Что такое диод и для чего он используется?

Диод один из самых простых из всех полупроводниковых компонентов, однако он выполняет множество важных функций, включая управление потоком электрического тока. Вот краткий обзор скромного диода и того, для чего он обычно используется.

Диод - это устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Это достигается за счет встроенного электрического поля.



Хотя самые ранние диоды состояли из раскаленных докрасна проводов, проходящих через середину металлического цилиндра, который сам был расположен внутри стеклянной вакуумной трубки, современные диоды являются полупроводниковыми диодами. Как следует из названия, они сделаны из полупроводниковых материалов, в первую очередь легированного кремния.

Пропуск электрического тока в одном направлении


I–V (соотношение тока и напряжения) характеристики диода p–n перехода.

Несмотря на то, что диоды являются не более чем простыми двухконтактными полупроводниковыми приборами, они жизненно важны для современной электроники.

Некоторые из их наиболее распространенных применений включают в себя преобразование переменного тока в постоянный, изоляцию сигналов от источника питания и смешивание сигналов. Диод имеет две "стороны", и каждая сторона легируется по-разному. Одна сторона-это “р-сторона”, она имеет положительный заряд.

Другая сторона-это “n-сторона”, она имеет отрицательный заряд. Обе эти стороны слоятся вместе, образуя то, что известно как “n-p соединение”, где они встречаются.

Когда отрицательный заряд приложен к n-стороне, а положительный-к p-стороне, электроны "прыгают" через этот переход, и ток течет только в одном направлении. Это свойство сердечника диода; обычный ток течет от положительной стороны к отрицательной стороне только в этом направлении. В то же время электроны текут в одном направлении только с отрицательной стороны на положительную. Это происходит потому, что электроны заряжены отрицательно и притягиваются к положительному концу батареи.

Для чего используются диоды?

Диоды являются чрезвычайно полезными компонентами и широко используются в современной технике.

Светоизлучающие диоды (светодиоды)

Пожалуй, самое широко известное современное применение диодов-это светодиоды. Они используют особый вид легирования, так что, когда электрон пересекает n-p-переход, испускается фотон, который создает свет. Это происходит потому, что светодиоды светятся в присутствии положительного напряжения. Тип допинга может быть изменен таким образом, чтобы излучать любую частоту (цвет) света, от инфракрасного до ультрафиолетового.

Преобразование тока



Хотя светодиоды могут быть наиболее широко известным приложением для обычного человека, наиболее распространенным применением на сегодняшний день является использование диодов для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Используя диоды, можно создавать различные типы выпрямительных схем, самые основные из которых - это полуволновые, полнополупериодные выпрямители с центральным ответвлением и полные мостовые выпрямители. Они чрезвычайно важны в источниках питания для электроники - например, в зарядном устройстве портативного компьютера - где переменный ток, исходящий от источника питания, должен быть преобразован в постоянный ток, который затем может быть сохранен.

Защита от перенапряжения

Чувствительные электронные устройства нужно защищать от скачков напряжения, и диод для этого идеально подходит. При использовании в качестве устройств защиты по напряжению диоды не проводят ток, однако они немедленно замыкают любой всплеск высокого напряжения, отправляя его на землю, где он не может повредить чувствительные интегральные схемы. Для этого разработаны специальные диоды, известные как «ограничители переходных напряжений». Они могут справляться с резкими скачками мощности в течение коротких периодов времени, которые обычно могут повредить чувствительные компоненты.