Door johnmcgee Bijgewerkt op 24 maart 2022

Afbeelding tegoed:DKsamco/iStock/GettyImages

De basisstructuur van een diode

Een diode is een halfgeleiderapparaat met twee aansluitingen waardoor stroom slechts in één richting kan stromen als er voldoende spanning wordt aangelegd. Het is opgebouwd uit twee verschillend gedoteerde halfgeleidermaterialen:gewoonlijk een p-type (elektronenaccepterend) en een n-type (elektronendonerend). Op de kruising vullen elektronen van de n-type kant de vacatures in de p-type kant op, waardoor een uitputtingsgebied ontstaat met een intern elektrisch veld. Dit veld voorkomt tegenstroom totdat de aangelegde spanning een kleine drempel overschrijdt, doorgaans rond de 0,6–0,7 V voor siliciumdiodes.

Diodes in vroege radio's

De eerste praktische toepassing van diodes was in AM-radio-ontvangers. Radiogolven induceren een wisselstroom (AC) in de antenne. Om het audiosignaal te extraheren had de ontvanger een gelijkrichter nodig die deze wisselstroom kon omzetten in bruikbare gelijkstroom (DC). De diode diende dit doel door slechts de helft van de golfvorm door te laten, waardoor het signaal effectief werd ‘halve golf gelijkgericht’. Daaropvolgende filtering verwijderde de hoogfrequente component, waardoor een vloeiende DC-golfvorm overblijft voor audioversterking.

Lichtgevende diodes (LED's)

Wanneer een voorwaartse spanning over een diode wordt aangelegd, recombineren elektronen met gaten in de kruising, waardoor energie vrijkomt in de vorm van fotonen. De golflengte (en dus de kleur) van het uitgezonden licht hangt af van het halfgeleidermateriaal en de bandafstand ervan. LED's zijn nu de dominante verlichtingsbron in displays, indicatoren en algemene verlichting vanwege hun lage energieverbruik, hoge betrouwbaarheid en lange levensduur.

Fotodiodes, afstandsbedieningen en zonnepanelen

Diodes zijn niet alleen zenders, maar ook detectoren. Fotodiodes absorberen fotonen en genereren elektronen-gatparen die een meetbare stroom creëren. Dit principe ligt ten grondslag aan infraroodafstandsbedieningssystemen:de LED van de afstandsbediening zendt infraroodfotonen uit, die worden opgevangen door een fotodiode in het apparaat, waardoor het licht wordt omgezet in een elektrisch signaal. Hetzelfde concept drijft fotovoltaïsche panelen aan, waarbij zonlicht een ladingsstroom over een kruispunt creëert en een gelijkstroom produceert die huizen en op het elektriciteitsnet aangesloten systemen van stroom voorziet.

Circuitbeveiliging met diodes

Diodes zijn essentiële beveiligingen in elektronische circuits. Beveiligingsdiodes tegen omgekeerde polariteit laten slechts een minimale lekstroom toe wanneer een batterij verkeerd wordt geplaatst, waardoor schade aan gevoelige componenten wordt voorkomen. Overspanningsonderdrukkende “lawine”-diodes vangen excessieve spanningspieken op door naar aarde te geleiden zodra een kritieke spanning wordt overschreden, waardoor stroomafwaartse elektronica wordt beschermd tegen voorbijgaande overspanningsgebeurtenissen.