Dióda: Működési elv, típusok, 7 fontos alkalmazás

TARTALOM

• Meghatározás
• Dióda szimbólum
• Fontos funkciók
• Diódák előfeszítési technikája
• Fontos típusok
• A diódák alkalmazásai

Mik azok a diódák?

A dióda meghatározása:

"A dióda egy speciális elektronikus elem, két elektródával, amelyeket anódnak és katódnak neveznek."

                                 

A diódák többsége félvezetőkből, például szilíciumból, germániumból vagy szelénből készül.

Hogyan működik a dióda?

A dióda működési elve:

A dióda alapvető jellemzője, hogy az elektromos áramot csak egy irányba továbbítja. Ha a katód negatív töltésű az anódnál nagyobb feszültség mellett, egy bizonyos áram, az úgynevezett "forward break over" elkezd átfolyni rajta.

Ha a katód az anódhoz képest +ve fel van töltve, akkor nem vezet áramot. Ezek egyenirányítóként, kapcsolóként és határolóként üzemeltethetők.

Az előremenő áttörési feszültség körülbelül 0.6 volt a szilícium, 0.3 volt a germánium és 1 volt a szelén anyag esetében.

Az előretörési pontnál, ha analóg jel áramlik át a diódán, a jel hullámalakja pontatlan és torz. Az összes generált jel harmonikus és a bemeneti frekvencia integrál többszöröse. Ezek általában mikrohullámú frekvencián állítanak elő jeleket a megfelelő szintű és polaritású feszültségalkalmazással.

A dióda szimbóluma:

A diódák legfontosabb jellemzői:

• A dióda egy kétpólusú elektronikus alkatrész
• Egyik irányban kisebb az ellenállása, másik irányban nagyobb
• A diódák többsége szilíciumból készül
• A feszültségesés előretolt előfeszítés esetén körülbelül 0.7 volt.
• Fordított előfeszítés esetén a kimerítő réteg régiója növekedni fog.

Különböző típusú diódák:

1. PN csatlakozó dióda –

"A dióda egy PN átmenet, amelynek egyik oldalán P-típusú, másik oldalán N-típusú".

2. Fénykibocsátó dióda (LED) –

"A LED egy félvezető fényforrás, amely fényt bocsát ki, amikor áram folyik rajta."

3. Fotódióda –

"Ez egy félvezető alapú PN átmenet dióda, ha fénynek van kitéve, potenciálkülönbség keletkezik"

4.   Schottky dióda –

 "Ezt egy félvezető és egy fém találkozása révén tervezték. Néha forró vivődiódaként ismert.

5.   Alagút dióda -

" Félvezető dióda, amelynek az alagútképzés miatt ténylegesen negatív ellenállása van”.

6.   Varactor dióda -

 "A fordított feszültség változásával változó belső kapacitású dióda”.

7.   Zener dióda -

"Speciális típusú dióda, amelyet arra terveztek, hogy lehetővé tegye az áram visszafelé továbbítását fordított feszültség alkalmazásakor.

Melyek az ideális diódák?

Ideális diódában, ha előre előfeszített állapotban van, az áram szabadon folyni kezd a készülékből. Ideálisban általában feszültségesés nélkül, ha előre előfeszített. Az összes többi feszültségforrás átesik az áramköri ellenállásokon. Fordított előfeszítés esetén egy ideális diódában nulla az áram, és végtelen az ellenállása.

Mik azok a gyakorlati diódák?

Egy gyakorlati diódában az ellenállások némelyike ​​lehetővé teszi az áram áramlását, ha előretolódik. Az ellenállások jelenléte miatt némi teljesítmény disszipálódik, amikor az áram elkezd átfolyni az előrefeszítetten. Ha fordított előfeszítésben van, a nagy ellenállás miatt vezethet.

A dióda általában PN átmenet.

