Περιεχόμενο
- Εγκατάσταση διόδου
- Το κύκλωμα διόδου
- Χαρακτηριστικά των διόδων
- Εγκατάσταση διόδου για προστασία
- Τύποι κυκλωμάτων διόδου
- Άλλοι τύποι εφαρμογών διόδου
Μπορεί να αναρωτιέστε τι επιτρέπει στις ηλεκτρονικές συσκευές του νοικοκυριού σας να χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό με τους δικούς τους τρόπους. Οι ηλεκτρολόγοι που δημιουργούν αυτές τις συσκευές καθώς και άλλα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία πρέπει να γνωρίζουν πώς να συνδέουν τις δίοδοι για αυτούς τους σκοπούς.
Εγκατάσταση διόδου
Όταν συνδέετε μια δίοδο σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, βεβαιωθείτε ότι η άνοδος και η κάθοδος είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα έτσι ώστε η ροή να φτάσει από τη θετικά φορτισμένη άνοδο στην αρνητικά φορτισμένη κάθοδο.
Μπορείτε να το θυμηθείτε, θυμηθείτε ότι στο διάγραμμα κυκλώματος των δίοδοι, η κάθετη γραμμή δίπλα στο τρίγωνο μοιάζει με αρνητικό σήμα, υποδεικνύοντας ότι το τέλος της διόδου είναι αρνητικά φορτισμένο. Μπορείτε να φανταστείτε ότι αυτό σημαίνει ότι οι χρεώσεις ρέουν από το θετικό τέλος στο αρνητικό. Αυτό σας επιτρέπει να θυμάστε πώς τα ηλεκτρόνια ρέουν στη διασταύρωση μιας διόδου.
Λάβετε υπόψη το δυναμικό και το ρεύμα του κυκλώματος και πώς αυτό επηρεάζει την τοποθέτηση διόδων. Μπορείτε να φανταστείτε τη δίοδο ως διακόπτη που ανοίγει ή κλείνει για να ολοκληρωθεί το κύκλωμα. Εάν υπάρχουν αρκετές δυνατότητες για να επιτρέψετε τη ροή φόρτισης μέσω της διόδου, ο διακόπτης κλείνει έτσι ώστε να ρέει το ρεύμα. Αυτό σημαίνει ότι η δίοδος είναι προκατειλημμένη προς τα εμπρός.
Μπορείτε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε Νόμος Ohms V = IR για τον υπολογισμό της τάσης V, ρεύμα Εγώ και αντίσταση R για τη μέτρηση της διαφοράς τάσης μεταξύ της πηγής τάσης και της ίδιας της διόδου.
Εάν συνδέσατε μια δίοδο προς την άλλη κατεύθυνση, αυτό θα αντιστρέψει την προκατάληψη της διόδου καθώς το ρεύμα θα ρέει από την κάθοδο στην άνοδο. Σε αυτό το σενάριο, θα αυξήσετε την περιοχή εξάντλησης της διόδου, την περιοχή στη μία πλευρά της διακλάδωσης δίοδος που δεν έχει ούτε ηλεκτρόνια ούτε τρύπες (περιοχές χωρίς ηλεκτρόνια).
Η κίνηση των ηλεκτρονίων στην αρνητικά φορτισμένη περιοχή θα γεμίσει τις οπές στην θετικά φορτισμένη περιοχή. Κατά τη δημιουργία συνδέσεων με δίοδο, δώστε προσοχή στο πώς θα αλλάξει η δίοδος ανάλογα με την κατεύθυνση που συνδέει.
Το κύκλωμα διόδου
Όταν χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά κυκλώματα, οι δίοδοι εξασφαλίζουν ροές ρεύματος μέσω μίας μόνο κατεύθυνσης. Έχουν κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας δύο ηλεκτρόδια, μια άνοδο και μια κάθοδο, που διαχωρίζονται από ένα υλικό.
Τα ηλεκτρόνια ρέουν από την άνοδο, όπου υπάρχει οξείδωση ή απώλεια ηλεκτρονίων, στην κάθοδο, όπου συμβαίνει μείωση ή κέρδος ηλεκτρονίων. Συνήθως οι δίοδοι κατασκευάζονται με ημιαγωγούς οι οποίοι επιτρέπουν τη ροή φορτίου με την παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος ή με τον έλεγχο της αντίστασης τους χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως ντόπινγκ.
