Sådan tilsluttes dioder

Du undrer dig måske over, hvad der lader de elektroniske enheder i din husstand bruge elektricitet på deres egne måder. Elektrikere, der opretter disse apparater samt andre værktøjer, der anvendes i industrien, skal vide, hvordan man tilslutter dioder til disse formål.

Når du tilslutter en diode i et elektrisk kredsløb, skal du sørge for, at anoden og katoden er forbundet i kredsløbet, så ladningen strømmer fra den positivt ladede anode til den negativt ladede katode.

Du kan huske dette ved at huske, at den lodrette linie ved siden af ​​trekanten i diode-kredsløbsdiagrammet ligner et negativt tegn, hvilket indikerer, at diodens ende er negativt ladet. Du kan forestille dig, at dette betyder, at ladninger flyder fra den positive ende til den negative. Dette giver dig mulighed for at huske, hvordan elektroner flyder i krydset mellem en diode.

Husk potentialet og strømmen i kredsløbet, og hvordan det påvirker diodens placering. Du kan forestille dig dioden som en kontakt, der åbner eller lukker for at fuldføre kredsløbet. Hvis der er nok potentiale til at lade opladning strømme gennem dioden, lukker kontakten sådan, at strømmen strømmer igennem. Dette betyder, at dioden er forudindtaget.

Du kan derefter brugeOhms lov​

at beregne spændingV, nuværendejegog modstandRat måle forskellen i spænding mellem spændingskilden og selve dioden.

Hvis du tilsluttede en diode i den anden retning, ville dette vende bias for dioden, da strømmen ville strømme fra katode til anode. I dette scenarie vil du øge udtømningsområdet for dioden, området på den ene side af diodekrydsningen, der hverken har elektroner eller huller (områder uden elektroner).

Bevægelsen af ​​elektroner i det negativt ladede område ville udfylde hullerne i det positivt ladede område. Når du opretter diodeforbindelser, skal du være opmærksom på, hvordan dioden vil ændre sig afhængigt af den retning, den er tilsluttet.

Når de bruges i elektriske kredsløb, sikrer dioder, at strømmen strømmer gennem en enkelt retning. De er konstrueret ved hjælp af to elektroder, en anode og en katode, adskilt af et materiale.

Elektroner strømmer fra anoden, hvor oxidation eller elektrontab opstår, til katoden, hvor reduktion eller elektronforstærkning opstår. Normalt laves dioder med halvledere, der lader ladning strømme igennem i nærvær af en elektrisk strøm eller ved at kontrollere deres modstand ved hjælp af en proces kendt som doping.

​Dopinger en metode til at tilføje urenheder til en halvleder for at skabe huller og gøre halvlederen entenn-type(som i "negativ ladning") ellerp-type(som i "positiv ladning").

En n-type halvleder indeholder et overskud af elektroner arrangeret således, at ladning kan strømme frit igennem, mens de stadig forbliver kontrollerbare. De fremstilles generelt af arsen, fosfor, antimon, vismut og andre elementer, der har fem valenselektroner. En p-type halvleder har på den anden side en positiv ladning på grund af huller og er lavet af gallium, bor, indium og andre elementer.

Fordelingen af ​​elektroner og huller lader opladning flyde mellem p-type og n-type halvledere, og når de er forbundet sammen, skaber de to enP-N-krydset. Elektroner fra n-typen halvleder skynder sig over til p-typen i dioder, der lader strømmen strømme i en enkelt retning.

Dioder kan typisk fremstilles af silicium, germanium eller selen. Ingeniører, der skaber dioder, kan bruge metalelektroder i et kammer uden anden gas eller med en gas ved lavt tryk.

Disse funktioner ved dioder, der transporterer elektroner i en enkelt retning, gør dem ideelle til ensrettere, signalbegrænsere, spændingsregulatorer, afbrydere, signalmodulatorer, signalblandere og oscillatorer.Ensretterekonvertere vekselstrøm til jævnstrøm.Signalgrænsertillade, at visse kræfter fra signaler passerer.

