Chức năng của điốt (Diode) Trong mạch
Một số chức năng quan trọng của diode trong mạch điện tử bao gồm – nó được sử dụng để chuyển mạch dòng điện, bảo vệ, làm bánh xe tự do, giới hạn tín hiệu, kẹp đơn, chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu toàn phần, điều chỉnh điện áp, tham chiếu mức điện áp, nhân điện áp, phản hồi, và nhiều hơn nữa.
Các ứng dụng của diode bắt đầu từ điều chỉnh nguồn điện đơn giản và chỉnh lưu cho đến các hệ thống truyền thông RF và thiết kế mạch.
Nếu những điều trên nghe có vẻ thú vị với bạn. Thì tôi có thể nói rằng bạn cũng sẽ thích phần còn lại của bài viết. Bởi vì trong phần còn lại của bài viết này, tôi sẽ nói chi tiết về các chức năng được đề cập ở trên.
Tôi không hoàn hảo và bài viết này cũng vậy. Đây chỉ là kiến thức hạn chế của tôi cố gắng giúp bạn bằng cách nào đó.
Chức năng của Diode trong mạch điện
Bạn biết đấy, diode là một thiết bị điện tử thụ động hai cực cho phép dòng điện chỉ chảy theo chiều thuận.
Ở chế độ phân cực thuận, chúng ta kết nối cực dương của nguồn điện áp vào cực dương của diode và cực âm của nguồn điện áp vào cực âm của diode.
Trong cấu hình này, dòng điện có thể đi qua diode đến phần còn lại của mạch.
Ngược lại với hoạt động này là chế độ phân cực ngược. Trong chế độ này, diode không cho phép bất kỳ dòng điện nào chảy qua.
Nếu bạn nhìn kỹ, chúng ta sẽ thấy rằng diode chỉ là một công tắc kỹ thuật số khi bật ở chế độ phân cực thuận và tắt ở chế độ phân cực ngược.
Bây giờ, thuộc tính chuyển mạch đơn giản này mang lại cho chúng ta rất nhiều ứng dụng hữu ích trong mạch. Tôi có thể nói rằng thế giới hiện đại ngày nay có thể tồn tại là nhờ hiện tượng chuyển mạch đơn giản nhưng hiệu quả này.
Hãy xem những chức năng và ứng dụng của diode trong bất kỳ mạch điện tử hoặc điện nào.
1- Như một công tắc kỹ thuật số
Diode được sử dụng trong các mạch điện để chuyển mạch. Chúng ta có thể gọi chúng là các công tắc kỹ thuật số. Lý do chính tại sao nó được sử dụng như một công tắc là vì bạn có thể bật và tắt nó tự động chỉ bằng cách cung cấp đúng điện áp.
Thứ hai, tốc độ chuyển mạch của nó nhanh hơn công tắc truyền thống. Ngoài ra, nó cũng rất nhỏ và chi phí thấp.
Vì kích thước nhỏ, chúng ta có thể tiết kiệm rất nhiều không gian mạch, do đó làm cho các thiết bị thông minh và di động trở nên khả thi.
2- Xử lý tín hiệu công suất cao
Điện tử công suất là một lĩnh vực phụ lớn của điện tử. Trong điện tử công suất, chúng ta làm việc với các tín hiệu điện áp, dòng điện và công suất cao.
Để công suất được xử lý hiệu quả, chúng ta cần các công tắc tổn hao thấp. Và do đó, diode đóng vai trò quan trọng.
Là một công tắc, diode có thể xử lý các tín hiệu công suất từ mW đến KW tùy thuộc vào ứng dụng. Một tín hiệu có thể là điện áp hoặc dòng điện, hoặc tích của chúng.
3- An toàn
Diode không cho phép dòng điện chảy ở chế độ phân cực ngược, tức là khi một tín hiệu âm được đưa vào. Vì vậy, chúng ta sử dụng nó để bảo vệ mạch của mình khỏi các tín hiệu âm không mong muốn.
4- Chỉnh lưu nửa chu kỳ
Bạn biết đấy, hầu hết các thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng ngày nay hoặc làm việc với – tất cả đều hoạt động trên điện áp DC. Nhưng điện áp chính đến nhà, trường học hoặc công nghiệp của chúng ta là AC.
Lý do tại sao AC được sử dụng cho khoảng cách dài là vì nó có tổn thất nhiệt rất thấp so với DC. Nhưng chúng ta không thể lưu trữ AC, đó là lý do tại sao chúng ta cần chuyển đổi chúng thành DC. Để chúng ta có thể lưu trữ nó trong pin.
