Hvordan anvendes dioder i vores hverdagsliv?

En diode er en to-terminal elektronisk komponent, der fører elektricitet i kun én retning, og kun når en bestemt mindste potentielle forskel eller spænding påføres to terminaler. Tidlige dioder blev brugt til at omdanne AC til DC og til at filtrere signalet i radioer. Dioder er siden blevet allestedsnærværende, bruges til at beskytte elektronik, lyser vores hjem og sender fjernbetjeningssignaler.

Grundstrukturen

For at forstå grundlaget for en diode brug, hjælper det at se på en standard diode struktur. Standard p-n diode har to halvledere, der skaber kontakt og danner en grænseflade. Rene halvledere udfører ikke, så der tilsættes metal urenheder. I en halvleder af p-n-dioden giver det forurenende metal op et elektron nemt; den anden er ligeledes doteret (urenheder) med et metal, der nemt accepterer et elektron. Ved grænsefladen bevæger elektronerne fra den ene side til den anden, hvilket gør atomerne, at elektronerne forlod positivt ladede og de modtagende atomer negative. Denne afvigelse fra neutralitet sker kun ved grænsefladen. Det skaber et elektrisk felt, så elektroner, der strømmer ind fra en udvendig strøm, går oftest fra den elektron-accepterende side til den elektron-donerende side.

Tidlige Dioder: Radios

Denne ensrettede egenskab var først udnyttes i AM radioer. Radiosignalet svinger frem og tilbage og skaber en vekselstrøm i antennen. Før forstærkning skal signalet laves ensrettet. En radiodiode danner derfor gennem halvdelen af ​​signalet elektronerne i en retning, men ikke den anden halvdel. Kort sagt, vekselstrømmen ændres til DC. Kondensatorer filtrerer derefter højfrekvensen ud, og kun lydsignalet er klar til forstærkning.

LED

Hvis du anvender en spænding over en diode, strømmer elektroner fra den elektriske strøm rundt om det elektriske kredsløb vil udsende en bestemt bølgelængde af lys, når den fastgøres til den urenhed, der accepterer en elektron. Sådan producerer lysdioder (LED'er) lys. Elektronerne bevæger sig derefter over halvledergrensesnittet på grund af det elektriske felt imellem, krydser halvlederen, der donerer elektroner, og fortsætter til den bageste ende af spændingskilden for at fuldføre kredsløbet.

Fotodioder og lysfølsomme Dioder

Ligesom dioder kan producere lys, kan de også oprette strøm, når de modtager det. De to typer arbejder sammen i en fjernbetjeningsenhed, for eksempel til dit fjernsyn. Sidstnævnte er, hvordan fotovoltaiske paneler arbejder. To dioder udsender lys fra din fjernbetjening: En udsender synligt lys for at fortælle dig, at signalet sendes; den anden udsender et binært signal ved en usynlig bølgelængde (dermed behovet for den synlige fotodiode). Fotoner ramte den elektrondonerende halvleder, frigiver elektroner og giver dem kinetisk energi. Den kinetiske energi kan kun oversættes i én retning, da kun en retning af elektrisk strøm er tilladt. Det er på samme måde som solpaneler arbejder, der oversætter fotoner fra solen til elektrisk strøm i kun én retning.

Kredsløbsbeskyttelse

En diode kan beskytte kredsløb fra forkert indførte batterier. Polariteten vil være forkert, men det vil ikke beskadige kredsløbet forbi dioden, hvilket kun tillader en svag strøm igennem. Dioder spiller også en rolle i overspændingsbeskyttere. De såkaldte "lavine" dioder fører til en jordledning, men de tillader ikke regelmæssig strøm igennem på grund af deres ensrettede orientering. Ved en høj nok spænding vil en diode lade spænding igennem. Når spændingen stiger langt over driftsniveauerne, åbner lavine dioden op og lader ekstra spænding ud gennem jordledningen.