Диод представляет собой электронный компонент с двумя выводами, который проводит электричество только в одном направлении и только тогда, когда к его двум выводам приложена определенная минимальная разность потенциалов или напряжение. Ранние диоды использовались для преобразования переменного тока в постоянный и для фильтрации сигнала в радиоприемниках. С тех пор диоды стали повсеместными, они используются для защиты электроники, освещения наших домов и отправки сигналов дистанционного управления.
Чтобы понять основы использования диода, полезно взглянуть на стандартную структуру диода. Стандартный p-n-диод имеет два полупроводника, которые соприкасаются, образуя интерфейс. Чистые полупроводники не проводят ток, поэтому добавляются металлические примеси. В одном полупроводнике p-n-диода загрязняющий металл легко отдает электрон; другой также легирован (очищен) металлом, который легко принимает электрон. На границе раздела электроны перемещаются с одной стороны на другую, делая атомы, которые оставили электроны, положительно заряженными, а принимающие атомы — отрицательными. Это отклонение от нейтральности происходит только на границе раздела. Он создает электрическое поле, так что электроны, поступающие от внешнего тока, в основном идут со стороны, принимающей электроны, на сторону, отдающую электроны.
Это однонаправленное свойство было впервые использовано в AM-радиоприемниках. Радиосигнал колеблется взад и вперед, создавая переменный ток в антенне. Перед усилением сигнал необходимо сделать однонаправленным. Таким образом, радиодиод пропускает половину сигнала, перемещая электроны в одном направлении, но не пропускает другую половину. Короче говоря, переменный ток превращается в постоянный. Затем конденсаторы отфильтровывают высокие частоты, оставляя только звуковой сигнал, готовый к усилению.
Если вы приложите напряжение к диоду, электроны от электрического тока, движущегося по электрической цепи, будут излучать свет с определенной длиной волны при присоединении к примеси, которая принимает электрон. Вот как светоизлучающие диоды (LED) излучают свет. Затем электроны перемещаются через интерфейс полупроводника из-за электрического поля между ними, пересекают полупроводник, который отдает электроны, и продолжают движение к заднему концу источника напряжения, чтобы замкнуть цепь.
Точно так же, как диоды могут излучать свет, они также могут создавать ток, когда получают его. Два типа работают вместе в устройстве дистанционного управления, например, для вашего телевизора. Последний принцип работы фотоэлектрических панелей. Два диода излучают свет от вашего пульта дистанционного управления: один излучает видимый свет, чтобы вы знали, что сигнал отправляется; другой излучает двоичный сигнал на невидимой длине волны (поэтому необходим видимый фотодиод). Фотоны ударяются об электронодонорный полупроводник, освобождая электроны и придавая им кинетическую энергию. Кинетическая энергия может передаваться только в одном направлении, поскольку допускается только одно направление электрического тока. Точно так же работают солнечные панели, преобразуя солнечные фотоны в электрический ток только в одном направлении.
Диод может защитить схему от неправильно вставленных батарей. Полярность будет неправильной, но это не повредит схему за диодом, который пропускает только слабый ток. Диоды также играют роль в устройствах защиты от перенапряжений. Так называемые «лавинные» диоды ведут к проводу заземления, но не пропускают обычный ток из-за своей однонаправленной ориентации. При достаточно высоком напряжении диод пропускает напряжение. Когда скачки напряжения намного превышают рабочие уровни, лавинный диод открывается и пропускает дополнительное напряжение через заземляющий провод.
© digitrode.ru