So schließen Sie Dioden an

Sie fragen sich vielleicht, was die elektronischen Geräte in Ihrem Haushalt dazu bringt, Strom auf ihre eigene Weise zu verbrauchen. Elektriker, die diese Geräte sowie andere in der Industrie verwendete Werkzeuge herstellen, müssen wissen, wie man Dioden für diese Zwecke anschließt.

Achten Sie beim Anschließen einer Diode an einen Stromkreis darauf, dass Anode und Kathode im Stromkreis so verbunden sind, dass Ladung von der positiv geladenen Anode zur negativ geladenen Kathode fließt.

Sie können sich daran erinnern, dass im Diodenschaltplan die vertikale Linie neben dem Dreieck wie ein negatives Vorzeichen aussieht, was darauf hinweist, dass das Ende der Diode negativ geladen ist. Sie können sich vorstellen, dass die Ladungen vom positiven zum negativen Ende fließen. Dadurch können Sie sich daran erinnern, wie Elektronen im Übergang einer Diode fließen.

Beachten Sie das Potenzial und den Strom der Schaltung und wie sich dies auf die Platzierung der Diode auswirkt. Sie können sich die Diode als Schalter vorstellen, der sich öffnet oder schließt, um den Stromkreis zu schließen. Wenn genügend Potenzial vorhanden ist, um Ladung durch die Diode fließen zu lassen, schließt der Schalter, so dass der Strom durchfließt. Dies bedeutet, dass die Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist.

Sie können dann verwendenOhm'sches Gesetz​

Spannung berechnenV, Stromichund WiderstandRum die Spannungsdifferenz zwischen der Spannungsquelle und der Diode selbst zu messen.

Wenn Sie eine Diode in die andere Richtung anschließen, würde dies die Diode in Sperrrichtung vorspannen, da der Strom von der Kathode zur Anode fließen würde. In diesem Szenario würden Sie den Verarmungsbereich der Diode vergrößern, den Bereich auf einer Seite des Diodenübergangs, der weder Elektronen noch Löcher enthält (Bereiche ohne Elektronen).

Die Elektronenbewegung im negativ geladenen Bereich würde die Löcher im positiv geladenen Bereich füllen. Achten Sie beim Erstellen von Diodenverbindungen darauf, wie sich die Diode je nach Anschlussrichtung ändern würde.

Beim Einsatz in Stromkreisen sorgen Dioden dafür, dass der Strom in eine Richtung fließt. Sie bestehen aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode, die durch ein Material getrennt sind.

Elektronen fließen von der Anode, wo Oxidation oder Elektronenverlust auftritt, zur Kathode, wo Reduktion oder Elektronengewinn auftritt. Normalerweise werden Dioden aus Halbleitern hergestellt, die Ladungen in Gegenwart eines elektrischen Stroms oder durch Steuerung ihres Widerstands durch einen als Dotierung bekannten Prozess durchlassen.

​Dopingist eine Methode zum Hinzufügen von Verunreinigungen zu einem Halbleiter, um Löcher zu erzeugen und den Halbleiter entwedern-Typ(wie in "negative Ladung") oderp-Typ(wie in "positive Ladung").

Ein Halbleiter vom n-Typ enthält einen Überschuss an Elektronen, die so angeordnet sind, dass Ladung ungehindert hindurchfließen kann, während sie noch kontrollierbar bleibt. Sie werden im Allgemeinen aus Arsen, Phosphor, Antimon, Wismut und anderen Elementen mit fünf Valenzelektronen hergestellt. Ein Halbleiter vom p-Typ hat andererseits eine positive Ladung aufgrund von Löchern und besteht aus Gallium, Bor, Indium und anderen Elementen.

Die Verteilung von Elektronen und Löchern lässt Ladungen zwischen p- und n-Halbleitern fließen, und wenn sie miteinander verbunden sind, erzeugen die beiden a createP-N-Übergang. In Dioden, die den Strom in eine einzige Richtung fließen lassen, strömen Elektronen vom n-Typ-Halbleiter zum p-Typ-Halbleiter.

Dioden können typischerweise aus Silizium, Germanium oder Selen hergestellt werden. Ingenieure, die Dioden herstellen, können Metallelektroden in einer Kammer ohne jedes andere Gas oder mit einem Gas bei niedrigem Druck verwenden.

Diese Eigenschaften von Dioden, die Elektronen in eine Richtung transportieren, machen sie ideal für Gleichrichter, Signalbegrenzer, Spannungsregler, Schalter, Signalmodulatoren, Signalmischer und Oszillatoren.GleichrichterWechselstrom in Gleichstrom umwandeln.Signalgrenzenbestimmte Signalstärken passieren lassen.

