Dioda
Jednosměrka pro elektrický proud
Dioda je základní polovodičová součástka, která propouští elektrický proud pouze jedním směrem. Jde o stavební kámen pro usměrňovače napětí a moderní osvětlení (LED).
Oficiální účel a princip
Dioda obsahuje takzvaný PN přechod (pevné spojení dvou typů křemíku). Její chování v obvodu závisí výhradně na tom, jakou polaritou ji připojíte ke zdroji:
Propustný směr: Na anodu (+) připojíte kladný pól a na katodu (-) záporný. Dioda se "otevře" a proud volně protéká.
Závěrný směr: Polaritu připojíte obráceně. Dioda se "zavře" a průchod elektronů striktně zablokuje.
Přirovnání pro snadné pochopení
Představ si zpětnou klapku ve vodovodním potrubí:
Když voda teče správným směrem, tlak odklopí dvířka a voda volně proudí dál.
Když se voda pokusí téct pozpátku, tlak dvířka naopak pevně přibouchne k těsnění a potrubí se zablokuje.
Klíčová vlastnost: Úbytek napětí
Průtok diodou není nikdy beze ztrát. K "otevření klapky" je potřeba určitá energie. Proto na každé diodě v propustném směru dojde k pevnému úbytku napětí (u běžné křemíkové diody je to cca 0,7 V). Pokud obvod napájíte z 5V USB nabíječky a do cesty zapojíte diodu, za ní už naměříte pouze 4,3 V. Ztracená energie se vyzáří jako teplo.
Rozdělení diod v praxi
Typ diody Princip a specifikum Hlavní využití v praxi
Usměrňovací Zvládá velké proudy a vysoké napětí. Graetzův můstek, přeměna střídavého proudu ze sítě na stejnosměrný.
LED (Svítivá) Při průchodu proudu v propustném směru vyzařuje fotony. Kontrolky na přístrojích, displeje, hlavní domácí osvětlení.
Zenerova Zapojuje se úmyslně v závěrném směru. Při přesném napětí se cíleně prorazí, ale nezničí se. Stabilizace a ořezání napětí v napájecích obvodech.
Schottkyho Extrémně rychlé spínání a minimální úbytek napětí (cca 0,2 V). Spínané zdroje v počítačích, ochrana proti přepólování baterie.
Úskalí a smrtelná rizika pro obvod
Destruktivní průraz v závěrném směru: Žádná klapka nevydrží nekonečný tlak. Pokud diodu zapojíte v závěrném směru a napětí (tlak) stoupne nad její maximální povolenou hranici, dojde k lavinovitému průrazu. Struktura součástky se roztaví, dioda zkratuje a propustí plný proud do obvodu, který tím zničí.
Spálení LED diody: LED nesmí být nikdy připojena přímo ke zdroji napětí (např. rovnou na baterii). Polovodičový přechod nemá téměř žádný elektrický odpor. Dioda by si okamžitě vzala zkratový proud a ve zlomku sekundy by shořela. Vždy s ní musí být v sérii zapojen omezovací rezistor, který proud omezí na bezpečnou hodnotu (např. 20 mA).
