Diodes zijn halfgeleiderapparaten die de stroom in de ene richting effectief blokkeren, terwijl de stroom in de andere richting mogelijk is. Een ideale diode werkt daarom als een schakelaar die in de ene richting open is en in de andere gesloten. Diodes zijn ingesloten in behuizingen zoals glas of plastic die zijn gemarkeerd met een band om de kathodezijde aan te geven. De stroom van de anode naar de kathode betekent dat de diode voorwaarts is voorgespannen, terwijl de stroom van de kathode naar de anode betekent dat de diode in de achterwaartse richting is voorgespannen.
Bouw
Diodes worden gevormd uit halfgeleiders zoals silicium of germanium die zijn gedoteerd om een zogenaamde PN-overgang te vormen. PN-overgangen worden gemaakt uit een combinatie van P-type en N-type halfgeleiders. P staat voor positief en N voor negatief. Halfgeleiders hebben gaten of positieve ladingen, en vrije elektronen of negatieve ladingen.
P- en N-typen
Een halfgeleider die is gedoteerd om een P-type te vormen, heeft gaten als meerderheidsdragers en elektronen zijn minderheidsdragers. Een aangelegde spanning zorgt ervoor dat de elektronen naar links en de gaten naar rechts bewegen, en de gaten recombineren met vrije elektronen uit het externe circuit. De elektronen zijn zo klein in aantal dat hun effect verwaarloosbaar is, en dus wordt alleen gekeken naar de beweging van de gaten. P-types hebben een overmatige positieve lading.
Een halfgeleider die is gedoteerd om een N-type te vormen, heeft vrije elektronen als meerderheidsdragers en gaten als minderheidsdragers. Een aangelegde spanning zorgt ervoor dat de vrije elektronen naar links bewegen en de gaten naar rechts. Deze gaten worden opgevuld door elektronen van een extern circuit. De gaten zijn zo klein in aantal dat hun effect verwaarloosbaar is, en dus wordt alleen gekeken naar de stroom van de vrije elektronen. N-types hebben een overmatige negatieve lading.
Kenmerken
Een diode wordt gesymboliseerd door een pijl die aangeeft in welke richting de stroom mag vloeien. Het wordt voorwaarts gericht genoemd wanneer de stroom op deze manier stroomt. De pijl heeft een balk om aan te geven dat de stroom wordt geblokkeerd wanneer u in de tegenovergestelde richting gaat. Een diode met stroom in de verkeerde richting wordt omgekeerd voorgespannen genoemd. In het echte leven zullen reverse-biased diodes de huidige stroom blokkeren, maar zullen uiteindelijk wat toelaten als er teveel op de verkeerde manier is. Wanneer dit gebeurt, zullen normale diodes zichzelf vernietigen.
Speciale soorten
LED's zijn lichtgevende diodes die speciaal zijn geconstrueerd om licht uit te stralen. Zenerdiodes zijn gemaakt om te geleiden wanneer ze omgekeerd zijn voorgespannen, in plaats van vernietigd te worden. Varistoren gedragen zich als back-to-back zenerdiodes en kunnen tot 1000 volt aan. Varactors werken als spanningsvariabele condensatoren.
Toepassingen
Diodes worden op tal van manieren gebruikt. Sommigen van hen veranderen wisselstroom in gelijkstroom door een deel van het signaal te verwijderen. In deze hoedanigheid staan ze bekend als gelijkrichters. Ze fungeren als elektrische schakelaars en zijn nuttig in overspanningsbeveiligingen omdat ze spanningspieken kunnen voorkomen. Ze worden gebruikt bij het uitvoeren van digitale logica. Ze worden ook gebruikt om voedingen en spanningsverdubbelaars te maken.
LED's worden gebruikt als sensoren, maar ook voor verlichting in verlichtingsapparaten en lasers. Zenerdiodes fungeren als spanningsregelaars, varactors worden gebruikt bij elektronische afstemming en varistors worden gebruikt om transiënten in AC-lijnen te onderdrukken.
Diodes vormen de basis van transistors en op-amps.