Ντοπάρισμα είναι μια μέθοδος προσθήκης ακαθαρσιών σε ημιαγωγό για να δημιουργηθούν οπές και να γίνει και ο ημιαγωγός n-τύπου (όπως στην "αρνητική χρέωση") ή p τύπου (όπως στο "θετικό φορτίο").
Ένας ημιαγωγός η-τύπου περιέχει μια περίσσεια ηλεκτρονίων που είναι διατεταγμένα έτσι ώστε το φορτίο να μπορεί να ρέει ελεύθερα μέσω, ενώ εξακολουθεί να παραμένει ελεγχόμενο. Γενικά παράγονται από αρσενικό, φωσφόρο, αντιμόνιο, βισμούθιο και άλλα στοιχεία που έχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους. Ένας ημιαγωγός τύπου ρ, από την άλλη πλευρά, έχει ένα θετικό φορτίο εξαιτίας οπών, και είναι κατασκευασμένο από γάλλιο, βόριο, ίνδιο και άλλα στοιχεία.
Η κατανομή των ηλεκτρονίων και των οπών επιτρέπει τη ροή φορτίου μεταξύ ημιαγωγών τύπου ρ και τύπου η και, όταν συνδέονται μαζί, οι δύο δημιουργούν ένα P-N διασταύρωση. Τα ηλεκτρόνια από τον ημιαγωγό n τύπου βιασμού πέρα από τον τύπο p σε δίοδοι που επιτρέπουν τη ροή ρεύματος σε μία μόνο κατεύθυνση.
Οι δίοδοι μπορούν τυπικά να κατασκευάζονται από πυρίτιο, γερμάνιο ή σελήνιο. Οι μηχανικοί που δημιουργούν δίοδοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν μεταλλικά ηλεκτρόδια σε θάλαμο χωρίς άλλο αέριο ή με αέριο σε χαμηλή πίεση.
Χαρακτηριστικά των διόδων
Αυτά τα χαρακτηριστικά των διόδων που μεταφέρουν ηλεκτρόνια σε μια απλή κατεύθυνση τα καθιστούν ιδανικά για ανορθωτές, περιοριστές σημάτων, ρυθμιστές τάσης, διακόπτες, διαμορφωτές σήματος, αναμεικτήρες σήματος και ταλαντωτές. Ανορθωτές μετατρέψτε εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα. Όρια σήματος επιτρέπουν ορισμένες δυνάμεις σημάτων να περάσουν.
Ρυθμιστές τάσης να διατηρούν σταθερές τάσεις σε κυκλώματα. Διαμορφωτές σήματος αλλάξτε τη γωνία φάσης ενός σήματος εισόδου. Αναμεικτήρες σήματος η συχνότητα αλλαγής που διέρχεται και οι ταλαντωτές παράγουν το ίδιο σήμα.
Εγκατάσταση διόδου για προστασία
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε διόδους για την προστασία ευαίσθητων ή σημαντικών εξαρτημάτων ηλεκτρονικών συσκευών. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο που δεν διεξάγει υπό κανονικές συνθήκες ότι όταν υπάρχει ξαφνική ακίδα τάσης, γνωστή ως παροδική τάση ή κάποια άλλη δραστική αλλαγή σήματος που μπορεί να προκαλέσει βλάβη, η δίοδος θα καταστέλλει την τάση από το να βλάψει το υπόλοιπο το κύκλωμα. Αυτά τα ηλεκτρικά πλήγματα λόγω ακίδων θα βλάπτουν το κύκλωμα με την εφαρμογή υπερβολικής τάσης χωρίς να αφήνουν το κύκλωμα να προσαρμοστεί κατάλληλα σε αυτό.
Αυτές οι δίοδοι είναι δίοδοι καταστολής τάσης παροδικής τάσης (TVS) και μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε είτε για να μειώσετε τη μεταβατική τάση είτε για να την κατευθύνετε κάπου αλλού μακριά από το κύκλωμα. Η σύνδεση P-N με βάση το πυρίτιο μπορεί να χειριστεί τη μεταβατική τάση και μετά να επιστρέψει στο φυσιολογικό μετά την υπέρβαση της τάσης. Ορισμένες μονάδες TVS χρησιμοποιούν απορροφητήρες θερμότητας που μπορούν να χειριστούν αιχμές σε τάση για μεγάλες χρονικές περιόδους.
