Du lurer kanskje på hva som lar elektroniske enheter i husstanden din bruke strøm på sine egne måter. Elektrikere som lager disse apparatene, så vel som andre verktøy som brukes i industrien, må vite hvordan man kobler dioder til disse formålene.
Diodeinstallasjon
Når du kobler en diode til en elektrisk krets, må du sørge for at anoden og katoden er koblet i kretsen slik at ladning strømmer fra den positivt ladede anoden til den negativt ladede katoden.
Du kan huske dette ved å huske at den vertikale linjen ved siden av trekanten i diodekretsskjemaet ser ut som et negativt tegn, noe som indikerer at enden av dioden er negativt ladet. Du kan forestille deg at dette betyr at ladninger flyter fra den positive enden til den negative. Dette lar deg huske hvordan elektroner flyter i krysset mellom en diode.
Husk potensialet og strømmen til kretsen og hvordan det påvirker diodens plassering. Du kan forestille deg dioden som en bryter som åpner eller lukkes for å fullføre kretsen. Hvis det er nok potensial til å la ladningen strømme gjennom dioden, lukkes bryteren slik at strømmen strømmer gjennom. Dette betyr at dioden er forspent.
Du kan da brukeOhms lov
V = IR
for å beregne spenningV, nåværendeJegog motstandRfor å måle forskjellen i spenning mellom spenningskilden og selve dioden.
Hvis du koblet en diode i den andre retningen, ville dette reversere forspenningen av dioden ettersom strøm ville strømme fra katode til anode. I dette scenariet vil du øke uttømmingsområdet til dioden, området på den ene siden av diodekrysset som verken har elektroner eller hull (områder uten elektroner).
Bevegelsen av elektroner i det negativt ladede området vil fylle hullene i det positivt ladede området. Når du lager diodeforbindelser, må du være oppmerksom på hvordan dioden vil endre seg avhengig av retningen den er koblet til.
Diode-kretsen
Når de brukes i elektriske kretser, sikrer dioder at strømmen strømmer gjennom en enkelt retning. De er konstruert ved hjelp av to elektroder, en anode og en katode, atskilt med et materiale.
Elektroner flyter fra anoden, der oksidasjon eller elektrontap oppstår, til katoden, der reduksjon eller elektronforsterkning oppstår. Vanligvis er dioder laget med halvledere som lar ladning strømme gjennom i nærvær av en elektrisk strøm eller ved å kontrollere motstanden ved å bruke en prosess kjent som doping.
Dopinger en metode for å tilsette urenheter i en halvleder for å lage hull og lage halvleder hellern-type(som i "negativ ladning") ellerp-type(som i "positiv ladning").
En halvleder av n-type inneholder et overskudd av elektroner som er ordnet slik at ladning kan strømme fritt gjennom mens de fortsatt er kontrollerbare. De produseres vanligvis av arsen, fosfor, antimon, vismut og andre elementer som har fem valenselektroner. En halvleder av p-type har derimot en positiv ladning på grunn av hull, og er laget av gallium, bor, indium og andre elementer.
Fordelingen av elektroner og hull lar ladestrømmen mellom halvledere av p-type og n-type, og når de er koblet sammen, skaper de to enP-N kryss. Elektroner fra n-typen halvleder styrter over til p-typen i dioder som lar strømmen strømme i en enkelt retning.
Dioder kan vanligvis være laget av silisium, germanium eller selen. Ingeniører som lager dioder, kan bruke metallelektroder i et kammer uten annen gass eller med en gass ved lavt trykk.
Funksjoner av dioder
Disse egenskapene til dioder som transporterer elektroner i en retning, gjør dem ideelle for likerettere, signalbegrensere, spenningsregulatorer, brytere, signalmodulatorer, signalblandere og oscillatorer.Likeretterekonverter vekselstrøm til likestrøm.Signalgrenserla visse krefter fra signaler passere.
Spenningsregulatoreropprettholde konstante spenninger i kretsene.Signalmodulatorerendre fasevinkelen til et inngangssignal.Signalblandereendre frekvens som passerer gjennom og oscillatorer produserer signal selv.
Diodeinstallasjon for beskyttelse
Du kan også bruke dioder for å beskytte sensitive eller viktige komponenter i elektroniske enheter. Du kan bruke en diode som ikke utfører under normale omstendigheter at når det er en plutselig økning i spenningen, kjent som forbigående eller annen drastisk signalendring som kan forårsake skade, vil dioden undertrykke spenningen fra å skade resten av krets. Disse elektriske støtene på grunn av pigger vil ellers skade kretsen ved å bruke for mye spenning uten å la kretsen tilpasse seg den.
Disse diodene ertransiente spenningsdempende dioder(TVSer), og du kan bruke dem til å enten redusere transient spenning eller lede den et annet sted borte fra kretsen. Det silisiumbaserte P-N-krysset kan håndtere forbigående spenning og deretter gå tilbake til det normale etter at spenningen har gått. Noen TV-er bruker kjøleribber som kan håndtere pigger i spenning over lange perioder.
Typer diodekretser
Kretser som konverterer strøm fravekselstrøm (AC)tillikestrøm (DC)kan bruke enten en enkelt diode eller en gruppe på fire av dem. Mens DC-enheter bruker ladning som flyter i en retning, skifter vekselstrøm mellom forover og bakover med jevne mellomrom.
Dette er viktig for å konvertere likestrøm fra kraftverk til vekselstrøm, som har form av en sinusbølge som brukes i de fleste husholdningsapparater. Likrettere som gjør dette, gjør det enten ved å bruke en enkelt diode som bare lar den ene halvdelen av bølgen passere gjennom eller ved å nærme seg en fullbølge-likeretter som bruker begge halvdeler av AC-bølgeformen.
Diodekretsen viser hvordan denne oppførselen oppstår. Når endemodulatorfjerner halvparten av vekselstrømssignalet fra en strømkilde, den bruker to hovedkomponenter. Den første er selve dioden, eller likeretteren, som øker signalet til den ene halvdelen av vekselstrømssyklusen.
Det andre er et lavpasfilter som kvitter seg med høyfrekvente komponenter i strømkilden. Den bruker en motstand og kondensator, en enhet som lagrer elektrisk ladning over tid, og bruker frekvensresponsen til selve kretsløpet for å bestemme hvilke frekvenser som skal slippes gjennom.
Disse diodekretsdesignene fjerner vanligvis den negative komponenten i et vekselstrømssignal. Den har applikasjoner i radioer som bruker et filtersystem for å oppdage spesifikke radiosignaler fra generelle bærerbølger.
Andre typer diodeapplikasjoner
Dioder brukes også til å lade elektroniske enheter som mobiltelefoner eller bærbare datamaskiner ved å bytte fra strømmen fra batteriet til den elektroniske enheten til strømmen til den eksterne strømforsyningen. Disse metodene styrer strømmen vekk fra kilden og sørger også for at hvis batteriet på enheten døde, kan du ta andre tiltak for å lade enhetene.
Denne teknikken gjelder også for biler. Hvis batteriet i bilen din skulle gå ut, kan du bruke jumperkabler for å endre fordelingen av røde og svarte kabler for å bruke dioder for å forhindre at strøm flyter i feil retning.
Datamaskiner som bruker binær informasjon i form av nuller og de bruker også dioder til å jobbe gjennom binære beslutningstrær. Disse tar form avlogiske porter, de grunnleggende enhetene til digitale kretser som lar informasjon passere basert på å sammenligne to forskjellige verdier. Disse er bygget ved hjelp av begge typer diodestykker som er mye mindre enn dioder i andre applikasjoner.
