Jednoduché elektronické součástky zvané diody jsou nezbytné v mnoha různých elektronických obvodech. Díky své schopnosti regulovat tok elektrického proudu se často označují jako „jednosměrné ventily“ elektroniky. Pro každého, kdo se zajímá o elektroniku, je pochopení fungování diod zásadní, a proto si pojďme prozkoumat složitost těchto malých, ale výkonných součástek.
Dioda je tvořena dvěma vrstvami polovodičů, které jsou obvykle vyrobeny z křemíku nebo germania. Oblasti typu p a n jsou názvy těchto vrstev. V oblasti typu p jsou v převaze kladně nabité díry, zatímco v oblasti typu n jsou v převaze záporně nabité elektrony. Přechod P-N označuje průsečík těchto dvou zón.
Abychom pochopili, jak dioda funguje, musíme se podívat na její chování při přímém a zpětném vychýlení. Proud může snadno procházet dopředně vychýlenou diodou, která spojuje kladný pól zdroje energie s oblastí typu p a záporný pól s oblastí typu n. V případě, že je dioda vychýlená dopředně, může být proud přiveden do oblasti typu n. Je to proto, aby se kladným napětím přivedeným na p-n přechod vytvořila vodivá cesta pro proud, která odpuzuje kladně nabité díry a přitahuje záporně nabité elektrony.
Na druhou stranu dioda funguje jako izolátor, když je opačně vychýlená, což znamená, že záporný pól zdroje je připojen k oblasti typu p a kladný pól k oblasti typu n. V případě, že je dioda opačně vychýlená, funguje jako izolátor. Záporně nabité elektrony jsou odpuzovány přiloženým záporným napětím, zatímco kladně nabité díry jsou k němu přitahovány. V důsledku toho se zvětšuje depleční oblast, což je oblast v blízkosti přechodu p-n, kde nejsou žádné nosiče náboje. Tok proudu se v této depleční oblasti zastaví, čímž se zabrání jeho průchodu diodou.
Dioda je nejlepší zařízení pro usměrnění, protože dokáže zastavit tok proudu v jednom směru. Obvod, který mění střídavý proud (AC) na stejnosměrný (DC), se nazývá usměrňovač. Když je dioda zapojena do série se zdrojem střídavého proudu, kladná polovina střídavého proudu může procházet diodou, zatímco záporná polovina je blokována. Výsledkem je pulzující stejnosměrný průběh. Pro získání stabilnějšího stejnosměrného výstupu lze použít kondenzátory, které průběh dále vyhlazují.
Souhrnně lze říci, že diody jsou důležitými součástmi elektrických obvodů, které regulují pohyb elektrického proudu. Díky tomu, jak se chovají při přímém a zpětném zkreslení, mohou fungovat jako jednosměrné ventily, protože umožňují průchod proudu jedním směrem a blokují ho ve směru druhém. Díky této vlastnosti mohou diody sloužit jako usměrňovače tím, že převádějí střídavý proud na stejnosměrný. Inženýři a amatérští konstruktéři mohou s využitím zvláštních vlastností diod vytvářet nejrůznější elektronické systémy a přístroje.
Stejnosměrný proud (DC) je základním typem proudu, který pohání diody. Jsou vyrobeny tak, aby se proud mohl pohybovat jedním směrem, zatímco v druhém směru je blokován. Diody lze použít i v obvodech střídavého proudu (AC), avšak v těchto situacích je jejich hlavním účelem korigovat střídavý signál na pulzující stejnosměrný signál.
Diody obvykle fungují tak, že řídí proud, který protéká obvodem. Jsou vyrobeny tak, aby umožňovaly průtok proudu jedním směrem a zároveň mu bránily v opačném. V důsledku toho diody spíše než zastavení napětí účinně blokují tok proudu v jednom směru.
Dioda nebude fungovat tak, jak má, a zastaví tok elektrického proudu, pokud je instalována nesprávně. Diody jsou vyrobeny tak, aby proud mohl protékat jedním směrem a zároveň byl blokován v druhém směru. Dioda má značný odpor proti průtoku proudu, pokud je nesprávně polarizovaná nebo pokud je obráceně. Pro tuto tendenci se používá termín reverzní zkreslení. Při obráceném směru funguje dioda v podstatě jako otevřený obvod a blokuje průchod jakéhokoli většího proudu. Díky této vlastnosti lze diody používat mimo jiné při usměrňování a regulaci napětí v elektronických aplikacích.