1. Ez egy gátpotenciál. Ennek a problémának a megoldására a pn átmenetre adott extra feszültség révén képes lehet vezetni.
2. Tehát az áram áthalad a pn átmeneten, ha a gátpotenciált kihagyjuk.
3. Két fémes vezetéssel rendelkezik, és pn átmenetnek nevezik.
4. A külső feszültség alkalmazásának folyamata a csatorna előfeszítése.

Előretolt:

• Egy akkumulátor csatlakozik a +ve terminálhoz a pn átmenet dióda p-oldalához, majd csatlakoztassa a -ve terminált az n oldalhoz.
• Ha a potenciálgátnál nagyobb külső feszültséget alkalmazunk, akkor az elkezdi vezetni az áramot
• A dióda egyenáramú feszültségforráshoz (V) csatlakozik
• A diódán lévő feszültséget pn átmenetes dióda előremenő karakterisztikának nevezzük
• A V külső feszültség miatt nem folyik diódaáram, amíg el nem éri az A-t_f  ellenzi a beépített feszültség, amelynek értéke 0.
• A feszültség azonban A fölé emelkedik, és a diódaáram gyorsan csökken.
• Ha az előremenő áram kívülről visszafelé irányul, akkor elvágja a feszültségtengelyt egy olyan pontban, ahonnan V_k meg lehet határozni

Fordított torzítás:

• Ha feszültséget kapcsolunk a pn átmenetes diódákra – a ve terminált a p típusú félvezetőhöz csatlakoztatjuk. Hasonlóképpen a +ve terminál az n-típusúhoz csatlakozik.
• A p-oldal nyílásai a -ve terminál felé vonzódnak. Míg az n-oldal szabad elektronjai a +ve terminális felé vonzódnak.
• A fordított előfeszítés lépésenként növekszik, és megfigyelhető a diódaáram.
• Amikor a fordított torzítás növekszik V_BR a dióda fordított árama nagyon rövid időn belül megnő.

A diódák kapcsolási tulajdonságai:

Előfeszítés esetén, amikor kis feszültséget alkalmazunk, a dióda vezet, ami meghaladja a bekapcsolt állapotnak nevezett feszültségvágást.

Fordított előfeszítés esetén csak a kis feszültségű áramforrásokat, amelyek fordított feszültsége kisebb, mint a leállási érték, nevezzük kikapcsolt állapotnak.

A kapcsolás során a dióda tulajdonsága az előre feszítésről bekapcsolt állapotból a fordított előfeszítésből kikapcsolt állapotba, vagy fordítva.

Diódák alkalmazásai

Helyesbítés:

A dióda általában egyenirányítóként működik, és a váltakozó áramú áramforrást állandó tápegységgé lapítja. Ez úgy érheti el ezt a feladatot, hogy az egyik irányban akadályozza az áramlást, és áthalad a másik irányban.

Fénykibocsátás:  

A LED sokkal hatékonyabb fényforrást biztosít. Az izzók drágábbak, mint az izzólámpás társaik, részben azért, mert további vezérlőáramkörre van szükségük a váltakozó árammal való működésükhöz.

Induktív terheléseloszlás:

Ebben az alkalmazásban diódákat használnak, amikor az induktív terhelést kikapcsolják, az általa tárolt energiának el kell jutnia valahova. Megfelelő áramkör-védelem nélkül a tárolt energia feszültségcsúcsokhoz vezethet, amelyek a kapcsolón keresztül ívelhetnek, és potenciálisan túlterhelhetik a tranzisztort. Ez a konfiguráció lehetővé teszi az áram eloszlását az induktivitáson, és visszacsatol a tápegységbe, és védi az áramkört.

Érzékelés és vezérlés:

A félvezetők az optikai hatások alapján könnyen generálhatnak elektromos töltést. Általában ezek az eszközök úgy vannak becsomagolva, hogy elzárják a fényt a nem szándékos elektromos tevékenység elkerülése érdekében. A fotodiódák ennek a hatásnak az optimalizálására készültek. Ezeket a fotodiódákat gyakran használják az infravörös spektrumban, például a fogyasztói távirányítókban.

További elektronikával kapcsolatos cikkért kattints ide