En diod är en två-terminal elektronisk komponent som leder elektricitet i en enda riktning, och endast när en viss minsta potentiella skillnad eller spänning tillämpas på sina två terminaler. Tidiga dioder användes för att omvandla AC till DC och att filtrera ut signalen i radio. Dioder har sedan blivit allestädes närvarande, används för att skydda elektronik, tända våra hem och skicka fjärrkontrollsignaler.

Grundstrukturen

För att förstå grunden för en diods användning, hjälper det att titta på en standarddiods struktur. Standard p-n-dioden har två halvledare som gör kontakt och bildar ett gränssnitt. Rena halvledare utför inte, så metallföroreningar läggs till. I en halvledare av p-n-dioden ger föroreningsmetallen en elektron lätt upp; den andra är också dopad (förorenad) med en metall som enkelt accepterar en elektron. Vid gränssnittet flyttar elektronerna från en sida till den andra, vilket gör atomerna att elektronerna lämnade positivt laddade och mottagande atomer negativa. Denna avvikelse från neutralitet sker endast vid gränssnittet. Det skapar ett elektriskt fält så att elektroner som strömmar in från en yttre ström går oftast från den elektronövertagande sidan till den elektrondoncerande sidan.

Tidiga Dioder: Radios

Denna enhetliga egenskap var först utnyttjas i AM-radio. Radiosignalen svänger fram och tillbaka och skapar en växelström i antennen. Före förstärkning måste signalen göras enriktad. En radiodiod låter därför genom halvdelen av signalen flytta elektronerna i en riktning, men inte den andra halvan. Kort sagt, växlar växelströmmen till likström. Kondensatorer filtrerar sedan ut högfrekvensen och lämnar bara ljudsignalen, redo för förstärkning.

LED

Om du applicerar en spänning över en diod, flyttar elektroner från elströmmen runt den elektriska kretsen kommer att avge en specifik våglängd av ljus när den anbringas på föroreningen som accepterar en elektron. Så här bildar ljusdioder (LED) ljus. Elektronerna rör sig sedan över halvledargränssnittet på grund av det elektriska fältet däremellan, korsar halvledaren som donerar elektroner och fortsätter till baksidan av spänningskällan för att slutföra kretsen.

Fotodioder och ljuskänsliga Dioder

Precis som dioder kan producera ljus, kan de också skapa ström när de tar emot det. De två typerna fungerar tillsammans i en fjärrkontrollenhet, till exempel för din tv. Det senare är hur fotovoltaiska paneler fungerar. Två dioder avger ljus från din fjärrkontroll: En avger synligt ljus för att låta dig veta att signalen skickas. den andra avger en binär signal vid en osynlig våglängd (därmed behovet av den synliga fotodioden). Fotonen träffade den elektrondonerende halvledaren, frigjorde elektroner och gav dem kinetisk energi. Den kinetiska energin kan översättas i endast en riktning, eftersom endast en elektrisk strömriktning är tillåten. På samma sätt som solpaneler fungerar, översätter foton från solen till elektrisk ström i en enda riktning.

Kretskydd

En diod kan skydda kretsar från felaktigt inbyggda batterier. Polariteten kommer att vara felaktig, men det kommer inte att skada kretsarna förbi dioden, vilket endast tillåter en svag ström genom. Dioder spelar också en roll i överspänningsskydd. Så kallade "lavin" -dioder leder till en jordtråd, men de släpper inte regelbunden ström på grund av sin enriktning. Vid en tillräckligt hög spänning kommer en diod att låsa spänning genom. När spänningen ökar långt över driftsnivåerna öppnar snöskyddsdioden och låter extra spänning ut genom jordtråden.