Kuinka diodeja käytetään jokapäiväisessä elämässämme?

Diodi on kaksinapainen elektroninen komponentti, joka johtaa sähköä vain yhteen suuntaan ja vain, kun sen kahteen liittimeen kohdistetaan tietty pienin potentiaaliero tai jännite. Varhaisia ​​diodeja käytettiin vaihtamaan vaihtovirta tasavirtaan ja suodattamaan signaali radiosta. Diodeista on sittemmin tullut läsnä kaikkialla, niitä käytetään elektroniikan suojaamiseen, kodin valaisemiseen ja kauko-ohjaussignaalien lähettämiseen.

Diodin käytön perustan ymmärtäminen auttaa tarkastelemaan tavallisen diodin rakennetta. Tavallisessa p-n-diodissa on kaksi puolijohetta, jotka ovat yhteydessä toisiinsa muodostaen rajapinnan. Puhtaat puolijohteet eivät johda, joten metalliepäpuhtauksia lisätään. P-n-diodin yhdessä puolijohteessa epäpuhtausmetalli luovuttaa helposti elektronin; toinen on samoin seostettu (epäpuhdistettu) metallilla, joka hyväksyy elektronin helposti. Rajapinnassa elektronit liikkuvat yhdeltä puolelta toiselle, mikä tekee atomien, jotka elektronit jättivät positiivisesti, ja vastaanottavat atomit negatiivisiksi. Tämä poikkeama neutraalisuudesta tapahtuu vain rajapinnassa. Se luo sähkökentän siten, että ulkovirrasta sisään virtaavat elektronit menevät enimmäkseen elektroneja vastaanottavalta puolelta elektroneja luovuttavalle puolelle.

Tätä yksisuuntaista ominaisuutta hyödynnettiin ensin AM-radioissa. Radiosignaali värähtelee edestakaisin ja luo antenniin vaihtovirtaa. Ennen vahvistusta signaali on tehtävä yksisuuntaiseksi. Radiodiodi päästää siis läpi puolet signaalista, joka siirtää elektroneja yhteen suuntaan, mutta ei toista puolta. Lyhyesti sanottuna vaihtovirta muutetaan tasavirraksi. Kondensaattorit suodattavat sitten korkean taajuuden ja jättävät vain äänisignaalin valmiiksi vahvistusta varten.

Jos käytät jännitettä diodin yli, elektronit sähkövirrasta liikkuvat sähköpiiri lähettää tietyn valon aallonpituuden, kun se kiinnittyy hyväksyttävään epäpuhtauteen elektroni. Valodiodit (LED) tuottavat valoa näin. Elektronit liikkuvat sitten puolijohderajapinnan yli, koska niiden välinen sähkökenttä ylittää puolijohde, joka luovuttaa elektroneja, ja jatka jännitelähteen takaosaan piiri.

Aivan kuten diodit voivat tuottaa valoa, ne voivat myös luoda virtaa, kun ne vastaanottavat sen. Nämä kaksi tyyppiä toimivat yhdessä kaukosäätimellä, esimerkiksi televisiossa. Jälkimmäisellä tavalla aurinkosähköpaneelit toimivat. Kaksi diodia lähettää valoa kaukosäätimestäsi: Yksi lähettää näkyvää valoa ilmoittaaksesi signaalin lähettämisestä. toinen lähettää binäärisignaalin näkymättömällä aallonpituudella (siten näkyvän valodiodin tarve). Fotonit osuvat elektroneja luovuttavaan puolijohteeseen vapauttaen elektroneja ja antamalla heille kineettistä energiaa. Kineettinen energia voi kääntyä vain yhteen suuntaan, koska vain yksi sähkövirran suunta on sallittu. Tämä toimii samalla tavalla kuin aurinkopaneelit, jotka muuttavat fotoneja auringosta sähkövirraksi vain yhteen suuntaan.

Diodi voi suojata piirejä väärin asetetuilta paristoilta. Napaisuus on väärä, mutta se ei vahingoita diodin ohi olevaa virtapiiriä, joka sallii vain heikon virran. Diodit ovat myös roolissa ylijännitesuojissa. Niin sanotut lumivyörydiodit johtavat maadoitusjohtoon, mutta ne eivät päästä säännöllistä virtaa läpi yksisuuntaisen suuntauksensa vuoksi. Riittävän korkealla jännitteellä diodi päästää jännitteen läpi. Kun jännite nousee selvästi yli toimintatason, lumivyörydiodi avautuu ja antaa ylimääräisen jännitteen ulos maadoitusjohdon läpi.