rrymë.
Diodat janë bërë nga dy materiale gjysmëpërçuese që zakonisht vendosen në një mënyrë "sanduiç" për të bllokuar elektronet që të rrjedhin në të dy drejtimet.
Një sasi e vogël e rrymës në kushte të caktuara mund të shpërndajë energjinë e tepërt të saj si nxehtësi, duke i mundësuar elektroneve të rrjedhin nëpër diodë në një drejtim - edhe nëse voltazhi nëpër diodë është shumë më i lartë se voltazhi i aplikuar në anën tjetër.
Për shkak se rajoni aktiv i diodës lejon që elektronet të rrjedhin vetëm në një drejtim, ndërsa rajoni i jashtëm i bllokon ata të rrjedhin prapa, ai përshkruhet si një shunt elektrik me një drejtim.
Diodat kanë terminale pozitive dhe negative
Dy skajet e një diode janë etiketuar me + dhe – për të treguar se ajo nuk ka polaritet të brendshëm.
Kur një tension aplikohet në skajet e një diode, kjo quhet testim i qarkut të shkurtër ose "negativ".
Diodat nuk janë të polarizuara si instalimet elektrike normale të polarizuara - skajet përdoren vetëm për testim dhe mesi i diodës është neutral ("pa polaritet") dhe është i lidhur me elementët e qarkut.
Në elektronikë, terminali pozitiv i një diode është zakonisht anoda dhe terminali negativ është katoda.
Megjithatë, konventa nuk është vendosur në gur.
Në disa qarqe, terminali negativ është katoda dhe terminali pozitiv është anoda.
Për shembull, në një qark LED, terminali negativ është katoda, por në një qark baterie, terminali negativ është anoda.
Ka shumë lloje të diodave
Ka shumë lloje të ndryshme të diodave të disponueshme për përdorim në elektronikë.
Shumica e diodave janë të varietetit gjysmëpërçues, por ka edhe ndreqës, fotodioda dhe transistorë që funksionojnë si dioda.
Zgjedhja e llojit të duhur të diodës për një qark të caktuar është e rëndësishme për të marrë rezultatet e dëshiruara.
Disa lloje të rëndësishme diodash përfshijnë: – Ndreqës të shpejtë: Këto dioda përçojnë energjinë elektrike shumë shpejt, duke lejuar aplikime me frekuencë të lartë.
– Ndreqësit standardë: Këto dioda përçojnë energjinë elektrike më ngadalë, duke lejuar aplikime me frekuencë të ulët.
– Ndreqësit e pengesave Schottky: Këto dioda kanë një diodë të integruar Schottky që i pengon ato të përçojnë prapa.
– Fotodioda: Këto pajisje konvertojnë dritën në energji elektrike, duke i bërë ato të dobishme në aplikimet e ndjeshmërisë.
Diodat kanë pragje të ndryshme të tensionit, karakteristika dhe tensione të prishjes
Edhe pse diodat mbeten shantazhe elektrike njëkahëshe, ato zakonisht kanë një tension prishjeje shumë të lartë (më shumë se 1 megavolt) dhe një prag të tensionit të prishjes (ultazhi i ulur i kërkuar për fillimin e prishjes) që i bëjnë ato të përshtatshme për lloje të caktuara aplikimesh.
Këto parametra të pragut varen nga lloji i diodës që përdoret dhe mund të ndryshohen për të krijuar lloje të ndryshme diodash.
Si shembull, një diodë ndreqëse e shpejtë ka një prag të tensionit të prishjes prej rreth 0.3 volt.
Kjo do të thotë që nëse voltazhi në të gjithë diodën është më i ulët se 0.3 volt, dioda nuk do të përçojë dhe qarku do të mbetet në gjendjen e tij origjinale.
Nëse qarku përpiqet të tërheqë më shumë rrymë dhe voltazhi në qark rritet, pragu i tensionit të prishjes së diodës plotësohet dhe dioda fillon të përçojë rrymë në drejtim të kundërt.
Diodat mund të përdoren në aplikime lineare ose jolineare
Një veçori unike e diodave është se ato mund të përdoren në aplikime lineare ose jolineare.
Kur përdoret në aplikime lineare, dioda përdoret si ndërprerës.
Me fjalë të tjera, ai përcjell rrymë në një drejtim në varësi të tensionit të aplikuar në qark.
Kur një tension aplikohet në një qark, elektronet fillojnë të rrjedhin nëpër diodë dhe qarku furnizohet me energji.
Dioda mund të konsiderohet si një "çelës me një drejtim".
Kur qarku ndizet, dioda përcjell rrymë, duke e ndezur qarkun.
Kur nuk aplikohet tension në qark, dioda nuk përçohet dhe qarku fiket.
Në aplikimet jolineare, dioda përdoret për të përforcuar ose rritur amplitudën ose forcën e një sinjali.
Për shembull, nëse një qark përdor një sinjal me frekuencë të ulët për të kontrolluar diçka (si ndezja ose fikja e një motori), vetë qarku mund të fiket nga sinjali.
Por nëse sinjali është mjaft i lartë (si toni i telefonit ose muzika nga një stacion radioje), dioda mund të përdoret për të përforcuar dhe ndezur fuqinë e qarkut, duke e lejuar atë të kontrollohet nga sinjali me frekuencë më të lartë.
Si funksionojnë diodat e tensionit të lartë?
Kur një tension i lartë aplikohet në a diodë, fillon të kryejë.
Megjithatë, për shkak se voltazhi është shumë i lartë, elektronet e bllokuara brenda diodës nuk mund të lëshojnë energjinë e tyre në sasi të mjaftueshme për t'u çliruar nga kufizimi i tyre.
Si rezultat, dioda përçon pak, por jo aq sa për të fuqizuar qarkun.
Kur një tension i ulët aplikohet në portat e një çifti tranzistorë që kontrollojnë tensionin e aplikuar në një qark (i quajtur qark shkallësh), sinjali lejohet të kalojë i parregulluar.
Megjithatë, kur ka shumë pak tension në qarkun e shkallëve dhe diodat nuk po përcjellin mjaftueshëm rrymë, sinjali nuk lejohet të kalojë dhe qarku fiket.
Kjo mund të përdoret për të fuqizuar qarqet e thjeshta dhe mund të jetë e dobishme për klasifikuesit, kompjuterët dhe kohëmatësit.
Si të llogarisni pragun e tensionit për një diodë
Supozoni se lidhni një diodë me një burim energjie 12 volt dhe dëshironi të dini nëse ajo do të përçojë (sigurojë energji) në një tension të ulët.
Ekuacioni për llogaritjen e tensionit të zbërthimit (VOM) të një pajisjeje gjysmëpërçuese është si më poshtë: Në këtë ekuacion, "VOH" është tensioni në të gjithë pajisjen kur prishet, "VOHSC" është voltazhi i pragut të diodës kur ajo përçohet. "I" është rryma përmes diodës, "E" është voltazhi i fushës elektrike nëpër diodë dhe "n" është numri i elektroneve në diodë.
Për të përcaktuar pragun e tensionit të diodës, duhet të dini tensionin e prishjes së diodës.
Ju mund ta gjeni këtë vlerë duke përdorur ekuacionin e mësipërm.
Tensioni i prishjes së një diode tipike të bashkimit të silikonit pn është 1.5 volt.
Kjo do të thotë që kur voltazhi në të gjithë diodën është 1.5 volt, dioda do të prishet dhe do të fillojë të përcjellë rrymë.