Il componente semiconduttore più semplice - il diodo - svolge una serie di funzioni utili legate al suo scopo principale di gestire la direzione del flusso di corrente elettrica. I diodi consentono alla corrente di fluire attraverso di essi in una sola direzione.
I diodi perfettamente efficienti sembrano essere circuiti aperti con una tensione negativa e altrimenti sembrano cortocircuiti. Ma poiché i diodi ammettono una certa inefficienza, la loro relazione corrente-tensione non è lineare. Pertanto, ti consigliamo di consultare la scheda tecnica di un diodo per vedere un grafico della curva della tensione diretta di un dato diodo rispetto alla sua corrente diretta, in modo da scegliere il diodo giusto per il tuo particolare progetto.
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Applicazioni dei diodi
Nonostante siano semplici dispositivi semiconduttori a due pin, i diodi sono vitali nell'elettronica moderna. Alcune delle applicazioni tipiche dei diodi includono:
- Raddrizzare una tensione, ad esempio trasformare le tensioni CA in CC
- Isolamento dei segnali da un'alimentazione
- Controllo delle dimensioni di un segnale
- Segnali di miscelazione
Conversione di potenza
Un'applicazione significativa dei diodi è convertire l'alimentazione CA in alimentazione CC. Un singolo diodo o quattro diodi trasformano l'alimentazione domestica da 110 V in CC formando un raddrizzatore a metà (singolo diodo) o a onda intera (quattro diodi). Il diodo consente solo a metà della forma d'onda CA di attraversarlo. Quando questo impulso di tensione carica un condensatore, la tensione di uscita sembra essere una tensione continua costante con una piccola ondulazione di tensione. L'uso di un raddrizzatore a onda intera rende questo processo ancora più efficiente instradando gli impulsi CA in modo che sia la metà positiva che quella negativa dell'onda sinusoidale di ingresso siano viste solo come impulsi positivi, raddoppiando efficacemente la frequenza degli impulsi di ingresso al condensatore, che aiuta a mantenerlo carico e fornire una tensione più stabile.
Diodi e condensatori creano diversi moltiplicatori di tensione per prendere una piccola tensione CA e moltiplicarla per creare uscite ad altissima tensione. Entrambe le uscite AC e DC sono possibili utilizzando la giusta configurazione di condensatori e diodi.
Demodulazione dei segnali
L'uso più comune dei diodi è rimuovere la componente negativa di un segnale CA. Poiché la parte negativa di una forma d'onda CA è solitamente identica alla metà positiva, in questo processo di rimozione vengono effettivamente perse pochissime informazioni, portando a un'elaborazione del segnale più efficiente.
La demodulazione del segnale è comunemente usata nelle radio come parte del sistema di filtraggio per aiutare a estrarre il segnale radio dall'onda portante.
Protezioni da sovratensione
I diodi funzionano bene anche come dispositivi di protezione per componenti elettronici sensibili. Quando vengono utilizzati come dispositivi di protezione della tensione, i diodi non conducono in condizioni operative normali ma mettono immediatamente in cortocircuito qualsiasi picco di alta tensione a terra dove non può danneggiare un circuito integrato. I diodi specializzati chiamati soppressori di tensione transitoria sono progettati specificamente per la protezione da sovratensione e possono gestire picchi di potenza molto grandi per brevi periodi di tempo, caratteristiche tipiche di un picco di tensione o di una scossa elettrica, che normalmente danneggerebbero i componenti e ridurrebbe la vita di un prodotto elettronico.
Allo stesso modo, un diodo può regolare la tensione fungendo da clipper o limitatore, uno scopo specifico che limita la tensione che può attraversarlo a un certo punto.
Sterzo attuale
L'applicazione di base dei diodi è guidare la corrente e assicurarsi che fluisca solo nella direzione corretta. Un'area in cui l'attuale capacità di governo dei diodi viene utilizzata con buoni risultati è nel passaggio dalla potenza proveniente da un alimentatore a quella alimentata da una batteria. Quando un dispositivo è collegato e in carica, ad esempio un telefono cellulare o un gruppo di continuità, il dispositivo dovrebbe assorbire energia solo dall'alimentatore esterno e non dalla batteria e mentre il dispositivo è collegato la batteria dovrebbe assorbire energia e ricarica. Non appena la fonte di alimentazione viene rimossa, la batteria dovrebbe alimentare il dispositivo in modo che l'utente non rilevi interruzioni.
Un buon esempio di sterzo attuale è la protezione dalla corrente inversa. Considera, ad esempio, la tua macchina. Quando la batteria si scarica e un passante amichevole si offre di aiutare con i cavi di collegamento, se mescoli l'ordine dei cavi rosso e nero non friggerai l'impianto elettrico della tua auto perché i diodi adiacenti alla batteria bloccano la corrente nella direzione sbagliata.
Porte logiche
I computer funzionano in binario: un mare infinito di zero e uno. Gli alberi decisionali binari nel calcolo si basano su porte logiche abilitate da diodi che controllano se un interruttore è acceso ("1") o spento ("0"). Sebbene centinaia di milioni di diodi compaiano nei processori moderni, sono funzionalmente uguali ai diodi che compri nel negozio di elettronica, solo molto più piccoli.
Diodi e luce
Una torcia a LED è semplicemente una torcia la cui illuminazione proviene da un diodo a emissione di luce. In presenza di tensione positiva, i LED si accendono.
Un fotodiodo, al contrario, accetta la luce attraverso un collettore (come un mini pannello solare) e converte quella luce in una piccola quantità di corrente.