Diodi

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Erilaisia diodeja (alimmainen nelijalkainen komponentti on kokoaaltotasasuuntaaja)
Diodin symboli ja sen suhtautuminen kotelointiin

Diodi on elektroniikan anodista ja katodista muodostuva komponentti, joka päästää sähkövirran kulkemaan lävitseen vain yhteen suuntaan.[1] Ensimmäiset diodit olivat tyhjiöputkia, mutta nykyisin suurin osa diodeista on puolijohteita.

Koska diodi läpäisee virtaa vain toiseen suuntaan, sen resistanssi on hyvin pieni tai suuri, riippuen virran suunnasta.

Diodityypit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Eri käyttötarkoituksiin on kehitetty useita erityyppisiä diodeja. Diodit ryhmitellään muun muassa seuraaviin tyyppeihin:

Puolijohdediodi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Diodi saadaan syntymään siten, että liitetään p-tyyppinen ja n-tyyppinen puolijohdeaine yhteen. P-puolella virtaa kuljettavat positiiviset aukot ja n-puolella negatiiviset elektronit. P- ja n-tyypin materiaalien rajapinnan läheisyydessä n-tyypin elektronit rekombinoituvat p-tyypin materiaalin aukkojen kanssa. Tämä synnyttää rajapinnan läheisyydessä negatiivisia ja positiivisia ioneita aiheuttaen rajapinnalla sähkökentän.[2]

Päästö- ja estosuunta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Mikäli anodi on kytketty estosuuntaisesti, eli p-puolella on pienempi potentiaali n-puoleen nähden, sähkökenttä vetää virrankuljettajat pois rajapinnan läheltä eikä virta kulje. Päästösuuntaisesti kytketyssä diodissa anodi (p-puoli) on korkeammassa potentiaalissa katodiin (n-puoli) nähden, sähkökenttä työntää virrankuljettajat rajapinnalle ja virta kulkee.

Estosuunnassa olevassa diodissa kaikki varauksenkuljettajat on imetty pois rajapinnan läheltä. Tämä alue toimii eristeenä ja diodi on siis kondensaattori. Eristävän alueen (tyhjennysalueen) leveys riippuu jännitteestä ja diodi toimii siis jännitteellä säädettävänä kondensaattorina. Tähän käyttöön valmistettuja diodeja kutsutaan varaktoreiksi.

Estosuuntaan kytketty diodi ei päästä lävitseen sähkövirtaa, lukuun ottamatta erittäin pientä estosuuntaista vuotovirtaa. Vuotovirran suuruus on nano- tai mikroampeerien luokkaa. Kun estosuuntainen jännite saavuttaa tietyn arvon, tapahtuu läpilyönti ja estosuuntainen virta suurentuu hyvin nopeasti.[3] Tällöin diodi tuhoutuu (ja jää luultavasti oikosulkuun) (zenerdiodi poikkeus).

Puolijohdediodissa myötäsuuntainen virta on suunnilleen verrannollinen jännitteen eksponenttifunktioon. Niinpä pienillä jännitteillä virta on hyvin pieni, mutta se kasvaa erittäin nopeasti jännitteen noustessa. Käytännössä diodilla on kynnysjännite, jonka jälkeen myötäsuuntaan kytketty diodi alkaa vasta voimakkaasti johtaa sähkövirtaa. Piidiodilla se on noin 0,7 volttia, Germaniumdiodilla noin 0,2 volttia ja Schottkydiodeilla noin 0,3 volttia.

Diodin sovelluksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Diodin toimiessa puoliaaltotasasuuntaajana se pyrkii päästämään vastuksen R läpi vain toiseen suuntaan kulkevan virran. Ylempi käyrä on lähdejännite Ve ja alempi käyrä on vastuksen yli oleva jännite.

Diodin yleisin sovellus on vaihtovirran tasasuuntaus,[4] sillä diodi läpäisee vain virran positiivisen tai negatiivisen puolijakson diodin kytkentäsuunnan mukaan. Näin se suojaa elektroniikan komponentteja, jotka rikkoutuisivat, mikäli niiden läpi kulkeva virta vaihtaisi suuntaa.

Muita mahdollisuuksia on käyttää diodia kytkimenä tai anturina tai radiotekniikassa amplitudimodulaation ilmaisimena, joka erottaa suurtaajuisestakantoaallosta pientaajuisen signaalin (esimerkiksi äänen).

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Perälä, Rae: Elektroniikka. osa I: Diodit ja transistorit. Kotka: Kymdata, 1995. ISBN 951-559-192-9.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Kimmo Silvonen: Elektroniikka ja puolijohdekomponentit, s. 89. Otatieto, 2009. ISBN 9789516723610.
  2. Juha Aaltonen, Seppo Kousa & Jyrki Stor-Pellinen: Elektroniikan perusteet, s. 49. Limes ry, 1999. ISBN 9517451822.
  3. Juha Aaltonen, Seppo Kousa & Jyrki Stor-Pellinen: Elektroniikan perusteet, s. 52. Limes ry, 1999. ISBN 9517451822.
  4. Juha Aaltonen, Seppo Kousa & Jyrki Stor-Pellinen: Elektroniikan perusteet, s. 56. Limes ry, 1999. ISBN 9517451822.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Diodi.
Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.