Diodes ni mojawapo ya vifaa vya kawaida vya semiconductor vinavyotumiwa katika vifaa vya elektroniki leo.
Wao pia ni mmoja wa wasioeleweka zaidi.
Baada ya yote, diodes mara nyingi huitwa "milango ya njia moja" au "milango ya kuiba" wakati wa kuzungumza juu ya uendeshaji wao.
Wakati diode imekatwa kutoka kwa voltage ya nje, elektroni ndani yake hunaswa ndani na haziwezi kutoroka tena.
Kwa hivyo, hii hutega mkondo unaotiririka kupitia sehemu hiyo ya saketi ndani bila njia ya kutoka isipokuwa kupitia terminal iliyo kinyume au njia ya kurudi (kwa hivyo jina hupitisha jina).
Hata hivyo, wakati diodes zinatajwa kwa kushirikiana na umeme zinaweza kuchanganya.
Hii ni kwa sababu watu wengi huvifikiria kama vifaa vya mstari—wakati kwa kweli vina tabia isiyo ya mstari ambayo inazifanya ziwe nyingi zaidi kuliko swichi rahisi ya kuwasha/kuzima.
Kama vile jinsi chombo cha muziki kinavyo matumizi mengi zaidi ya noti za kucheza, diode hutumikia madhumuni mengi zaidi ya kuwasha na kuzima mkondo wa umeme.
Wacha tuangalie jinsi diode zinavyofanya kazi ili uelewe jinsi zinaweza kutumika na ni mali gani ya kipekee wanayo nayo ambayo huwafanya kuwa vipande muhimu vya mzunguko wa elektroniki.
Diode ni nini?
Diode ni shunti za umeme za njia moja.
Diode ni swichi ya njia mbili inayodhibitiwa kielektroniki ambayo inaruhusu mtiririko wa sasa katika mwelekeo mmoja tu chini ya hali fulani.
Wakati sasa inapita katika mwelekeo mmoja tu kwa njia ya diode, "vidole" vyake viwili vya semiconductor vinaunganishwa pamoja.
Wakati sasa inapita kwa njia nyingine, vidole viwili vinatengwa kutoka kwa kila mmoja na hakuna mtiririko wa sasa.
Diode hutengenezwa kutoka kwa nyenzo mbili za semiconducting ambazo kwa kawaida hupangwa kwa mtindo wa "sandwich" ili kuzuia elektroni kutoka kwa njia zote mbili.
Kiasi kidogo cha mkondo chini ya hali fulani kinaweza kutoa nishati yake ya ziada kama joto, kuwezesha elektroni kutiririka kupitia diode katika mwelekeo mmoja-hata ikiwa voltage kwenye diode ni kubwa zaidi kuliko voltage inayotumika kwa upande mwingine.
Kwa sababu eneo amilifu la diode huruhusu tu elektroni kutiririka kuelekea upande mmoja huku eneo la nje likizizuia kurudi nyuma, inafafanuliwa kama njia moja ya kupitisha umeme.
Diode zina vituo vyema na hasi
Ncha mbili za diode zimewekwa alama na + na - kuashiria kuwa haina polarity ya ndani.
Wakati voltage inatumiwa kwenye ncha za diode, hii inaitwa upimaji wa mzunguko mfupi au "hasi".
Diodi hazijagawanywa kama nyaya za kawaida za polarized za umeme-mwisho hutumika kwa majaribio pekee na katikati ya diode ni upande wowote ("hakuna polarity") na imeunganishwa kwa vipengele vya mzunguko.
Katika umeme, terminal chanya ya diode kawaida ni anode na terminal hasi ni cathode.
Walakini, makubaliano hayajawekwa wazi.
Katika mizunguko mingine, terminal hasi ni cathode na terminal chanya ni anode.
Kwa mfano, katika Mzunguko wa LED, terminal hasi ni cathode, lakini katika mzunguko wa betri, terminal hasi ni anode.
Kuna aina nyingi za diode
Kuna aina nyingi tofauti za diode zinazopatikana kwa matumizi ya umeme.
Diodi nyingi ni za aina za semiconductor, lakini pia kuna virekebishaji, picha za picha, na transistors zinazofanya kazi kama diodi.
Kuchagua aina sahihi ya diode kwa mzunguko fulani ni muhimu ili kupata matokeo yaliyohitajika.
Baadhi ya aina muhimu za diodi ni pamoja na: - Virekebishaji Haraka: Diodi hizi husambaza umeme haraka sana, hivyo kuruhusu programu za masafa ya juu.
- Virekebishaji Kawaida: Diodi hizi huendesha umeme polepole zaidi, ikiruhusu matumizi ya masafa ya chini.
- Virekebishaji Vizuizi vya Schottky: Diodi hizi zina diode iliyojengewa ndani ya Schottky ambayo inazizuia kurudi nyuma.
- Photodiodes: Vifaa hivi hubadilisha mwanga kuwa umeme, na kuifanya kuwa muhimu katika kuhisi programu.
