Le composant semi-conducteur le plus simple - la diode - exécute une variété de fonctions utiles liées à son objectif principal de gestion de la direction du flux de courant électrique. Les diodes permettent au courant de les traverser dans une seule direction.
Les diodes parfaitement efficaces semblent être des circuits ouverts avec une tension négative et elles ressemblent à des courts-circuits autrement. Mais comme les diodes admettent une certaine inefficacité, leur relation courant-tension est non linéaire. En tant que tel, vous voudrez consulter la fiche technique d'une diode pour voir un graphique de la courbe de la tension directe d'une diode donnée par rapport à son courant direct, afin de choisir la bonne diode pour votre projet particulier.
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Tim Ridley / Getty Images
Applications des diodes
Bien qu'elles ne soient que de simples dispositifs à semi-conducteurs à deux broches, les diodes sont essentielles dans l'électronique moderne. Certaines des applications typiques des diodes comprennent:
- Redresser une tension, comme transformer des tensions CA en tensions CC
- Isoler les signaux d'une alimentation
- Contrôle de la taille d'un signal
- Mélanger les signaux
Conversion de puissance
Une application importante des diodes consiste à convertir le courant alternatif en courant continu. Une seule diode ou quatre diodes transforment l'énergie domestique de 110 V en courant continu en formant un redresseur à mi-chemin (diode unique) ou à onde pleine (quatre diodes). La diode permet à seulement la moitié de la forme d'onde CA de la traverser. Lorsque cette impulsion de tension charge un condensateur, la tension de sortie semble être une tension continue constante avec une petite ondulation de tension. L'utilisation d'un redresseur pleine onde rend ce processus encore plus efficace en acheminant les impulsions CA de sorte que les moitiés positive et négative de l'onde sinusoïdale d'entrée ne soient considérées que comme des impulsions positives, doublant efficacement la fréquence des impulsions d'entrée vers le condensateur, ce qui aide à le maintenir chargé et à fournir une tension plus stable.
Les diodes et les condensateurs créent différents multiplicateurs de tension pour prendre une petite tension alternative et la multiplier pour créer des sorties à très haute tension. Les sorties CA et CC sont possibles en utilisant la bonne configuration de condensateurs et de diodes.
Démodulation des signaux
L'utilisation la plus courante des diodes consiste à supprimer la composante négative d'un signal CA. Étant donné que la partie négative d'une forme d'onde CA est généralement identique à la moitié positive, très peu d'informations sont effectivement perdues dans ce processus de suppression, conduisant à un traitement du signal plus efficace.
La démodulation du signal est couramment utilisée dans les radios dans le cadre du système de filtrage pour aider à extraire le signal radio de l'onde porteuse.
Protections contre les surtensions
Les diodes fonctionnent également comme des dispositifs de protection pour les composants électroniques sensibles. Lorsqu'elles sont utilisées comme dispositifs de protection contre la tension, les diodes ne sont pas conductrices dans des conditions de fonctionnement normales mais mettent immédiatement en court-circuit tout pic de haute tension à la terre où il ne peut pas endommager un circuit intégré. Les diodes spécialisées appelées suppresseurs de tension transitoire sont conçues spécifiquement pour la protection contre les surtensions et peuvent gérer de très grandes pointes de puissance pendant de courtes périodes de temps, caractéristiques typiques d'un pic de tension ou d'un choc électrique, qui endommageraient normalement les composants et réduiraient la durée de vie d'un produit électronique.
De même, une diode peut réguler la tension en servant de tondeuse ou de limiteur - un objectif spécialisé qui plafonne la tension qui peut la traverser à un certain point.
Direction actuelle
L'application de base des diodes est de diriger le courant et de s'assurer qu'il ne circule que dans la bonne direction. Un domaine dans lequel la capacité de direction actuelle des diodes est utilisée à bon escient est la commutation de l'alimentation provenant d'une alimentation à une alimentation provenant d'une batterie. Lorsqu'un appareil est branché et en charge - par exemple, un téléphone portable ou une alimentation sans coupure - l'appareil doit être alimenté uniquement par l'alimentation externe et non par la batterie, et pendant que l'appareil est branché, la batterie doit être alimentée. et recharge. Dès que la source d'alimentation est retirée, la batterie doit alimenter l'appareil afin qu'aucune interruption ne soit remarquée par l'utilisateur.
Un bon exemple de direction actuelle est la protection contre les courants de retour. Prenons par exemple votre voiture. Lorsque votre batterie meurt et qu'un passant amical vous propose de vous aider avec les câbles volants, si vous mélangez l'ordre des câbles rouges et noirs, vous ne ferez pas frire le système électrique de votre voiture car les diodes adjacentes à la batterie bloquent le courant dans le mauvais sens.
Des portes logiques
Les ordinateurs fonctionnent en binaire - une mer infinie de zéros et de uns. Les arbres de décision binaires en informatique sont basés sur des portes logiques activées par des diodes qui contrôlent si un interrupteur est activé ("1") ou désactivé ("0"). Bien que des centaines de millions de diodes apparaissent dans les processeurs modernes, elles sont fonctionnellement identiques aux diodes que vous achetez dans le magasin d'électronique - juste beaucoup plus petites.
Diodes et lumière
Une lampe de poche LED est juste une lampe de poche dont l'éclairage provient d'une diode électroluminescente. En présence de tension positive, les LED brillent.
Une photodiode, en revanche, accepte la lumière à travers un collecteur (comme un mini panneau solaire) et convertit cette lumière en une petite quantité de courant.