In dit artikel leren we u over de werking en principes achter diodes, waaronder verschillende typen zoals LED- en junctiediodes. Als u begrijpt hoe diodes werken, kunt u hun toepassingen en functionaliteiten in de elektronica beter begrijpen.
Hoe werkt de diode?
Een diode is een halfgeleiderapparaat dat de stroom slechts in één richting laat stromen, terwijl deze in de tegenovergestelde richting wordt geblokkeerd. Het bestaat uit twee verschillende soorten halfgeleidermateriaal, meestal silicium, die met elkaar zijn verbonden om een PN-overgang te vormen. Wanneer de diode in voorwaartse richting is voorgespannen (positieve spanning toegepast op de anode en negatief op de kathode), laat de diode stroom door. Bij tegengestelde voorspanning blokkeert de diode de stroom en fungeert zo als een eenrichtingsklep voor elektrische stromen.
Wat is het werkingsprincipe van een diode?
Het werkingsprincipe van een diode is gebaseerd op de beweging van ladingsdragers (elektronen en gaten) over een PN-overgang. Wanneer de diode in voorwaartse richting is voorgespannen, verkleint het elektrische veld dat wordt gecreëerd door de aangelegde spanning de breedte van het uitputtingsgebied op de kruising, waardoor ladingsdragers elkaar kunnen kruisen en stroom kunnen geleiden. Bij omgekeerde bias wordt het uitputtingsgebied breder, waardoor de weerstand toeneemt en de stroom wordt verhinderd. Dit principe maakt het mogelijk dat diodes gelijkrichting uitvoeren, waarbij AC naar DC wordt omgezet in verschillende toepassingen.
Hoe stroomt er stroom door een diode?
Er vloeit stroom door een diode wanneer deze in voorwaartse richting is voorgespannen. In deze toestand vermindert de aangelegde spanning de barrièrepotentiaal op de PN-overgang, waardoor elektronen van het n-type materiaal naar het p-type materiaal kunnen bewegen en opnieuw kunnen combineren met gaten. Deze beweging van ladingsdragers vormt een elektrische stroom. Bij omgekeerde voorspanning verhoogt de aangelegde spanning het barrièrepotentieel, waardoor de stroom van ladingsdragers wordt geblokkeerd en de stroom effectief wordt gestopt.
Hoe werkt LED-diode?
Een LED (Light Emitting Diode) werkt volgens hetzelfde principe als een gewone diode, maar is ontworpen om licht uit te zenden wanneer er stroom doorheen vloeit. In een LED recombineren elektronen, wanneer ze voorwaarts gericht zijn, met gaten in het halfgeleidermateriaal, waardoor energie vrijkomt in de vorm van fotonen. Dit proces, bekend als elektroluminescentie, produceert zichtbaar licht. De kleur van het uitgestraalde licht is afhankelijk van de materialen die in de halfgeleider worden gebruikt.
Hoe werkt een junctiediode?
Een junctiediode, ook wel een PN-junctiediode genoemd, werkt door gebruik te maken van de eigenschappen van de PN-junctie. Wanneer de junctie voorwaarts is voorgespannen, laat de junctie stroom door door het uitputtingsgebied te verkleinen en ladingsdragers in staat te stellen over de junctie te bewegen. Bij omgekeerde voorspanning wordt het uitputtingsgebied breder, waardoor de weerstand toeneemt en de stroom wordt verhinderd. Dit gedrag is van fundamenteel belang voor zijn rol bij rectificatie en andere elektronische functies.
We hopen dat dit artikel u heeft geholpen meer te weten te komen over de werking van diodes en hun werkingsprincipes. Het begrijpen van deze concepten is cruciaal voor het werken met en ontwerpen van elektronische schakelingen.