​Spændingsregulatoreropretholde konstante spændinger i kredsløb.Signalmodulatorerændre fasevinklen på et indgangssignal.Signalblandereændre frekvens, der passerer igennem, og oscillatorer producerer selv signal.

Du kan også bruge dioder til at beskytte følsomme eller vigtige komponenter i elektroniske enheder. Du kan bruge en diode, der ikke udfører under normale omstændigheder, at når der er en pludselig stigning i spænding, kendt som forbigående spænding eller anden drastisk ændring i signalet, der kan forårsage skade, vil dioden undertrykke spændingen fra at skade resten af kredsløb. Disse elektriske stød på grund af pigge ville ellers beskadige kredsløbet ved at anvende for meget spænding uden at lade kredsløbet passende tilpasse sig det.

Disse dioder ertransiente spændingsdæmperdioder(TVS'er), og du kan bruge dem til enten at reducere transient spænding eller lede den et andet sted væk fra kredsløbet. Det siliciumbaserede PN-kryds kan håndtere transient spænding og derefter vende tilbage til normal, når spændingsspidsen er passeret. Nogle TVS'er bruger kølelegemer, der kan håndtere spidser i spænding over lange perioder.

Kredsløb, der konverterer strøm fravekselstrøm (AC)tiljævnstrøm (DC)kan bruge enten en enkelt diode eller en gruppe på fire af dem. Mens jævnstrømsenheder bruger opladning, der flyder i en enkelt retning, skifter vekselstrøm mellem fremad og baglæns retninger med regelmæssige intervaller.

Dette er vigtigt for at konvertere jævnstrøm fra kraftværker til vekselstrøm, som har form af en sinusbølge, der bruges i de fleste husholdningsapparater. Ensrettere, der gør dette, gør det ved enten at bruge en enkelt diode, der kun lader den ene halvdel af bølgen passere igennem eller ved at nærme sig en fuldbølge-ensretter, der bruger begge halvdele af AC-bølgeformen.

Diodekredsløbet viser, hvordan denne adfærd opstår. Når endemodulatorfjerner halvdelen af ​​AC-signalet fra en strømkilde, det bruger to hovedkomponenter. Den første er selve dioden eller ensretteren, der øger signalet fra den ene halvdel af vekselstrømscyklussen.

Det andet er et lavpasfilter, der slipper af højfrekvente komponenter i strømkilden. Det bruger en modstand og kondensator, en enhed, der lagrer elektrisk ladning over tid, og bruger frekvensresponset i selve kredsløbet til at bestemme, hvilke frekvenser der skal slippes igennem.

Disse diodekredsløbskonstruktioner fjerner generelt den negative komponent i et AC-signal. Det har applikationer i radioer, der bruger et filtersystem til at registrere specifikke radiosignaler fra generelle bærebølger.

Dioder bruges også til opladning af elektroniske enheder som mobiltelefoner eller bærbare computere ved at skifte fra strømmen fra den elektroniske enheds batteri til strømmen til den eksterne strømforsyning. Disse metoder styrer strømmen væk fra kilden og sikrer også, at hvis enhedens batteri døde, kan du tage andre forholdsregler for at oplade dine enheder.

Denne teknik gælder også for biler. Hvis batteriet i din bil skulle gå ud, kan du bruge jumperkabler til at ændre fordelingen af ​​røde og sorte kabler for at bruge dioder for at forhindre strøm i at flyde i den forkerte retning.

Computere, der bruger binær information i form af nuller, og dem bruger også dioder til at arbejde gennem binære beslutningstræer. Disse tager form aflogiske porte, de grundlæggende enheder af digitale kredsløb, der lader information videregive baseret på sammenligning af to forskellige værdier. Disse er bygget ved hjælp af begge typer diodestykker, der er meget mindre end dioder i andre applikationer.