De eenvoudigste halfgeleidercomponent - de diode - vervult een verscheidenheid aan nuttige functies die verband houden met het kerndoel van het beheren van de richting van de stroom van elektrische stroom. Diodes laten er maar in één richting stroom doorheen stromen.
Perfect efficiënte diodes lijken open circuits te zijn met een negatieve spanning en zien er anders uit als kortsluitingen. Maar omdat diodes enige inefficiëntie toegeven, is hun stroom-naar-spanningsrelatie niet-lineair. Als zodanig wilt u het gegevensblad van een diode raadplegen om een grafiek te zien van de curve van de voorwaartse spanning van een bepaalde diode ten opzichte van de voorwaartse stroom, zodat u de juiste diode voor uw specifieke project kiest.
Toepassingen van diodes
Ondanks dat het slechts eenvoudige halfgeleiderapparaten met twee pinnen zijn, zijn diodes van vitaal belang in moderne elektronica. Enkele van de typische toepassingen van diodes zijn:
- Het corrigeren van een spanning, zoals het omzetten van AC in DC-spanningen
- Signalen van een voeding isoleren
- De grootte van een signaal regelen
- Signalen mengen
Power Conversion
Een belangrijke toepassing van diodes is het omzetten van wisselstroom in gelijkstroom. Een enkele diode of vier diodes transformeren 110V huishoudstroom naar DC door een halve (enkele diode) of een full-wave (vier diodes) gelijkrichter te vormen. Door de diode kan slechts de helft van de AC-golfvorm er doorheen reizen. Wanneer deze spanningspuls een condensator oplaadt, lijkt de uitgangsspanning een constante gelijkspanning te zijn met een kleine spanningsrimpel. Het gebruik van een dubbelfasige gelijkrichter maakt dit proces nog efficiënter door de AC-pulsen zo te routeren dat zowel de positieve als de negatieve helft van de ingangssinusgolf worden gezien als alleen positieve pulsen, waardoor de frequentie van de ingangspulsen naar de condensator effectief wordt verdubbeld. helpt hem opgeladen te houden en een stabielere spanning te leveren.
Diodes en condensatoren creëren verschillende spanningsvermenigvuldigers om een kleine wisselspanning te nemen en deze te vermenigvuldigen om zeer hoge spanningsuitgangen te creëren. Zowel AC- als DC-uitgangen zijn mogelijk met de juiste configuratie van condensatoren en diodes.
Demodulatie van signalen
Het meest voorkomende gebruik van diodes is om de negatieve component van een AC-signaal te verwijderen. Omdat het negatieve deel van een AC-golfvorm meestal identiek is aan de positieve helft, gaat er in feite heel weinig informatie verloren in dit proces van het verwijderen ervan, wat leidt tot een efficiëntere signaalverwerking.
Signaaldemodulatie wordt vaak gebruikt in radio's als onderdeel van het filtersysteem om het radiosignaal uit de draaggolf te halen.
Overspanningsbeveiligingen
Diodes functioneren ook goed als beschermingsinrichtingen voor gevoelige elektronische componenten. Bij gebruik als spanningsbeveiligingsapparaten zijn de diodes niet-geleidend onder normale bedrijfsomstandigheden, maar kortsluiten ze elke hoogspanningspiek onmiddellijk naar aarde waar deze een geïntegreerd circuit niet kan beschadigen. Gespecialiseerde diodes die tijdelijke spanningsonderdrukkers worden genoemd, zijn speciaal ontworpen voor overspanningsbeveiliging en kunnen zeer grote stroompieken gedurende korte tijd aan, typische kenmerken van een spanningspiek of elektrische schok, die normaal gesproken componenten zouden beschadigen en de levensduur van een elektronisch product zouden verkorten.
Op dezelfde manier kan een diode de spanning regelen door te dienen als een clipper of een begrenzer - een gespecialiseerd doel dat de spanning die er op een bepaald punt doorheen kan gaan, afdekt.
Huidige besturing
De basistoepassing van diodes is om stroom te sturen en ervoor te zorgen dat deze alleen in de juiste richting stroomt. Een gebied waar het huidige stuurvermogen van diodes goed wordt gebruikt, is het overschakelen van de stroom die van een voeding komt naar de stroom die van een batterij komt. Wanneer een apparaat is aangesloten en wordt opgeladen, bijvoorbeeld een mobiele telefoon of een noodstroomvoorziening, mag het apparaat alleen stroom krijgen van de externe stroomvoorziening en niet van de batterij, en terwijl het apparaat is aangesloten, moet de batterij stroom krijgen en opladen. Zodra de stroombron is verwijderd, moet de batterij het apparaat van stroom voorzien, zodat de gebruiker geen onderbreking opmerkt.
Een goed voorbeeld van stroomsturing is door middel van tegenstroombeveiliging. Denk bijvoorbeeld aan uw auto. Als je batterij leeg is en een vriendelijke voorbijganger aanbiedt om te helpen met startkabels, als je de volgorde van de rode en zwarte kabels door elkaar ha alt, zul je het elektrische systeem van je auto niet frituren omdat diodes naast de batterij de verkeerde richtingsstroom blokkeren.
Bottom Line
Computers werken binair - een eindeloze zee van nullen en enen. De binaire beslissingsbomen in de informatica zijn gebaseerd op logische poorten die mogelijk worden gemaakt door diodes die bepalen of een schakelaar aan ("1") of uit ("0") is. Hoewel er honderden miljoenen diodes in moderne processors voorkomen, zijn ze functioneel hetzelfde als de diodes die je in de elektronicawinkel koopt - alleen veel kleiner.
Diodes en licht
Een LED-zaklamp is slechts een zaklamp waarvan de verlichting afkomstig is van een lichtgevende diode. Bij aanwezigheid van positieve spanning gloeien LED's.
Een fotodiode daarentegen accepteert licht via een collector (zoals een minizonnepaneel) en zet dat licht om in een kleine hoeveelheid stroom.
