Diody jsou polovodičové součástky využívající vlastnosti přechodu PN, to znamená, že propouští proud pouze jedním směrem (usměrňují střídavý proud).
Vývody diod se označují Anoda a Katoda.
Diody jsou polovodičové součástky využívající vlastnosti přechodu PN, to znamená, že propouští proud pouze jedním směrem (usměrňují střídavý proud).
Vývody diod se označují Anoda a Katoda.
Slouží k usměrňování v síťových zdrojích a je určena pro větší proudy nízkých frekvencí (50Hz).
Ideální usměrňovací dioda by v propustném směru měla vést proud bez úbytku napětí a v závěrném směru by neměla propouštět žádný proud.
Skutečná usměrňovací dioda v propustném směru začne vést proud až od hodnoty difuzního napětí UD (Si cca 0,6-0,7V) a při pracovním proudu na ní vzniká úbytek napětí UF (cca 0,8-1,2V). Protože dioda má v propustném směru nenulový odpor, průchodem proudu se zahřívá a proto nesmí dojít k překročení maximálního proudu IF, jinak by došlo k nenávratnému tepelnému poškození diody.
Výkonové diody s proudy většími jak 10A se musí chladit.
V závěrném směru diodou protéká jen zanedbatelně malý proud a dioda se provozuje do napětí URRM (stovky až tisíce V).
Při zvyšování závěrného napětí nad hodnotu napětí zlomu UBR dojde ke zničení "proražením" diody. Pokud je toto napětí překročeno krátkodobě (napěťová špička), po jeho snížení dojde k obnovení funkce diody, pokud by ale překročení trvalo déle (viz katalogové údaje), dioda bude nenávratně zničena.
Simulace obvodu zobrazujícího AV charakteristiku diody
 V I D E O |
 Měření propustné části charakteristiky diody |
 Měření celé charakteristiky diody, vysvětlení jejího kreslení a popis charakteristických hodnot |
V katalogu vybíráme usměrňovací diody především podle IF a URMAX (URRM)
|
Dioda 1N4007
Dioda 1000V/1A URRM = 1000V IF = 1A UF = 1,1V  |
Dioda P600M
Dioda 1000V/6A URRM = 1000 V IF = 6 A UF = 1 V  |
Dioda FES16JT
Dioda 600V/16A URRM = 600 V IF = 16 A UF = 1,5 V  |
Dioda 85FR60
Dioda 600V/85A URRM = 600 V IF = 85 A UF = 1,45 V  |
V I D E O |
 Vysvětlení údajů uváděných v datasheetu diody |
 Popis různých variant diod a měření funkčnosti diody multimetrem |
Dioda propouští jenom kladné půlvlny střídavého napětí. V propustném směru na diodě vzniká úbytek napětí UF, o který je výstupní napětí sníženo. V nepropustném směru dioda blokuje výstup (takže je na ní v závěrném směru napětí zdroje).
Simulace obvodu s usměrňovací diodou
Pro zvýšení efektivity usměrňování se kromě jednocestných usměrňovačů používají dvoucestné usměrňovače můstkové nebo dvoucestné usměrňovače se dvěma diodami
V I D E O |
 Funkce jednocestného usměrňovače |
 Kreslení časových průběhů napětí jednocestného usměrňovače |
Pokud použijeme obyčejnou usměrňovací diodu v obvodech s vysokými frekvencemi, projeví se nežádoucí jev, kdy se po změně vstupního napětí do záporné půlvlny oblast PN přechodu nestihne dostatečně rychle vyprázdnit a ještě nějakou chvíli vede proud i v závěrném směru, to znamená, že na zátěž se na okamžik dostane a i napětí opačné polarity.
To řeší vysokofrekvenční diody se speciální technologií výroby usměrňovacího přechodu:
Vlastní přechod PN tvoří velmi malá oblast kolem hrotu tenkého drátku a tak se může v závěrném směru velmi rychle vyprázdnit od nosičů.
Přechod je tvořen dvojicí polovodič-kov a protože v kovu se nosiče pohybují mnohem rychleji, oblast přechodu se rychleji vyprázdní od nosičů.
Schottkyho dioda vyniká velkou rychlostí přepínání přechodu, má nižší difuzní napětí UD (0,1 - 0,3V), nižší úbytek napětí v propustném směru UF (0,3 - 0,7V), ale také nižší maximální závěrné napětí URRM (10-100V).
