Dioda jest dwuzaciskowym elementem elektronicznym, który przewodzi prąd tylko w jednym kierunku i tylko wtedy, gdy do jego dwóch zacisków zostanie przyłożona pewna minimalna różnica potencjałów lub napięcie. Wczesne diody były używane do konwersji AC na DC i do filtrowania sygnału w radioodbiornikach. Od tego czasu diody stały się wszechobecne, służą do ochrony elektroniki, oświetlania naszych domów i wysyłania sygnałów zdalnego sterowania.
Podstawowa struktura
Aby zrozumieć podstawy użycia diody, warto przyjrzeć się strukturze standardowej diody. Standardowa dioda p-n ma dwa półprzewodniki, które łączą się, tworząc interfejs. Czyste półprzewodniki nie przewodzą, więc dodawane są metalowe zanieczyszczenia. W jednym półprzewodniku diody p-n metal zanieczyszczający łatwo oddaje elektron; druga jest podobnie domieszkowana (nieczyszczona) metalem, który łatwo przyjmuje elektron. Na styku elektrony przemieszczają się z jednej strony na drugą, sprawiając, że atomy pozostawione przez elektrony są naładowane dodatnio, a atomy przyjmujące są ujemne. To odstępstwo od neutralności ma miejsce tylko na styku. Tworzy pole elektryczne tak, że elektrony wpływające z prądu zewnętrznego w większości przechodzą od strony akceptującej elektrony do strony elektronodonorowej.
Wczesne diody: Radia
Ta jednokierunkowa właściwość została po raz pierwszy wykorzystana w radiostacjach AM. Sygnał radiowy oscyluje tam iz powrotem, wytwarzając w antenie prąd przemienny. Przed wzmocnieniem sygnał musi być jednokierunkowy. Dioda radia przepuszcza więc połowę sygnału, przesuwając elektrony w jednym kierunku, ale nie w drugiej połowie. Krótko mówiąc, prąd przemienny jest zamieniany na prąd stały. Kondensatory następnie odfiltrowują wysokie częstotliwości, pozostawiając tylko sygnał audio gotowy do wzmocnienia.
DOPROWADZIŁO
Jeśli przyłożysz napięcie do diody, elektrony z prądu elektrycznego poruszają się wokół obwód elektryczny będzie emitował światło o określonej długości fali po podłączeniu do zanieczyszczenia, które przyjmuje elektron. W ten sposób diody elektroluminescencyjne (LED) wytwarzają światło. Elektrony następnie przemieszczają się przez interfejs półprzewodnikowy z powodu pola elektrycznego pomiędzy nimi, przecinają półprzewodnik, który przekazuje elektrony, i przejdź do tylnego końca źródła napięcia, aby zakończyć obwód.
Fotodiody i diody światłoczułe
Tak jak diody mogą wytwarzać światło, mogą również wytwarzać prąd, gdy go otrzymują. Te dwa typy współpracują ze sobą w urządzeniu do zdalnego sterowania, na przykład w telewizorze. To ostatnie dotyczy działania paneli fotowoltaicznych. Dwie diody emitują światło z pilota: jedna emituje światło widzialne informujące o wysyłaniu sygnału; druga emituje sygnał binarny o niewidzialnej długości fali (stąd potrzeba widzialnej fotodiody). Fotony uderzają w półprzewodnik oddający elektrony, uwalniając elektrony i dając im energię kinetyczną. Energia kinetyczna może się przemieszczać tylko w jednym kierunku, ponieważ dozwolony jest tylko jeden kierunek prądu elektrycznego. W ten sam sposób działają panele słoneczne, zamieniając fotony ze słońca na prąd elektryczny tylko w jednym kierunku.
Ochrona obwodu
Dioda może chronić obwody przed nieprawidłowo włożonymi bateriami. Polaryzacja będzie nieprawidłowa, ale nie uszkodzi to obwodów za diodą, która przepuszcza tylko słaby prąd. Diody odgrywają również rolę w zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych. Tak zwane diody „lawinowe” prowadzą do przewodu uziemiającego, ale nie przepuszczają regularnego prądu ze względu na ich jednokierunkową orientację. Przy wystarczająco wysokim napięciu dioda przepuszcza napięcie. Kiedy napięcie wzrasta znacznie powyżej poziomów operacyjnych, dioda lawinowa otwiera się i przepuszcza dodatkowe napięcie przez przewód uziemiający.