רכיב המוליך למחצה הפשוט ביותר - הדיודה - מבצע מגוון פונקציות שימושיות הקשורות למטרת הליבה שלו - ניהול כיוון זרימת הזרם החשמלי. דיודות מאפשרות לזרם לזרום דרכן בכיוון אחד בלבד.
דיודות יעילות לחלוטין נראות כמעגלים פתוחים עם מתח שלילי והן נראות כמו קצרים. אבל בגלל שדיודות מודות בחוסר יעילות מסוים, הקשר שלהן בין זרם למתח אינו ליניארי. ככזה, תרצה לעיין בגיליון הנתונים של דיודה כדי לראות גרף של עקומת המתח הקדמי של כל דיודה נתונה ביחס לזרם הקדמי שלה, כך שתבחר את הדיודה המתאימה לפרויקט הספציפי שלך.
אפליקציות של דיודות
למרות היותם רק התקני מוליכים למחצה פשוטים עם שני פינים, דיודות חיוניות באלקטרוניקה מודרנית. חלק מהיישומים האופייניים של דיודות כוללים:
- תיקון מתח, כגון הפיכת AC למתחים DC
- בידוד אותות מאספקה
- שליטה בגודל האות
- ערבוב אותות
המרת כוח
יישום משמעותי אחד של דיודות הוא המרת מתח AC למתח DC. דיודה בודדת או ארבע דיודות הופכות מתח ביתי של 110V ל-DC על ידי יצירת מיישר חצי דרך (דיודה בודדת) או גל מלא (ארבע דיודות). הדיודה מאפשרת רק למחצית מצורת הגל AC לעבור דרכה. כאשר דופק מתח זה טוען קבל, מתח המוצא נראה כמתח DC יציב עם אדוות מתח קטנה. שימוש במיישר גל מלא הופך את התהליך הזה ליעיל עוד יותר על ידי ניתוב פולסי ה-AC כך שגם החצי החיובי והשלילי של גל הסינוס המבוא נתפסים כפולסים חיוביים בלבד, מה שמכפיל למעשה את תדירות פעימות הכניסה אל הקבל, אשר עוזר לשמור אותו טעון ולספק מתח יציב יותר.
דיודות וקבלים יוצרים מכפילי מתח שונים כדי לקחת מתח AC קטן ולהכפיל אותו כדי ליצור יציאות מתח גבוהות מאוד. שתי יציאות AC ו-DC אפשריות באמצעות התצורה הנכונה של קבלים ודיודות.
Demodulation of Signals
השימוש הנפוץ ביותר בדיודות הוא להסיר את הרכיב השלילי של אות AC. מכיוון שהחלק השלילי של צורת גל AC זהה בדרך כלל לחצי החיובי, מעט מאוד מידע אובד למעשה בתהליך זה של הפשטתו, מה שמוביל לעיבוד אותות יעיל יותר.
דימודולציה של אותות משמשת בדרך כלל במכשירי רדיו כחלק ממערכת הסינון כדי לסייע בחילוץ אות הרדיו מגל הספק.
הגנות על מתח יתר
דיודות מתפקדות היטב גם כהתקני הגנה עבור רכיבים אלקטרוניים רגישים. כשהן משמשות כהתקני הגנה על מתח, הדיודות אינן מוליכות בתנאי הפעלה רגילים אך מקצרות מיד כל ספייק במתח גבוה לאדמה במקום שבו היא אינה יכולה להזיק למעגל משולב.דיודות מיוחדות הנקראות מדכאי מתח חולף מתוכננות במיוחד להגנה על מתח יתר ויכולות להתמודד עם קוצים מתח גדולים מאוד לפרקי זמן קצרים, מאפיינים אופייניים של ספייק מתח או התחשמלות, שבדרך כלל יפגעו ברכיבים ויקצרו את חייו של מוצר אלקטרוני.
באופן דומה, דיודה יכולה לווסת מתח על ידי כך שהיא משמשת כקוצץ או מגביל - מטרה מיוחדת המכסה את המתח שיכול לעבור דרכה בנקודה מסוימת.
היגוי נוכחי
היישום הבסיסי של דיודות הוא לכוון את הזרם ולוודא שהוא זורם רק בכיוון הנכון. תחום אחד שבו מנוצלת היטב יכולת ההיגוי הנוכחית של דיודות הוא במעבר מהכוח המגיע מאספקת חשמל למתח הפועל מסוללה. כאשר מכשיר מחובר ונטען - למשל טלפון סלולרי או אל פסק - המכשיר צריך לשאוב חשמל רק מהספק החיצוני ולא מהסוללה, ובזמן שהמכשיר מחובר הסוללה אמורה לשאוב חשמל וטעינה מחדש.ברגע שמקור הכוח מוסר, הסוללה צריכה להפעיל את המכשיר כך שהמשתמש לא יבחין בהפרעה.
דוגמה טובה להיגוי נוכחי היא באמצעות הגנת זרם הפוך. קחו למשל את המכונית שלכם. כשהסוללה שלך מתה ועובר אורח ידידותי מציע לעזור עם כבלי זינוק, אם תערבב את סדר הכבלים האדומים והשחורים לא תטגן את מערכת החשמל של המכונית שלך כי דיודות צמודות למצבר חוסמות את הזרם בכיוון הלא נכון.
שורה התחתונה
מחשבים פועלים בבינארי - ים אינסופי של אפסים ואחדים. עצי ההחלטה הבינאריים במחשוב מבוססים על שערים לוגיים המופעלים על ידי דיודות השולטות אם מתג מופעל ("1") או כבוי ("0"). למרות שמאות מיליוני דיודות מופיעות במעבדים מודרניים, הן זהות מבחינה פונקציונלית לדיודות שאתה קונה בחנות האלקטרוניקה - רק הרבה יותר קטנות.
דיודות ואור
פנס LED הוא רק פנס שהתאורה שלו מקורה מדיודה פולטת אור. בנוכחות מתח חיובי, נוריות LED זוהרות.
פוטודיודה, לעומת זאת, מקבלת אור דרך קולט (כמו פאנל סולארי מיני) וממירה את האור הזה לכמות קטנה של זרם.
