Πώς να συνδέσετε τις διόδους

Ίσως αναρωτιέστε τι επιτρέπει στις ηλεκτρονικές συσκευές του νοικοκυριού σας να χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό με τους δικούς τους τρόπους. Οι ηλεκτρολόγοι που δημιουργούν αυτές τις συσκευές καθώς και άλλα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία πρέπει να γνωρίζουν πώς να συνδέουν δίοδοι για αυτούς τους σκοπούς.

Όταν συνδέετε μια δίοδο σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, βεβαιωθείτε ότι η άνοδος και η κάθοδος είναι συνδεδεμένα στο κύκλωμα έτσι ώστε η φόρτιση να ρέει από την θετικά φορτισμένη άνοδο στην αρνητικά φορτισμένη κάθοδο.

Αυτό μπορείτε να το θυμηθείτε θυμηθείτε ότι, στο διάγραμμα κυκλώματος διόδων, η κατακόρυφη γραμμή δίπλα στο τρίγωνο μοιάζει με αρνητικό σημάδι, υποδεικνύοντας ότι το άκρο της διόδου είναι αρνητικά φορτισμένο. Μπορείτε να φανταστείτε αυτό σημαίνει ότι οι χρεώσεις ρέουν από το θετικό στο αρνητικό. Αυτό σας επιτρέπει να θυμάστε πώς ρέουν ηλεκτρόνια στη σύνδεση μιας διόδου.

Λάβετε υπόψη τις δυνατότητες και το ρεύμα του κυκλώματος και πώς επηρεάζει την τοποθέτηση της διόδου. Μπορείτε να φανταστείτε τη δίοδο ως διακόπτη που ανοίγει ή κλείνει για να ολοκληρώσετε το κύκλωμα. Εάν υπάρχει αρκετό δυναμικό για να αφήσει το φορτίο να ρέει μέσα από τη δίοδο, ο διακόπτης κλείνει έτσι ώστε να τρέχει το ρεύμα. Αυτό σημαίνει ότι η δίοδος είναι μεροληπτική προς τα εμπρός.

Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετεΟ νόμος του Ωμ​

για τον υπολογισμό της τάσηςΒ, ρεύμαΕγώκαι αντίστασηΡγια τη μέτρηση της διαφοράς τάσης μεταξύ της πηγής τάσης και της ίδιας της διόδου.

Εάν συνδέσατε μια δίοδο προς την άλλη κατεύθυνση, αυτό θα αντιστρέψει την προκατάληψη της διόδου καθώς το ρεύμα θα ρέει από την κάθοδο στην άνοδο. Σε αυτό το σενάριο, θα αυξήσετε την περιοχή εξάντλησης της διόδου, την περιοχή στη μία πλευρά της σύνδεσης διόδων που δεν έχει ούτε ηλεκτρόνια ούτε οπές (περιοχές χωρίς ηλεκτρόνια).

Η κίνηση των ηλεκτρονίων στην αρνητικά φορτισμένη περιοχή θα γεμίσει τις οπές στην θετικά φορτισμένη περιοχή. Κατά τη δημιουργία συνδέσεων διόδων, προσέξτε πώς θα αλλάξει η δίοδος ανάλογα με την κατεύθυνση που συνδέεται.

Όταν χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά κυκλώματα, οι δίοδοι διασφαλίζουν ότι το ρεύμα ρέει με μία μόνο κατεύθυνση. Κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας δύο ηλεκτρόδια, μια άνοδο και μια κάθοδο, που χωρίζονται από ένα υλικό.

Τα ηλεκτρόνια ρέουν από την άνοδο, όπου εμφανίζεται οξείδωση ή απώλεια ηλεκτρονίων, στην κάθοδο, όπου συμβαίνει μείωση ή κέρδος ηλεκτρονίων. Συνήθως οι δίοδοι κατασκευάζονται με ημιαγωγούς που επιτρέπουν τη ροή του φορτίου παρουσία ηλεκτρικού ρεύματος ή ελέγχοντας την αντίστασή τους χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως ντόπινγκ.

