Wat is een diode? Een duidelijke en praktische gids.
Wat is een diode? Een diode is een klein elektronisch onderdeel dat elektrische stroom voornamelijk in één richting doorlaat. Je kunt het zien als een terugslagklep voor elektriciteit. Deze unieke eigenschap maakt diodes bruikbaar in veel circuits.
1. Basisidee en hoe diodes werken
Een diode heeft twee aansluitingen: de anode en de kathode. Wanneer er een positieve spanning op de anode en een lagere spanning op de kathode staat, geleidt de diode stroom. Bij omgekeerde polariteit blokkeert hij de stroomdoorgang.
Dit komt doordat een diode een PN-overgang heeft. De ene kant is gedoteerd voor extra elektronen (N-type). De andere kant is gedoteerd voor extra gaten (P-type). Bij de overgang vormt zich een dunne verarmingszone. Deze zone vormt een barrière die voorkomt dat er stroom doorheen kan stromen, tenzij de aangelegde spanning hoog genoeg is om ladingdragers erdoorheen te sturen.
2. Belangrijkste elektrische termen (samengevat)
- Doorlaatspanning (Vf): De spanningsval wanneer de diode geleidt (≈ 0,7 V voor silicium)
- Omgekeerde doorslagspanning (Vbr): De sperspanning waarbij de diode in de sperrichting begint te geleiden.
- Maximale gelijkstroom (If): de maximale veilige stroom die de diode kan weerstaan.
- Omgekeerde lekstroom (Ir): Er vloeit een kleine stroom als de diode in sperrichting is geschakeld.
Veelvoorkomende soorten diodes en hun functies
1. Gelijkrichterdiode:
Het zet wisselstroom om in gelijkstroom. Je vindt dit in
2. Lichtgevende diode
LED's geven licht af wanneer er stroom doorheen loopt. Ze worden gebruikt in displays, indicatoren en verlichtingssystemen.
3. Zenerdiode
Ontworpen om te werken in een veilige omgekeerde pauzemodus en wordt gebruikt voor spanningsregeling en beveiliging.
4. Schottky-diode
Ontworpen om te werken in een veilige omgekeerde pauzemodus en wordt gebruikt voor spanningsregeling en beveiliging.
5. Fotodiode
Het zet licht om in elektrische stroom en wordt veel gebruikt in radiofrequentie-afstemcircuits.
6. Varactordiode
Het zet licht om in elektrische stroom en wordt veel gebruikt in radiofrequentie-afstemcircuits.
Praktische toepassingen
- Opladers voor mobiele telefoons en stroomadapters gebruiken gelijkrichterdiodes om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom.
- LED's verlichten statusindicatoren en displays.
- Zenerdiodes beschermen gevoelige elektronische componenten tegen spanningspieken.
- Schottky-diodes worden in geschakelde voedingen gebruikt om de efficiëntie te verhogen.
- Fotodiodes worden gebruikt in afstandsbedieningen, lichtmeters en optische ontvangers.
Hoe gedragen diodes zich op een IV-curve?
Teken de stroom als functie van de spanning. In het doorlaatgebied wordt een uitzonderlijke stroomtoename waargenomen zodra de spanning de drempelwaarde (Vf) overschrijdt. In het spergebied is de stroom praktisch nul totdat de doorslagspanning wordt bereikt. Bij het doorslagpunt neemt de stroom sterk toe, tenzij deze wordt begrensd door een weerstand of door het circuitontwerp.
Materialen en moderne trends
Silicium is het standaardmateriaal. Germanium werd aanvankelijk gebruikt vanwege de lagere doorlaatspanningsval, maar is minder stabiel. Galliumarsenide (GaAs) en galliumnitride (GaN) vervullen specifieke functies: GaAs voor opto-elektronica en hoogfrequente toepassingen; GaN en siliciumcarbide (SiC) voor hoogvermogenschakelingen met hoge efficiëntie. Deze materialen verminderen verliezen en opwarming in elektriciteitsnetwerken.
Eenvoudige schakelingen die u kunt proberen.
- LED-indicator: Diode + weerstand in serie + batterij. Werkt als visuele test.
- Halve-golfgelijkrichter: Een enkele diode zet wisselstroompulsen om in pulserende gelijkstroom.
- Bruggelijkrichter: Vier diodes leveren gelijkgerichte gelijkstroom uit wisselstroom. Voeg een condensator toe om de uitgang af te vlakken.
Veiligheids- en selectietips
- Controleer de maximale doorlaatstroom en maximale sperspanning voor uw circuit.
- Voeg een stroombegrenzende weerstand toe aan de LED's.
- Gebruik koellichamen of kies een diode met een hoger vermogen wanneer er hoge stromen door de behuizing gaan.
- Voor schakeltoepassingen moet u de hersteltijd en de doorlaatspanningsval van de diode aanpassen aan de frequentie en spanning van uw circuit.
Snelle checklist voor probleemoplossing
- De diode heeft een onderbreking in beide richtingen: hij is waarschijnlijk doorgebrand.
- De stroom geleidt in beide richtingen: er is waarschijnlijk kortsluiting.
- Hoge doorlaatspanning of geen licht in een LED: controleer de serieweerstand of de bedrading.
Eindsamenvatting
Een diode regelt de richting van elektrische stroom. Deze eenvoudige regel maakt diverse toepassingen mogelijk: gelijkrichting, lichtemissie, spanningsreferentie, detectie en afstemming. Als u met elektronica werkt, zult u vaak diodes gebruiken. Ze zijn klein, goedkoop en efficiënt.
