Nejjednodušší polovodičová součást – dioda – vykonává řadu užitečných funkcí souvisejících se základním účelem řízení směru toku elektrického proudu. Diody umožňují, aby nimi proud protékal pouze jedním směrem. Dokonale účinné diody vypadají jako otevřené obvody se záporným napětím a jinak vypadají jako zkraty. Ale protože diody připouštějí určitou neúčinnost, jejich vztah mezi proudem a napětím je nelineární. Jako takový si budete chtít prohlédnout datový list diody, abyste viděli graf křivky dopředného napětí dané diody vzhledem k jejímu dopřednému proudu, abyste vybrali správnou diodu pro váš konkrétní projekt.
Aplikace diod
I přes to, že jsou to jen jednoduchá dvoukolíková polovodičová zařízení, jsou diody v moderní elektronice zásadní. Mezi typické aplikace diod patří:
- Usměrnění napětí, například přeměna střídavého napětí na stejnosměrné
- Izolační signály ze zdroje
- Ovládání velikosti signálu
- Míchání signálů
Převod energie
Jednou významnou aplikací diod je převod střídavého proudu na stejnosměrný. Jedna dioda nebo čtyři diody transformují napájení domácnosti 110 V na stejnosměrný proud vytvořením poloviční (jediné diody) nebo plné vlny (čtyři diody) usměrňovač. Dioda umožňuje průchod pouze polovinou křivky střídavého proudu. Když tento napěťový impuls nabije kondenzátor, výstupní napětí se jeví jako stálé stejnosměrné napětí s malým zvlněním napětí. Díky použití plného vlnového usměrňovače je tento proces ještě efektivnější směrováním střídavých pulzů, takže kladná i záporná polovina vstupní sinusové vlny jsou považovány pouze za kladné impulsy, což účinně zdvojnásobuje frekvenci vstupních impulzů na kondenzátor pomáhá udržovat nabití a dodávat stabilnější napětí. Diody a kondenzátory vytvářejí různé multiplikátory napětí, které berou malé střídavé napětí a znásobují je, aby vytvářely velmi vysoké napěťové výstupy. Výstupy AC i DC jsou možné při správné konfiguraci kondenzátorů a diod.
Demodulace signálů
Nejběžnějším použitím diod je odstranění záporné složky střídavého signálu. Vzhledem k tomu, že záporná část tvaru vlny AC je obvykle identická s kladnou polovinou, je v tomto procesu jeho odizolování účinně ztraceno velmi málo informací, což vede k efektivnějšímu zpracování signálu. Demodulace signálu se běžně používá v rádiích jako součást filtračního systému, který pomáhá extrahovat rádiový signál z nosné vlny.
Přepěťové ochrany
Diody také fungují jako ochranné zařízení pro citlivé elektronické součástky. Pokud jsou diody použity jako zařízení na ochranu napětí, jsou za normálních provozních podmínek nevodivé, ale okamžitě zkratují vysokonapěťový hrot na zem, kde nemohou poškodit integrovaný obvod. Volaly speciální diody potlačovače přechodného napětí jsou navrženy speciálně pro ochranu před přepětím a zvládnou krátkodobě velmi velké energetické špičky, typické vlastnosti napěťového špičky nebo úrazu elektrickým proudem, které by normálně poškodily součásti a zkrátily životnost elektronického výrobku. Podobně může dioda regulovat napětí tím, že slouží jako a klipr nebo a omezovač – speciální účel, který omezuje napětí, které jím může v určitém bodě projít.
Aktuální řízení
Základní aplikací diod je řídit proud a zajistit, aby proudil pouze správným směrem. Jednou z oblastí, kde se současná schopnost řízení diod dobře využívá, je přechod z napájení pocházejícího z napájecího zdroje na napájení z baterie. Když je zařízení připojeno a nabíjí se – například mobilní telefon nebo nepřerušitelný zdroj napájení – zařízení by mělo odebírat energii pouze z externího zdroje napájení, nikoli z baterie, a zatímco je zařízení připojeno k baterii, mělo by odebírat energii a dobíjení. Jakmile je zdroj energie odpojen, baterie by měla napájet zařízení tak, aby uživatel nezaznamenal žádné přerušení. Dobrým příkladem současného řízení je ochrana proti zpětnému proudu. Vezměme si například vaše auto. Když vaše baterie zemře a přátelský kolemjdoucí nabídne pomoc s propojovacími kabely, smícháte-li pořadí červených a černých kabelů, nebudete smažit elektrický systém vašeho vozu, protože diody sousedící s baterií blokují proud ve špatném směru.
Logické brány
Počítače fungují binárně – nekonečné moře nul a jedniček. Binární rozhodovací stromy ve výpočtech jsou založeny na logických hradlech povolených diodami, které řídí, zda je přepínač zapnutý („1“) nebo vypnutý („0“). Ačkoli se v moderních procesorech objevují stovky milionů diod, jsou funkčně stejné jako diody, které si koupíte v obchodě s elektronikou – jen mnohem menší.
Diody a světlo
LED svítilna je jen svítilna, jejíž osvětlení pochází ze světelné diody. V přítomnosti kladného napětí svítí LED diody. Fotodioda naopak přijímá světlo přes kolektor (jako mini solární panel) a převádí toto světlo na malé množství proudu.