Inhoud
Een diode is een elektronische component met twee terminals die elektriciteit in slechts één richting geleidt, en alleen wanneer een bepaald minimaal potentiaalverschil of spanning op zijn twee terminals wordt aangelegd. Vroege diodes werden gebruikt om AC naar DC om te zetten en het signaal in radio's uit te filteren. Diodes zijn sindsdien overal en worden gebruikt om de elektronica te beschermen, onze huizen te verlichten en signalen van de afstandsbediening te bedienen.
De basisstructuur
Om de basis van het gebruik van een diode te begrijpen, helpt het om naar de structuur van een standaarddiode te kijken. De standaard p-n diode heeft twee halfgeleiders die contact maken en een interface vormen. Pure halfgeleiders geleiden niet, dus metalen onzuiverheden worden toegevoegd. In één halfgeleider van de p-n diode geeft het verontreinigende metaal gemakkelijk een elektron af; de andere is eveneens gedoteerd (onzuiver) met een metaal dat een elektron gemakkelijk accepteert. Op het grensvlak bewegen elektronen van de ene kant naar de andere, waardoor de atomen die de elektronen positief geladen hebben achtergelaten en de ontvangende atomen negatief zijn. Deze afwijking van neutraliteit gebeurt alleen op de interface. Het creëert een elektrisch veld zodat elektronen die binnenstromen van een externe stroom meestal van de elektronenaccepterende zijde naar de elektronenafgevende zijde gaan.
Vroege Diodes: Radio's
Deze unidirectionele eigenschap werd voor het eerst geëxploiteerd in AM-radio's. Het radiosignaal oscilleert heen en weer, waardoor een wisselstroom in de antenne ontstaat. Voor versterking moet het signaal unidirectioneel worden gemaakt. De diode van een radio laat dus de helft van het signaal door en beweegt de elektronen in de ene richting, maar niet de andere helft. Kortom, de AC wordt omgezet in DC. Condensatoren filteren vervolgens de hoge frequentie eruit, waardoor alleen het audiosignaal gereed is voor versterking.
LED
Als u een spanning over een diode toepast, zullen elektronen van de elektrische stroom die rond het elektrische circuit beweegt, een specifieke golflengte van licht uitzenden wanneer ze worden aangesloten op de onzuiverheid die een elektron accepteert. Dit is hoe light-emitting diodes (LED's) licht produceren. De elektronen bewegen vervolgens over de halfgeleiderinterface vanwege het elektrische veld ertussen, kruisen de halfgeleider die elektronen doneert en gaan verder naar de achterkant van de spanningsbron om het circuit te voltooien.
Fotodiodes en lichtgevoelige diodes
Net zoals diodes licht kunnen produceren, kunnen ze ook stroom creëren wanneer ze het ontvangen. De twee typen werken samen in een afstandsbediening, bijvoorbeeld voor uw televisie. Het laatste is hoe fotovoltaïsche panelen werken. Twee diodes zenden licht uit uw afstandsbediening: een geeft zichtbaar licht om u te laten weten dat het signaal wordt verzonden; de andere zendt een binair signaal uit op een onzichtbare golflengte (dus de behoefte aan de zichtbare fotodiode). De fotonen raken de elektronendonerende halfgeleider, maken elektronen vrij en geven ze kinetische energie. De kinetische energie kan zich in slechts één richting vertalen, omdat slechts één richting van elektrische stroom is toegestaan. Dit is dezelfde manier als zonnepanelen, waarbij fotonen van de zon in slechts één richting worden omgezet in elektrische stroom.
Circuit bescherming
Een diode kan het circuit beschermen tegen verkeerd geplaatste batterijen. De polariteit is niet correct, maar het beschadigt het circuit niet voorbij de diode, die slechts een zwakke stroom doorlaat. Diodes spelen ook een rol bij overspanningsbeveiligers. Zogenaamde "lawine" -dioden leiden naar een aardedraad, maar ze laten geen reguliere stroom door vanwege hun unidirectionele oriëntatie. Bij een voldoende hoge spanning laat een diode de spanning door. Wanneer de spanning tot ver boven het operationele niveau stijgt, opent de lawinediode en laat de extra spanning door de aardedraad.