Diode zina vizingiti tofauti vya voltage, sifa, na voltages za kuvunjika
Ingawa diodi husalia kuwa mikondo ya umeme ya njia moja, kwa kawaida huwa na volteji ya juu sana ya kuvunjika (zaidi ya megavolti 1) na kizingiti cha voltage ya kuvunjika (iliyopungua voltage inayohitajika kuanza kuvunjika) ambayo inazifanya zinafaa kwa aina fulani za programu.
Vigezo hivi vya kizingiti hutegemea aina ya diode inayotumiwa na inaweza kubadilishwa ili kuunda aina mbalimbali za diode.
Kwa mfano, diode ya kurekebisha haraka ina kizingiti cha voltage ya kuvunjika cha takriban 0.3 volts.
Hii inamaanisha kuwa ikiwa voltage kwenye diode iko chini kuliko volts 0.3, diode haitafanya kazi na mzunguko utabaki katika hali yake ya asili.
Ikiwa mzunguko unajaribu kuteka sasa zaidi na voltage kwenye mzunguko imeongezeka, kizingiti cha voltage ya kuvunjika kwa diode hukutana na diode huanza kufanya sasa katika mwelekeo kinyume.
Diode zinaweza kutumika katika matumizi ya mstari au yasiyo ya mstari
Kipengele kimoja cha pekee cha diode ni kwamba zinaweza kutumika katika maombi ya mstari au yasiyo ya mstari.
Inapotumiwa katika matumizi ya mstari, diode hutumiwa kama swichi.
Kwa maneno mengine, inafanya sasa katika mwelekeo mmoja kulingana na voltage inayotumiwa kwenye mzunguko.
Wakati voltage inatumiwa kwenye mzunguko, elektroni huanza kutiririka kupitia diode na mzunguko unaendeshwa.
Diode inaweza kuzingatiwa kama "kubadili njia moja".
Wakati mzunguko unatumiwa, diode hufanya sasa, kugeuka mzunguko.
Wakati hakuna voltage inatumika kwenye mzunguko, diode haifanyi kazi, na mzunguko umezimwa.
Katika matumizi yasiyo ya kawaida, diode hutumiwa kukuza au kuongeza amplitude au nguvu, ya ishara.
Kwa mfano, ikiwa saketi inatumia mawimbi ya masafa ya chini ili kudhibiti kitu (kama vile kuwasha au kuzima injini), saketi yenyewe inaweza kuwashwa na mawimbi.
Lakini ikiwa ishara iko juu ya kutosha (kama toni ya simu au muziki kutoka kwa kituo cha redio), diode inaweza kutumika kukuza na kuwasha nguvu ya mzunguko, ikiruhusu kudhibitiwa na mawimbi ya masafa ya juu.
Diode za Voltage ya Juu Hufanyaje Kazi?
Wakati voltage ya juu inatumika kwenye a diode, huanza kufanya.
Hata hivyo, kwa sababu voltage ni ya juu sana, elektroni zilizonaswa ndani ya diode haziwezi kutoa nishati yao kwa kiasi cha kutosha ili kuondokana na kifungo chao.
Matokeo yake, diode hufanya kidogo, lakini haitoshi kuimarisha mzunguko.
Wakati voltage ya chini inatumiwa kwenye milango ya jozi ya transistors ambayo inadhibiti voltage inayotumiwa kwenye mzunguko (inayoitwa mzunguko wa ngazi), ishara inaruhusiwa kupita bila udhibiti.
Hata hivyo, wakati kuna voltage kidogo sana kwenye mzunguko wa ngazi na diodi hazifanyi mkondo wa kutosha, mawimbi hayaruhusiwi kupitia na mzunguko umezimwa.
Hii inaweza kutumika kuwasha mizunguko rahisi na inaweza kuwa muhimu kwa vipangaji, kompyuta na vipima muda.
Jinsi ya Kuhesabu Kizingiti cha Voltage kwa Diode
Tuseme unaunganisha diode kwenye chanzo cha nguvu cha 12-volt na unataka kujua ikiwa itafanya (kutoa nguvu) kwa voltage ya chini.
Mlinganyo wa kuhesabu voltage ya kuvunjika (VOM) ya kifaa cha semiconductor ni kama ifuatavyo: Katika mlinganyo huu, "VOH" ni voltage kwenye kifaa wakati inaharibika, "VOHSC" ni voltage ya kizingiti cha diode inapofanya, "I" ni sasa kupitia diode, "E" ni voltage ya uwanja wa umeme kwenye diode na "n" ni idadi ya elektroni katika diode.
Kuamua kizingiti cha voltage ya diode, unahitaji kujua voltage ya kuvunjika kwa diode.
Unaweza kupata thamani hii kwa kutumia equation hapo juu.
Voltage ya kuvunjika ya diode ya kawaida ya makutano ya silicon pn ni 1.5 volts.
Hii ina maana kwamba wakati voltage kwenye diode ni 1.5 volts, diode itavunjika na kuanza kufanya sasa.