V I D E O |
 Vysvětlení využití, popis vlastností a chování Schottkyho diody |
Vylepšená Schottkyho dioda využívající karbid křemíku doplňuje vysokou rychlost přepínání přechodu o mnohem vyšší závěrné napětí URRM (500-1700V). Je to za cenu vyššího úbytku napětí v propustném směru UF (1 - 1,5V) a také vyšší ceny.
|
Hrotová dioda 1N60
Germaniová dioda 45V URRM = 45V IF = 35mA UF = 1V  |
Schottkyho dioda BAT42
Dioda 30V/0,2A URRM = 30V IF = 0,2A UF = 0,4V  |
Schottkyho dioda 15SQ045
Dioda 45V/15A URRM = 45V IF = 15A UF = 0,5V |
SiC Schottkyho dioda FFSH1065B-F085
Dioda 650V/10A URRM = 650V IF = 10A UF = 1,5V  |
Slouží k udržování konstantního napětí - stabilizaci. Používá se pouze v závěrném směru.
V propustném směru se Zenerova dioda chová jako běžná usměrňovací dioda, ale v závěrném směru po překročení Zenerova napětí UZ (cca 3-50V) dojde k vratnému "proražení" přechodu a proud prudce roste, přičemž napětí na diodě je téměř neměnné.
Průchodem proudu se ale dioda zahřívá a proto nesmí dojít k překročení maximálního proudu IZMAX, jinak by došlo k nenávratnému tepelnému poškození diody (v katalogu se udává maximální ztrátový výkon PZ=UZ.IZMAX). Ke stabilizaci se využívá rozsah proudů IZMIN až IZMAX.
U diod s menší hodnotou Zenerova napětí (méně než 6V) je proražení přechodu pozvolnější...
Simulace obvodu zobrazujícího AV charakteristiku zenerovy diody
V katalogu vybíráme zenerovy diody především podle UZ a PZ
|
Zenerova dioda BZX85V012
Zenerova dioda 12V/1,3W Uzn = 12V Izmax = 108mA Pmax = 1,3W  |
Zenerova dioda 1N5338B
Zenerova dioda 5,1V/5W Uzn = 5,1V Izmax = 930mA Pmax = 5W  |
Zenerova dioda 1N5346B
Zenerova dioda 9,1V/5W Uzn = 9,1V Izmax = 520mA Pmax = 5W  |
Simulace obvodu se stabilizační Zenerovou diodou
V I D E O |
 Popis funkce stabilizátoru se zenerovou diodou |
 Měření charakteristiky Zenerovy diody |
Používá se jako náhrada za laditelný kondenzátor, kapacita diody se mění velikostí napětí v závěrném směru.
Přechod PN polarizovaný v závěrném směru představuje vlastně kondenzátor - kolem nevodivé vyprázdněné oblasti jsou vodivé elektrody polovodiče N a P.
Čím větší závěrné napětí přivedeme na diodu, tím víc se rozšíří vyprázdněná oblast (izolant) a oddálí tak od sebe vodivé elektrody, čímž klesne kapacita diody.
Základními parametry pro výběr jsou UBV - maximální napětí v závěrném směru a rozsah nastavitelných kapacit.
Dioda se používá pouze v závěrném směru a výrobci se snačí linearizovat průběh změny kapacity v závislosti na závěrném napětí.
|
Kapacitní dioda FV1043
Varikap Breakdown voltage: 5V If=250mA Pd=0,35W nominální kapacita: 5..20pF@1Mhz pro frekvence 1 MHz..500 MHz  |
Kapacitní dioda FV1043
Varikap Breakdown voltage: 30V If=20mA Pd=0,35W nominální kapacita: 4.3...32pF@1Mhz pro frekvence 1 MHz..160 MHz  |
Fotodioda je speciálně upravená dioda s otevřeným pouzdrem a čočkou, která soustřeďuje dopadající světlo na přechod PN.
U diody zapojené k vnějšímu zdroji v závěrném směru energie dopadajících fotonů uvolňuje z vyprázdněné oblasti elektrony a díry a ty mohou vést proud. Čím větší je intenzita dopadajícího světla, tím vyšší bude hodnota závěrného proudu.
Tento režim práce fotodiody se využívá například pro měření intenzity světla, nebo vyhodnocování přerušování paprsku - tzv fotobuňka.
V I D E O |
 Vysvětlení funkce fotodiody |
Pokud dioda není připojena k vnějšímu zdroji, dopadající světlo uvolňuje elektrony a díry, které jsou odpuzovány difuzním napětím a mohou téct vnějším obvodem - neboli fotodioda vyrábí elektrickou energii o napětí několik desetin voltu přímým převodem z energie světla.
Tento režim práce fotodiody se využívá pro napájení nízkoodběrových přístrojů (kalkulačky, meteorologické stanice) nebo k výrobě elektřiny ve fotovoltaických elektrárnách.
