Diodi

pienoiskuva|Diodin symboli ja sen suhtautuminen kotelointiin

Diodi on elektroniikan komponentti, joka päästää sähkövirran kulkemaan lävitseen vain yhteen suuntaan: anodilta katodille. Aivan ensimmäiset diodit olivat kidekoneissakin käytettyjä lyijyhohdediodeja. Elektroniikan aikakausi alkoi varsinaisesti kuitenkin vasta diodiputken keksimisestä vuonna 1902 – diodiputken keksijä John Ambrose Fleming loi koko elektroniikan käsitteen. Nykyisin suurin osa diodeista on puolijohteita. 

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 
pienoiskuva|Piipohjainen piensignaalidiodi. Varsinainen toiminnallinen osa on neliön muotoinen piipala lasikotelon sisällä katodin lähellä. Katodi on vasemmalla ja anodi oikealla.
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.

Diodin sovelluksia
pienoiskuva|Diodin toimiessa puoliaaltotasasuuntaajana se pyrkii päästämään vastuksen R läpi vain toiseen suuntaan kulkevan virran. Ylempi käyrä on lähdejännite Ve 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


Viitteet

 Kirjallisuutta 


 Aiheesta muualla 

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

Luokka:Diodit
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit