Diodas yra dviejų gnybtų elektroninis komponentas, kuris praleidžia elektrą tik viena kryptimi ir tik tada, kai jo dviem gnybtais yra taikomas tam tikras minimalus potencialų skirtumas arba įtampa. Ankstyvieji diodai buvo naudojami kintamajai srovei konvertuoti į nuolatinę srovę ir filtruoti signalą radijuose. Diodai tapo visur, naudojami elektronikos apsaugai, namų apšvietimui ir nuotolinio valdymo signalų siuntimui.
Pagrindinė struktūra
Norint suprasti diodo naudojimo pagrindą, tai padeda pažvelgti į standartinio diodo struktūrą. Standartinis p-n diodas turi du puslaidininkius, kurie palaiko kontaktą ir sudaro sąsają. Gryni puslaidininkiai nevadomi, todėl pridedama metalo priemaišų. Viename p-n diodo puslaidininkyje teršalas metalas lengvai atsisako elektrono; kitas taip pat yra legiruotas (nešvarus) metalu, kuris lengvai priima elektroną. Sąsajoje elektronai juda iš vienos pusės į kitą, todėl atomai, kuriuos elektronai paliko, yra teigiamai įkrauti, o priimantys - neigiami. Šis nukrypimas nuo neutralumo įvyksta tik sąsajoje. Jis sukuria elektrinį lauką taip, kad iš išorinės srovės įtekantys elektronai dažniausiai eina iš elektroną priimančios pusės į elektroną dovanojančią pusę.
Ankstyvieji diodai: radijo imtuvai
Ši vienkryptė savybė pirmą kartą buvo panaudota AM radijuose. Radijo signalas svyruoja pirmyn ir atgal, sukurdamas kintamą srovę antenoje. Prieš stiprinant signalą reikia padaryti vienakryptį. Todėl radijo diodas praleidžia pusę signalo, judančio elektronus viena kryptimi, bet ne kitą pusę. Trumpai tariant, kintamosios srovės paverčiama nuolatine. Tada kondensatoriai išfiltruoja aukštą dažnį, palikdami tik garso signalą, paruoštą stiprinti.
LED
Jei taikote įtampą diodui, elektronai iš elektros srovės juda aplink elektros grandinė skleis tam tikrą šviesos bangos ilgį, kai prisitvirtins prie priimtinos priemaišos elektronas. Taip šviesos diodai (LED) gamina šviesą. Tada elektronai juda per puslaidininkio sąsają, nes elektrinis laukas yra tarp jų, kerta puslaidininkis, kuris dovanoja elektronus, ir eikite į įtampos šaltinio galą, kad užbaigtumėte grandinė.
Fotodiodai ir šviesai jautrūs diodai
Kaip diodai gali gaminti šviesą, jie taip pat gali sukurti srovę, kai ją gauna. Šie du tipai veikia kartu nuotolinio valdymo įrenginyje, pavyzdžiui, jūsų televizoriui. Pastarasis yra tai, kaip veikia fotovoltinės plokštės. Du diodai skleidžia šviesą iš jūsų nuotolinio valdymo pulto: vienas skleidžia matomą šviesą, kad žinotumėte, jog siunčiamas signalas; kitas skleidžia dvejetainį signalą nematomu bangos ilgiu (taigi reikia matomo fotodiodo). Fotonai pataikė į elektroną dovanojantį puslaidininkį, išlaisvindami elektronus ir suteikdami jiems kinetinę energiją. Kinetinė energija gali virsti tik viena kryptimi, nes leidžiama tik viena elektros srovės kryptis. Tai tas pats būdas, kaip veikia saulės baterijos, saulės fotonus paverčiant elektros srove tik viena kryptimi.
Grandinių apsauga
Diodas gali apsaugoti grandinę nuo netinkamai įdėtų baterijų. Poliškumas bus neteisingas, tačiau jis nepažeis grandinės, einančios pro diodą, kuris praleidžia tik silpną srovę. Diodai taip pat vaidina apsaugą nuo viršįtampių. Vadinamieji „lavinos“ diodai veda prie įžeminimo laido, tačiau jie nepaleidžia reguliarios srovės dėl savo vienakryptės orientacijos. Esant pakankamai aukštai įtampai, diodas praleis įtampą. Kai įtampa viršija eksploatavimo lygį, lavinos diodas atsidaro ir išleidžia papildomą įtampą per įžeminimo laidą.