Začínáme s elektronikou – II

26 Lis

V první části seriálu jsme se podívali na zdroje energie, a základní pojmy z oblasti elektroniky, které musí každý bezpodmínečně znát. Nyní si řekneme, co je to dioda.

Dioda – polovodičová součástka, která se v elektronice hojně využívá. Najdeme ji ve zdrojích napětí, usměrňovačích a dalších elektronických obvodech. Je to polovodič, což znamená (zjednodušeně řečeno) že vede proud jen jedním směrem, což je v tomto případě žádoucí. 

Kdysi dávno prý nějaký soudruh prohlásil, že socialistický blok nebude vyrábět polovodiče, že si počká na celovodiče 🙂 – zřejmě to byl odporník…

Na obrázku vlevo můžemě vidět schématickou značku diody (nahoře). Co znamenají písmena A a K na obrázku? Je to pojmenování vývodů diody: A = anoda, K = katoda. Většina diod má katodu označenou barevným proužkem, nebo tečkou, viz spodní část obrázku. Pokud naše dioda označení nemá, musíme vývody zjistit pomocí zkoušečky.

Ve značce diody si můžeme všimnout šipky, která míří k jakési destičce. Nicméně nesměřuje takto proto, že by ukazovala směr toku elektronů, neboli propustný směr. Ve skutečnosti to totiž není šipka, ale znároznění drátku původní hrotové diody. Tyto staré diody se používají spíše jen výjimečně, ale značka zůstala.

Moderní diody jsou plošné, a tvoří je krystal křemíku. Pomocí technologické úpravy je v jedné části krystalu vytvořena vodivost N (negativní/záporná) – zde jsou volné elektrony se záporným nábojem. Druhá část krystalu má nedostatek elektronů – po nich zbudou kladně nabité „díry“. Vykazuje proto vodivost P (pozitivní/kladná). Styk obou těchto vodivostí se nazývá přechod PN.

Pro demonstraci funkce diody si vyrobíme jednoduchý elektrický obvod s použitím ploché baterie 4,5 V a jednoduché objímky se žárovkou. Po připojení vývodů objímky na kontakty ploché baterie se žárovka rozsvítí.

Po připojení diody závisí, jak ji do obvodu připojíme. Jestli v tzv. závěrném směru nebo v propustném směru. Jak už označení napovídají, když bude dioda připojena v propustném směru, tak proud bude procházet, a žárovka svítit. A když bude dioda připojena v závěrném směru, tak se žárovka nerozsvítí – viz obrázek.

Obvod v horní části obrázku má diodu zapojenou v závěrném směru. Katoda diody směřuje ke kladnému pólu baterie. PN přechod uvnitř má vysoký závěrný odpor, takže proud nemůže procházet.

Naopak dolní obvod má diodu zapojenou v propustném směru. Anoda je na kladném pólu baterie a proud může nerušeně procházet obvodem.

Při zapojování diody do obvodu se řídíme podle polarity zdroje.
Směřuje-li katoda diody ke kladnému pólu zdroje, obvodem proud neporochází. Je to závěrný směr. Směřuje-li katoda diody k zápornému pólu zdroje, proud jí prochází. Je zapojena v propustném směru.

Když se pozorně zadíváme na svítící žárovku v obvodu bez diody a v obvodu s diodou zapojenou v propustném směru, všimneme si, že v druhém případě svítí žárovka přecijen o něco slaběji, než když byl místo diody pouze vodič. Z toho vyplývá, že dioda vykazuje mírný odpor i v propustném směru.  Říká se tomu úbytek napětí, u křemíkových diod bývá cca 0,7 V a závisí na typu diody a procházejícím proudu.

Na tomto obrázku je malý příklad jednoduchého obvodu, ve kterém můžeme snadno signalizovat dva stavy pomocí červené a zelené LED. Potřebujeme k tomu dvě diody D1 a D2, každou v jedné větvi obvodu. Vzájemně jsou diody otočené takže, bude-li proud procházet jednou větví, ve druhé procházet nebude a naopak.

Dioda i LEDka jsou v každé větvi obvodu polarizovány stejně, takže připojíme-li plochou baterii ke kontaktům A a B, rozsvítí se vždy pouze jedna ze světelných diod.

Pokud připojíme kladný pól baterie na kontakt A, rozsvítí se zelená LED a červená zůstane zhasnuta. Proud bude procházet spodní větví obvodu. Když baterii otočíme a kladný pól připojíme na kontakt B, proud bude prohcázet horní větví obvodu. Takže se rozsvítí červená LED a zelená zůstane zhasnuta.

Místo světelných diod (LED) s rezistory, můžeme v obvodu s diodami zapojit žárovky.

To by bylo pro pochopení funkce diod vše. Pokud vás problematika zajímá více do hloubky, můžete se podívat do odborné literatury. Já se budu diodám ještě věnovat v některém z budoucích článků tohoto seriálu.

Michal Šika - Kutilův zápisník