Dioda je dvousvorková elektronická součástka, která vede elektřinu pouze v jednom směru a pouze tehdy, když je na její dvě svorky přiveden určitý minimální potenciální rozdíl nebo napětí. Brzy diody byly použity k převodu střídavého proudu na stejnosměrný a k odfiltrování signálu v rádiích. Diody se od té doby staly všudypřítomnými a používají se k ochraně elektroniky, osvětlení našich domovů a vysílání signálů dálkového ovládání.
Základní struktura
Abychom pochopili základ použití diody, pomůže nám to podívat se na strukturu standardní diody. Standardní dioda p-n má dva polovodiče, které vytvářejí kontakt a tvoří rozhraní. Čisté polovodiče nevodí, takže se přidávají kovové nečistoty. V jednom polovodiči diody p-n se kontaminující kov snadno vzdá elektronu; druhý je rovněž dotován (impurifikován) kovem, který snadno přijímá elektron. Na rozhraní se elektrony pohybují z jedné strany na druhou, takže atomy, které elektrony zanechaly, jsou kladně nabité a přijímající atomy negativní. K této odchylce od neutrality dochází pouze na rozhraní. Vytváří elektrické pole, takže elektrony proudící z vnějšího proudu většinou přecházejí ze strany přijímající elektrony na stranu darující elektrony.
Rané diody: rádia
Tato jednosměrná vlastnost byla poprvé využita v rádiích AM. Rádiový signál kmitá tam a zpět a vytváří v anténě střídavý proud. Před zesílením musí být signál jednosměrný. Rádiová dioda proto propouští polovinu signálu pohybujícího elektrony v jednom směru, ale druhou polovinu ne. Stručně řečeno, střídavý proud se změní na stejnosměrný. Kondenzátory poté odfiltrují vysokou frekvenci a ponechají pouze zvukový signál připravený k zesílení.
VEDENÝ
Pokud použijete napětí na diodu, elektrony z elektrického proudu se pohybují kolem elektrický obvod bude emitovat specifickou vlnovou délku světla při připojení k nečistotě, která přijímá elektron. Takto produkují světlo emitující diody (LED). Elektrony se poté pohybují napříč polovodičovým rozhraním, protože je mezi nimi elektrické pole, protínají polovodič, který daruje elektrony, a pokračuje k zadnímu konci zdroje napětí k dokončení obvod.
Fotodiody a diody citlivé na světlo
Stejně jako diody mohou produkovat světlo, mohou také vytvářet proud, když ho dostanou. Tyto dva typy fungují společně v zařízení pro dálkové ovládání, například pro vaši televizi. Posledně jmenované je způsob, jakým fungují fotovoltaické panely. Dvě diody vyzařují světlo z vašeho dálkového ovladače: Jedna vyzařuje viditelné světlo, abyste věděli, že signál je odesílán; druhý vydává binární signál na neviditelné vlnové délce (tedy nutnost viditelné fotodiody). Fotony zasáhly polovodič poskytující elektrony, uvolnily elektrony a poskytly jim kinetickou energii. Kinetická energie se může překládat pouze v jednom směru, protože je povolen pouze jeden směr elektrického proudu. To je stejný způsob, jakým fungují solární panely a převádějí fotony ze slunce na elektrický proud pouze v jednom směru.
Ochrana obvodů
Dioda může chránit obvody před nesprávně vloženými bateriemi. Polarita bude nesprávná, ale nepoškodí obvody kolem diody, která propouští pouze slabý proud. Diody také hrají roli v přepěťových ochranách. Takzvané „lavinové“ diody vedou k uzemňovacímu vodiči, ale kvůli své jednosměrné orientaci nepropouštějí běžný proud. Při dostatečně vysokém napětí dioda propustí napětí. Když napětí kolísá vysoko nad provozní úrovně, lavinová dioda se otevře a propustí zvláštní napětí ven zemním vodičem.