Diode được sử dụng để thực hiện hành động cần thiết ở trên. Chúng chuyển đổi AC thành DC. Và chức năng quan trọng này của diode đã làm cho thế giới điện tử hiện đại này trở nên khả thi.
Bây giờ, AC có hai phần. Phần dương và phần âm. Các phần này đang thay đổi theo thời gian và đó là lý do tại sao các tín hiệu như vậy được gọi là dòng điện xoay chiều (AC).
Trong khi DC (dòng điện một chiều) là đơn hướng, nghĩa là nó không có bất kỳ phần xoay chiều nào.
Bạn thấy đấy, như chúng ta đã học ở trên, diode chặn dòng điện ở chế độ phân cực ngược, nghĩa là nếu một phần âm của tín hiệu được áp dụng cho nó – diode sẽ chặn nó.
Vì vậy, để chuyển đổi AC thành DC, chúng ta cần chặn phần âm – và đó là nơi chúng ta sử dụng diode.
Tóm lại, một chức năng hoặc vai trò quan trọng của diode trong mạch điện tử là chuyển đổi AC thành DC.
5- Chỉnh lưu toàn phần
Chỉnh lưu toàn phần giống như chỉnh lưu nửa chu kỳ ở trên ngoại trừ một vài lý do đơn giản.
Để làm rõ đơn giản – Chỉnh lưu toàn phần là quá trình chuyển đổi AC thành DC.
Bộ chỉnh lưu toàn phần thực hiện điều đó hiệu quả hơn so với bộ chỉnh lưu nửa chu kỳ. Nhưng nó sử dụng nhiều diode hơn so với bộ chỉnh lưu nửa chu kỳ. Trong bộ chỉnh lưu nửa chu kỳ, chúng ta chỉ cần một diode. Trong khi đối với bộ chỉnh lưu toàn phần, chúng ta cần bốn diode.
Chúng ta có thể sắp xếp bốn diode theo cách thủ công và chúng ta cũng có thể mua chúng trong một gói riêng lẻ được gọi là cầu chỉnh lưu.
Bạn biết đấy, bộ chỉnh lưu toàn phần này là phần cốt lõi của bất kỳ nguồn điện nào. Bây giờ bạn có thể tưởng tượng rằng chúng ta cần một nguồn điện cho mọi thiết bị. Không có thiết bị nào không cần nguồn điện.
Vì vậy, tóm lại, diode là thứ chúng ta cần cho hầu hết các hoạt động thích hợp của thiết bị điện tử của mình.
6- Bộ nhân điện áp
Đôi khi chúng ta cần các mức điện áp cao hơn vì nhiều lý do khác nhau tùy thuộc vào dự án hoặc ứng dụng mà chúng ta đang làm việc.
Một cách là chúng ta thiết kế các nguồn pin với mức điện áp cao đó. Nhưng việc thiết kế một pin như vậy rất tốn kém, cồng kềnh và không phải là một lựa chọn thích hợp để làm việc với các thiết bị điện tử thông minh hiện đại.
Giống như tưởng tượng một thiết bị cồng kềnh ngày nay – không ai sẽ đánh giá cao nó. Và đó là lý do tại sao chúng ta cần một giải pháp tốt hơn nhiều.
Vì vậy, trong các ứng dụng yêu cầu mức điện áp cao hơn, chúng ta sử dụng diode để nhân điện áp đã cho lên gấp đôi hoặc gấp bốn lần, giữ nguyên kích thước của mạch và không bị ảnh hưởng.
7- Bộ kẹp tín hiệu
Một trong những chức năng quan trọng của diode trong mạch là chúng ta có thể sử dụng nó để kẹp tín hiệu ở các mức yêu cầu mà không làm méo thông tin ban đầu trong tín hiệu.
Kẹp một tín hiệu có nghĩa là thêm giá trị DC vào nó. Bây giờ, bạn có thể thêm DC dương cũng như DC âm tùy thuộc vào những gì bạn đang thiết kế.
Hãy tưởng tượng bạn có một tín hiệu sin trên trục x của hệ tọa độ Descartes. Bây giờ bạn muốn di chuyển tín hiệu đó trên trục Y với một giá trị, giả sử là 3.
Để thực hiện một phép toán như vậy trong một mạch điện tử đã cho, chúng ta sử dụng diode. Diode giúp chúng ta thêm 3 vào tín hiệu sin đó.
