Innhold
- Den grunnleggende strukturen
- Tidlige dioder: radioer
- LED
- Fotodioder og lysfølsomme dioder
- Kretsbeskyttelse
En diode er en elektronisk komponent med to terminaler som leder strøm i bare en retning, og bare når en viss minimum potensiell forskjell, eller spenning, blir påført de to terminalene. Tidlige dioder ble brukt til å konvertere vekselstrøm til likestrøm og for å filtrere ut signalet i radioer. Dioder har siden blitt allestedsnærværende, brukt til å beskytte elektronikk, tenne på hjemmene våre og fjernkontrollsignaler.
Den grunnleggende strukturen
For å forstå grunnlaget for en bruk av dioder hjelper det å se på en standard diodes struktur. Standard p-n diode har to halvledere som lager kontakt, og danner et grensesnitt. Rene halvledere fører ikke, så metallforurensninger blir lagt til. I en halvleder av p-n-dioden gir forurensningsmetallet lett opp et elektron; den andre er likeledes dopet (forurenset) med et metall som enkelt tar imot et elektron. Ved grensesnittet beveger elektroner seg fra den ene siden til den andre, noe som gjør atomer som elektronene etterlot positivt ladet og mottakende atomer negative. Dette avviket fra nøytralitet skjer bare ved grensesnittet. Det skaper et elektrisk felt slik at elektronene som strømmer inn fra en ytre strøm stort sett går fra den elektronaksepterende siden til den elektrongivende siden.
Tidlige dioder: radioer
Denne ensrettede egenskapen ble først utnyttet i AM-radioer. Radiosignalet svinger fram og tilbake, og skaper en vekselstrøm i antennen. Før amplifisering må signalet gjøres ensrettet. En radiodiode slipper derfor gjennom halvparten av signalet som beveger elektronene i den ene retningen, men ikke den andre halvparten. Kort sagt blir vekselstrømmen omgjort til likestrøm. Kondensatorer filtrerer deretter ut høyfrekvensen, og bare lar lydsignalet være klart til forsterkning.
LED
Hvis du bruker en spenning over en diode, vil elektroner fra den elektriske strømmen som beveger seg rundt den elektriske kretsen avgi en spesifikk bølgelengde av lys når du festes til urenheten som godtar et elektron. Slik produserer lysdioder (LED) lys. Elektronene beveger seg deretter over halvledergrensesnittet på grunn av det elektriske feltet i mellom, krysser halvlederen som donerer elektroner, og fortsetter videre til bakenden av spenningskilden for å fullføre kretsen.
Fotodioder og lysfølsomme dioder
Akkurat som dioder kan produsere lys, kan de også skape strøm når de mottar det. De to typene fungerer sammen i en fjernkontrollenhet, for eksempel til TV-en din. Det siste er hvordan solcelleanlegg fungerer. To dioder sender ut lys fra fjernkontrollen: En avgir synlig lys for å gi deg beskjed om at signalet blir sendt; den andre avgir et binært signal med en usynlig bølgelengde (dermed behovet for den synlige fotodioden). Fotonene treffer den elektrongivende halvlederen, frigjør elektroner og ga dem kinetisk energi. Den kinetiske energien kan oversettes i bare en retning, siden bare en retning av elektrisk strøm er tillatt. Dette er på samme måte som solcellepaneler fungerer, og oversetter fotoner fra solen til elektrisk strøm i en retning.
Kretsbeskyttelse
En diode kan beskytte kretsløp mot feil innsatte batterier. Polariteten vil være feil, men det vil ikke skade kretsløpet forbi dioden, noe som bare tillater en svak strøm gjennom. Dioder spiller også en rolle i overspenningsvern. Såkalte "skreddioder" fører til en jordledning, men de slipper ikke jevn strøm på grunn av sin ensrettet retning. Ved en høy nok spenning vil en diode slippe spenningen gjennom. Når spenningen strømmer langt over driftsnivåene, åpnes skreddioden og lar den ekstra spenningen komme ut gjennom jordledningen.