Nejjednodušší polovodičová součástka – dioda – vykonává řadu užitečných funkcí souvisejících s jejím hlavním účelem řízení směru toku elektrického proudu. Diody umožňují, aby jimi proud procházel pouze jedním směrem.
Dokonale účinné diody vypadají jako otevřené obvody se záporným napětím a jinak vypadají jako zkraty. Ale protože diody přiznávají určitou neefektivnost, jejich vztah mezi proudem a napětím je nelineární. Jako takový si budete chtít prohlédnout datový list diody, abyste viděli graf křivky propustného napětí jakékoli dané diody vzhledem k jejímu propustnému proudu, abyste si vybrali správnou diodu pro svůj konkrétní projekt.
Aplikace diod
Navzdory tomu, že se jedná pouze o jednoduchá dvoukolíková polovodičová zařízení, jsou diody v moderní elektronice životně důležité. Některé z typických aplikací diod zahrnují:
- Usměrnění napětí, např. přeměna AC na DC napětí
- Izolace signálů ze zdroje
- Ovládání velikosti signálu
- Smíšené signály
Konverze energie
Jednou významnou aplikací diod je přeměna střídavého proudu na stejnosměrný. Jedna dioda nebo čtyři diody transformují 110V domácí napájení na stejnosměrný proud vytvořením polovičního (jedna dioda) nebo celovlnného (čtyři diody) usměrňovače. Dioda umožňuje průchod pouze polovině střídavého průběhu. Když tento napěťový impuls nabíjí kondenzátor, výstupní napětí se jeví jako ustálené stejnosměrné napětí s malým zvlněním napětí. Použitím celovlnného usměrňovače je tento proces ještě efektivnější, protože pulsy střídavého proudu jsou směrovány tak, že jak kladná, tak záporná polovina vstupní sinusové vlny jsou považovány pouze za kladné pulsy, což účinně zdvojnásobuje frekvenci vstupních pulsů do kondenzátoru, což pomáhá udržovat jej nabitý a dodávat stabilnější napětí.
Diody a kondenzátory vytvářejí různé násobiče napětí, které odeberou malé střídavé napětí a znásobí ho, aby vytvořily velmi vysoké napěťové výstupy. AC i DC výstupy jsou možné při použití správné konfigurace kondenzátorů a diod.
Demodulace signálů
Nejběžnějším použitím diod je odstranění záporné složky střídavého signálu. Vzhledem k tomu, že záporná část střídavého průběhu je obvykle totožná s kladnou polovinou, při tomto procesu odstraňování se ztratí velmi málo informací, což vede k efektivnějšímu zpracování signálu.
Demodulace signálu se běžně používá v rádiích jako součást filtračního systému, který pomáhá extrahovat rádiový signál z nosné vlny.
Ochrany proti přepětí
Diody také fungují dobře jako ochranná zařízení pro citlivé elektronické součástky. Při použití jako zařízení na ochranu napětí jsou diody za normálních provozních podmínek nevodivé, ale okamžitě zkratují jakýkoli vysokonapěťový hrot k zemi, kde nemůže poškodit integrovaný obvod. Specializované diody nazývané supresory přechodového napětí jsou navrženy speciálně pro ochranu před přepětím a dokážou po krátkou dobu zvládnout velmi velké výkonové špičky, typické charakteristiky napěťových špiček nebo úrazu elektrickým proudem, které by normálně poškodily součásti a zkrátily životnost elektronického produktu.
Podobně může dioda regulovat napětí tím, že slouží jako klipr nebo omezovač – speciální účel, který omezuje napětí, které jí může v určitém bodě procházet.
Aktuální řízení
Základní aplikací diod je řídit proud a zajistit, aby proudil pouze správným směrem. Jednou z oblastí, kde je současná schopnost diod dobře využita, je přechod z napájení pocházejícího z napájecího zdroje na napájení z baterie. Když je zařízení připojeno a nabíjí se - například mobilní telefon nebo nepřerušitelný zdroj napájení - zařízení by mělo odebírat energii pouze z externího zdroje napájení, nikoli z baterie, a když je zařízení zapojeno do zásuvky, měla by odebírat energii. a dobíjení. Jakmile je zdroj napájení odpojen, baterie by měla napájet zařízení, aby uživatel nezaznamenal žádné přerušení.
Dobrým příkladem současného řízení je ochrana proti zpětnému proudu. Vezměme si například své auto. Když se vám vybije baterie a přátelský kolemjdoucí vám nabídne pomoc se startovacími kabely, pokud zkombinujete pořadí červených a černých kabelů, nezmaříte elektrický systém vašeho auta, protože diody přiléhající k baterii blokují špatný směr proudu.
Sečteno podtrženo
Počítače fungují binárně – nekonečné moře nul a jedniček. Binární rozhodovací stromy ve výpočetní technice jsou založeny na logických hradlech aktivovaných diodami, které řídí, zda je spínač zapnutý ("1") nebo vypnutý ("0"). Přestože se v moderních procesorech objevují stovky milionů diod, jsou funkčně stejné jako diody, které si koupíte v obchodě s elektronikou – jen jsou mnohem menší.
Diody a světlo
LED svítilna je pouze svítilna, jejíž osvětlení pochází ze světelné diody. V přítomnosti kladného napětí svítí LED.
Naproti tomu fotodioda přijímá světlo přes kolektor (jako mini solární panel) a přeměňuje toto světlo na malé množství proudu.
