Diode
Diode
Dit artikel beschrijft de werking van de Diode in de Electronica.
Algemeen
Een diode is een elektronische component, die stroom doorlaat in slechts 1 richting. Deze richting heet de doorlaatrichting. De andere richting is de sperrichting. De twee aansluitingen van een diode worden anode en kathode genoemd. De kathode is de minpool en de anode de pluspool. De stroom kan dus wel van de anode naar de kathode maar niet andersom. een ezelsbruggetje hiervoor is KNAP: Kathode Negatief Anode Positief. En nog één: de stroom kan wel van A naar K, maar niet van K naar A.
Schematische weergave
Een diode heeft ook een specifiek symbool. De kant waar het streepje staat, is zowel bij schema als in het echt de kathode.
Eigenschappen
Een diode heeft een aantal eigenschappen:
- als er stroom door de diode loopt, is er altijd een spanningsval van 0,7V. Deze verandert bijna niet bij andere stroomsterktes. De wet van ohm is dus niet geldig voor een diode! Er zijn speciale diodes met een Uf van 0,3V. Deze worden in de modelbouw praktisch niet gebruikt.
- een diode heeft een drempelspanning. Dit is de spanning waarbij de diode in geleiding komt (en dus stroom doorlaat). Deze is meestal ongeveer 0,6V. Sluit je een spanning aan van minder dan de drempelspanning, dan geleidt de diode dus niet! Er zijn ook weer speciale diodes waar de drempelspanning 0,3V is. Deze worden in de modelbouw praktisch niet gebruikt.
- een maximum stroom: de maximum stroom die de diode in doorlaatrichting aankan: If. Deze varieert van type tot type.
- een diode heeft ook een maximum „reverse voltage” Ur. Dit is de maximum spanning die in sperrichting mag worden aangesloten. Meestal bedraagt deze meer dan 50V, zodat je je hierover niet te druk hoeft te maken.
Toepassing
Een diode kan voor verschillende doelen gebruikt worden:
Gelijkrichten van wisselspanning
Hierbij wordt een wisselspanning en -stroom (AC) omgezet in gelijkspanning en stroom (DC). Dit is een belangrijke toepassing omdat bijna alle electronica is ontworpen voor DC. Het is belangrijk dit te weten als men elektronische schakelingen wil toepassen bij een Märklinbaan, aangezien daar AC gangbaar is. Het probleem wordt eenvoudig opgelost met gelijkrichters. Hier bestaan verschillende schakelingen voor, maar alle gebruiken ze dioden. zie bijv. gelijkrichtschakeling voor de mogelijkheden.
Een spanning verminderen
Hierbij wordt gebruik gemaakt van de spanningsval over de diode. Om dit te doen, sluit je enkele dioden in serie. De spanning die hierover verloren gaat is gelijk aan de som van de doorlaatspanningen (=spanningsval). Door één of meerdere diodes in serie met de lokmotor te zetten, kan men op analoge banen bereiken dat alle loks bij een bepaalde spanning, dezelfde snelheid hebben.
Speciale Diodes
Er zijn enkele speciale diodes:
- Zenerdiode
- Schottky diode
- Light Emmiting Diode (LED)
Zener Diodes
Bij deze diode is de sperspanning precies bepaald. Deze diode wordt altijd in sperrichting aangesloten, om een spanning te verkrijgen die even groot is als de sperspanning. Een zenerdiode is niet ideaal, dus deze spanning zal niet perfect bv.5,6v zijn. Deze dioden zijn er niet in alle waarden: voorkomende waarden zijn o.a. 3.3v, 5.6v,… Voor zenerdioden moet een weerstand om de stroom te beperken. Bij het symbool van een zenerdiode staat er een klein streepje haaks op de streep die de kathode aanduidt. zenerdiodes zijn een goedkoper alternatief voor het bouwen van een gelijkstroomvoeding met spanningsregel ic (zie gelijkstroomvoedingen).
Schottky diode
Een schottkydiode bestaat uit een overgang tussen een metaal en een n-gedoteerde halfgeleider in tegenstelling tot de gebruikelijke pn-overgang in een gewone diode.
Schottkydioden worden veel toegepast voedingen als gelijkricht-diode of als overspanningsbeveiliging in schakelende voedingen.
Light Emitting Diode (LED)
Een LED is een lichtgevende diode.
Zie voor een beschrijving en uitleg van deze Light Emitting Diode LED en LEDs aansluiten.
Type Diode kiezen
Ondertussen bestaan er al meerdere honderden typen dioden, waardoor het voor de hobbyist niet altijd makkelijk is de juiste te vinden. Hier zijn alvast enkele veelgebruikte types:
- 1N4148: een manusje-van-alles. Deze kan maximum 0.2A aan en heeft een maximum sperspanning van +-75V. Snelheid is slechts 4 ns !!!
- 1N4001-1N4008: Hoogspanningsdiodes. De maximumstromen gaan tot meer dan 1A, en de maximum spanningen tot 800V.
deze twee diode types zijn voor modelbaan elektronica heel geschikt en goedkoop. Als je toch nog andere diodes nodig hebt, kan je bv. „hoogspanning diode” of dergelijke opzoeken op internet. Voor specificaties van een diode kan je zoeken naar ” #type# datasheet” waarbij je #type# vervangt door het type diode. bv. "1n4148 datasheet". Goede site's zijn o.a. datasheetcatalog en alldatasheet. Deze bezitten tevens zelf een zoekmachine.