Yleistä diodeista...

Yksinkertaisin puolijohdekomponentti on diodi. Se läpäisee virtaa vain toiseen suuntaan eli sen resistanssi on hyvin pieni tai hyvin suuri virran suunnan mukaan.

Diodin ominaisuuksiin kuuluu kynnysjännite U_F, jonka suuruus vaihtelee jonkin verran riippuen diodin puolijohdemateriaalista. Piillä (Si) se on noin 0.6 - 0.7V ja germaniumilla (Ge) noin 0.2 - 0.3V. Ilman ulkoista jännitettä kynnysjännite estää kaikkien varauksenkuljettajien liikkumisen rajapinnan yli.

Myötävirta I_F diodin läpi alkaa kulkea vasta sitten, kun myötäesijännitteen suuruus ylittää diodin kynnysjännitteen.

Estosuuntaan kytketty diodi ei läpäise virtaa lukuunottamatta hyvin pientä termisen generaation aiheuttamaa estovirtaa I_R lukuun ottamatta. Tämän estovirran suuruus on piidiodilla muutama mikroampeeri ja germaniumdiodillakin alle yhden milliampeerin. Estosuuntaan kytketty diodi muodostaa kondensaattorin, jonka kapasitanssi on riippuvainen estosuuntaan kytketyn jännitteen suuruudesta. Tätä ominaisuutta käytetään hyväksi kapasitanssidiodeissa.

Estosuuntaan kytketyn diodin estovirta on hyvin pieni. Jos estoesijännitettä U_R suurennetaan liikaa, tapahtuu diodissa läpilyönti ja se tuhoutuu (ja luultavasti jää oikosulkuun). Myötäsuuntaan kytketyn diodin myötävirta kasvaa kynnysjännitteen jälkeen nopeasti. Jos myötäjännitettä U_F suurennetaan liikaa, myötävirta kuumentaa diodia ja se tuhoutuu.

Diodien tunnistamisesta ja tyyppimerkinnöistä löytyy tarkempaa tietoa Puolijohteiden tunnistusohjeita -sivulla.

Diodien käyttösovelluksia

Puoliaaltotasasuuntaus Diodi johtaa vain vaihtosähkön toisella puolijaksolla eli diodi tasasuuntaa vaihtosähköä.
Kokoaaltotasasuuntaus Diodit ovat kytketty siltakytkentään eli Graetzin kytkentään, joten osa diodeista johtaa toisella puolijaksolla ja osa toisella. Tällä tavoin saadaan parempi hyötysuhde eikä tarvita niin suuria suodatuskondensaattoreita.
Keskipistekytkentä Tässä kytkennässä kokoaaltotasasuuntaus saasaan aikaiseksi kahdella diodilla, mutta tässä on haittana muuntajan väliulosotto. Muuten kytkentä on täysin yhtä hyvä kuin siltakytkentä.
Suojadiodikytkentä 1 Monet tasasähköllä toimivat laitteet vioittuvat, jos niihin kytketään syöttöjännite väärinpäin. Tämä voidaan estää virtajohtimeen kytketyllä suojadiodilla.
Suojadiodikytkentä 2 Tämä kytkentä suojaa myös sähkölaitetta käyttöjännitteen väärältä napaisuudelta. Tämä on ehkä hieman harvinaisempi tapa, mutta sitä näkee käytettävän ainakin LA-puhelimissa. Huom! Diodi oikosulkee napaisuudeltaan väärän käyttöjännitteen, joten syöttöjohto kannattaa varustaa sulakkeella!
Diodi lämpötila-anturina Diodin kynnysjännite riippuu voimakkaasti lämpötilasta. Rippuvuus on linearinen melko suurella lämpötila-alueella. Kynnysjännitteen muutos on -2mV/°C, eli lämpötilan kohotessa 1°C kynnysjännite pienenee 2mV. Tätä kytkentää soveltamalla on kätevä toteuttaa esimerkiksi tehotransistoreiden lämpötilavakavointi ja estää toimintapisteen siirtyminen.
Jännitteen hienosäätö Kytkemällä diodeja regulaattorin maanastan ja maan välille voidaan nostaa regulaattorin antamaa jännitettä diodin kynnysjännitteen verran (yleensä noin 0.7V).
Diodilogiikka Diodeilla voi myös suorittaa joitakin pieniä loogisia operaatioita. Diodilogiikan ketjuttaminen on kylläkin ongelmallista diodin kynnysjännitteen vuoksi. Kuvassa diodeilla toteutettu AND-portti.

Kuten käyttösovellusesimerkeistä käy ilmi, diodit ovat varsin monikäyttöisiä komponentteja. Tässä listassa on esitely vain murto-osa niiden sovelluksista, joten tulen ehkä tulevaisuudessa lisäämään vielä muutaman yleisen käyttökohteen. On hyvin kattava valikoima erilaisia diodeja eri käyttötarkoituksiin, esimerkiksi piensignaalidiodeja ja suuria tehoja kestäviä diodeja, joten kannattaa valita sopiva diodityyppi käyttötarkoituksen mukaan.

Yleisiä diodeja ja niiden ominaisuuksia