Χρήσεις διόδου

Η δίοδος είναι ένα ηλεκτρικό εξάρτημα με δύο ακροδέκτες που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα κυρίως προς μία κατεύθυνση. Από τη μια πλευρά έχει μεγάλη αντίσταση και από την άλλη έχει μεγάλη αντίσταση. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο τι είναι η δίοδος και τι σημαίνει το σύμβολο της δίοδος σε αυτό το άρθρο.

Τι είναι η δίοδος;

Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα για τον περιορισμό της τάσης και τη μετατροπή AC σε DC. Ημιαγωγοί όπως το πυρίτιο και το γερμάνιο χρησιμοποιούνται για να αξιοποιήσουν στο έπακρο τις διόδους. Παρά το γεγονός ότι και οι δύο μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια προς την ίδια κατεύθυνση, ο τρόπος με τον οποίο το κάνουν διαφέρει.

Σύμβολο διόδου

Παραπάνω είναι μια αναπαράσταση μιας κοινής διόδου. Οι δύο ακροδέκτες γνωστοί ως άνοδος και κάθοδος φαίνονται στο παραπάνω διάγραμμα. Η άνοδος συμβολίζει τη συμβατική κατεύθυνση ροής του ρεύματος στην προς τα εμπρός πολωμένη κατάσταση και η αιχμή του βέλους είναι η άνοδος. Η κάθοδος βρίσκεται στο άλλο άκρο.

Κατασκευή διόδου

Ας δούμε την κατασκευή της διόδου τώρα που μάθαμε τι είναι δίοδος και τι σύμβολο διόδου που σημαίνει. Τα δύο υλικά ημιαγωγών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή διόδων είναι το πυρίτιο και το γερμάνιο. Όταν η τάση της ανόδου υπερβαίνει την τάση της καθόδου και η δίοδος άγει εύκολα με ελάχιστη απώλεια τάσης, λέγεται ότι είναι πολωμένη προς τα εμπρός. Όταν η τάση της καθόδου υπερβαίνει την τάση της ανόδου, η δίοδος λέγεται ότι έχει αντίστροφη πόλωση. Όταν μια δίοδος άγει, το βέλος στο σύμβολο απεικονίζει την κατεύθυνση της συμβατικής ροής ρεύματος.

Τύποι διόδου

• Δίοδος εκπομπής φωτός

• Δίοδος λέιζερ

• Δίοδος χιονοστιβάδας

• Δίοδος Zener

• Δίοδος Schottky

• Φωτοδίοδος

• Δίοδος σύνδεσης PN

Δίοδος εκπομπής φωτός (LED)

Το φως παράγεται όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ των ηλεκτροδίων διασχίζει αυτή τη δίοδο. Με άλλα λόγια, το φως παράγεται όταν μια σημαντική ποσότητα κινούμενου ρεύματος διέρχεται από αυτό. Αυτό το φως δεν είναι ορατό σε πολλές διόδους επειδή τα επίπεδα συχνότητας είναι πολύ χαμηλά για να επιτρέψουν την προβολή. Διατίθενται διαφορετικά χρώματα LED. Τα τρίχρωμα LED είναι LED που μπορούν να εκπέμπουν τρία χρώματα ταυτόχρονα. Το χρώμα του φωτός καθορίζεται από το ενεργειακό κενό του ημιαγωγού που χρησιμοποιείται.

Δίοδος λέιζερ

Είναι ένα μοναδικό είδος διόδου, καθώς εκπέμπει συνεκτικό φως. Βρίσκεται σε πολλές συσκευές αναπαραγωγής CD, συσκευές αναπαραγωγής DVD και εκτυπωτές λέιζερ. Αυτά είναι πιο δαπανηρά από τα LED, αλλά λιγότερο από άλλους κατασκευαστές λέιζερ. Το μόνο μειονέκτημα αυτών των διόδων είναι ότι έχουν μικρή διάρκεια ζωής.

Δίοδος χιονοστιβάδας

Πρόκειται για μια δίοδο αντίστροφης πόλωσης που χρησιμοποιεί το φαινόμενο της χιονοστιβάδας για να λειτουργήσει. Όταν η πτώση τάσης είναι σταθερή και ανεξάρτητη από το ρεύμα, η χιονοστιβάδα καταρρέει. Λόγω της εξαιρετικής ευαισθησίας τους, χρησιμοποιούνται για ανίχνευση εικόνων.

Δίοδος Zener

Επειδή μπορεί να προσφέρει σταθερή τάση αναφοράς, είναι το πιο πολύτιμο είδος διόδου. Όταν τροφοδοτείται μια συγκεκριμένη τάση, αυτές έχουν αντίστροφη πόλωση και καταστρέφονται. Όταν το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση είναι περιορισμένο, δημιουργείται μια σταθερή τάση. Οι δίοδοι Zener χρησιμοποιούνται συχνά σε τροφοδοτικά για την παροχή τάσης αναφοράς.

