Diode ir divu termināļu elektroniska sastāvdaļa, kas elektrību vada tikai vienā virzienā, un tikai tad, kad tā diviem spailēm tiek piemērota noteikta minimālā potenciāla starpība vai spriegums. Agrīnās diodes tika izmantotas, lai pārveidotu maiņstrāvu par līdzstrāvu un filtrētu signālu radioaparātos. Diodes kopš tā laika ir kļuvušas visuresošas, tās tiek izmantotas elektronikas aizsardzībai, mūsu māju apgaismošanai un tālvadības signālu sūtīšanai.
Pamata struktūra
Lai saprastu diodes izmantošanas pamatu, tas palīdz aplūkot standarta diodes struktūru. Standarta p-n diodei ir divi pusvadītāji, kas veido kontaktu, veidojot saskarni. Tīri pusvadītāji nevada, tāpēc tiek pievienoti metāla piemaisījumi. Vienā p-n diode pusvadītājā piesārņojošais metāls viegli atsakās no elektrona; otrs tāpat ir dopēts (netīrīts) ar metālu, kas viegli pieņem elektronu. Saskarē elektroni pārvietojas no vienas puses uz otru, padarot atomus, kurus elektroni atstāja, pozitīvi uzlādēti, bet uztverošie - negatīvi. Šī novirze no neitralitātes notiek tikai saskarnē. Tas rada elektrisko lauku tā, lai elektroni, kas ieplūst no ārējās strāvas, pārsvarā iet no elektronu pieņemošās puses uz elektronu ziedojošo pusi.
Agrīnās diodes: radioaparāti
Šis vienvirziena īpašums vispirms tika izmantots AM radioaparātos. Radio signāls svārstās uz priekšu un atpakaļ, radot antenā maiņstrāvu. Pirms pastiprināšanas signālam jābūt vienvirziena. Tāpēc radio diode izlaiž pusi signāla, kas elektronus pārvieto vienā virzienā, bet otru pusi ne. Īsāk sakot, maiņstrāvu pārvērš par līdzstrāvu. Pēc tam kondensatori filtrē augsto frekvenci, atstājot tikai audio signālu, kas ir gatavs pastiprināšanai.
LED
Ja diodei pieliekat spriegumu, elektroni no elektriskās strāvas pārvietojas ap elektriskā ķēde izstaro noteiktu gaismas viļņa garumu, pievienojoties piemaisījumam, kas pieņem elektrons. Šādi gaismas diodes (LED) rada gaismu. Pēc tam elektroni pārvietojas pa pusvadītāju saskarni, jo starp tiem ir elektriskais lauks, šķērso pusvadītājs, kas ziedo elektronus, un turpiniet virzīties uz sprieguma avota aizmuguri, lai pabeigtu ķēde.
Fotodiodes un gaismas jutīgas diodes
Tāpat kā diodes var radīt gaismu, tās var arī radīt strāvu, kad to saņem. Abi veidi darbojas kopā ar tālvadības ierīci, piemēram, jūsu televizoram. Pēdējais ir tas, kā darbojas fotoelementu paneļi. Divas diodes izstaro gaismu no tālvadības pults: viena izstaro redzamu gaismu, lai jūs zinātu, ka signāls tiek sūtīts; otrs izstaro bināru signālu neredzamā viļņa garumā (tādējādi vajadzība pēc redzamā fotodiodes). Fotoni ietriecās elektronu ziedojošajā pusvadītājā, atbrīvojot elektronus un dodot tiem kinētisko enerģiju. Kinētiskā enerģija var pārvērsties tikai vienā virzienā, jo ir atļauts tikai viens elektriskās strāvas virziens. Tas ir tas pats veids, kā darbojas saules paneļi, pārveidojot saules fotonus par elektrisko strāvu tikai vienā virzienā.
Ķēdes aizsardzība
Diods var pasargāt shēmas no nepareizi ievietotām baterijām. Polaritāte būs nepareiza, taču tas nesabojās shēmu, kas atrodas garām diodei, kas ļauj iziet tikai ar vāju strāvu. Diodēm ir nozīme arī pārsprieguma aizsargos. Tā sauktās “lavīnas” diodes noved pie zemējuma vada, taču tās vienvirziena orientācijas dēļ nelaiž cauri regulāru strāvu. Pie pietiekami augsta sprieguma diode izlaidīs spriegumu. Kad spriegums strauji pārsniedz darbības līmeni, lavīnas diode atveras un izlaiž papildu spriegumu caur zemējuma vadu.
