Най-простият полупроводников компонент - диодът - изпълнява разнообразни полезни функции, свързани с основната му цел да управлява посоката на потока от електрически ток. Диодите позволяват на тока да преминава през тях само в една посока.
Перфектно ефективните диоди изглеждат отворени схеми с отрицателно напрежение и изглеждат като къси съединения по друг начин. Но тъй като диодите признават за някаква неефективност, текущата им връзка е нелинейна.
Като такава, вие ще искате да се консултирате с диод листа с данни, за да видите графика на кривата на всяко дадено напрежение диод напред, в сравнение с неговия ток напред, така че да изберете правилния диод за вашия конкретен проект.
Приложения на диоди
Въпреки че са просто прости двупосочни полупроводникови устройства, диодите са жизненоважни в съвременната електроника. Някои от типичните приложения на диодите включват:
- Оправянето на напрежение, като например превръщането на AC в постоянно напрежение
- Изолиране на сигнали от захранване
- Контрол на размера на сигнала
- Смесителни сигнали
Power Conversion
Едно важно приложение на диодите е да преобразуват променливотоковото захранване в постоянен ток. Единичен диод или четири диода може да се използва за преобразуване на мощност на домашното електрическо напрежение от 110V до DC чрез формиране на половината (единичен диод) или пълен вълнов (четири диоди) токоизправител . Диодът прави това, като позволява само половината от AC вълната да премине през него. Когато този импулс на напрежението се използва за зареждане на кондензатор, изходното напрежение изглежда постоянно DC напрежение с малка пулсация на напрежението. Използването на пълен вълнов токоизправител прави този процес още по-ефективен чрез маршрутизиране на AC импулси, така че както положителните, така и отрицателните половини на входната синусоида се разглеждат само като положителни импулси, ефективно удвоявайки честотата на входните импулси към кондензатора, помага да се зарежда и осигурява по-стабилно напрежение.
Диодите и кондензаторите могат да се използват и за създаване на редица видове напреженови множители, за да се вземе малко AC напрежение и да се умножи, за да се създадат много високи напрежения. И двата AC и DC изхода са възможни с помощта на правилната конфигурация на кондензатори и диоди.
Демодулация на сигнали
Най-честата употреба на диоди е премахването на отрицателния компонент на AC сигнала. Тъй като отрицателната част на AC-форма на вълната обикновено е идентична на положителната половина, много малко информация е ефективно изгубена в този процес на нейното отстраняване, което води до по-ефективна обработка на сигнала.
Демодулацията на сигнали често се използва в радиостанциите като част от системата за филтриране, за да се помогне за извличането на радиосигнала от носещата вълна.
Защита от пренапрежение
Диодите функционират добре и като защитни устройства за чувствителни електронни компоненти. Когато се използват като устройства за защита от напрежение, диодите са непроводими при нормални условия на работа, но непосредствено изоставят ниско напрежение към земята, където не могат да навредят на интегрална схема. Специализираните диоди, наречени преходни преобразуватели на напрежението, са специално проектирани за защита от пренапрежение и могат да обработват много големи шпинделни мощности за кратки периоди, типични характеристики на напрежение или електрически удар, което обикновено ще повреди компонентите и ще скъси живота на един електронен продукт.
По същия начин диодът може да регулира напрежението, като служи като клинтер или ограничител - специализирана цел, която ограничава напрежението, което може да премине през него в определена точка.
Текущо управление
Основното приложение на диодите е да управлявате тока и да се уверите, че то протича само в правилната посока. Една област, в която ефективното управление на диодите се използва за добър ефект, е превключването от захранването, идващо от захранването към захранването, захранвано от батерия. Когато устройството е включено и зарежда - например мобилен телефон или непрекъсваемо захранване - устройството трябва да извлича енергия само от външното захранване, а не от батерията, а докато устройството е включено в акумулатора, трябва да извлича енергия и презареждане. Веднага след като източникът на захранване бъде премахнат, батерията трябва да захранва устройството, така че потребителят да не забелязва прекъсване.
Добър пример за текущо управление е чрез защита срещу обратен ток. Помислете, например, за вашата кола. Когато батерията умре и приятелски минувач предлага да помогне с джъмпърен кабел, ако смесвате реда на червените и черни кабели, няма да запържите електрическата система на автомобила си, защото диодите, съседни на акумулатора, блокират тока с неправилна посока.
Логически Гейтс
Компютрите работят в двоично - безкрайно море от нули и такива. Двоичните дървета за вземане на решения в компютрите се основават на логически врати, активирани от диоди, които контролират дали превключвателят е включен ("1") или изключен ("0"). Въпреки че в модерните процесори се появяват стотици милиони диоди, те са функционално същите като диодите, които купувате в магазина за електроника - много по-малки.
Диоди и светлина
Светодиодното фенерче е просто фенерче, чието осветяване се получава от диод, излъчващ светлина. При наличие на положително напрежение светят светодиодите.
Фотодиодът, от друга страна, приема светлина през колектор (като мини слънчев панел) и превръща тази светлина в малко количество ток.