Περιεχόμενο
- Η βασική δομή
- Πρόωρα Δίοδοι: Ραδιόφωνα
- LED
- Φωτοδίοδοι και ευαίσθητες στο φως διόδους
- Προστασία κυκλώματος
Μια δίοδος είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα δύο τερματικών που διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια σε μία μόνο κατεύθυνση και μόνο όταν εφαρμόζεται κάποια ελάχιστη διαφορά δυναμικού ή τάση στα δύο τερματικά της. Οι πρώιμες δίοδοι χρησιμοποιήθηκαν για τη μετατροπή AC σε DC και για να φιλτράρουν το σήμα σε ραδιόφωνα. Οι δίοδοι έχουν γίνει πανταχού παρόντες, χρησιμοποιούνται για την προστασία των ηλεκτρονικών, για το φως των σπιτιών μας και για τα σήματα απομακρυσμένου ελέγχου.
Η βασική δομή
Για να κατανοήσουμε τη βάση μιας χρήσης διόδων, βοηθάει να δούμε τη δομή ενός τυπικού διόδου. Η τυπική δίοδος p-n έχει δύο ημιαγωγούς που έρχονται σε επαφή, σχηματίζοντας μια διεπαφή. Τα καθαρά ημιαγωγοί δεν εκτελούν, έτσι προστίθενται μεταλλικές ακαθαρσίες. Σε ένα ημιαγωγό της διόδου ρ-η, το μολυσματικό μέταλλο δίνει εύκολα ένα ηλεκτρόνιο. το άλλο είναι επίσης doped (καθαρισμένο) με ένα μέταλλο που δέχεται ένα ηλεκτρόνιο εύκολα. Στη διεπαφή, τα ηλεκτρόνια κινούνται από τη μία πλευρά στην άλλη, καθιστώντας τα άτομα που τα ηλεκτρόνια αφήνουν θετικά φορτισμένα και τα άτομα που δέχονται τα αρνητικά. Αυτή η απόκλιση από την ουδετερότητα γίνεται μόνο στη διεπαφή. Δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια που ρέουν από ένα εξωτερικό ρεύμα να πηγαίνουν ως επί το πλείστον από την πλευρά που δέχεται τα ηλεκτρόνια στην πλευρά που δίνουν ηλεκτρόνια.
Πρόωρα Δίοδοι: Ραδιόφωνα
Αυτή η μονοκατευθυντική ιδιοκτησία χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στα ραδιόφωνα AM. Το ραδιοφωνικό σήμα ταλαντεύεται εμπρός και πίσω δημιουργώντας ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στην κεραία. Πριν από την ενίσχυση, το σήμα πρέπει να γίνει μονόδρομο. Έτσι, η δίοδος του ραδιοφώνου επιτρέπει στο μισό σήμα να μετακινεί τα ηλεκτρόνια προς μία κατεύθυνση, αλλά όχι το άλλο μισό. Με λίγα λόγια, το AC μετατρέπεται σε DC. Οι πυκνωτές φιλτράρουν στη συνέχεια την υψηλή συχνότητα, αφήνοντας μόνο το σήμα ήχου, έτοιμο για ενίσχυση.
LED
Αν εφαρμόσετε τάση σε μια δίοδο, τα ηλεκτρόνια από το ηλεκτρικό ρεύμα που κινείται γύρω από το ηλεκτρικό κύκλωμα θα εκπέμπουν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός όταν συνδέονται με την ακαθαρσία που δέχεται ένα ηλεκτρόνιο. Έτσι δίνουν φως δίοδοι εκπομπής φωτός (LED). Τα ηλεκτρόνια τότε κινούνται δια μέσου της διεπαφής ημιαγωγών λόγω του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ τους, διασχίζουν το ημιαγωγό που δίδει ηλεκτρόνια και συνεχίζουν στο πίσω άκρο της πηγής τάσης για να ολοκληρώσουν το κύκλωμα.
Φωτοδίοδοι και ευαίσθητες στο φως διόδους
Ακριβώς όπως οι δίοδοι μπορούν να παράγουν φως, μπορούν επίσης να δημιουργήσουν ρεύμα όταν το λάβουν. Οι δύο τύποι συνεργάζονται σε μια συσκευή απομακρυσμένου ελέγχου, για παράδειγμα, για την τηλεόρασή σας. Το τελευταίο είναι πώς λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια. Δύο δίοδοι εκπέμπουν φως από το τηλεχειριστήριο: Ο ένας εκπέμπει ορατό φως για να σας ενημερώσει ότι το σήμα στέλνεται. η άλλη εκπέμπει ένα δυαδικό σήμα σε ένα αόρατο μήκος κύματος (έτσι η ανάγκη για την ορατή φωτοδίοδο). Τα φωτόνια χτύπησαν τον ημιαγωγό που δίδει τα ηλεκτρόνια, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια και δίνοντάς τους κινητική ενέργεια. Η κινητική ενέργεια μπορεί να μεταφραστεί σε μία μόνο κατεύθυνση, εφόσον επιτρέπεται μόνο μία κατεύθυνση ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτός είναι ο ίδιος τρόπος με τον οποίο λειτουργούν οι ηλιακοί συλλέκτες, μεταφέροντας φωτόνια από τον ήλιο σε ηλεκτρικό ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση.
Προστασία κυκλώματος
Μια δίοδος μπορεί να προστατεύσει τα κυκλώματα από τις σωστά τοποθετημένες μπαταρίες. Η πολικότητα θα είναι λανθασμένη, αλλά δεν θα βλάψει τα κυκλώματα πέρα από τη δίοδο, η οποία επιτρέπει μόνο ένα εξασθενημένο ρεύμα μέσω. Οι δίοδοι διαδραματίζουν επίσης ρόλο σε συστήματα προστασίας από υπερτάσεις. Οι λεγόμενες δίοδοι "χιονοστιβάδας" οδηγούν σε ένα καλώδιο γείωσης, αλλά δεν αφήνουν κανονικό ρεύμα διαμέσου του μονόδρομου προσανατολισμού τους. Σε μια αρκετά υψηλή τάση, μια δίοδος θα επιτρέψει την τάση μέσα. Όταν η τάση υπερβεί τα επίπεδα λειτουργίας, η δίοδος χιονοστιβάδας ανοίγει και αφήνει την πρόσθετη τάση έξω από το καλώδιο γείωσης.