5.2 - Diod Semikonduktor

Struktur dan Fungsi

• Diod semikonduktor membenarkan arus elektrik mengalir dalam satu arah sahaja. Diod menggabungkan semikonduktor jenis-p dengan semikonduktor jenis-n untuk membentuk simpang p–n.
• Diod mempunyai anod dan katod.
• Pendopan mencampurkan atom bendasing ke dalam kekisi hablur semikonduktor tulen:
  • Jenis-p: pembawa cas majoriti ialah lohong, yang bertindak sebagai pembawa cas positif.
  • Jenis-n: pembawa cas majoriti ialah elektron.
• Banyak peralatan elektrik memerlukan arus terus (a.t.), sedangkan bekalan utama ialah arus ulang-alik (a.u.). Diod membolehkan penukaran ini; contohnya, telefon pintar memerlukan a.t. untuk dicas.

Pincang Depan dan Pincang Songsang

Pincang depan	Pincang songsang
Sambungkan terminal positif bekalan kepada anod dan terminal negatif kepada katod.	Sambungkan terminal positif bekalan kepada katod dan terminal negatif kepada anod.
Lohong bergerak ke arah bahagian jenis-n; elektron bergerak ke arah bahagian jenis-p.	Lohong dan elektron bergerak menjauhi lapisan susutan.
Lapisan susutan menjadi nipis.	Lapisan susutan menjadi lebar.
Voltan simpang berkurang; rintangan diod menjadi sangat kecil.	Voltan simpang meningkat hingga mencapai beza keupayaan bateri; rintangan diod menjadi sangat besar.
Arus mengalir dan mentol bersiri menyala.	Arus tidak mengalir dan mentol bersiri tidak menyala.

Rektifikasi

• Rektifikasi menukarkan a.u. kepada a.t.
• Satu kitar a.u. mempunyai separuh kitar positif dan negatif. Arusnya bertukar arah; a.t. yang direktifikasi mengalir dalam satu arah tetapi magnitudnya masih boleh berubah.

Jenis	Operasi dan output
Rektifikasi gelombang separuh	Satu diod mengalirkan arus semasa separuh kitar positif kerana dipincang depan. Diod menghalang separuh kitar negatif kerana dipincang songsang. Output hanya mengandungi separuh kitar positif.
Rektifikasi gelombang penuh	Empat diod membentuk rektifier tetimbang. Kedua-dua separuh kitar menghasilkan arus dalam arah yang sama melalui beban $R$. Output mempunyai denyut bagi setiap separuh kitar.

• Dalam setiap separuh kitar, dua diod dipincang depan dan mengalirkan arus, manakala dua diod lagi dipincang songsang dan menghalang arus. Pasangan yang mengalirkan arus bertukar pada separuh kitar berikutnya; arah arus melalui $R$ kekal sama.
• Osiloskop sinar katod (O.S.K.) memaparkan bentuk gelombang sinusoid input, denyut gelombang separuh positif atau denyut gelombang penuh mengikut litar yang digunakan.

Kapasitor sebagai Perata Arus

• Rektifikasi gelombang separuh dan gelombang penuh menghasilkan output a.t. yang tidak rata. Bekalan a.t. yang rata membantu litar elektronik berfungsi dengan baik.
• Sambungkan kapasitor $C$ secara selari dengan perintang beban $R$.

1. Apabila beza keupayaan meningkat, kapasitor dicas dan menyimpan tenaga.
2. Apabila beza keupayaan menyusut, kapasitor dinyahcas.
3. Tenaga simpanannya mengekalkan beza keupayaan merentasi $R$, mengelakkan arus output daripada menurun ke sifar dalam output yang ditunjukkan.

• Output menjadi lebih rata dengan turun naik yang lebih kecil; kapasitor meratakan output rektifikasi dalam litar gelombang separuh dan gelombang penuh.

• Nilai kapasitans dan jenis kapasitor mempengaruhi kesan perataan arus.