Innhold
- Diodeinstallasjon
- Diodekretsen
- Funksjoner av dioder
- Diodeinstallasjon for beskyttelse
- Typer av diodekretser
- Andre typer diode-applikasjoner
Du lurer kanskje på hva som lar de elektroniske enhetene i husholdningen din bruke strøm på sine egne måter. Elektrikere som lager disse apparatene, så vel som andre verktøy som brukes i industrien, trenger å vite hvordan du kobler til dioder for disse formålene.
Diodeinstallasjon
Når du kobler en diode i en elektrisk krets, må du sørge for at anoden og katoden er koblet i kretsen slik at ladningen strømmer fra den positivt ladede anoden til den negativt ladede katoden.
Du kan huske dette ved å huske at i diodekretsdiagrammet ser den vertikale linjen ved siden av trekanten ut som et negativt tegn, som indikerer at enden av dioden er negativt ladet. Du kan forestille deg at dette betyr at ladningene flyter fra den positive enden til den negative. Dette lar deg huske hvordan elektroner strømmer i krysset til en diode.
Husk potensialet og strømmen til kretsen og hvordan det påvirker diodenes plassering. Du kan forestille deg dioden som en bryter som åpnes eller lukkes for å fullføre kretsen. Hvis det er nok potensial til å la ladningen strømme gjennom dioden, lukkes bryteren slik at strømmen strømmer gjennom. Dette betyr at dioden er forspent fremover.
Du kan deretter bruke Ohms lov V = IR for å beregne spenning V, strøm Jeg og motstand R for å måle spenningsforskjellen mellom spenningskilden og selve dioden.
Hvis du koblet en diode i den andre retningen, ville dette reversere forspenningen av dioden da strømmen ville strømme fra katode til anode. I dette scenariet vil du øke uttømmingsområdet til dioden, området på den ene siden av diode-krysset som verken har elektroner eller hull (områder uten elektroner).
Bevegelsen av elektroner i det negativt ladede området ville fylle hullene i det positivt ladede området. Når du oppretter diode-tilkoblinger, må du være oppmerksom på hvordan dioden endres avhengig av retningen den er tilkoblet.
Diodekretsen
Når de brukes i elektriske kretser, sørger dioder for at strømmen strømmer gjennom en enkelt retning. De er konstruert ved hjelp av to elektroder, en anode og en katode, atskilt av et materiale.
Elektroner strømmer fra anoden, der oksidasjon eller elektrontap oppstår, til katoden, der reduksjon eller elektronforsterkning oppstår. Vanligvis er dioder laget med halvledere som lar ladningen strømme gjennom i nærvær av en elektrisk strøm eller ved å kontrollere deres motstand ved å bruke en prosess kjent som doping.
doping er en metode for å legge urenheter til en halvleder for å lage hull og lage halvlederen enten av n-typen (som i "negativ ladning") eller p-typen (som i "positiv ladning").
En halvleder av n-typen inneholder et overskudd av elektroner som er anordnet slik at ladningen kan strømme fritt gjennom mens den fortsatt er kontrollerbar. De er vanligvis produsert av arsen, fosfor, antimon, vismut og andre elementer som har fem valenselektroner. En halvleder av p-type har derimot en positiv ladning på grunn av hull, og er laget av gallium, bor, indium og andre elementer.
Distribusjonen av elektroner og hull lar ladningsstrømmen mellom halvledere av p-type og n-type, og når de kobles sammen, skaper de to P-N-krysset. Elektroner fra n-typen halvleder suser over til p-typen en i dioder som lar strømmen strømme i en enkelt retning.
Dioder kan typisk være laget av silisium, germanium eller selen. Ingeniører som lager dioder, kan bruke metallelektroder i et kammer uten annen gass eller med en gass ved lavt trykk.
Funksjoner av dioder
Disse funksjonene ved dioder som transporterer elektron i en retning gjør dem ideelle for likerettere, signalbegrensere, spenningsregulatorer, brytere, signalmodulatorer, signalblandere og oscillatorer. likerettere konvertere vekselstrøm til likestrøm. Signalgrenser la visse krefter av signaler passere.