Δίοδος Schottky

Έχει χαμηλότερη τάση προς τα εμπρός από τις συμβατικές διόδους σύνδεσης PN πυριτίου. Όταν το ρεύμα είναι μέτριο και η τάση κυμαίνεται μεταξύ 0,15 και 0,4 βολτ, θα παρατηρηθεί η μείωση. Αυτά είναι κατασκευασμένα διαφορετικά για να επιτύχουν αυτήν την απόδοση. Οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές ανορθωτών.

Φωτοδίοδος

Ακόμη και μια μικρή ποσότητα ροής ρεύματος που προκαλείται από το φως μπορεί να ανιχνευθεί από μια φωτοδίοδο. Αυτά είναι εξαιρετικά χρήσιμα όταν πρόκειται για την ανίχνευση φωτός. Μια αντίστροφη δίοδος πόλωσης είναι ένας τύπος διόδου που εμφανίζεται ευρέως σε ηλιακά κύτταρα και φωτόμετρα. Χρησιμοποιούνται ακόμη και ως γεννήτριες ενέργειας.

Δίοδος σύνδεσης P-N

Οι δίοδοι με διασταύρωση P-N είναι επίσης γνωστές ως διόδους ανόρθωσης. Αυτές οι δίοδοι ανόρθωσης είναι κατασκευασμένες από ημιαγωγό υλικό και χρησιμοποιούνται στη διαδικασία. Μια δίοδος σύνδεσης P-N αποτελείται από δύο στρώματα ημιαγωγών. Στο ένα στρώμα του ημιαγωγού υλικού, το υλικό τύπου Ρ είναι ντοπαρισμένο, ενώ το υλικό τύπου Ν στο άλλο. Η ένωση P-N δημιουργείται όταν συνδυάζονται και τα δύο στρώματα τύπου P και N. Η δίοδος είναι επομένως γνωστή ως δίοδος σύνδεσης P-N.

Η δίοδος σύνδεσης P-N επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει προς τη μία κατεύθυνση, ενώ το εμποδίζει να ρέει προς την άλλη.

Χαρακτηριστικά της διόδου

Τα παρακάτω είναι τα χαρακτηριστικά της διόδου:

• Προωθημένη δίοδος

• Δίοδος αντίστροφης πόλωσης

• Δίοδος μηδενικής πόλωσης

 Εφαρμογή και χρήσεις διόδων

Οι δίοδοι διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη και χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές.

• Με τη διαγραφή ενός τμήματος του σήματος, ο πιο βασικός σκοπός θα ήταν η μετατροπή του ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος σε ρεύμα συνεχούς ρεύματος. Θα ήταν ανορθωτές αν είχαν αυτή την ικανότητα. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς διακόπτες καθώς και σε προστατευτικά υπέρτασης, καθώς μπορούν να αποτρέψουν τις αιχμές τάσης.

• Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση ψηφιακής λογικής. Στις τρέχουσες CPU, εκατομμύρια δίοδοι χρησιμοποιούνται με παρόμοιο τρόπο όπως οι λογικές πύλες.

• Χρησιμοποιούνται για την απομόνωση σημάτων από μια πηγή ενέργειας. Μία από τις πιο κοινές χρήσεις των διόδων είναι η αφαίρεση αρνητικών σημάτων από το εναλλασσόμενο ρεύμα. Η αποδιαμόρφωση σήματος είναι ο όρος για αυτή τη διαδικασία. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κυρίως σε ραδιόφωνα για την εξαγωγή ραδιοφωνικών σημάτων από ένα φέρον κύμα ως συσκευή φιλτραρίσματος.

• Μαζί τους γίνεται και τροφοδοτικό και διπλασιαστής τάσης. Η χρήση ενός ανορθωτή πλήρους κύματος θα βοηθήσει στην παροχή μιας πιο σταθερής τάσης. Όταν μια δίοδος και ένας πυκνωτής χρησιμοποιούνται μαζί, μια μέτρια τάση AC μπορεί να πολλαπλασιαστεί για να δώσει μια πολύ υψηλή τάση.

• Οι δίοδοι εκπομπής φωτός ή LED, χρησιμοποιούνται σε αισθητήρες, λέιζερ και μια ποικιλία άλλων συσκευών παραγωγής φωτός.

• Οι ρυθμιστές τάσης είναι δίοδοι zener, οι varactors χρησιμοποιούνται στον ηλεκτρονικό συντονισμό και οι βαρίστορ χρησιμοποιούνται για την καταστολή των γραμμών AC.

• Οι ενισχυτές λειτουργίας και τα τρανζίστορ είναι χτισμένα γύρω από διόδους.

Συμπέρασμα

Κατά τη διάρκεια της πόλωσης προς τα εμπρός, η δίοδος μεταφέρει ρεύμα καθώς αυξάνεται η τάση. Η δίοδος δεν άγει καθώς η τάση αυξάνεται κατά τη διάρκεια της αντίστροφης πόλωσης (η βλάβη συνήθως οδηγεί σε βλάβη της διόδου). Οι δίοδοι διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη και χρησιμοποιούνται για διάφορες λειτουργίες.