​Ντοπάρισμαείναι μια μέθοδος προσθήκης ακαθαρσιών σε έναν ημιαγωγό για τη δημιουργία οπών και την κατασκευή του ημιαγωγούτύπος n(όπως στην "αρνητική χρέωση") ήτύπος p(όπως στο "θετικό φορτίο").

Ένας ημιαγωγός τύπου n περιέχει μια περίσσεια ηλεκτρονίων διατεταγμένων έτσι ώστε η φόρτιση να μπορεί να ρέει ελεύθερα ενώ παραμένει ελεγχόμενη. Παράγονται γενικά από αρσενικό, φωσφόρο, αντιμόνιο, βισμούθιο και άλλα στοιχεία που έχουν πέντε ηλεκτρόνια σθένους. Ένας ημιαγωγός τύπου p, από την άλλη πλευρά, έχει θετικό φορτίο λόγω οπών, και είναι κατασκευασμένο από γάλλιο, βόριο, ίνδιο και άλλα στοιχεία.

Η κατανομή ηλεκτρονίων και οπών επιτρέπει τη ροή φόρτισης μεταξύ ημιαγωγών τύπου p και τύπου n και, όταν συνδέονται μεταξύ τους, οι δύο δημιουργούν έναΔιασταύρωση P-N. Τα ηλεκτρόνια από τον ημιαγωγό τύπου-n κατευθύνονται προς τον τύπο p σε διόδους που αφήνουν το ρεύμα να ρέει σε μία μόνο κατεύθυνση.

Οι δίοδοι μπορούν συνήθως να κατασκευαστούν από πυρίτιο, γερμάνιο ή σελήνιο. Οι μηχανικοί που δημιουργούν διόδους μπορούν να χρησιμοποιήσουν μεταλλικά ηλεκτρόδια σε θάλαμο χωρίς άλλο αέριο ή με αέριο σε χαμηλή πίεση.

Αυτά τα χαρακτηριστικά των διόδων που μεταφέρουν ηλεκτρόνια σε μία μόνο κατεύθυνση τα καθιστούν ιδανικά για ανορθωτές, περιοριστές σήματος, ρυθμιστές τάσης, διακόπτες, διαμορφωτές σήματος, αναμικτήρες σήματος και ταλαντωτές.Ανορθωτέςμετατρέψτε εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές ρεύμα.Όρια σήματοςεπιτρέπουν τη διέλευση ορισμένων δυνάμεων σημάτων.

​Ρυθμιστές τάσηςδιατηρήστε σταθερές τάσεις στα κυκλώματα.Διαμορφωτές σήματοςαλλάξτε τη γωνία φάσης ενός σήματος εισόδου.Αναμικτήρες σήματοςαλλαγή συχνότητας που διέρχεται και οι ταλαντωτές παράγουν σήμα από μόνα τους.

Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε διόδους για την προστασία ευαίσθητων ή σημαντικών στοιχείων ηλεκτρονικών συσκευών. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια δίοδο που δεν διεξάγεται υπό κανονικές συνθήκες που, όταν υπάρχει ξαφνική αύξηση της τάσης, γνωστή ως παροδική τάση ή κάποια άλλη δραστική αλλαγή στο σήμα που μπορεί να προκαλέσει βλάβη, η δίοδος θα καταστέλλει την τάση από το να βλάψει το υπόλοιπο κύκλωμα. Αυτές οι ηλεκτροπληξίες που οφείλονται σε αιχμές, αλλιώς θα καταστρέψουν το κύκλωμα εφαρμόζοντας υπερβολική τάση χωρίς να αφήσουμε το κύκλωμα να προσαρμοστεί κατάλληλα σε αυτό.

Αυτές οι δίοδοι είναιπαροδικές διόδους καταστολής τάσης(TVS) και μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε είτε για να μειώσετε την παροδική τάση είτε να την κατευθύνετε κάπου αλλού μακριά από το κύκλωμα. Η σύνδεση P-N με βάση το πυρίτιο μπορεί να χειριστεί την παροδική τάση και, μετά από αυτό, να επανέλθει στο φυσιολογικό αφού περάσει η ακίδα τάσης. Ορισμένες τηλεοράσεις χρησιμοποιούν ψύκτες που μπορούν να χειριστούν αιχμές τάσης για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Κυκλώματα που μετατρέπουν ισχύ απόεναλλασσόμενο ρεύμα (AC)προς τηνσυνεχές ρεύμα (DC)μπορεί να χρησιμοποιήσει είτε μία μόνο δίοδο είτε μια ομάδα τεσσάρων από αυτές. Ενώ οι συσκευές DC χρησιμοποιούν φορτίο που ρέει σε μία μόνο κατεύθυνση, η εναλλασσόμενη ισχύς εναλλαγής μεταξύ εμπρός και αντίστροφης κατεύθυνσης σε τακτά χρονικά διαστήματα.

