Простейший полупроводниковый компонент - диод - выполняет множество полезных функций, связанных с его основной целью управления направлением потока электрического тока. Диоды позволяют протекать через них только в одном направлении.
Совершенно эффективные диоды выглядят как разомкнутые цепи с отрицательным напряжением, и в противном случае они выглядят как короткие замыкания. Но поскольку диоды допускают некоторую неэффективность, их отношение тока к напряжению нелинейно.
Таким образом, вам нужно проконсультироваться со спецификацией диода, чтобы увидеть график кривой любого прямого напряжения диода относительно его прямого тока, чтобы вы выбрали правый диод для своего конкретного проекта.
Применение диодов
Несмотря на то, что это просто простые двухконтактные полупроводниковые приборы, диоды жизненно важны в современной электронике. Некоторые из типичных применений диодов включают:
- Выпрямление напряжения, например, включение переменного тока в постоянное напряжение
- Изоляция сигналов от источника питания
- Управление размером сигнала
- Смешивающие сигналы
Преобразование мощности
Одним из важных применений диодов является преобразование мощности переменного тока в постоянную мощность. Один диод или четыре диода могут использоваться для преобразования питания 110 В на постоянный ток, образуя половину (один диод) или полноволновый (четыре диода) выпрямитель , Диод делает это, позволяя пройти через него только половину волны переменного тока. Когда этот импульс напряжения используется для зарядки конденсатора, выходное напряжение, по-видимому, является постоянным постоянным напряжением с малой пульсацией напряжения. Использование полноволнового выпрямителя делает этот процесс еще более эффективным путем маршрутизации импульсов переменного тока, так что положительная и отрицательная половины входной синусоидальной волны рассматриваются как только положительные импульсы, эффективно удваивая частоту входных импульсов на конденсаторе, что помогает сохранить заряд и обеспечить более стабильное напряжение.
Диоды и конденсаторы также могут использоваться для создания нескольких типов множителей напряжения для получения небольшого переменного напряжения и умножения его на создание высоковольтных выходов. Оба выхода переменного и постоянного тока возможны с использованием правильной конфигурации конденсаторов и диодов.
Демодуляция сигналов
Наиболее часто используемым диодом является удаление отрицательной составляющей сигнала переменного тока. Поскольку отрицательная часть формы переменного тока обычно идентична положительной половине, очень мало информации эффективно теряется в этом процессе ее снятия, что приводит к более эффективной обработке сигнала.
Сигнальная демодуляция обычно используется в радиостанциях как часть системы фильтрации, чтобы помочь извлечь радиосигнал от несущей волны.
Защита от перенапряжения
Диоды также хорошо функционируют как защитные устройства для чувствительных электронных компонентов. При использовании в качестве устройств защиты от напряжения диоды являются непроводящими при нормальных рабочих условиях, но немедленно замыкают любой высоковольтный шип на землю, где он не может повредить интегральную схему. Специализированные диоды, называемые подавители переходных напряжений разработаны специально для защиты от перенапряжения и могут работать с очень большими шипами питания в течение коротких периодов времени, типичными характеристиками всплеска напряжения или поражения электрическим током, которые обычно повреждают компоненты и сокращают срок службы электронного продукта.
Аналогично, диод может регулировать напряжение, выступая в качестве клипер или ограничитель - специализированное назначение, которое перекрывает напряжение, которое может проходить через него в определенной точке.
Текущее рулевое управление
Основное применение диодов - управлять током и следить за тем, чтобы он протекал только в правильном направлении. Одной из областей, где текущая управляемость диодов используется для хорошего эффекта, является переход от питания, поступающего от источника питания, к питанию от батареи. Когда устройство подключено и заряжается, например, сотовый телефон или источник бесперебойного питания, устройство должно потреблять энергию только от внешнего источника питания, а не от батареи, и, когда устройство подключено к батарее, необходимо использовать мощность и подзарядки. Как только источник питания будет удален, батарея должна включить питание устройства, чтобы пользователь не заметил прерывания.
Хорошим примером текущего рулевого управления является защита от обратного тока. Рассмотрим, например, ваш автомобиль. Когда ваша батарея умирает и дружелюбный прохожий предлагает помощь с перемычками, если вы смешиваете порядок красных и черных кабелей, вы не будете жарить электрическую систему своего автомобиля, потому что диоды, прилегающие к батарее, блокируют ток неправильного направления.
Логические ворота
Компьютеры работают в двоичном виде - бесконечное море нулей и единиц. Бинарные деревья принятия решений в вычислениях основаны на логических логиках, которые активируются 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, - 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 (например, мини-солнечную панель) и преобразует этот свет в небольшое количество тока.
