Диоде су један од најчешћих полупроводничких уређаја који се данас користе у електронској опреми.
Они су такође једни од најнесхваћенијих.
На крају крајева, диоде се често називају „једносмерним капијама“ или „украденим капијама“ када се говори о њиховом раду.
Када се диода искључи од спољашњег напона, електрони унутар ње постају заробљени унутра и не могу поново да побегну.
Као такав, ово заробљава струју која тече кроз тај одређени део кола унутра без излаза осим кроз супротни терминал или повратну путању (на тај начин име заобилази име).
Међутим, када се спомињу диоде у комбинацији са електроником, оне могу бити збуњујуће.
То је зато што многи људи о њима размишљају као о линеарним уређајима - док у ствари поседују нелинеарно понашање које их чини много разноврснијим од обичног прекидача за укључивање/искључивање.
Слично томе како музички инструмент има вишеструку употребу осим свирања нота, диода служи многим сврхама осим укључивања и искључивања електричне струје.
Хајде да погледамо како диоде функционишу да бисте разумели како се могу користити и која јединствена својства поседују која их чине тако корисним деловима електронских кола.
Шта је диода?
Диоде су једносмерни електрични шантови.
Диода је електронски контролисан двосмерни прекидач који дозвољава струји да тече у једном правцу само под одређеним условима.
Када струја тече само у једном правцу кроз диоду, њена два полупроводничка „прста“ су повезана заједно.
Када струја тече на другу страну, два прста су изолована један од другог и струја не тече.
Диоде су направљене од два полупроводна материјала који су обично распоређени на „сендвич“ начин да блокирају проток електрона у оба смера.
Мала количина струје под одређеним условима може распршити њен вишак енергије као топлоту, омогућавајући електронима да теку кроз диоду у једном правцу — чак и ако је напон на диоди много већи од напона примењеног на другу страну.
Пошто активни регион диоде дозвољава електронима да теку само у једном правцу, док их спољашњи регион блокира од повратка, то се описује као једносмерни електрични шант.
Диоде имају позитивне и негативне терминале
Два краја диоде су означена са + и – како би се указало да она нема унутрашњи поларитет.
Када се напон примени на крајеве диоде, ово се назива тестирање кратког споја или „негативно“.
Диоде нису поларизоване као нормално поларизоване електричне жице - крајеви се користе само за тестирање, а средина диоде је неутрална („без поларитета“) и повезана је са елементима кола.
У електроници, позитивни терминал диоде је обично анода, а негативни терминал је катода.
Међутим, конвенција није утечена.
У неким колима, негативни терминал је катода, а позитивни терминал је анода.
На пример, у ан ЛЕД коло, негативни терминал је катода, али у кругу батерије негативни терминал је анода.
Постоји много врста диода
Постоји много различитих типова диода доступних за употребу у електроници.
Већина диода су полупроводничке, али постоје и исправљачи, фотодиоде и транзистори који функционишу као диоде.
Одабир одговарајућег типа диоде за одређено коло је важан за постизање жељених резултата.
Неки важни типови диода укључују: – Брзи исправљачи: Ове диоде проводе електричну енергију веома брзо, омогућавајући високофреквентне апликације.
– Стандардни исправљачи: Ове диоде проводе струју спорије, омогућавајући нискофреквентне апликације.
– Исправљачи са Шоткијевом баријером: Ове диоде имају уграђену Шоткијеву диоду која их спречава да проводе уназад.
– Фотодиоде: Ови уређаји претварају светлост у електричну енергију, што их чини корисним у апликацијама за детекцију.
Диоде имају различите напонске прагове, карактеристике и напоне пробоја
Иако диоде остају једносмерни електрични шантови, оне обично имају веома висок напон пробоја (већи од 1 мегаволта) и праг напона пробоја (смањен напон потребан за почетак квара) што их чини погодним за одређене врсте апликација.
Ови гранични параметри зависе од типа диоде која се користи и могу се мењати да би се креирале различите врсте диода.
На пример, брза исправљачка диода има праг пробојног напона од око 0.3 волта.
То значи да ако је напон на диоди мањи од 0.3 волта, диода неће водити и коло ће остати у свом првобитном стању.
Ако коло покуша да повуче више струје и напон у колу се повећа, праг напона пробоја диоде је достигнут и диода почиње да спроводи струју у супротном смеру.
Диоде се могу користити у линеарним или нелинеарним апликацијама
Јединствена карактеристика диода је да се могу користити у линеарним или нелинеарним апликацијама.
Када се користи у линеарним апликацијама, диода се користи као прекидач.
Другим речима, он спроводи струју у једном правцу у зависности од напона примењеног на коло.
Када се напон примени на коло, електрони почињу да протичу кроз диоду и коло се напаја.
Диода се може сматрати „једносмерним прекидачем“.
Када је коло напајано, диода проводи струју, па се коло укључује.
Када се на коло не примењује напон, диода не проводи провод и коло се искључује.
У нелинеарним апликацијама, диода се користи за појачавање или повећање амплитуде или јачине сигнала.
На пример, ако коло користи нискофреквентни сигнал за контролу нечега (као што је укључивање или искључивање мотора), само коло може бити искључено сигналом.
Али ако је сигнал довољно висок (попут тона за бирање телефона или музике са радио станице), диода се може користити за појачање и укључење струјног кола, омогућавајући да се њиме контролише сигнал више фреквенције.
Како раде високонапонске диоде?
Када се на а диоде, почиње да се спроводи.
Међутим, пошто је напон превисок, електрони заробљени унутар диоде не могу да ослободе своју енергију у довољним количинама да се ослободе свог ограничења.
Као резултат, диода проводи мало, али недовољно за напајање кола.
Када се низак напон примени на капије пара транзистора који контролишу напон који се примењује на коло (који се назива мердевинасти круг), сигналу је дозвољено да прође кроз нерегулисано.
Међутим, када постоји премали напон у кругу мердевина и диоде не проводе довољно струје, сигнал није дозвољен и коло се искључује.
Ово се може користити за напајање једноставних кола и може бити корисно за сортере, рачунаре и тајмере.
Како израчунати праг напона за диоду
Претпоставимо да повезујете диоду на 12-волтни извор напајања и желите да знате да ли ће водити (обезбеђивати напајање) на ниском напону.
Једначина за израчунавање напона пробоја (ВОМ) полупроводничког уређаја је следећа: У овој једначини, „ВОХ“ је напон на уређају када се поквари, „ВОХСЦ“ је гранични напон диоде када проводи, “И” је струја кроз диоду, “Е” је напон електричног поља преко диоде, а “н” је број електрона у диоди.
Да бисте одредили праг напона диоде, морате знати пробојни напон диоде.
Ову вредност можете пронаћи користећи горњу једначину.
Напон пробоја типичне силицијумске диоде пн споја је 1.5 волти.
То значи да када је напон на диоди 1.5 волти, диода ће се покварити и почети да проводи струју.