Αυτό είναι απαραίτητο για τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας DC από σταθμούς παραγωγής ενέργειας σε εναλλασσόμενο ρεύμα, η οποία έχει τη μορφή ημιτονοειδούς κύματος, που χρησιμοποιείται στις περισσότερες οικιακές συσκευές. Οι ανορθωτές που το κάνουν αυτό, είτε χρησιμοποιώντας μια μόνο δίοδο που επιτρέπει μόνο στο ήμισυ του κύματος να περάσει ή ακολουθώντας την προσέγγιση ενός ανορθωτή πλήρους κύματος που χρησιμοποιεί και τα δύο μισά της κυματομορφής AC.

Το κύκλωμα διόδων δείχνει πώς εμφανίζονται αυτές οι συμπεριφορές. Όταν ένααποδιαμορφωτήςαφαιρεί το ήμισυ του σήματος AC από μια πηγή τροφοδοσίας, χρησιμοποιεί δύο κύρια στοιχεία. Η πρώτη είναι η ίδια η δίοδος, ή ανορθωτής, που αυξάνει το σήμα του μισού του κύκλου AC.

Το δεύτερο είναι ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης που απαλλάσσει τα εξαρτήματα υψηλής συχνότητας της πηγής ισχύος. Χρησιμοποιεί μια αντίσταση και έναν πυκνωτή, μια συσκευή που αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο με την πάροδο του χρόνου και χρησιμοποιεί την απόκριση συχνότητας του ίδιου του κυκλώματος για να καθορίσει ποιες συχνότητες θα επιτρέψει.

Αυτά τα σχέδια κυκλωμάτων διόδων αφαιρούν γενικά το αρνητικό στοιχείο ενός σήματος AC. Έχει εφαρμογές σε ραδιόφωνα που χρησιμοποιούν ένα σύστημα φίλτρων για την ανίχνευση συγκεκριμένων ραδιοσημάτων από γενικά κύματα φορέα.

Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται επίσης για τη φόρτιση ηλεκτρονικών συσκευών, όπως κινητά τηλέφωνα ή φορητούς υπολογιστές, αλλάζοντας από την τροφοδοσία που παρέχεται από την μπαταρία της ηλεκτρονικής συσκευής στην ισχύ του εξωτερικού τροφοδοτικού. Αυτές οι μέθοδοι απομακρύνουν το ρεύμα από την πηγή και διασφαλίζουν επίσης ότι, εάν η μπαταρία της συσκευής πέθανε, μπορείτε να λάβετε άλλα μέτρα για τη φόρτιση των συσκευών σας.

Αυτή η τεχνική ισχύει και για τα αυτοκίνητα. Εάν η μπαταρία του αυτοκινήτου σας έλειπε, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε καλώδια βραχυκυκλωτήρα για να αλλάξετε τη διανομή κόκκινων και μαύρων καλωδίων για να χρησιμοποιήσετε διόδους για να αποτρέψετε τη ροή ρεύματος σε λάθος κατεύθυνση.

Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούν δυαδικές πληροφορίες με τη μορφή μηδενικών και αυτοί χρησιμοποιούν επίσης διόδους για να δουλεύουν μέσω δένδρων δυαδικών αποφάσεων. Αυτά έχουν τη μορφήλογικές πύλες, οι βασικές μονάδες ψηφιακών κυκλωμάτων που αφήνουν τις πληροφορίες να περάσουν με βάση τη σύγκριση δύο διαφορετικών τιμών. Αυτά κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας και τους δύο τύπους κομματιών διόδων που είναι πολύ πιο μικροσκοπικά από τις διόδους σε άλλες εφαρμογές.