Technology

Electronics

Weerstandsnetwerken

Inhoudsopgave

  • Inleiding
  • Forward bias
  • Reverse bias
  • Diodekarakteristiek
  • Toepassingen van diodes
  • Leds

Inhoud

Inleiding

De diode is een component die stroom geleid in de ene richting maar deze blokkeert in de andere. Op deze manier kan dus de stroomrichting in een circuit bepaald worden.

Je kan de component dus in 2 richtingen aansluiten:

Symbool:

diodeSymbol.JPG

Forward bias

Bij forward bias wordt de diode aangesloten met de anode aan de positieve kant van de batterij en de kathode aan de negatieve. Hierbij kan er een stroom vloeien door de diode en dus doorheen het circuit. Indien er een stroom door de diode vloeit zal er een spanningsval over gecreëerd worden en dus een vermogen gegenereerd. ForwardBiasCircuit.JPG

 

Deze grafiek toont de stroom in functie van de voorwaartse spanning over de diode. De diode is dus geschakeld in Forward bias.

Om in geleiding te treden moet de diode een minimale spanningsval overwinnen. Dit noemen we de voorwaartse spanning, ook bekend als drempelspanning. Deze moet overwonnen worden alvorens de diode in werking treedt.

We stellen dat deze voorwaartse spanning LaTeX: V_F  voor standaard diode gelijk is aan 0.7V.

LaTeX: V_F=0.7V 

Vanaf de drempelspanning vloeit er een stroom doorheen de diode.

 

ForwardBiasCurve.JPG

Reverse bias

Bij reverse bias wordt de diode aangesloten met de kathode aan de positieve kant van de batterij en de anode aan de negatieve. Hierbij is de diode is sper geschakeld en geleidt dus niet maar blokkeert de stroom.

De totale stroom doorheen het circuit is dus gelijk aan nul.

ReverseBiasCircuit.JPG

 

Deze grafiek toont de stroom in functie van de achterwaartse spanning over de diode. De diode is dus geschakeld in Reverse bias. Je kan dit bewerkstelligen door in het nevenstaande circuit een negatieve spanning aan te sluiten waardoor de stroom in tegengestelde richting loopt.

ForwardBiasCircuit.JPG        ReverseBiasCurve.JPG

 

Diodekarakteristiek

ForwardBiasCircuit.JPG

De complete diode karakteristiek toont de verhouding van stroom en spanning voor zowel de forward als reverse bias.

Indien er een positieve spanning wordt aangelegd functioneert de diode in forward bias. Vanaf de drempelspanning van 0.7V begint stroom te vloeien en is de diode in geleiding.

Bij een negatieve spanning vloeit de stroom in de andere richting waardoor de diode in reverse bias staat en de stroom dus blokkeert. Indien de spanning zo hoog wordt dat de doorslagspanning bereikt wordt, raakt de diode permanent beschadigd. de diode faalt als gesloten contact 

DiodeKarakteristiek.png

Toepassingen van diodes

Reverse voltage protection

Bij het gebruik van batterijen komt het soms wel voor dat je de + en - kant verkeerd aansluit. Je kan je gevoelige componenten hiertegen beschermen met een diode. Indien je de spanningsbron verkeerd aansluit staat de diode in sper en geleidt dus geen stroom. Indien er geen stroom vloeit raken je componenten ook niet beschadigd.

Gelijkrichting

Gelijkrichting dient om wisselspanning om te zetten in gelijkspanning.

Half wave rectifier

 

Brug gelijkrichter

 

Stabiliseren

Er bestaat een type diodes dat in reverse bias een vaste spanning instelt. Dit noemen we zenerdiodes en worden o.a. gebruikt om vaste spanningen in te stellen.

 

Signaleren

Diodes worden gebruikt in combinatie met transistoren. Een transistor heeft een spanningsval van 0.7V tussen zijn basis en emitter pinnen. Dit veroorzaakt een vervorming van het signaal bij klasse B versterkers genaamd crossover distortion. Door met diodes de 0.7v spanningsval op te heffen kunnen we deze vervorming opheffen met als resultaat de klasse AB versterker.

LEDs of Light emitting diodes

Leds zijn diodes die licht uitstralen indien ze in forward bias geschakeld zijn. Ze komen in allerlei kleuren en lichtsterktes. Er bestaan zelfs meerkleuren leds met al dan niet ingebouwde stuurelektronica.

Standaard leds moeten altijd uitgerust worden met een voorschakelweerstand. Dit berekenen we in de volgende afbeeldingen.