​Spannungsreglerkonstante Spannungen in Stromkreisen haltenSignalmodulatorenden Phasenwinkel eines Eingangssignals ändern.Signalmischerdie durchlaufene Frequenz ändern und Oszillatoren selbst Signale erzeugen.

Sie können Dioden auch verwenden, um empfindliche oder wichtige Komponenten von elektronischen Geräten zu schützen. Sie können eine Diode verwenden, die unter normalen Umständen nicht leitet, die bei einer plötzlichen Spannungsspitze, die als Transiente bekannt ist, auftritt Spannung oder eine andere drastische Signaländerung, die Schäden verursachen kann, verhindert die Diode, dass die Spannung den Rest des Schaltkreis. Diese Stromschläge aufgrund von Spannungsspitzen würden sonst den Stromkreis beschädigen, indem zu viel Spannung angelegt wird, ohne dass sich der Stromkreis entsprechend anpassen kann.

Diese Dioden sindTransientenspannungsunterdrückungsdioden(TVSs), und Sie können sie verwenden, um entweder die transiente Spannung zu reduzieren oder sie an eine andere Stelle außerhalb des Stromkreises zu leiten. Der p-N-Übergang auf Siliziumbasis kann die transiente Spannung verarbeiten und danach wieder normal werden, nachdem die Spannungsspitze vorbei ist. Einige TVSs verwenden Kühlkörper, die Spannungsspitzen über lange Zeiträume verarbeiten können.

Schaltungen, die Strom aus. umwandelnWechselstrom (AC)zuGleichstrom (DC)kann entweder eine einzelne Diode oder eine Gruppe von vier davon verwenden. Während Gleichstromgeräte Ladung verwenden, die in eine einzige Richtung fließt, wechselt die Wechselstromleistung in regelmäßigen Abständen zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.

Dies ist wichtig für die Umwandlung von Gleichstrom aus Kraftwerken in Wechselstrom, der in Form einer Sinuswelle vorliegt und in den meisten Haushaltsgeräten verwendet wird. Gleichrichter, die dies tun, verwenden entweder eine einzelne Diode, die nur eine Hälfte der Welle durchlässt, oder verwenden den Ansatz eines Vollwellengleichrichters, der beide Hälften der Wechselstromwellenform verwendet.

Die Diodenschaltung demonstriert, wie dieses Verhalten auftritt. Wenn einDemodulatorentfernt die Hälfte des Wechselstromsignals von einer Stromquelle, es verwendet zwei Hauptkomponenten. Die erste ist die Diode selbst oder der Gleichrichter, der das Signal einer Hälfte des Wechselstromzyklus erhöht.

Der zweite ist ein Tiefpassfilter, der Hochfrequenzkomponenten der Stromquelle entfernt. Es verwendet einen Widerstand und einen Kondensator, ein Gerät, das elektrische Ladung im Laufe der Zeit speichert, und verwendet den Frequenzgang der Schaltung selbst, um zu bestimmen, welche Frequenzen durchgelassen werden sollen.

Diese Diodenschaltungsdesigns entfernen im Allgemeinen die negative Komponente eines Wechselstromsignals. Es hat Anwendungen in Funkgeräten, die ein Filtersystem verwenden, um bestimmte Funksignale von allgemeinen Trägerwellen zu erkennen.

Dioden werden auch beim Laden elektronischer Geräte wie Mobiltelefone oder Laptops verwendet, indem von der Stromversorgung durch die Batterie des elektronischen Geräts auf die Stromversorgung der externen Stromversorgung umgeschaltet wird. Diese Methoden lenken den Strom von der Quelle weg und stellen auch sicher, dass Sie, wenn der Akku des Geräts leer ist, andere Maßnahmen zum Laden Ihrer Geräte ergreifen können.

Diese Technik gilt auch für Autos. Wenn die Batterie Ihres Autos ausgehen sollte, können Sie mit Überbrückungskabeln die Verteilung von roten und schwarzen Kabeln ändern und Dioden verwenden, um zu verhindern, dass Strom in die falsche Richtung fließt.

Computer, die binäre Informationen in Form von Nullen und Einsen verwenden, verwenden auch Dioden, um durch binäre Entscheidungsbäume zu arbeiten. Diese haben die Form vonLogikgatter, die Grundeinheiten digitaler Schaltungen, die Informationen basierend auf dem Vergleich zweier unterschiedlicher Werte durchlassen. Diese werden aus beiden Arten von Diodenstücken hergestellt, die viel winziger sind als Dioden in anderen Anwendungen.