วิธีเชื่อมต่อไดโอด

คุณอาจสงสัยว่าอะไรทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในบ้านของคุณใช้ไฟฟ้าได้ในแบบของตัวเอง ช่างไฟฟ้าที่สร้างเครื่องใช้เหล่านี้รวมถึงเครื่องมืออื่นๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องรู้วิธีเชื่อมต่อไดโอดเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้

เมื่อเชื่อมต่อไดโอดในวงจรไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เชื่อมต่อแอโนดและแคโทดในวงจร โดยที่ประจุจะไหลจากแอโนดที่มีประจุบวกไปยังแคโทดที่มีประจุลบ

คุณสามารถจำสิ่งนี้ได้โดยจำไว้ว่าในแผนภาพวงจรไดโอด เส้นแนวตั้งถัดจากสามเหลี่ยมดูเหมือนเป็นเครื่องหมายลบ ซึ่งบ่งชี้ว่าจุดสิ้นสุดของไดโอดนั้นมีประจุลบ คุณสามารถจินตนาการได้ว่านี่หมายความว่าประจุจะไหลจากปลายด้านบวกไปยังด้านลบ สิ่งนี้ช่วยให้คุณจำได้ว่าอิเล็กตรอนไหลอย่างไรในจุดเชื่อมต่อของไดโอด

คำนึงถึงศักยภาพและกระแสของวงจรและผลกระทบที่มีต่อตำแหน่งของไดโอด คุณสามารถจินตนาการว่าไดโอดเป็นสวิตช์ที่เปิดหรือปิดเพื่อให้วงจรสมบูรณ์ หากมีศักยภาพเพียงพอที่จะปล่อยให้ประจุไหลผ่านไดโอด สวิตช์จะปิดเพื่อให้กระแสไหลผ่าน ซึ่งหมายความว่าไดโอดมีความเอนเอียงไปข้างหน้า

คุณสามารถใช้ Youกฎของโอห์ม​

เพื่อคำนวณแรงดันไฟฟ้าวี, ปัจจุบันผมและแนวต้านRเพื่อวัดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งจ่ายแรงดันและตัวไดโอดเอง

หากคุณเชื่อมต่อไดโอดในทิศทางอื่น สิ่งนี้จะย้อนกลับไบแอสของไดโอดเนื่องจากกระแสจะไหลจากแคโทดไปยังแอโนด ในสถานการณ์สมมตินี้ คุณจะต้องเพิ่มขอบเขตการพร่องของไดโอด ซึ่งเป็นพื้นที่ด้านหนึ่งของจุดต่อไดโอดที่ไม่มีทั้งอิเล็กตรอนหรือรู (พื้นที่ที่ไม่มีอิเล็กตรอน)

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในบริเวณที่มีประจุลบจะเติมรูในบริเวณที่มีประจุบวก เมื่อสร้างการเชื่อมต่อไดโอด ให้สังเกตว่าไดโอดจะเปลี่ยนไปอย่างไรขึ้นอยู่กับทิศทางที่เชื่อมต่อ

เมื่อใช้ในวงจรไฟฟ้า ไดโอดจะทำให้แน่ใจว่ากระแสไหลผ่านทิศทางเดียว พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยใช้อิเล็กโทรดสองขั้ว แอโนดและแคโทด คั่นด้วยวัสดุ

อิเล็กตรอนไหลจากแอโนดที่เกิดออกซิเดชันหรือสูญเสียอิเล็กตรอนไปยังแคโทดซึ่งเกิดการลดลงหรือได้รับอิเล็กตรอน โดยปกติไดโอดจะทำด้วยเซมิคอนดักเตอร์ที่ปล่อยให้ประจุไหลผ่านเมื่อมีกระแสไฟฟ้าหรือโดยการควบคุมความต้านทานโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่ายาสลบ

​ยาสลบเป็นวิธีการเติมสิ่งเจือปนลงในสารกึ่งตัวนำเพื่อสร้างรูและทำให้สารกึ่งตัวนำด้วยn-type(เช่นใน "ประจุลบ") หรือp-type(เช่นเดียวกับใน "ประจุบวก")

เซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ประกอบด้วยอิเล็กตรอนส่วนเกินที่จัดเรียงไว้เพื่อให้ประจุสามารถไหลผ่านได้อย่างอิสระในขณะที่ยังคงสามารถควบคุมได้ โดยทั่วไปผลิตจากสารหนู ฟอสฟอรัส พลวง บิสมัท และธาตุอื่นๆ ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัว เซมิคอนดักเตอร์ชนิด p มีประจุบวกเนื่องจากรู และทำจากแกลเลียม โบรอน อินเดียม และธาตุอื่นๆ

การกระจายของอิเล็กตรอนและรูทำให้ประจุไหลระหว่างเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p และ n และเมื่อเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน ทั้งสองจะสร้าง aทางแยก PN. อิเล็กตรอนจากเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n พุ่งเข้าหาตัว p ในไดโอดที่ปล่อยให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียว

ไดโอดมักจะทำจากซิลิกอน เจอร์เมเนียม หรือซีลีเนียม วิศวกรที่สร้างไดโอดสามารถใช้อิเล็กโทรดโลหะในห้องเพาะเลี้ยงโดยไม่ต้องใช้ก๊าซอื่นหรือใช้ก๊าซที่ความดันต่ำ

คุณสมบัติเหล่านี้ของไดโอดที่ขนส่งอิเล็กตรอนไปในทิศทางเดียวทำให้เหมาะสำหรับวงจรเรียงกระแส ตัวจำกัดสัญญาณ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า สวิตช์ ตัวปรับสัญญาณ เครื่องผสมสัญญาณ และออสซิลเลเตอร์วงจรเรียงกระแสแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรงขีดจำกัดของสัญญาณปล่อยให้พลังสัญญาณบางอย่างผ่านไป

​ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ารักษาแรงดันไฟให้คงที่ในวงจรโมดูเลเตอร์สัญญาณเปลี่ยนมุมเฟสของสัญญาณอินพุตเครื่องผสมสัญญาณเปลี่ยนความถี่ที่ผ่านและออสซิลเลเตอร์สร้างสัญญาณเอง

คุณยังสามารถใช้ไดโอดเพื่อปกป้องส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนหรือสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ คุณสามารถใช้ไดโอดที่ไม่นำไฟฟ้าภายใต้สถานการณ์ปกติที่เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าพุ่งกระทันหัน เรียกว่า ชั่วขณะ แรงดันไฟหรือการเปลี่ยนแปลงสัญญาณที่รุนแรงอื่น ๆ ที่อาจก่อให้เกิดอันตราย ไดโอดจะระงับแรงดันไฟไม่ให้ทำอันตรายต่อส่วนที่เหลือ วงจร ไฟฟ้าช็อตเหล่านี้เนื่องจากเดือยแหลมอาจทำให้วงจรเสียหายโดยการใช้แรงดันไฟฟ้ามากเกินไปโดยไม่ปล่อยให้วงจรปรับให้เข้ากับมันอย่างเหมาะสม

ไดโอดเหล่านี้คือไดโอดต้านแรงดันชั่วขณะ(TVS) และคุณสามารถใช้เพื่อลดแรงดันชั่วขณะหรือนำไฟฟ้าไปไว้ที่อื่นให้ห่างจากวงจร ชุมทาง P-N ที่ใช้ซิลิกอนสามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ และหลังจากนั้น จะกลับสู่สภาวะปกติหลังจากแรงดันไฟฟ้าพุ่งผ่าน TVS บางรุ่นใช้ฮีตซิงก์ที่สามารถรองรับแรงดันไฟกระชากในระยะเวลานาน

วงจรที่แปลงกำลังจากกระแสสลับ (AC)ถึงกระแสตรง (DC)สามารถใช้ไดโอดตัวเดียวหรือกลุ่มสี่ตัวก็ได้ ในขณะที่อุปกรณ์ DC ใช้ประจุที่ไหลในทิศทางเดียว ไฟ AC จะเลื่อนไปมาระหว่างทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับตามช่วงเวลาปกติ

นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากโรงไฟฟ้าเป็นไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งอยู่ในรูปแบบของคลื่นไซน์ที่ใช้ในเครื่องใช้ในครัวเรือนส่วนใหญ่ วงจรเรียงกระแสที่ทำสิ่งนี้ทำได้โดยใช้ไดโอดเพียงตัวเดียวที่ยอมให้คลื่นเพียงครึ่งเดียวผ่านเข้าไป หรือใช้วิธีการของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นซึ่งใช้ทั้งสองส่วนของรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับ

วงจรไดโอดแสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร เมื่อดีมอดูเลเตอร์ลบสัญญาณ AC ครึ่งหนึ่งออกจากแหล่งพลังงาน โดยใช้ส่วนประกอบหลักสองส่วน อย่างแรกคือตัวไดโอดเองหรือวงจรเรียงกระแสที่เพิ่มสัญญาณครึ่งหนึ่งของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

ประการที่สองคือตัวกรองความถี่ต่ำที่กำจัดส่วนประกอบความถี่สูงของแหล่งพลังงาน มันใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เก็บประจุไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไป และใช้การตอบสนองความถี่ของวงจรเองเพื่อกำหนดความถี่ที่จะปล่อยผ่าน

การออกแบบวงจรไดโอดเหล่านี้โดยทั่วไปจะลบองค์ประกอบเชิงลบของสัญญาณ AC มีแอพพลิเคชั่นในวิทยุที่ใช้ระบบกรองเพื่อตรวจจับสัญญาณวิทยุเฉพาะจากคลื่นพาหะทั่วไป

ไดโอดยังใช้ในการชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นโทรศัพท์มือถือหรือแล็ปท็อปโดยเปลี่ยนจากพลังงานที่จ่ายโดยแบตเตอรี่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นแหล่งจ่ายไฟภายนอก วิธีการเหล่านี้นำกระแสไฟออกจากแหล่งกำเนิด และยังช่วยให้มั่นใจว่าหากแบตเตอรี่ของอุปกรณ์หมด คุณจะใช้มาตรการอื่นๆ เพื่อชาร์จอุปกรณ์ได้

เทคนิคนี้ใช้ได้กับรถยนต์เช่นกัน หากแบตเตอรี่รถยนต์ของคุณกำลังจะหมด คุณสามารถใช้สายจัมเปอร์เพื่อเปลี่ยนการกระจายของสายสีแดงและสีดำเพื่อใช้ไดโอดเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟไหลผิดทิศทาง

คอมพิวเตอร์ที่ใช้ข้อมูลไบนารีในรูปของศูนย์และคอมพิวเตอร์ยังใช้ไดโอดเพื่อทำงานผ่านแผนผังการตัดสินใจแบบไบนารี เหล่านี้อยู่ในรูปของประตูตรรกะซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของวงจรดิจิทัลที่ให้ข้อมูลผ่านโดยอาศัยการเปรียบเทียบสองค่าที่ต่างกัน สิ่งเหล่านี้สร้างขึ้นโดยใช้ชิ้นส่วนไดโอดทั้งสองประเภทที่มีขนาดเล็กกว่าไดโอดในการใช้งานอื่น ๆ