Nejjednodušší polovodičová součást - dioda - vynakládá řadu užitečných funkcí souvisejících s hlavním účelem řízení směru toku elektrického proudu. Diody umožňují průchod proudu pouze jedním směrem.
Perfektně účinné diody se zdají být otevřené obvody s negativním napětím a vypadají jinak jako zkraty. Ale protože diody připouštějí určitou neúčinnost, jejich vztah mezi proudem a napětím je nelineární.
Jako takový si budete chtít prohlédnout datasheet diody, abyste viděli graf křivky libovolného daného diodového napětí v poměru k jeho proudu vpřed, abyste si vybrali správnou diodu pro váš konkrétní projekt.
Použití diod
I přes to, že jsou prosté dvoupólové polovodičové součástky, diody jsou v moderní elektronice životně důležité. Některé z typických aplikací diod patří:
- Oprava napětí, jako je otáčení střídavého napětí do stejnosměrného napětí
- Izolace signálů ze zdroje
- Řízení velikosti signálu
- Míchací signály
Konverze výkonu
Jednou z významných aplikací diod je přeměna střídavého proudu na stejnosměrný výkon. Jedna dioda nebo čtyři diody mohou být použity k transformaci 110V domácí energie na DC tím, že tvoří polovinu (jednoduše dioda) nebo fullwave (čtyři diody) usměrňovač . Dioda to dokáže tím, že dovolí pouze polovinu AC křivky procházet přes to. Když se tento napěťový impuls používá k nabíjení kondenzátoru, zdá se, že výstupní napětí je stejnosměrné napětí s malým zvlněním napětí. Použití plného vlnového usměrňovače činí tento proces ještě účinnější směrováním střídavých impulzů tak, že jak kladná, tak záporná polovina vstupní sinusové vlny jsou považována za pouze pozitivní impulsy, což účinně zdvojnásobuje frekvenci vstupních impulzů ke kondenzátoru, což pomáhá udržovat nabíjení a dodává stabilnější napětí.
Diody a kondenzátory lze také použít k vytvoření řady typů napěťových multiplikátorů, aby bylo dosaženo malého střídavého napětí a vynásobeno, aby se vytvořily výstupy s velmi vysokým napětím. Obě AC a DC výstupy jsou možné pomocí správné konfigurace kondenzátorů a diod.
Demodulace signálů
Nejběžnějším používáním diod je odstranit negativní součást střídavého signálu. Vzhledem k tomu, že negativní část křivky střídavého proudu je obvykle totožná s kladnou polovinou, velmi málo informací se v tomto procesu odstraňuje, což vede k účinnějšímu zpracování signálu.
Signální demodulace je běžně používána v rádiích jako součást filtračního systému, která pomáhá extrahovat rádiový signál z nosné vlny.
Ochrana proti přepětí
Diody také dobře fungují jako ochranná zařízení pro citlivé elektronické součástky. Při použití jako ochranná zařízení proti napětí jsou diody v běžných provozních podmínkách nevodivé, ale okamžitě zkratují jakýkoliv vysokonapěťový hrot na zemi, kde nemohou poškodit integrovaný obvod. Speciální diody nazývané přechodové chrániče napětí jsou navrženy speciálně pro ochranu proti přepětí a mohou pracovat s velkými výkonovými hroty pro krátké časové období, typickými charakteristikami napěťového hrotu nebo úrazu elektrickým proudem, které by normálně poškodily součásti a zkrátily životnost elektronického výrobku.
Podobně dioda může regulovat napětí tím, že slouží jako stříhací stroj nebo omezovač - specializovaný účel, který zakrývá napětí, které může protékat v určitém bodě.
Aktuální řízení
Základním uplatněním diod je řídit proud a ujistit se, že proudí pouze ve správném směru. Jednou z oblastí, kde se správně využívá schopnost řízení diod, je přepnutí z napájení pocházejícího z napájecího zdroje na napájení z baterie. Pokud je zařízení zapojeno a nabíjí - například mobilní telefon nebo nepřerušitelný napájecí zdroj - zařízení by mělo čerpat napájení pouze z externího napájecího zdroje, nikoliv z baterie, a pokud je zařízení zapojené do akumulátoru, mělo by to být napájení a dobíjení. Jakmile je zdroj energie odstraněn, baterie by měla napájet zařízení tak, aby uživatel nepoznal žádné přerušení.
Dobrým příkladem řízení proudu je ochrana proti zpětnému proudu. Zvažte například své auto. Když vaše baterie umírá a přátelský kolemjdoucí vám pomůže s propojovacími kabely, pokud smícháte pořadí červených a černých kabelů, nebudete smažit elektrický systém vašeho vozu, protože diody přiléhající k baterii blokují nesprávný proud.
Logické brány
Počítače pracují v binárním - nekonečném moři nuly a ty. Binární rozhodovací stromy v počítačích jsou založeny na logických uzlech umožňovaných diodami, které řídí, zda je spínač zapnutý ("1") nebo vypnutý ("0"). Přestože se v moderních procesorech objevují stovky miliónů diod, fungují stejně jako diody, které kupujete v elektronickém obchodě - jen mnohem menší.
Diody a světlo
LED svítilna je jen baterkou, jejíž osvětlení pochází ze světelné diody. Při přítomnosti kladného napětí svítí LED.
Fotodióda naopak přijímá světlo skrze kolektor (jako mini solární panel) a přemění toto světlo na malé množství proudu.