תוֹכֶן
אתם עשויים לתהות מה מאפשר למכשירים האלקטרוניים במשק הבית להשתמש בחשמל בדרכים שלהם. חשמלאים שיוצרים מכשירים אלה כמו גם כלים אחרים המשמשים בתעשייה צריכים לדעת לחבר דיודות למטרות אלה.
התקנת דיודה
בעת חיבור דיודה במעגל חשמלי, וודאו שהאנודה והקתודה מחוברים במעגל כך שטען זורם מהאנודה הטעינה חיובית לקתודה טעונה שלילית.
אתה יכול לזכור זאת על ידי זכירתך, בתרשים מעגל הדיודות, הקו האנכי שליד המשולש נראה כמו סימן שלילי, המציין כי קצה הדיודה טעון שלילי. אתה יכול לדמיין שפירוש הדבר שמטענים זורמים מהסוף החיובי לזה השלילי. זה מאפשר לך לזכור איך אלקטרונים זורמים בצומת של דיודה.
קחו בחשבון את הפוטנציאל והזרם של המעגל ואיך זה משפיע על מיקום הדיודות. אתה יכול לדמיין את הדיודה כמתג שנפתח או נסגר להשלמת המעגל. אם יש מספיק פוטנציאל כדי לאפשר לטעינה לזרום דרך הדיודה, המתג נסגר כך שהזרם יזרום דרכו. משמעות הדבר היא שהדיודה מוטה קדימה.
לאחר מכן תוכל להשתמש חוק אוהם V = IR לחישוב מתח V, נוכחי אני והתנגדות ר למדידת ההבדל במתח בין מקור המתח והדיודה עצמה.
אם חיברת דיודה בכיוון השני, הדבר יהפוך את ההטיה של הדיודה שכן זרם יזרום מקתודה לאנודה. בתרחיש זה, תגדיל את אזור ההידלדלות של הדיודה, את האזור בצד אחד של צומת הדיודה שאין בו אלקטרונים ולא חורים (אזורים ללא אלקטרונים).
תנועת האלקטרונים באזור הטעון השלילי תמלא את החורים באזור המטען חיובי. בעת יצירת חיבורי דיודה, שימו לב לאופן בו הדיודה תשתנה בהתאם לכיוון אליו הוא מחובר.
מעגל הדיודה
כשמשתמשים במעגלים חשמליים, דיודות מבטיחות זרימת זרם בכיוון יחיד. הם בנויים באמצעות שתי אלקטרודות, אנודה וקתודה, המופרדות על ידי חומר.
אלקטרונים זורמים מהאנודה, שם מתרחשת חמצון או אובדן אלקטרונים, לקתודה, שם מתרחשת הפחתה או רווח אלקטרונים. בדרך כלל דיודות מיוצרות בעזרת מוליכים למחצה המאפשרים לטעון לזרום בנוכחות זרם חשמלי או על ידי בקרת ההתנגדות שלהם באמצעות תהליך המכונה סמים.
סמים היא שיטה להוסיף זיהומים למוליכים למחצה ליצירת חורים ולהפיכת המוליכים למחצה סוג n (כמו ב"חיוב שלילי ") או סוג p (כמו ב"חיוב חיובי ").
מוליך למחצה סוג n מכיל עודף אלקטרונים המסודרים כך שהמטען יכול לזרום בחופשיות תוך שהוא עדיין נשלט. בדרך כלל הם מופקים מארסן, זרחן, אנטימון, ביסמוט ואלמנטים אחרים שיש להם חמישה אלקטרונים בעלי ערך. לעומת זאת, למוליכים למחצה מסוג p יש מטען חיובי בגלל חורים והם עשויים גליום, בורון, אינדיום ואלמנטים אחרים.
התפלגות האלקטרונים והחורים מאפשרים זרימת מטען בין מוליכים למחצה p ו- n מסוג, וכשמחוברים יחד, השניים יוצרים צומת P-N. אלקטרונים ממוליכים למחצה מסוג n ממהרים לאזור ה- p מסוג דיודות המאפשרות זרם לזרום לכיוון יחיד.
בדרך כלל ניתן לייצר דיודות מסיליקון, גרמניום או סלניום. מהנדסים שיוצרים דיודות יכולים להשתמש באלקטרודות מתכתיות בתא ללא כל גז אחר או עם גז בלחץ נמוך.
תכונות של דיודות
תכונות אלה של דיודות המובילות אלקטרונים לכיוון יחיד הופכות אותם לאידיאליים למיישרים, מגבילי אות, ווסת מתח, מתגים, מודולי אותות, מערבלים לאותות ומתנדים. מיישרים להמיר זרם חילופין לזרם ישר. גבולות איתות לאפשר כוחות מסוימים של אותות לעבור.