Protože obyčejná fotodioda při vyšších frekvencích vykazuje dlouhou dobu odezvy (nějaký čas trvá, než se nosiče při dopadu světla uvolní a také než po zhasnutí světla odtečou z vyprázdněné oblasti), pro použití především na účely datových přenosů přes optická vlákna je určena PIN fotodioda, která má mezi přechod PN vloženou tenkou vrstvu téměř čistého polovodiče označovanou I. Tato vrstva umožňuje provozovat diodu na větší napětí, které více urychluje světlem uvolněné nosiče a zkracuje tak dobu odezvy fotodiody.
|
Fotodioda BPW21
350..820nm  |
PIN Fotodioda HSDL-5420
770..1000nm  |
Fotočlánek OPL90A44101
9V; 440mA; 4W  |
Fotovoltaický panel RS-M
36V/185W  |
LED dioda využívá pro přechod PN takové materiály (Galium-Arsenid), které při průchodu proudu v propustném směru vydávají viditelné světlo. Světlo vzniká vyzářením energie elektronů vydávané při jejich rekombinaci s dírami.
Konstrukčně je LED dioda uspořádána tak, že v malém odrazovém reflektoru je umístěn vlastní přechod PN, anoda je připojena tenkým drátkem.
Barva světla je dána druhem polovodičového materiálu přičemž barva materiálu pouzdra může a nemusí být přizpůsobena vyzařované barvě - takže například i červeně svítící dioda může mít čiré nebo difuzní pouzdro.
Dioda vydávající bílé světlo se tvoří doplněním modré diody o žlutý či žlutozelený luminofor, nebo kombinací tří RGB diod v jednom pouzdře.
Vyrábí se ultrafialové, infračervené i vícebarevné LED diody (s více vývody) či blikající diody.
Protože LED dioda se zapojuje ke zdroji v propustném směru, je potřeba ochranným odporem omezit maximální proud diodou dle katalogových hodnot. Regulací proudu lze řídit jas diody.
V závěrném směru není dobré LED diodu vůbec provozovat, protože maximální napětí je pouze cca 5V. V propustném směru je difuzní napětí vyšší než u usměrňovacích diod a liší se podle barvy. Základními parametry LED diody jsou maximální proud a úbytek napětí v propustném směru IF a UF. Samozřejmě pro konkrétní použití hraje roli svítivost nebo výkon, barva, tvar pouzdra a vyzařovací charakteristika.
Simulace obvodu zobrazujícího porovnání AV charakteristik usměrňovací diody a LED diody
Vyrábí se LED diody s různými vyzařovacími úhly např.: 20°, 70°.
Podrobnější směrové vyzařovací charakteristiky bývají uvedeny v popisu (datasheet).
V I D E O |
 Popis různých druhů LED diod |
 Ukázky výkonových a bílých LED diod |
 Popis směrového vyzařování LED diod |
 Vysvětlení parametrů LED diody s využitím katalogových údajů |
|
Ultrafialová dioda 530MUV9C
LED 395~400nm If 20mA Uf 3,0-3,6V  |
Infračervená dioda LTE5208AC
IR-LED 940nm If 100mA Uf 1,2V  |
Blikající dioda JSL-502RC
Blikající červená dioda Uf 3 V If 25 mA Frekvence : 2,5 Hz  |
|
Dvoubarevná dioda L-57EYW
R/Y 2 vývody If 20 mA Uf 2/2,1 V  |
Dvoubarevná dioda L-59EYW
R/Y 3 vývody If 20 mA Uf 2/2,1 V  |
Tříbarevná dioda 599R2GBC
R/G/B If 30 mA Uf 2,1/3,3/3,3 V  |
|
Bílá dioda 980VW6C
If 50 mA Uf 3,4-3,8 V  |
Žlutá dioda BL-R3132N
If 20 mA Uf 2,1 V  |
Červená dioda L-HLMP-1740
miniaturní If 2 mA Uf 2,1 V  |
Světlo vydávané Laserovou diodou je koherentní a má velmi úzké spektrum (světlo kmitá na jedné frekvenci a se stejnou fází). Základním parametrem laserové diody je její výkon, malé (a pro lidské oči bezpečné) výkony se používají v počítačových myších a laserových ukazovátkách, větší výkony jsou u laserových gravírek či řezaček. Velké výkony jsou schopny řezat i ocelové plechy.
|
Laserová dioda L-SLD6310A
10mW ve viditelném spektru 635nm Pomax 12mW  |
Laserový modul GLM-01
Laserový modul se ZELENÝM laserem Pomax 5mW  |
