Das einfachste Halbleiterbauteil - das Diode -Führt eine Reihe nützlicher Funktionen aus, die mit dem Hauptzweck der Steuerung der Stromflussrichtung zusammenhängen. Dioden erlauben den Stromfluss nur in eine Richtung.
Vollkommen effiziente Dioden scheinen offene Stromkreise mit negativer Spannung zu sein, und sie sehen ansonsten wie Kurzschlüsse aus. Da Dioden jedoch eine gewisse Ineffizienz zulassen, ist ihre Beziehung zwischen Strom und Spannung nicht linear.
Daher sollten Sie sich das Datenblatt einer Diode ansehen, um eine Kurve der Kurve der Durchlassspannung einer bestimmten Diode relativ zu ihrem Durchlassstrom zu sehen, sodass Sie die richtige Diode für Ihr bestimmtes Projekt auswählen können.
Anwendungen von Dioden
Obwohl Dioden nur einfache zweipolige Halbleiterbauelemente sind, sind Dioden in der modernen Elektronik unverzichtbar. Einige typische Anwendungen von Dioden sind:
- Gleichrichten einer Spannung, z. B. Wechselstrom in Gleichspannungen
- Signale von einer Versorgung trennen
- Größe eines Signals steuern
- Signale mischen
Leistungsumwandlung
Eine wichtige Anwendung von Dioden ist die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Eine einzelne Diode oder vier Dioden können verwendet werden, um 110 V-Haushaltsstrom in Gleichstrom umzuwandeln, indem eine halbe (einzelne Diode) oder eine Vollwelle (vier Dioden) gebildet wird. Gleichrichter . Eine Diode tut dies, indem sie nur die Hälfte der AC-Wellenform durchlässt. Wenn dieser Spannungsimpuls zum Laden eines Kondensators verwendet wird, scheint die Ausgangsspannung eine stationäre Gleichspannung mit einer kleinen Spannungswelligkeit zu sein. Die Verwendung eines Vollwellengleichrichters macht diesen Vorgang noch effizienter, indem die Wechselstromimpulse so geleitet werden, dass sowohl die positive als auch die negative Hälfte der Eingangssinuswelle als nur positive Impulse angesehen werden, wodurch die Frequenz der Eingangsimpulse effektiv auf den Kondensator verdoppelt wird hält es aufgeladen und liefert eine stabilere Spannung.
Dioden und Kondensatoren können auch verwendet werden, um eine Reihe von Arten von Spannungsvervielfachern zu erzeugen, um eine kleine Wechselspannung zu nehmen und zu multiplizieren, um sehr hohe Spannungsausgänge zu erzeugen. Mit der richtigen Konfiguration von Kondensatoren und Dioden sind sowohl AC- als auch DC-Ausgänge möglich.
Demodulation von Signalen
Die häufigste Verwendung von Dioden besteht darin, die negative Komponente eines Wechselstromsignals zu entfernen. Da der negative Teil einer Wechselstrom-Wellenform normalerweise mit der positiven Hälfte identisch ist, geht bei diesem Vorgang des Entfernens dieser Information sehr wenig Information verloren, was zu einer effizienteren Signalverarbeitung führt.
Die Signaldemodulation wird üblicherweise in Funkgeräten als Teil des Filtersystems verwendet, um das Funksignal aus der Trägerwelle zu extrahieren.
Überspannungsschutz
Dioden funktionieren auch gut als Schutzvorrichtungen für empfindliche elektronische Komponenten. Bei Verwendung als Spannungsschutzvorrichtungen sind die Dioden unter normalen Betriebsbedingungen nicht leitend, schließen jedoch Hochspannungsspitzen sofort an Masse ab, so dass sie einen integrierten Schaltkreis nicht beschädigen können. Spezialisierte Dioden genannt Transientenspannungsunterdrücker wurden speziell für den Überspannungsschutz entwickelt und eignen sich für kurze Zeit für sehr große Leistungsspitzen, typische Eigenschaften einer Spannungsspitze oder eines elektrischen Schlags, die normalerweise Bauteile beschädigen und die Lebensdauer eines elektronischen Produkts verkürzen würden.
In ähnlicher Weise kann eine Diode die Spannung regulieren, indem sie als a dient Clipper oder ein Begrenzer - ein spezieller Zweck, der die Spannung begrenzt, die an einem bestimmten Punkt durch sie hindurchgehen kann.
Aktuelle Lenkung
Die Grundanwendung von Dioden besteht darin, den Strom zu steuern und sicherzustellen, dass er nur in die richtige Richtung fließt. Ein Bereich, in dem die Stromsteuerfähigkeit von Dioden gut genutzt wird, ist das Umschalten von einer Stromversorgung, die von einer Stromversorgung kommt, zu einer von einer Batterie laufenden Energie. Wenn ein Gerät angeschlossen ist und aufgeladen wird (z. B. ein Mobiltelefon oder eine unterbrechungsfreie Stromversorgung), sollte das Gerät nur Strom von der externen Stromversorgung beziehen und nicht von der Batterie, und während das Gerät angeschlossen ist, wird die Batterie mit Strom versorgt und aufladen. Sobald die Stromquelle entfernt wird, sollte der Akku das Gerät mit Strom versorgen, damit der Benutzer keine Unterbrechung bemerkt.
Ein gutes Beispiel für die Stromlenkung ist durch Rückstromschutz. Betrachten Sie zum Beispiel Ihr Auto. Wenn Ihre Batterie leer ist und ein freundlicher Passant bei den Überbrückungskabeln hilft, wenn Sie die Reihenfolge der roten und schwarzen Kabel mischen, werden Sie das elektrische System Ihres Autos nicht braten, da an die Batterie angrenzende Dioden den Strom in die falsche Richtung blockieren.
Logikgatter
Computer arbeiten binär - ein endloses Meer von Nullen und Einsen. Die binären Entscheidungsbäume in der Berechnung basieren auf Logikgattern, die durch Dioden aktiviert werden, die steuern, ob ein Schalter ein- ("1") oder aus ("0") ist. Obwohl in modernen Prozessoren Hunderte Millionen Dioden vorkommen, entsprechen sie funktional den Dioden, die Sie im Elektronikfachgeschäft kaufen - nur viel kleiner.
Dioden und Licht
Eine LED-Taschenlampe ist nur eine Taschenlampe, deren Beleuchtung von einer Leuchtdiode stammt. Bei positiver Spannung leuchten LEDs.
Im Gegensatz dazu nimmt eine Fotodiode Licht durch einen Kollektor (wie ein Mini-Solarpanel) auf und wandelt dieses Licht in einen geringen Strom um.
