Diodi

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

Erilaisia diodeja (alimmainen nelijalkainen komponentti on kokoaaltotasasuuntaaja)

Diodin symboli ja sen suhtautuminen kotelointiin

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

Diodityypit

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

• suurivirtaiset diodit
• pienitehoiset diodit
• zenerdiodit
• vakiovirtadiodit
• kapasitanssidiodit
• Schottky-diodit
• fotodiodit
• ledit eli loiste- tai hohtodiodit

Puolijohdediodi

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.

Päästö- ja estosuunta

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) verrattuna, 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. 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 0,3 volttia ja Schottkydiodeilla noin 0,2 volttia.^lähde?

Diodin sovelluksia

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

Diodin yleisin sovellus on vaihtovirran tasasuuntaus, 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 suurtaajuisesta kantoaallosta pientaajuisen signaalin (esimerkiksi äänen).

Lähteet

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

Kirjallisuutta

• Salste, Mikko; Porra, Veikko: Elektroniikka: sovelletun elektroniikan ja digitaalitekniikan perusteet. Otaniemi: Otakustantamo, 1973. ISBN 951-671-053-0.

Aiheesta muualla

• Oulu.fi, Diodi ja diodipiirit
• Elektroniikan piirrosmerkit: Diodit harraste-elektroniikka