Chúng ta cần phép cộng này vì một vài lý do. Một trong những lý do chính là – sử dụng DC đã thêm đó để cấp nguồn cho thiết bị sẽ sử dụng tín hiệu này. Vì vậy, chúng ta không phải đặt một nguồn điện riêng ở đó chỉ để cấp nguồn cho thiết bị đó – do đó tiết kiệm cho chúng ta rất nhiều tiền và không gian mạch.
Bây giờ bạn có thể thấy rằng một diode đơn giản có rất nhiều chức năng quan trọng trong hầu hết mọi thiết bị điện tử, mạch điện hoặc thậm chí hệ thống cấp công nghiệp.
8 – Bộ cắt tín hiệu
Cắt tín hiệu có nghĩa là loại bỏ một phần của tín hiệu. Phần đó có thể là dương hoặc âm tùy thuộc vào những gì bạn đang thiết kế.
Hãy tưởng tượng bạn có một hệ thống hoạt động trong một dải biên độ điện áp nhất định. Giả sử mức điện áp tối đa mà nó có thể chịu được là 0,5V.
Nếu tín hiệu đã cho của bạn đạt đến ngưỡng đó, bạn có thể làm hỏng hệ thống đó. Để tránh tình huống như vậy, diode đóng vai trò quan trọng. Chúng cắt các tín hiệu khi chúng vượt quá ngưỡng có thể chịu được đó.
Vì vậy, cắt tín hiệu là một trong những chức năng quan trọng của diode trong các mạch. Nó chủ yếu được sử dụng cho mục đích an toàn và bảo vệ.
9- Freewheeling
Khi chúng ta có tải mà có khả năng dòng điện chảy ngược vào mạch, chúng ta sử dụng diode để chặn dòng điện đó. Các diode được sử dụng cho các nhiệm vụ như vậy được gọi là diode bánh xe tự do.
Dòng điện chảy ngược có thể làm hỏng hoặc vô hiệu hóa chức năng của mạch của chúng ta. Điều này thường xảy ra khi chúng ta có tải cảm ứng hoặc khi chúng ta làm việc với động cơ.
10- Điều chỉnh điện áp
Điều chỉnh điện áp có nghĩa là điện áp đầu ra không đổi bất kể dòng điện chảy hoặc sự thay đổi tải.
Đó là một thông số rất quan trọng cần xem xét khi mua bất kỳ loại nguồn điện áp nào. Nếu nguồn điện áp đầu ra của bạn không ổn định cho một dải tải nhất định.
Bạn có một nguồn điện áp tồi tệ sẽ làm suy giảm chức năng của bất kỳ thiết bị nào sử dụng nó cho hoạt động của nó.
May mắn thay, điều chỉnh điện áp là chức năng cơ bản của diode trong các mạch nguồn điện.
Diode được sử dụng cho hoạt động như vậy được gọi là diode zenor – một loại diode.
11- Phát hiện đỉnh tín hiệu
Như tiêu đề gợi ý. Chúng ta sử dụng diode để phát hiện các đỉnh tín hiệu. Đỉnh của tín hiệu là thông tin quan trọng nhất cần tìm kiếm. Nó giúp thiết kế mọi thứ hoặc các phần mạch liên quan đến các đỉnh mà chúng ta nhận được từ các tín hiệu đầu vào.
12- Bộ kiểm sóng đường bao
Bạn biết đấy, các thiết bị truyền thông mà chúng ta sử dụng hầu hết trong ngày là các thiết bị điện tử hoạt động trên sóng tần số vô tuyến hoặc đôi khi là sóng milimet.
Bây giờ, thông tin mà các tín hiệu này mang theo là dưới dạng Hình bao. Ý tôi là có một tín hiệu thông điệp được điều chế với tín hiệu sóng mang.
Và diode là thành phần chính giúp chúng ta phát hiện các bao bì thông điệp được gửi từ bộ thu phát của tín hiệu.
13- Bộ suy hao biến đổi RF
Bạn biết đấy, bằng cách thay đổi dòng phân cực qua diode PN, có thể thay đổi điện trở RF.
Ở tần số cao, diode xuất hiện như một điện trở có điện trở là hàm nghịch đảo của dòng thuận của nó. Ngoài ra, diode có thể được sử dụng trong một số thiết kế bộ suy hao biến đổi như bộ điều chế biên độ hoặc mạch cân bằng đầu ra (điều khiển tăng tự động).