Spenningsregulatorer opprettholde konstante spenninger i kretsløp. Signalmodulatorer endre fasevinkelen til et inngangssignal. Signalmikser endre frekvens som går gjennom og oscillatorer produserer signal selv.
Diodeinstallasjon for beskyttelse
Du kan også bruke dioder for å beskytte sensitive eller viktige komponenter i elektroniske enheter. Du kan bruke en diode som ikke fører under normale omstendigheter at når det plutselig er en spenning i spenningen, kjent som forbigående spenning, eller noen annen drastisk endring i signalet som kan forårsake skade, vil dioden undertrykke spenningen fra å skade resten av kretsen. Disse elektriske støtene på grunn av pigger ville ellers skade kretsløpet ved å bruke for mye spenning uten å la kretsen tilpasse seg til den.
Disse dioder er forbigående spenningsdempende dioder (TVS-er), og du kan bruke dem til å enten redusere forbigående spenning eller rette den et annet sted fra kretsen. Det silisiumbaserte P-N-krysset kan håndtere den forbigående spenningen, og deretter gå tilbake til normalt etter at spenningsspissen har passert. Noen TV-er bruker kjøleribber som kan håndtere pigger i spenning over lengre tid.
Typer av diodekretser
Kretser som konverterer strøm fra vekselstrøm (AC) til likestrøm (DC) kan bruke enten en enkelt diode eller en gruppe på fire av dem. Mens DC-enheter bruker ladning som strømmer i en enkelt retning, skifter vekselstrøm mellom frem- og bakoverretninger med jevne mellomrom.
Dette er viktig for å konvertere likestrøm fra kraftverk til vekselstrøm, som har form av en sinusbølge som brukes i de fleste husholdningsapparater. Likriktere som gjør dette gjør det ved å enten bruke en enkelt diode som bare lar halvparten av bølgen passere gjennom eller ta tilnærmingen til en helbølg likeretter som bruker begge halvdelene av AC-bølgeformen.
Diodekretsen demonstrerer hvordan denne oppførselen oppstår. Når en demodulator fjerner halvparten av AC-signalet fra en strømkilde, den bruker to hovedkomponenter. Den første er selve dioden, eller likeretteren, som øker signalet til halvparten av vekselstrømssyklusen.
Det andre er et lavpassfilter som kvitter seg med høyfrekvente komponenter i strømkilden. Den bruker en motstand og kondensator, en enhet som lagrer elektrisk ladning over tid, og bruker frekvensresponsen til selve kretsløpet for å bestemme hvilke frekvenser som skal slippes gjennom.
Disse diodekretsutførelsene fjerner generelt den negative komponenten i et vekselstrømsignal. Den har applikasjoner i radioer som bruker et filtersystem for å oppdage spesifikke radiosignaler fra generelle bølgebølger.
Andre typer diode-applikasjoner
Dioder brukes også til å lade elektroniske enheter som mobiltelefoner eller bærbare datamaskiner ved å bytte fra strømmen som leveres av batteriet til elektroniske enheter til strømmen til den eksterne strømforsyningen. Disse metodene styrer strømmen fra kilden og sikrer også at hvis batteriet til enheten døde, kan du gjøre andre tiltak for å lade enhetene dine.
Denne teknikken gjelder også for biler. Hvis batteriet på bilen din skulle gå ut, kan du bruke jumperkabler for å endre fordelingen av røde og svarte kabler for å bruke dioder for å forhindre at strømmen strømmer i feil retning.
Datamaskiner som bruker binær informasjon i form av nuller, og som også bruker dioder for å arbeide gjennom binære beslutningstrær. Disse tar form av logikkportene, de grunnleggende enhetene i digitale kretsløp som lar informasjon passere basert på sammenligning av to forskjellige verdier. Disse er bygget ved å bruke begge typer diodestykker som er mye mindre minus enn dioder i andre applikasjoner.