En diode er en elektronisk komponent med to terminaler, der kun leder elektricitet i en retning, og kun når der påføres en bestemt mindste potentialforskel eller spænding på de to terminaler. Tidlige dioder blev brugt til at konvertere AC til DC og til at filtrere signalet i radioer. Dioder er siden blevet allestedsnærværende, brugt til at beskytte elektronik, tænde vores hjem og sende fjernbetjeningssignaler.
Den grundlæggende struktur
For at forstå grundlaget for en diodes anvendelse hjælper det med at se på en standarddiodes struktur. Standard p-n-dioden har to halvledere, der danner kontakt og danner en grænseflade. Rene halvledere leder ikke, så metalurenheder tilføjes. I en halvleder af p-n-dioden giver det forurenende metal let en elektron op; den anden er ligeledes dopet (urenet) med et metal, der let accepterer en elektron. Ved grænsefladen bevæger elektroner sig fra den ene side til den anden, hvilket gør de atomer, som elektronerne efterlod positivt ladede, og de modtagende atomer er negative. Denne afvigelse fra neutralitet sker kun ved grænsefladen. Det skaber et elektrisk felt, så elektroner, der strømmer ind fra en ekstern strøm, for det meste går fra den elektronaccepterende side til den elektrondonerende side.
Tidlige dioder: radioer
Denne ensrettet ejendom blev først udnyttet i AM-radioer. Radiosignalet svinger frem og tilbage og skaber en vekselstrøm i antennen. Før forstærkning skal signalet gøres envejs. En radios diode lader derfor halvdelen af signalet bevæge elektronerne i den ene retning, men ikke den anden halvdel. Kort sagt omdannes AC til DC. Kondensatorer filtrerer derefter højfrekvensen ud og efterlader kun lydsignalet, klar til forstærkning.
LED
Hvis du anvender en spænding på tværs af en diode, bevæger elektroner fra den elektriske strøm sig rundt i elektriske kredsløb udsender en bestemt lysbølgelængde, når de fastgøres til den urenhed, der accepteres en elektron. Sådan producerer lysdioder (LED'er) lys. Elektronerne bevæger sig derefter over halvledergrænsefladen på grund af det elektriske felt imellem, krydser halvleder, der donerer elektroner, og fortsæt til den bageste ende af spændingskilden for at fuldføre kredsløb.
Fotodioder og lysfølsomme dioder
Ligesom dioder kan producere lys, kan de også skabe strøm, når de modtager det. De to typer arbejder sammen i en fjernbetjeningsenhed, for eksempel til dit fjernsyn. Sidstnævnte er, hvordan solcelleanlæg fungerer. To dioder udsender lys fra fjernbetjeningen: Den ene udsender synligt lys for at fortælle dig, at signalet sendes; den anden udsender et binært signal ved en usynlig bølgelængde (således behovet for den synlige fotodiode). Fotonerne rammer den elektrondonerende halvleder, frigør elektroner og giver dem kinetisk energi. Den kinetiske energi kan kun oversættes i en retning, da kun en retning af elektrisk strøm er tilladt. Dette er den samme måde, som solpaneler fungerer på, og oversætter kun fotoner fra solen til elektrisk strøm i en retning.
Kredsløbsbeskyttelse
En diode kan beskytte kredsløb mod forkert isatte batterier. Polariteten vil være forkert, men det beskadiger ikke kredsløbet forbi dioden, hvilket kun tillader en svag strøm igennem. Dioder spiller også en rolle i overspændingsbeskyttere. Såkaldte "lavine" -dioder fører til en jordledning, men de slipper ikke regelmæssig strøm igennem på grund af deres ensrettet orientering. Ved en høj nok spænding vil en diode lade spændingen igennem. Når spændingen stiger langt over driftsniveauer, åbnes lavindioden og lader den ekstra spænding ud gennem jordledningen.