ווסת מתח לשמור על מתחים קבועים במעגלים. מודולי אותות לשנות את זווית הפאזה של אות קלט. מערבלים לאותות לשנות תדר שעובר ומתנדנדים מפיקים אותות בעצמם.
התקנת דיודה להגנה
אתה יכול גם להשתמש בדיודות כדי להגן על רכיבים רגישים או חשובים של מכשירים אלקטרוניים. אתה יכול להשתמש ב דיודה שלא מתרחשת בנסיבות רגילות שכאשר יש קפיצות פתאומיות במתח, המכונה מתח חולף, או שינוי דרסטי אחר כלשהו באות שעשוי לגרום נזק, הדיודה תדכא את המתח מלפגוע בשאר המעגל. זעזועים חשמליים אלה בגלל קוצים היו פוגעים במעגל אחר על ידי הפעלת מתח רב מדי מבלי לאפשר למעגל להסתגל אליו כראוי.
הדיודות האלה הן דיודות מדכאי מתח חולפים (TVS), ותוכלו להשתמש בהם כדי להפחית את המתח החולף או לכוון אותו למקום אחר הרחק מהמעגל. צומת P-N המבוסס על סיליקון יכול להתמודד עם המתח החולף, ואחריו לחזור לקדמותו לאחר שעבר המתח. חלק ממכשירי הטלוויזיה משתמשים בכיורי חום שיכולים להתמודד עם דוקרנים במתח לאורך תקופות זמן ארוכות.
סוגי מעגלי דיודות
מעגלים שממירים כוח מ זרם חילופין (AC) ל זרם ישר (DC) יכול להשתמש בדיודה יחידה או בקבוצה של ארבעה מהן. בעוד שמכשירי DC משתמשים בטעינה הזורמת לכיוון יחיד, כוח זרם זרם חילופין נע בין כיווני קדימה לאחור בהפרשי זמן קבועים.
זה חיוני להמרת חשמל DC מתחנות כוח לכוח זרם חילופין, הנוצר צורת גל סינוס, המשמש ברוב מכשירי החשמל הביתיים. מיישרים העושים זאת עושים זאת באמצעות דיודה יחידה המאפשרת רק מחצית מהגל לעבור דרכה או לנקוט בגישה של מיישר גל מלא המשתמש בשני חצאי צורת הגל AC.
מעגל הדיודה מדגים כיצד התנהגות זו מתרחשת. כש מפענח מסיר מחצית מאותו AC ממקור חשמל, הוא משתמש בשני רכיבים עיקריים. הראשון הוא הדיודה עצמה, או המיישר, המגדילה את האות של מחצית מחזור AC.
השני הוא מסנן נמוך לעבור שנפטר מרכיבי תדר גבוה של מקור הכוח. הוא משתמש בנגד וקבל, מכשיר המאגר טעינה חשמלית לאורך זמן ומשתמש בתגובת התדרים של המעגלים עצמם כדי לקבוע אילו תדרים לעבור.
עיצובים אלה של מעגלי דיודות מסירים בדרך כלל את המרכיב השלילי של אות AC. יש לו יישומים במכשירי רדיו המשתמשים במערכת פילטרים לגילוי אותות רדיו ספציפיים מגלי מנשא כלליים.
סוגים אחרים של יישומי דיודה
דיודות משמשות גם בטעינת מכשירים אלקטרוניים כמו טלפונים ניידים או מחשבים ניידים על ידי מעבר מהספק שמספקת סוללת המכשירים האלקטרוניים לכוח של ספק הכוח החיצוני. שיטות אלה מרחיקות את הזרם מהמקור והן מבטיחות שאם הסוללה של המכשיר מתה, תוכל לנקוט באמצעים אחרים להטענת המכשירים שלך.
טכניקה זו נכונה גם למכוניות. אם הסוללה של מכוניתך הייתה מכבה, אתה יכול להשתמש בכבלי מגשר כדי לשנות את התפלגות הכבלים האדומים והשחורים כדי להשתמש בדיודות כדי למנוע זרם לזרום בכיוון הלא נכון.
מחשבים המשתמשים במידע בינארי בצורה של אפסים וכאלה משתמשים גם בדיודות כדי לעבוד באמצעות עצי החלטה בינאריים. אלה לובשים צורה של שערים לוגיים, היחידות הבסיסיות של מעגלים דיגיטליים המאפשרים למידע לעבור על סמך השוואה בין שני ערכים שונים. אלה בנויים באמצעות שני סוגים של חלקי דיודה שהם פחות זעירים מאשר דיודות ביישומים אחרים.