Paprasčiausias puslaidininkinis komponentas – diodas – atlieka įvairias naudingas funkcijas, susijusias su pagrindine jo paskirtimi – valdyti elektros srovės srauto kryptį. Diodai leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi.
Puikiai efektyvūs diodai atrodo kaip atviros grandinės su neigiama įtampa, o kitu atveju jie atrodo kaip trumpasis jungimas. Tačiau kadangi diodai pripažįsta tam tikrą neefektyvumą, jų srovės ir įtampos santykis yra netiesinis. Todėl norėsite peržiūrėti diodo duomenų lapą, kad pamatytumėte bet kurio diodo tiesioginės įtampos kreivės grafiką, palyginti su jo tiesiogine srove, kad pasirinktumėte tinkamą diodą konkrečiam projektui.
Diodų pritaikymas
Nepaisant to, kad diodai yra paprasti dviejų kontaktų puslaidininkiniai įrenginiai, šiuolaikinėje elektronikoje jie yra gyvybiškai svarbūs. Kai kurios tipiškos diodų taikymo sritys:
- Įtampos ištaisymas, pvz., kintamosios srovės pavertimas nuolatine įtampa
- Signalų izoliavimas nuo tiekimo
- Signalo dydžio valdymas
- Signalų maišymas
Galios konvertavimas
Vienas svarbus diodų pritaikymas yra kintamosios srovės maitinimas paversti nuolatinės srovės galia. Vienas diodas arba keturi diodai 110 V buitinę maitinimą paverčia nuolatine srove, sudarydami pusiaukelės (vieno diodo) arba visos bangos (keturi diodai) lygintuvą. Diodas leidžia per jį keliauti tik pusei kintamosios srovės bangos formos. Kai šis įtampos impulsas įkrauna kondensatorių, atrodo, kad išėjimo įtampa yra pastovi nuolatinė įtampa su nedideliu įtampos pulsavimu. Naudojant pilnos bangos lygintuvą, šis procesas tampa dar efektyvesnis, nes kintamosios srovės impulsai nukreipiami taip, kad tiek teigiamos, tiek neigiamos įvesties sinusinės bangos pusės būtų matomos tik kaip teigiami impulsai, o tai efektyviai padvigubina kondensatoriaus įvesties impulsų dažnį. padeda išlaikyti jį įkrautą ir tiekti stabilesnę įtampą.
Diodai ir kondensatoriai sukuria skirtingus įtampos daugiklius, kad gautų nedidelę kintamosios srovės įtampą ir ją padaugintų, kad sukurtų labai aukštos įtampos išėjimus. Naudojant tinkamą kondensatorių ir diodų konfigūraciją, galimi ir kintamos, ir nuolatinės srovės išėjimai.
Signalų demoduliavimas
Didžiausias diodų naudojimas yra pašalinti neigiamą kintamosios srovės signalo komponentą. Kadangi neigiama kintamosios srovės bangos formos dalis paprastai yra identiška teigiamajai pusei, labai mažai informacijos prarandama atliekant šį jos pašalinimo procesą, todėl signalas apdorojamas efektyviau.
Signalo demoduliacija dažniausiai naudojama radijo imtuvuose kaip filtravimo sistemos dalis, padedanti išskirti radijo signalą iš nešlios bangos.
Apsauga nuo viršįtampių
Diodai taip pat gerai veikia kaip jautrių elektroninių komponentų apsaugos įtaisai. Naudojami kaip įtampos apsaugos įtaisai, įprastomis veikimo sąlygomis diodai yra nelaidūs, tačiau bet kokį aukštos įtampos šuolį iškart trumpina į žemę, kur tai negali pakenkti integriniam grandynui. Specializuoti diodai, vadinami pereinamosios įtampos slopintuvais, yra sukurti specialiai apsaugai nuo viršįtampių ir gali atlaikyti labai didelius galios šuolius trumpą laiką, būdingas įtampos šuolio ar elektros smūgio charakteristikas, kurios paprastai sugadintų komponentus ir sutrumpintų elektroninio gaminio tarnavimo laiką.
Panašiai diodas gali reguliuoti įtampą, tarnaudamas kaip kirptuvas arba ribotuvas – tai specializuota paskirtis, apribojanti įtampą, kuri tam tikrame taške gali praeiti pro jį.
Dabartinis valdymas
Pagrindinis diodų pritaikymas yra nukreipti srovę ir užtikrinti, kad ji teka tik tinkama kryptimi. Viena sritis, kurioje dabartinė diodų valdymo galimybė yra gerai išnaudojama, yra perėjimas nuo maitinimo iš maitinimo š altinio prie maitinimo iš akumuliatoriaus. Kai įrenginys yra prijungtas ir kraunamas (pvz., mobilusis telefonas arba nepertraukiamo maitinimo š altinis), įrenginys turi gauti maitinimą tik iš išorinio maitinimo š altinio, o ne iš akumuliatoriaus, o kai įrenginys prijungtas prie akumuliatoriaus ir įkrovimas. Kai tik maitinimo š altinis pašalinamas, baterija turi maitinti įrenginį, kad vartotojas nepastebėtų jokių trikdžių.
Geras dabartinio valdymo pavyzdys yra apsauga nuo atvirkštinės srovės. Apsvarstykite, pavyzdžiui, savo automobilį. Kai išsenka akumuliatorius ir draugiškas praeivis pasisiūlo padėti nutiesti trumpiklius, sumaišę raudonus ir juodus laidus nesugadinsite savo automobilio elektros sistemos, nes šalia akumuliatoriaus esantys diodai blokuoja neteisingos krypties srovę.
Bottom Line
Kompiuteriai veikia dvejetainiu būdu – begalinė nulių ir vienetų jūra. Dvejetainiai sprendimų medžiai skaičiavime yra pagrįsti loginiais vartais, kuriuos įjungia diodai, kurie kontroliuoja, ar jungiklis įjungtas ("1"), ar išjungtas ("0"). Nors šiuolaikiniuose procesoriuose yra šimtai milijonų diodų, jų funkcionalumas yra toks pat kaip ir elektronikos parduotuvėje įsigytų diodų – tik daug mažesni.
Diodai ir šviesa
LED žibintuvėlis yra tik žibintuvėlis, kurio apšvietimas gaunamas iš šviesos diodo. Esant teigiamai įtampai, šviesos diodai šviečia.
Fotodiodas, priešingai, priima šviesą per kolektorių (pvz., mini saulės kolektorius) ir paverčia tą šviesą nedideliu srovės kiekiu.
