Kaj je spojna dioda?

Spojna dioda je polprevodniški kristal, običajno izdelan iz silicija, z dvema pritrjenima električnima priključkoma. PN spojna dioda je najpogostejša vrsta polprevodniške diode. Značilnosti spojne diode običajno omogočajo enostavno prevajanje toka v eno smer, v drugo pa ne. Spojne diode se lahko uporabljajo za spreminjanje izmeničnega toka (AC) v enosmerni (DC), zaznavanje temperature in zaščito tokokrogov pred poškodovanimi napetostmi. Prav tako lahko ustvarjajo in zaznavajo svetlobo, tvorijo logična vrata in opravljajo številne druge funkcije. Različne vrste spojnih diod se uporabljajo v napravah, kot so radijski sprejemniki, televizorji in CD pogoni, med številnimi drugimi elektronskimi napravami.

Ko je spojna dioda izdelana, je njen kristal na eni strani implantiran s pozitivnimi nosilci naboja p-tipa, imenovanimi luknje. Druga stran je implantirana z nosilci negativnega naboja n-tipa, ki so elektroni. Tanko območje vmes je znano kot PN stičišče. Nekateri elektroni tavajo čez stičišče, da se združijo z luknjami, in obratno. To ustvari ozko območje nevtralnega naboja okoli stičišča, ki se imenuje izčrpavajoča plast.

Ko se na spojni diodi uporabi prednapetostna napetost, običajno prisili več elektronov v območje n-tipa. Prav tako prisili več lukenj v območje p-tipa. Ko se ta napetost poveča, se plast izčrpavanja zoži. To olajša pretok toka čez stičišče. Ko prednapetost preseže določeno napetost, lahko tok teče precej enostavno.

Če se uporabi nasprotna napetost, povratna napetost, se lahko iz območja p-tipa izvleče več lukenj in iz območja n-tipa več elektronov. Luknje in elektroni se odmaknejo od stičišča, kar razširi plast izčrpavanja. To običajno oteži pretok toka. Ko se povratna napetost poveča, se tok čez stičišče upočasni na skoraj nič. Preostali tok “puščanja” je pogosto zelo majhen, vendar se lahko poveča s temperaturo diodnega spoja.

Spojna dioda ima veliko uporab, povezanih z njeno sposobnostjo prevajanja toka samo v eni smeri. Na primer, lahko pretvori izmenični tok v enosmerni, znan tudi kot rektifikacija. Prav tako lahko loči zvočni signal od radiofrekvenčnega (RF) signala v radijskem sprejemniku. V krmilnem vezju lahko spojne diode nudijo zaščito pred močnimi konicami, ko je visokotokovna naprava, kot je tuljava motorja ali releja, vklopljena ali izklopljena. Številne vrste integriranih vezij uporabljajo diode na vsakem zatiču, da preprečijo, da bi prekomerna zunanja napetost poškodovala čip.

Spojne diode so lahko zelo občutljive na svetlobo brez temne plastike, v katero so običajno zaprte. Običajno se uporabljajo kot fotodiode za zaznavanje svetlobe in v sončnih celicah za pretvarjanje svetlobe v elektriko. Svetleča dioda (LED) je spojna dioda, ki ustvarja fotone. LED diode obstajajo v različnih barvah in lahko proizvajajo svetlobo od infrardeče do skoraj ultravijolične. Pogosto se uporabljajo tudi kot indikatorji stanja v elektronskih napravah. Laserska dioda generira svetlobo ene valovne dolžine, ki je običajno usmerjena skozi polirano votlino v svoji embalaži. Laserske diode se pogosto uporabljajo v hitrih komunikacijah in potrošniških CD/DVD pogonih.

Druge uporabe spojnih diod vključujejo logična vrata, matrike tipkovnice, temperaturne senzorje in regulatorje napetosti. Spojna dioda lahko deluje tudi kot kondenzator s spremenljivo napetostjo; vezje za uglaševanje radia ali televizije lahko spreminja velikost sloja za izčrpavanje diode, kar posledično spremeni kapacitivnost.