Простейший полупроводниковый компонент — диод — выполняет множество полезных функций, связанных с его основной целью управления направлением потока электрического тока. Диоды позволяют току течь через них только в одном направлении.
Совершенно эффективные диоды представляют собой открытые цепи с отрицательным напряжением, в противном случае они выглядят как короткие замыкания. Но поскольку диоды допускают некоторую неэффективность, их отношение тока к напряжению является нелинейным. Таким образом, вы захотите ознакомиться с таблицей данных диода, чтобы увидеть график кривой прямого напряжения любого данного диода относительно его прямого тока, чтобы вы выбрали правильный диод для вашего конкретного проекта.
Применение диодов
Несмотря на то, что диоды являются простыми двухполюсными полупроводниковыми приборами, они жизненно необходимы в современной электронике. Некоторые из типичных применений диодов включают в себя:
- Выпрямление напряжения, например, преобразование переменного тока в постоянное напряжение
- Изоляция сигналов от источника
- Управление размером сигнала
- Микширование сигналов
Преобразование мощности
Одним из важных применений диодов является преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Одиночный диод или четыре диода преобразуют напряжение 110 В в постоянном токе путем формирования выпрямителя на половину (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) . Диод пропускает через него только половину сигнала переменного тока. Когда этот импульс напряжения заряжает конденсатор, выходное напряжение кажется постоянным напряжением постоянного тока с небольшой пульсацией напряжения. Использование двухполупериодного выпрямителя делает этот процесс еще более эффективным за счет направления импульсов переменного тока, так что как положительная, так и отрицательная половины входной синусоидальной волны рассматриваются как только положительные импульсы, эффективно удваивая частоту входных импульсов для конденсатора, что помогает держать его заряженным и обеспечивает более стабильное напряжение.
Диоды и конденсаторы создают различные умножители напряжения, чтобы взять небольшое напряжение переменного тока и умножить его, чтобы создать очень высокое выходное напряжение. Оба выхода переменного и постоянного тока возможны с использованием правильной конфигурации конденсаторов и диодов.
Демодуляция сигналов
Наиболее распространенным применением диодов является удаление отрицательного компонента сигнала переменного тока. Поскольку отрицательная часть сигнала переменного тока обычно идентична положительной половине, в процессе ее удаления фактически теряется очень мало информации, что приводит к более эффективной обработке сигнала.
Демодуляция сигнала обычно используется в радио как часть системы фильтрации, чтобы помочь извлечь радиосигнал из несущей волны.
Защита от перенапряжения
Диоды также функционируют как защитные устройства для чувствительных электронных компонентов. При использовании в качестве устройств защиты по напряжению диоды непроводящие в нормальных условиях работы, но сразу же закорачивают любой высоковольтный выброс на землю, где он не может повредить интегральную схему. Специальные диоды, называемые ограничителями переходного напряжения , разработаны специально для защиты от перенапряжения и могут выдерживать очень большие скачки мощности в течение коротких периодов времени, типичные характеристики скачка напряжения или поражения электрическим током, которые обычно повреждают компоненты и сокращают срок службы электронного изделия.
Кроме того , диод может регулировать напряжение, служа в качестве машинки для стрижки или ограничителя — специализированное назначение , что колпачки напряжения , которое может проходить через него в определенный момент.
Текущее рулевое управление
Основное применение диодов — управлять током и следить за тем, чтобы он двигался только в правильном направлении. Одной из областей, где текущая способность рулевого управления диодов используется для хорошего эффекта, является переключение с питания, поступающего от источника питания, на питание от аккумулятора. Когда устройство подключено и заряжается — например, сотовый телефон или источник бесперебойного питания — устройство должно получать питание только от внешнего источника питания, а не от батареи, и пока устройство подключено к аккумулятору, должно потребляться питание и перезарядка. Как только источник питания отключен, аккумулятор должен обеспечивать питание устройства, чтобы пользователь не заметил прерывания.
Хороший пример текущего рулевого управления — защита от обратного тока. Рассмотрим, к примеру, вашу машину. Когда ваша батарея разрядится, и дружелюбный прохожий предложит помочь с перемычками, если вы смешаете порядок красного и черного кабелей, вы не зажгете электрическую систему вашего автомобиля, потому что диоды, смежные с батареей, блокируют ток неправильного направления.
Логические ворота
Компьютеры работают в двоичном формате — бесконечное море нулей и единиц. Бинарные деревья решений в вычислениях основаны на логических элементах, включаемых диодами, которые контролируют, включен ли переключатель («1») или выключен («0»). Хотя в современных процессорах появляются сотни миллионов диодов, они функционально такие же, как диоды, которые вы покупаете в магазине электроники, — только намного меньше.
Диоды и Свет
Светодиодный фонарик — это просто фонарик, освещение которого исходит от светодиода. При наличии положительного напряжения светодиоды светятся .
Фотодиод, напротив, принимает свет через коллектор (как мини-солнечная панель) и преобразует этот свет в небольшое количество тока.