Най-простият полупроводников компонент - диодът - изпълнява различни полезни функции, свързани с основната му цел да управлява посоката на потока на електрически ток. Диодите позволяват на тока да тече през тях само в една посока.
Перфектно ефективните диоди изглеждат като отворени вериги с отрицателно напрежение и иначе изглеждат като късо съединение. Но тъй като диодите признават известна неефективност, тяхната връзка ток-напрежение е нелинейна. Като такъв, вие ще искате да се консултирате с листа с данни на диода, за да видите графика на кривата на дадено напрежение на даден диод спрямо неговия прав ток, така че да изберете правилния диод за вашия конкретен проект.
Приложения на диоди
Въпреки че са просто двущифтови полупроводникови устройства, диодите са жизненоважни в съвременната електроника. Някои от типичните приложения на диодите включват:
- Коригиране на напрежение, като например превръщане на AC в DC напрежения
- Изолиране на сигнали от захранване
- Контрол на размера на сигнал
- Смесване на сигнали
Преобразуване на енергия
Едно важно приложение на диодите е за преобразуване на променлив ток в постоянен ток. Единичен диод или четири диода преобразуват 110 V битово захранване в постоянен ток чрез образуване на половин (единичен диод) или пълновълнов (четири диода) токоизправител. Диодът позволява само половината от AC вълната да преминава през него. Когато този импулс на напрежение зарежда кондензатор, изходното напрежение изглежда като стабилно постоянно напрежение с малка пулсация на напрежението. Използването на пълновълнов токоизправител прави този процес още по-ефективен чрез насочване на AC импулсите, така че както положителната, така и отрицателната половина на входната синусоида да се разглеждат като само положителни импулси, ефективно удвоявайки честотата на входните импулси към кондензатора, което помага да го поддържате зареден и доставя по-стабилно напрежение.
Диодите и кондензаторите създават различни умножители на напрежение, за да вземат малко променливотоково напрежение и да го умножат, за да създадат много високо напрежение на изхода. Възможни са както AC, така и DC изходи, като се използва правилната конфигурация на кондензатори и диоди.
Демодулация на сигнали
Най-честата употреба на диоди е за премахване на отрицателния компонент на AC сигнал. Тъй като отрицателната част от формата на AC вълната обикновено е идентична с положителната половина, много малко информация се губи ефективно в този процес на премахването й, което води до по-ефективна обработка на сигнала.
Демодулацията на сигнала обикновено се използва в радиостанциите като част от системата за филтриране, за да помогне за извличането на радиосигнала от носещата вълна.
Защити от пренапрежение
Диодите също функционират добре като защитни устройства за чувствителни електронни компоненти. Когато се използват като устройства за защита на напрежението, диодите са непроводими при нормални условия на работа, но незабавно късат всяко високо напрежение до земята, където не могат да навредят на интегрална схема. Специализираните диоди, наречени супресори на преходно напрежение, са проектирани специално за защита от пренапрежение и могат да се справят с много големи пикове на мощността за кратки периоди от време, типични характеристики на пик на напрежение или токов удар, който обикновено би повредил компонентите и скъсил живота на електронния продукт.
По подобен начин диодът може да регулира напрежението, като служи като клипер или ограничител - специализирана цел, която ограничава напрежението, което може да премине през него в определена точка.
Текущо управление
Основното приложение на диодите е да управляват тока и да се уверят, че тече само в правилната посока. Една област, в която текущата способност за управление на диодите се използва с добър ефект, е превключването от захранване, идващо от захранване, към захранване, работещо от батерия. Когато дадено устройство е включено и се зарежда - например мобилен телефон или непрекъсваемо захранване - устройството трябва да черпи енергия само от външното захранване, а не от батерията, и докато устройството е включено в батерията, трябва да черпи енергия и презареждане. Веднага след като източникът на захранване бъде премахнат, батерията трябва да захранва устройството, така че потребителят да не забележи прекъсване.
Добър пример за управление на тока е чрез защита срещу обратен ток. Помислете например за вашата кола. Когато акумулаторът ви се изтощи и приятелски минувач предложи помощ с джъмпърни кабели, ако смесите реда на червените и черните кабели, няма да изпържите електрическата система на колата си, защото диодите в съседство с акумулатора блокират тока с грешна посока.
Долен ред
Компютрите работят в двоичен код - безкрайно море от нули и единици. Двоичните дървета на решенията в компютрите се основават на логически порти, активирани от диоди, които контролират дали превключвателят е включен ("1") или изключен ("0"). Въпреки че стотици милиони диоди се появяват в съвременните процесори, те са функционално същите като диодите, които купувате в магазина за електроника - просто много по-малки.
Диоди и светлина
Едно LED фенерче е просто фенерче, чието осветление се генерира от светодиод. При наличие на положително напрежение светодиодите светят.
Фотодиодът, обратно, приема светлина през колектор (като мини слънчев панел) и преобразува тази светлина в малко количество ток.
