Obsah
Dióda je elektronický komponent s dvoma svorkami, ktorý vedie elektrinu iba v jednom smere a iba vtedy, keď je na jej dva terminály aplikovaný určitý minimálny potenciálny rozdiel alebo napätie. Prvé diódy sa použili na konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd a na odfiltrovanie signálu v rádiách. Diódy sa odvtedy stali všadeprítomné a používajú sa na ochranu elektroniky, osvetlenie našich domovov a signály diaľkového ovládania.
Základná štruktúra
Aby sme pochopili podstatu použitia diód, pomáha sa pozrieť na štruktúru štandardnej diódy. Štandardná p-n dióda má dva polovodiče, ktoré sú v kontakte a tvoria rozhranie. Čisté polovodiče nevedú, takže sa pridávajú kovové nečistoty. V jednom polovodiči p-n diódy kontaminujúci kov ľahko vzdáva elektrón; druhý je tiež dotovaný (impurifikovaný) kovom, ktorý ľahko prijíma elektrón. Na rozhraní sa elektróny pohybujú z jednej strany na druhú, čím robia atómy, ktoré elektróny zanechali, kladne nabité a prijímajúce atómy negatívne. Táto odchýlka od neutrality sa vyskytuje iba na rozhraní. Vytvára elektrické pole, takže elektróny prúdiace z vonkajšieho prúdu väčšinou prechádzajú zo strany prijímajúcej elektróny na stranu poskytujúcu elektróny.
Skoré diódy: Rádia
Táto jednosmerná vlastnosť sa prvýkrát využívala v rádiách AM. Rádiový signál kmitá tam a späť a vytvára v anténe striedavý prúd. Pred zosilnením musí byť signál jednosmerný. Dioda rádia preto prepúšťa polovicu signálu a pohybuje elektrónmi jedným smerom, ale nie druhou polovicou. Stručne povedané, AC sa zmení na DC. Kondenzátory potom odfiltrujú vysokú frekvenciu a zostanú iba zvukové signály pripravené na zosilnenie.
LED
Ak použijete napätie cez diódu, elektróny z elektrického prúdu pohybujúceho sa okolo elektrického obvodu budú emitovať špecifickú vlnovú dĺžku svetla, keď sa pripájajú k nečistote, ktorá prijíma elektrón. Takto svetelné diódy (LED) produkujú svetlo. Elektróny sa potom pohybujú cez polovodičové rozhranie z dôvodu elektrického poľa medzi nimi, prechádzajú polovodičom, ktorý daruje elektróny, a pokračujú ďalej k zadnému koncu zdroja napätia, aby sa dokončil obvod.
Fotodiódy a svetlocitlivé diódy
Rovnako ako diódy môžu produkovať svetlo, môžu tiež vytvárať prúd, keď ho prijímajú. Tieto dva typy spolu pracujú v diaľkovom ovládači, napríklad pre váš televízor. To je spôsob fungovania fotovoltaických panelov. Dve diódy vyžarujú svetlo z diaľkového ovládača: Jedna emituje viditeľné svetlo, aby ste vedeli, že sa vysiela signál; druhý vysiela binárny signál pri neviditeľnej vlnovej dĺžke (teda potreba viditeľnej fotodiódy). Fotóny zasiahli polovodič darujúci elektróny, uvoľnili elektróny a dali im kinetickú energiu. Kinetická energia sa môže prenášať iba v jednom smere, pretože je povolený iba jeden smer elektrického prúdu. Rovnakým spôsobom fungujú solárne panely, ktoré premieňajú fotóny zo slnka na elektrický prúd iba v jednom smere.
Ochrana obvodov
Dióda môže chrániť obvody pred nesprávne vloženými batériami. Polarita bude nesprávna, ale nepoškodí obvody okolo diódy, ktorá umožní prechod slabého prúdu. Diódy tiež hrajú úlohu pri prepäťových ochráncoch. Takzvané „lavínové“ diódy vedú k uzemňovaciemu vodiču, ale kvôli svojej jednosmernej orientácii nedovoľujú bežný prúd. Pri dostatočne vysokom napätí prepúšťa dióda napätie. Keď napätie prudko stúpne nad prevádzkovú úroveň, lavínová dióda sa otvorí a prepustí ďalšie napätie cez uzemňovací vodič.