En diode er en to-terminal elektronisk komponent som leder strøm i bare en retning, og bare når en viss minimum potensialforskjell, eller spenning, påføres de to terminalene. Tidlige dioder ble brukt til å konvertere AC til DC og til å filtrere ut signalet i radioer. Dioder har siden blitt allestedsnærværende, brukt til å beskytte elektronikk, tenne hjem og sende fjernkontrollsignaler.
Den grunnleggende strukturen
For å forstå grunnlaget for en diodes bruk, hjelper det å se på en standard diodes struktur. Standard p-n-dioden har to halvledere som tar kontakt og danner et grensesnitt. Rene halvledere leder ikke, så metallurenheter tilsettes. I en halvleder av p-n-dioden gir det forurensende metallet lett et elektron; den andre er også dopet (urenet) med et metall som lett aksepterer et elektron. Ved grensesnittet beveger elektronene seg fra den ene siden til den andre, noe som gjør atomene som elektronene etterlot seg positivt ladede og mottaksatomer er negative. Dette avviket fra nøytralitet skjer bare ved grensesnittet. Det skaper et elektrisk felt slik at elektroner som strømmer inn fra en utvendig strøm, for det meste går fra den elektronaksepterende siden til den elektrondonerende siden.
Tidlige dioder: radioer
Denne ensrettede eiendommen ble først utnyttet i AM-radioer. Radiosignalet svinger frem og tilbake og skaper en vekselstrøm i antennen. Før forsterkning må signalet gjøres ensrettet. En radios diode slipper derfor gjennom halvparten av signalet som beveger elektronene i en retning, men ikke den andre halvdelen. Kort sagt blir AC omgjort til DC. Kondensatorer filtrerer deretter ut høyfrekvensen, og etterlater bare lydsignalet, klart for forsterkning.
LED
Hvis du bruker en spenning over en diode, beveger elektroner fra den elektriske strømmen seg rundt elektrisk krets vil avgi en bestemt bølgelengde for lys når den festes til urenheten som aksepterer et elektron. Slik produserer lysdioder (LED) lys. Elektronene beveger seg deretter over halvledergrensesnittet på grunn av det elektriske feltet i mellom, krysser halvleder som donerer elektroner, og fortsett til bakenden av spenningskilden for å fullføre krets.
Fotodioder og lysfølsomme dioder
Akkurat som dioder kan produsere lys, kan de også skape strøm når de mottar det. De to typene fungerer sammen i en fjernkontrollenhet, for eksempel for TV-en din. Det siste er hvordan solcelleanlegg fungerer. To dioder sender ut lys fra fjernkontrollen: En sender ut synlig lys for å fortelle deg at signalet blir sendt; den andre avgir et binært signal ved en usynlig bølgelengde (dermed behovet for den synlige fotodioden). Fotonene treffer den elektrondonerende halvlederen, frigjør elektroner og gir dem kinetisk energi. Den kinetiske energien kan bare overføres i én retning, siden bare en retning med elektrisk strøm er tillatt. Dette er på samme måte som solcellepaneler fungerer, og oversetter fotoner fra solen til elektrisk strøm bare i en retning.
Kretsbeskyttelse
En diode kan beskytte kretsene mot feil satt inn batterier. Polariteten vil være feil, men det vil ikke skade kretsløpet forbi dioden, som bare tillater en svak strøm gjennom. Dioder spiller også en rolle i overspenningsvern. Såkalte “lavine” -dioder fører til en jordledning, men de slipper ikke vanlig strøm gjennom på grunn av sin ensrettet orientering. Ved en høy nok spenning vil en diode slippe spenningen gjennom. Når spenningen stiger langt over driftsnivåene, åpnes skreddioden og slipper ekstra spenning ut gjennom jordledningen.