Diodit

Tässä on laturi. Tarvitsemme niitä matkapuhelimen akun lataamiseen. Mutta odota - puhelin käyttää virtaa, joka kulkee vain yhteen suuntaan, tasavirtaa. Ja virta pistorasiassa muuttaa suuntaa koko ajan - se on vaihtovirtaa. Tarvitsemme laturin vaihtovirran muuttamiseksi tasavirraksi.

Tämä laturissa oleva pieni juttu tekee juuri sitä. Se on diodi. Katsotaanpa, miten se toimii. Diodi koostuu kahdesta piipalasta. Pii johtaa virtaa vähemmän tehokkaasti kuin johdin, mutta tehokkaammin kuin eriste.

Pii on puolijohde. Sekoittamalla muita materiaaleja, seli piitä seostamalla, voimme parantaa piin sähkönjohtavuutta. Ensimmäinen piipala seostetaan materiaalilla joka antaa sille enemmän negatiivisia elektroneja; se on n-seostettu. Toinen piipala on seostettu joten siinä on vähemmän negatiivisia elektroneja; se on positiivisesti doupattu, p-doupattu. N-seostetussa piissä on elektroneja, jotka haluavat liikkua ja p-seostetussa piissä on reikiä, joista puuttuu elektroneja.

Katsotaan nyt pistorasiasta tulevaa vaihtovirtaa. Mitä tapahtuu, kun piiri kytketään näin, ja virta yrittää lähteä negatiivisesta navasta diodin p-seostettuun osaan, ja diodin n-seostetusta osasta positiiviselle navalle? Diodin elektronit eivät halua siirtyä n-osasta p-osaan, vaan pikemminkin vedetään positiiviseen napaan. Diodin läpi ei kulje virtaa. Nyt vaihtovirta on muuttanut suuntaa.

Plussasta on tullut miinusnapa. Koska positiivinen napa on nyt kytketty p-osaan, diodin negatiivisesti varautuneet elektronit haluat siirtyä n-osasta p-osaan. Ja nyt piirissä on virtaa. Joten diodi johtaa virtaa vain yhteen suuntaan. Käytämme diodia vaihtovirran muuntamiseen tasavirraksi.

Piirretään kytkentäkaavio jotta nähdään kuinka tämä toimii. Tässä on sähköpiiri vaihtovirralla pistorasiasta. Ja tässä on akku, joka haluaa tasavirtaa. Ensin virta menee tähän suuntaan: Plussasta plussaan matkapuhelimen akussa ja sitten akun miinuksesta pistorasiaan miinukseen. Sitten pistorasiassa oleva virta muuttaa suuntaa.

Plussasta miinukseen matkapuhelimen akussa ja sitten akun plussasta pistorasian miinukseen. Tällä tavalla virta muuttaa suuntaa nopeasti, 50 tai 60 kertaa sekunnissa. Mutta akku ei lataudu. Jotta se latautuu, virran on kuljettava koko ajan samaan suuntaan. Lisäämme tähän diodin.

Diodin symboli on nuoli ja suora viiva. Nuoli näyttää suunnan jossa diodi kulkee virran läpi. Kun jännite menee yhteen suuntaan niin, että elektronit haluavat liikkua myötäpäivään, diodi päästää ne läpi. Mutta kun jännite käännetään, ja vaihtovirta haluaa mennä toiseen suuntaan, elektronit seisovat paikallaan koska diodi ei päästä virtaa läpi. Olemme luoneet tasasuuntaajan!

Olemme muuntaneet vaihtovirran tasavirraksi. Mutta matkapuhelinta ladataan vain puolet ajasta. Aika, jonka diodi päästää virran läpi. Voimmeko ladata tehokkaammin? Katsotaan laturin sisään.

Oho! Tässä on useita diodeja, neljä. Hm, nyt kun tiedät mitä yksi diodi tekee, mitä luulet neljän diodin tekevän?