Τύποι κυκλωμάτων διόδου
Κυκλώματα που μετατρέπουν την ισχύ από εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) προς το συνεχές ρεύμα (DC) μπορεί να χρησιμοποιήσει μία μόνο δίοδο ή μια ομάδα τεσσάρων από αυτές. Ενώ οι συσκευές συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν φορτίο που ρέει σε μία μόνο κατεύθυνση, η ηλεκτρική ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος μετακινείται μεταξύ των κατευθύνσεων προς τα εμπρός και προς τα πίσω σε τακτά χρονικά διαστήματα
Αυτό είναι απαραίτητο για τη μετατροπή του ηλεκτρικού ρεύματος συνεχούς ρεύματος από τις μονάδες ηλεκτροπαραγωγής στην ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος, η οποία λαμβάνει τη μορφή ημιτονοειδούς κύματος, που χρησιμοποιείται στις περισσότερες οικιακές συσκευές. Ανορθωτές που το κάνουν αυτό είτε με τη χρήση μίας μόνο δίοδος που επιτρέπει μόνο το μισό κύμα να περάσει ή να πάρει την προσέγγιση ενός ανορθωτή πλήρους κύματος που χρησιμοποιεί και τα δύο μισά της κυματομορφής εναλλασσόμενου ρεύματος.
Το κύκλωμα των δίοδοι δείχνει πώς συμβαίνει αυτή η συμπεριφορά. Όταν ένα αποδιαμορφωτή αφαιρεί το ήμισυ του σήματος εναλλασσόμενου ρεύματος από μια πηγή ενέργειας, χρησιμοποιεί δύο κύρια στοιχεία. Η πρώτη είναι η ίδια η δίοδος ή ο ανορθωτής, που αυξάνει το σήμα του μισού κύκλου AC.
Το δεύτερο είναι ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης που ξεφορτώνεται συστατικά υψηλής συχνότητας της πηγής ενέργειας. Χρησιμοποιεί έναν αντιστάτη και έναν πυκνωτή, μια συσκευή που αποθηκεύει την ηλεκτρική φόρτιση με την πάροδο του χρόνου, και χρησιμοποιεί την απόκριση συχνότητας του ίδιου του κυκλώματος για να καθορίσει ποιες συχνότητες θα επιτρέψουν.
Αυτά τα σχέδια κυκλωμάτων διόδων αποσύρουν γενικά το αρνητικό στοιχείο ενός σήματος AC. Έχει εφαρμογές σε ραδιόφωνα που χρησιμοποιούν ένα σύστημα φίλτρου για την ανίχνευση συγκεκριμένων ραδιοσήμων από γενικά κύματα μεταφορέων.
Άλλοι τύποι εφαρμογών διόδου
Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται επίσης στη φόρτιση ηλεκτρονικών συσκευών όπως τα κινητά τηλέφωνα ή οι φορητοί υπολογιστές, μεταβαίνοντας από την ισχύ που τροφοδοτείται από την μπαταρία των ηλεκτρονικών συσκευών στην ισχύ της εξωτερικής τροφοδοσίας. Αυτές οι μέθοδοι κατευθύνουν το ρεύμα μακριά από την πηγή και βεβαιωθείτε επίσης ότι, αν η μπαταρία της συσκευής πέσει, μπορείτε να λάβετε και άλλα μέτρα για να φορτίσετε τις συσκευές σας.
Αυτή η τεχνική ισχύει και για τα αυτοκίνητα. Εάν η μπαταρία του αυτοκινήτου σας βγήκε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε καλώδια βραχυκυκλωτήρα για να αλλάξετε τη διανομή κόκκινων και μαύρων καλωδίων για να χρησιμοποιήσετε τις δίοδοι για να αποτρέψετε τη ροή του ρεύματος προς τη λάθος κατεύθυνση.
Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούν δυαδικές πληροφορίες με τη μορφή μηδενικών και αυτοί χρησιμοποιούν επίσης δίοδοι για να δουλέψουν μέσω δυαδικών δέντρων αποφάσεων. Αυτά έχουν τη μορφή λογικές πύλες, οι βασικές μονάδες ψηφιακών κυκλωμάτων που επιτρέπουν την μετάδοση πληροφοριών με βάση τη σύγκριση δύο διαφορετικών τιμών. Αυτά κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας είτε τους τύπους τεμαχίων διόδων που είναι πολύ μικρότεροι από τις δίοδοι σε άλλες εφαρμογές.