Siliciumdiodes Uitgelegd: Sleutel tot Moderne Elektronica

Een siliciumdiode is een halfgeleider die positieve en negatieve polariteit heeft, en elektrische stroom in één richting kan laten vloeien terwijl het deze in de andere beperkt. Het element silicium, in zijn zuivere vorm, fungeert als een elektrische isolator. Om het in staat te stellen elektriciteit te geleiden, worden minuut hoeveelheden andere elementen — in een proces bekend als doteren — aan het toegevoegd. Deze maken het geladen halfgeleider materiaal gebruikt om siliciumdiodes te bouwen, die vervolgens vaak gebruikt worden in radio's, computers, wisselstroom-gelijkstroom (AC/DC) voedingen, en als temperatuur- en stralingssensoren, onder andere toepassingen.

Structuur

Wanneer een siliciumdiode gemaakt wordt, heeft het zowel een positieve als negatieve zijde, en een verbinding tussen de twee, bekend als de p–n overgang. De twee anders-geladen zijden zijn een resultaat van verschillende elementen die aan het silicium toegevoegd worden. De positieve zijde, bekend als een anode en gemaakt van p-type silicium, is gedopeerd met boor of gallium. Hun atoomstructuur, gecombineerd met het silicium, creëert de positieve lading. Het toevoegen van fosfor of arsenic creëert de negatieve kathode, gemaakt van n-type silicium, op een vergelijkbare manier.

Spanningskarakteristieken

Siliciumdiode spanning heeft een forward bias van 0,7 volt. Dit betekent dat 0,7 volt nodig is om de diode aan te sturen. Eenmaal dit hoeveelheid energie doorheen gaat, zal het elektrische stroom geleiden over zijn p–n overgang. Het zal ook de meeste stroom van het terugvloeien in de omgekeerde richting stoppen. Elke siliciumdiode heeft een maximumspanning die in omgekeerde richting toegepast kan worden voordat het zal breken. Dit neigt te zijn ten minste 50 volt of meer.

Toepassingen

Op een manier kan de diode gezien worden als een elektrische terugslagklep omdat het overmatige energie voorwaarts laat passeren, maar doorgaans geen meetbare hoeveelheid terug laat door in de omgekeerde richting. Een heel klein bedrag stroom kan in feite in omgekeerde richting door de diode vloeien, maar het is zo miniem dat een circuitbreuk door dit bedrag typisch zeldzaam zou zijn.

Aangezien een siliciumdiode doorgaans alleen stroom in één richting toestaat, kan het gebruikt worden om andere apparaten in een circuit te beschermen, zoals transistors, van het ontvangen van te veel stroom en uit te branden. Daarnaast kunnen speciaal geconfigureerde siliciumdiodes, bekend als Zener diodes, gebruikt worden om een vaste spanning te handhaven. Deze zijn gemaakt om exprès iets elektriciteit achterwaarts te laten geleiden wanneer nodig, om een precies bedrag ervan te laten vloeien.