Un diodo è un componente elettronico a due terminali che conduce elettricità in una sola direzione e solo quando una determinata differenza minima di potenziale, o tensione, viene applicata ai suoi due terminali. I diodi precoci sono stati utilizzati per convertire AC in DC e filtrare il segnale in radio. I diodi sono ormai diventati onnipresenti, usati per proteggere l'elettronica, illuminare le nostre case e inviare segnali di controllo remoto.

La struttura di base

Per capire le basi dell'uso di un diodo, aiuta a guardare una struttura standard a diodi. Il diodo p-n standard ha due semiconduttori che creano un contatto, formando un'interfaccia. I semiconduttori puri non conducono, quindi vengono aggiunte impurità metalliche. In un semiconduttore del diodo p-n, il metallo contaminante rilascia facilmente un elettrone; l'altro è anche drogato (impuro) con un metallo che accetta facilmente un elettrone. All'interfaccia, gli elettroni si spostano da un lato all'altro, rendendo gli atomi che gli elettroni hanno lasciato positivamente cariche e gli atomi riceventi negativi. Questa deviazione dalla neutralità avviene solo all'interfaccia. Crea un campo elettrico in modo che gli elettroni che fluiscono da una corrente esterna passano per lo più dal lato di accettazione degli elettroni al lato di donazione di elettroni.

Diodi precoci: radio

Questa proprietà unidirezionale è stata la prima sfruttato nelle radio AM. Il segnale radio oscilla avanti e indietro, creando una corrente alternata nell'antenna. Prima dell'amplificazione, il segnale deve essere reso unidirezionale. Il diodo di una radio quindi lascia passare la metà del segnale spostando gli elettroni in una direzione, ma non l'altra metà. In breve, l'AC è trasformato in DC. I condensatori filtrano quindi l'alta frequenza, lasciando solo il segnale audio, pronto per l'amplificazione.

LED

Se si applica una tensione attraverso un diodo, gli elettroni della corrente elettrica si muovono attorno al circuito elettrico emetterà una specifica lunghezza d'onda della luce quando si attacca all'impurità che accetta un elettrone. È così che i diodi a emissione di luce (LED) producono luce. Gli elettroni si spostano quindi attraverso l'interfaccia del semiconduttore a causa del campo elettrico nel mezzo, attraversano il semiconduttore che dona elettroni e continuano sul retro della sorgente di tensione per completare il circuito.

Fotodiodi e sensibili alla luce Diodi

Proprio come i diodi possono produrre luce, possono anche creare corrente quando lo ricevono. I due tipi funzionano insieme in un dispositivo di controllo remoto, ad esempio per il televisore. Quest'ultimo è il modo in cui funzionano i pannelli fotovoltaici. Due diodi emettono luce dal telecomando: uno emette luce visibile per farti sapere che il segnale viene inviato; l'altro emette un segnale binario a una lunghezza d'onda invisibile (quindi la necessità del fotodiodo visibile). I fotoni colpiscono il semiconduttore donatore di elettroni, liberando elettroni e dando loro energia cinetica. L'energia cinetica può tradursi in una sola direzione, poiché è consentita solo una direzione di corrente elettrica. Questo è lo stesso modo in cui funzionano i pannelli solari, trasformando i fotoni dal sole in corrente elettrica solo in una direzione.

Protezione del circuito

Un diodo può proteggere i circuiti da batterie inserite scorrettamente. La polarità sarà errata, ma non danneggerà i circuiti oltre il diodo, che consente solo una debole corrente. I diodi svolgono anche un ruolo nei dispositivi di protezione da sovratensione. I cosiddetti diodi "a valanga" portano a un filo di terra, ma non lasciano passare corrente corrente a causa del loro orientamento unidirezionale. Con una tensione sufficientemente elevata, un diodo farà passare la tensione. Quando la tensione si alza molto al di sopra dei livelli operativi, il diodo a valanga si apre e lascia passare la tensione extra attraverso il filo di terra.