Dioda
Dioda je jedním ze základních polovodičových prvků. Proupouštějí proud pouze jedním směrem, proud druhým směrem blokují.
Funkce diody
Funkce diody je založena na chování PN přechodu. PN přechod je rozhraní mezi polovodičem typu P (s převažujícími dírami jako nosiči náboje) a typu N (s převažujícími volnými elektrony). Tento přechod umožňuje proudu procházet snadno jedním směrem (propustný směr), zatímco druhým směrem ho téměř úplně blokuje (závěrný směr). Díky tomu dioda funguje jako elektronický jednosměrný ventil.
Základní vlastnosti diod:
Vývody
Diody mají 2 vývody: anoda a katoda. Když připojíme kladnější napětí na anodu a zápornější napětí, proud bude procházet. Pokud to zapojíme naopak, proud procházet nebude.
Dopředné předpětí
Proud teče snadno, pokud je anoda kladná vůči katodě (nízký úbytek napětí, např. 0,7 V u křemíkových diod).
Pokud zapojíte křemíkovou diodu například na 9V bez rezistoru, jednoduše shoří. To je dáno její vlastností úbytku napětí.
Úbytek napětí na diodě je vlastnost, kterou má každá dioda. Když ji připojíte do obvodu, protéká diodou nějaký proud a dioda "přizpůsobí svůj odpor" tak, aby na diodě byl přesně její úbytek - u většiny klasických křemíkových diod je úbytek 0,7 V. U LED je úbytek napětí dán příměsemi polovodiče, které zároveň ovlivňují barvu. Zelená LED má např. úbytek napětí zhruba 2 V, červená 1,6 V. Další hodnoty lze dohledat v tabulce.
Tento úbytek "se dioda snaží" udržet za každou cenu, problém je, když na ní napřímo připojíte větší napětí. V tu chvíli se dioda "přetahuje se zdrojem" a diodou protéká vyšší proud, který ji zničí. Proto klasickou diodu, stejně jako LED, nemůžete jen tak připojit na 9V baterii bez rezistoru.
Materiály
Většinou křemík, u speciálních diod (např. LED) galium-arsenid nebo galium-fosfid.
Jak se diody využívají?
- Usměrňování proudu: Diody se používají v usměrňovačích (např. v napájecích zdrojích) k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud.
- Ochrana obvodů: Chrání obvody před přepětím nebo nesprávnou polaritou (např. zenerovy diody, Schottkyho diody).
- Osvětlovací a zobrazovací technologie: LED diody se využívají pro osvětlení, displeje nebo signalizaci.
- Regulace napětí: Zenerovy diody slouží k stabilizaci napětí.
- Fotovoltaické aplikace: Fotodiody a LED se používají v optoelektronice, např. v senzorech světla nebo optických komunikacích.
Typy diod:
Existuje několik typů diod, každá má jiné vlastnosti a používá se na něco jiného. Zde je pár nejčastějších typů:
Usměrňovací dioda
Nejjednodušší typ, používá se k usměrňování střídavého proudu na stejnosměrný (např. v napájecích zdrojích).
Příklad: 1N4007.
LED (Light Emitting Diode)
Vydává světlo při průchodu proudu. Barva závisí na materiálu polovodiče.
Použití: Osvětlení, displeje.
| Barva LED | Dopředné napětí (V) |
|---|---|
| Červená | 1,6 – 2,2 |
| Oranžová | 1,8 – 2,4 |
| Žlutá | 2,0 – 2,4 |
| Zelená | 2,0 – 3,0 |
| Modrá | 2,8 – 3,4 |
| Bílá | 3,0 – 3,6 |
| Ultrafialová (UV) | 3,1 – 4,0 |
| Infračervená (IR) | 1,2 – 1,8 |
Fotodioda
Reaguje na dopadající světlo a generuje elektrický proud.
Použití: Optické senzory, solární články.
Zenerova dioda
Slouží k regulaci napětí. Při zpětném předpětí udržuje konstantní napětí (Zenerovo napětí).
Těchto vlastností využíváme, když si chceme postavit jednoduchý stabilizátor napětí, nebo někde udržet referenční
napětí - to je ale už pokročilejší elektronika.
Schottkyho dioda
Má nízký úbytek napětí a rychlé přepínání.
Použití: Vysokofrekvenční obvody, spínané zdroje.
Laserová dioda
Vytváří silný paprsek světla, podobně jako LED, ale s vyšší intenzitou.
Použití: Optické komunikace, čtečky čárových kódů, laserová ukazovátka.
