Thành phần bán dẫn đơn giản nhất - diode - thực hiện một loạt các chức năng hữu ích liên quan đến mục đích cốt lõi của nó là quản lý hướng của dòng điện. Điốt chỉ cho phép dòng điện chạy qua chúng theo một hướng.
Điốt có hiệu suất hoàn hảo dường như là mạch hở với điện áp âm và chúng trông giống như ngắn mạch. Nhưng bởi vì điốt thừa nhận một số không hiệu quả, mối quan hệ hiện tại-điện áp của chúng là phi tuyến tính. Do đó, bạn sẽ muốn tham khảo biểu dữ liệu của một diode để xem biểu đồ của đường cong của bất kỳ điện áp chuyển tiếp của diode cụ thể nào so với dòng điện thuận của nó, để bạn chọn diode phù hợp cho dự án cụ thể của mình.
Ứng dụng của Điốt
Mặc dù chỉ là những thiết bị bán dẫn hai chân đơn giản nhưng điốt lại rất quan trọng trong các thiết bị điện tử hiện đại. Một số ứng dụng điển hình của điốt bao gồm:
- Chỉnh lưu điện áp, chẳng hạn như biến điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều
- Cách ly tín hiệu từ nguồn cung cấp
- Kiểm soát kích thước của tín hiệu
- Trộn tín hiệu
Chuyển đổi nguồn
Một ứng dụng quan trọng của điốt là chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC. Một điốt đơn hoặc bốn điốt biến đổi nguồn điện gia đình 110V thành DC bằng cách tạo thành một bộ chỉnh lưu nửa sóng (một điốt) hoặc một bộ chỉnh lưu toàn sóng (bốn điốt). Diode chỉ cho phép một nửa dạng sóng AC truyền qua nó. Khi xung điện áp này sạc tụ điện, điện áp đầu ra xuất hiện là điện áp một chiều ổn định với gợn điện áp nhỏ. Sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng làm cho quá trình này thậm chí còn hiệu quả hơn bằng cách định tuyến các xung AC sao cho cả hai nửa âm và dương của sóng sin đầu vào chỉ được coi là xung dương, tăng gấp đôi tần số của xung đầu vào đến tụ điện một cách hiệu quả. giúp duy trì sạc và cung cấp điện áp ổn định hơn.
Điốt và tụ điện tạo ra các hệ số điện áp khác nhau để lấy một điện áp xoay chiều nhỏ và nhân nó để tạo ra các đầu ra điện áp rất cao. Cả đầu ra AC và DC đều có thể sử dụng đúng cấu hình tụ điện và điốt.
Giải điều chế tín hiệu
Công dụng phổ biến nhất của điốt là loại bỏ thành phần âm của tín hiệu AC. Vì phần âm của dạng sóng AC thường giống với nửa dương nên rất ít thông tin bị mất trong quá trình loại bỏ nó, dẫn đến việc xử lý tín hiệu hiệu quả hơn.
Giải điều chế tín hiệu thường được sử dụng trong radio như một phần của hệ thống lọc để giúp tách tín hiệu radio khỏi sóng mang.
Bảo vệ quá áp
Điốt cũng hoạt động tốt như thiết bị bảo vệ cho các thành phần điện tử nhạy cảm. Khi được sử dụng làm thiết bị bảo vệ điện áp, các điốt không dẫn điện trong điều kiện hoạt động bình thường nhưng ngay lập tức làm ngắn mạch điện áp cao xuống đất nơi nó không thể gây hại cho mạch tích hợp. Điốt chuyên dụng được gọi là bộ triệt tiêu điện áp tạm thời được thiết kế đặc biệt để bảo vệ quá điện áp và có thể xử lý điện áp rất lớn trong khoảng thời gian ngắn, đặc điểm điển hình của điện áp tăng đột biến hoặc điện giật, thông thường sẽ làm hỏng các linh kiện và làm giảm tuổi thọ của sản phẩm điện tử.
Tương tự, một diode có thể điều chỉnh điện áp bằng cách hoạt động như một bộ cắt hoặc một bộ giới hạn - một mục đích chuyên biệt để giới hạn điện áp có thể đi qua nó tại một điểm nhất định.
Chỉ đạo hiện tại
Ứng dụng cơ bản của điốt là điều hướng dòng điện và đảm bảo rằng nó chỉ chạy theo hướng thích hợp. Một lĩnh vực mà khả năng lái hiện tại của điốt được sử dụng để có hiệu quả tốt là trong việc chuyển đổi từ nguồn điện từ nguồn điện sang nguồn điện chạy từ pin. Khi một thiết bị được cắm vào và đang sạc - ví dụ: điện thoại di động hoặc nguồn điện liên tục - thiết bị chỉ nên lấy điện từ nguồn điện bên ngoài chứ không phải pin và trong khi thiết bị được cắm vào pin, thiết bị sẽ được lấy điện và sạc lại. Ngay sau khi nguồn điện được rút ra, pin sẽ cung cấp năng lượng cho thiết bị để người dùng không nhận thấy sự gián đoạn.
Một ví dụ điển hình về tính năng lái hiện tại là thông qua bảo vệ dòng điện ngược. Ví dụ, hãy xem xét chiếc xe của bạn. Khi pin của bạn bị chết và một người qua đường thân thiện đề nghị giúp đỡ dây cáp nhảy, nếu bạn kết hợp thứ tự của cáp màu đỏ và màu đen, bạn sẽ không làm hỏng hệ thống điện của ô tô bởi vì các điốt liền kề với pin chặn dòng điện sai hướng.
Bottom Line
Máy tính hoạt động trong hệ nhị phân - một biển vô tận của các số 0 và các số một. Các cây quyết định nhị phân trong máy tính dựa trên các cổng logic được kích hoạt bởi các điốt để điều khiển xem công tắc đang bật ("1") hay tắt ("0"). Mặc dù hàng trăm triệu đi-ốt xuất hiện trong các bộ vi xử lý hiện đại, chúng có chức năng giống như các đi-ốt bạn mua ở cửa hàng điện tử - chỉ nhỏ hơn nhiều.
Điốt và ánh sáng
Đèn pin LED chỉ là một chiếc đèn pin có khả năng chiếu sáng được lấy từ một đi-ốt phát sáng. Khi có điện áp dương, đèn LED phát sáng.
Ngược lại, một photodiode tiếp nhận ánh sáng qua một bộ thu (giống như một tấm pin mặt trời mini) và chuyển đổi ánh sáng đó thành một lượng nhỏ dòng điện.
