Onderwerpen:
- Algemeen
- Diode als polariteitbeschermer en gelijkrichter
- Vrijloopdiode
- Technische werking van de diode
Algemeen:
Een diode wordt aan veel elektronische circuits toegevoegd, bijvoorbeeld als gelijkrichter in een dynamo of radio, of als vrijloopdiode bij een spoel. Op deze pagina worden de werking en de verschillende functies behandeld.
Diode als polariteitbeschermer en gelijkrichter:
De diode in een systeem zorgt voor gelijkrichting. De stroom kan maar één richting op en wordt tegengesteld geblokkeerd. In de onderstaande afbeelding is dat duidelijk gemaakt. Vaak wordt dit gedaan om componenten tegen verkeerd aansluiten te beschermen (als zogenaamde polariteitbeschermer, bij het verwisselen van + en -). Als de voeding en massa op een component omgedraaid worden, dan zorgen de dioden er inwendig voor dat de spanning tegengehouden wordt om te voorkomen dat bijv. de printplaat kan beschadigen.
In volgende onderstaande afbeelding wordt de basisfunctie weergegeven. Diode D1 staat in geleiding, D2 staat in sperrichting. Het is makkelijk om te onthouden, dat in de richting waar de pijl heen wijst, de stroom heen gaat. Bij D1 wordt de stroom doorgelaten en bereikt de lamp L1. De lamp zal nu gaan branden. De lamp L2 niet, omdat deze diode in sperrichting staat. In plaats van een lamp zoals in dit voorbeeld, kunnen het allerlei componenten zijn die onherstelbaar beschadigd kunnen raken bij het aansluiten.
Ook in dynamo’s worden diodes gebruikt om gelijk te richten. In een dynamo wordt wisselspanning opgewekt, welke moet worden omgezet moet naar gelijkspanning. Door meerdere diodes te gebruiken (op de diodenbrug) wordt dit mogelijk gemaakt. Voor meer informatie over de diodes als gelijkrichter in een dynamo, zie het hoofdstuk gelijkrichtdioden op de pagina dynamo.
Vrijloopdiode:
In een spoel wordt een hoge spanning opgewekt, denk daarbij aan een spoel in een bobine. De spanning die door de spoel loopt, wordt door de transistor in- en uitgeschakeld. Echter, wanneer de transistor niet meer geleidt, (de toegevoerde stroom op de basis is uitgeschakeld) zit de spoel nog vol restenergie. De spoel is niet in staat om na het uitschakelen van de transistor direct ‘leeg’ te zijn. Er komt na het uitschakelen altijd een inductiespanning vrij, die vele malen hoger dan de boordspanning van 14 volt kan zijn.
Het gevolg is dat door deze inductiespanning de transistor daarbij ingeschakeld blijft. De spoel houd door deze inductie de transistor in geleiding, ookal is deze (op de basis van de transistor) uitgeschakeld.
Om dat te voorkomen wordt er een vrijloopdiode in het systeem toegevoegd. Wanneer nu de transistor uitschakelt, loopt de inductiespanning via de vrijloopdiode naar de plus aansluiting van de spoel. Omdat de inductiespanning nu niet meer de transistor bereikt, blijft deze uitgeschakeld.
Technische werking van een diode:
Een diode bestaat uit een plaatje Positieve silicium en een plaatje Negatieve silicium. In de plaatjes zitten gaatjes, met positieve ionen en negatieve elektronen. Deze bewegen naar mate de stroomrichting verandert.
Deze P en N silicium plaatjes zijn tegen elkaar geplaatst. De stroom gaat van positief naar negatief (doorlaatrichting). Wil de stroom van negatief naar positief (sperrichting) wordt dat tegen gehouden. In de onderstaande afbeeldingen is te zien hoe dat gebeurt:
Sperrichting:
In de onderstaande afbeelding staat de diode gesperd. De – staat nu bijv. op een spanningsbron aangesloten en de + op massa. De diode zorgt nu dat er geen stroom van – naar + gaat.
De negatieve elektronen zijn nu allemaal verplaatst naar de plaat met het Negatieve silicium. De plaat met het Positieve silicium, dus met de positieve ionen, geleidt niet. De “gaatjes” zijn leeg, waardoor er geen geleiding en dus geen stroomoverdracht plaats kan vinden.
Doorlaatrichting:
De stroom gaat van + naar -, dus in de afbeelding van links naar rechts. De positieve elektronen en de negatieve elektronen zijn gemengd. De gaten zijn bij P zijn nu door de negatieve elektronen opgevuld, dus er ontstaat een geleidende werking (de doorlaatrichting). Wel is er sprake van een spanningsverlies, omdat er toch een hinder ontstaat (de doorlaat is niet volledig zuiver). Deze spanning wordt de diffusiespanning genoemd, en bedraagt altijd ongeveer 0,7 volt.
Gerelateerde pagina’s:
