---
title: "Elektronica theorie 4 : Diodes"
tags: Elektronica theorie, AP, Elektronica
description: View the slide with "Slide Mode".
---

[toc]

# Diode

---

<img src="https://i.imgur.com/0a2wCEI.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

<img src="https://i.imgur.com/62YoPUR.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
Diodes vind je in veel soorten en maten. In deze les gaan we een paar veel voorkomende types bekijken.

---

## Aansluitingen

<img src="https://i.imgur.com/DMAA34B.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
Een diode heeft een Anode en een Kathode. Als een diode voorwaarts is gepolariseerd zal de (conventionele) stroom lopen van de Anode (positief) naar de Kathode (negatief). Als een diode omgekeerd is aangesloten zal er geen stroom vloeien.

---

## Werking

---

### Ongepolariseerd

<img src="https://i.imgur.com/nnloVCo.png" style='height: 400px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
Een diode is samengesteld uit 2 materialen:
- Eén materiaal met **teveel** elektronen dit zijn **vrije elektronen**.
- Het ander materiaal heeft **te weinig** elektronen dit zijn **gaten**.
De vrije elektronen

---

### Reverse biassed: omgekeerd gepolariseerd

<img src="https://i.imgur.com/vWXmsSg.png" style='height: 400px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Voorwaarts gepolariseerd

<img src="https://i.imgur.com/iYPw77j.png" style='height: 400px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Karakteristieken

---

### Ideaal

<img src="https://i.imgur.com/ey5TT1S.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
Een ideale diode laat de stroom door (kortsluiting) bij positieve spanningen, en houd de stroom tegen (open keten) bij negatieve spanningen.

---

### Praktisch

<img src="https://i.imgur.com/0Klk0w9.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
In de praktijk zal de diode karakterisitek afwijken van de ideale diode.Praktisch zal een diode zich als volgt gedragen:
- In de doorlaat zin: Vanaf dat de voorwaarstespanning groter is dan $V_f$ zal de diode stroom beginnen doorlaten. Vanaf dit punt zal de spanning over de diode nog maar amper toenemen. Omdat deze een goede geleider is en enkel de voorwaarste spanning overzich neemt. Alle spanning boven de voorwaarste spanning zal zeer goed doorgelaten worden.
- In de sperzin zal (zo goed als) alle spanning over de diode staan en zal er bijna geen stroom vloeien. Er zal echter wel een zeer kleine lekstroom vloeien. Als de sperspanning toeneemt zal op en zeker punt de diode de spanning niet meer kunnen tegen houden en dan zal deze doorslaan voor veel diodes betekent dit het einde van hun leven.

---

### NTC: Negatieve temperatuurs coeficient
<img src="https://i.imgur.com/pNPZVRe.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

Note:
Als een diode opwarmt zal deze sneller in geleiding gaan. De voorwaartste spanning die nodig zal zijn voor in geleiding te gaan zal verlagen bij een hogere temperatuur.

---

## Parameters

- $V_f$ Voorwaartsespanning.
- $V_{br}$ Breakdownspanning.
- $I_{max}$ Maximum voorwaartse stroom
- $I_r$ lekstroom.
- Sper capaciteit.

[datassheet](https://www.onsemi.com/pub/Collateral/1N4001-D.PDF)

---

## Symbool
<img src="https://i.imgur.com/7bWNyjA.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white; background-color: white' />

Note:
De enige die wij niet zullen tegenkomen zijn de tunnel en varactor diode.

---

## Types

---

### SI-Diode
$V_{f}=0.6-0.7V$

Note:
De standaard diode gaat in geleiding tussen 0.6V en 0.7V. Voorbeelden zijn 1N4007

---

### GE-Diode
$V_{f}=0.3V$

---

### Light-Emitting-Diode

- LED

---

#### LED

<img src="https://i.imgur.com/xXQsqnX.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white; background-color: white' />

---

<img src="https://i.imgur.com/07GovGi.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white; background-color: white' />

---

#### Voorschakelweerstand

<img src="https://i.imgur.com/9pKvihL.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Zener-Diode
<img src="https://i.imgur.com/h7dRPWG.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

#### Zener: Circuit
<img src="https://i.imgur.com/avSdIPF.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

Zener: Karakteristiek
<img src="https://i.imgur.com/sWJZjGg.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Lichtgevoelige-Diode
<img src="https://i.imgur.com/kXFz1kF.png" style='height: 250px; object-fit: contain; background-color: white' />

<img src="https://i.imgur.com/44egkxE.png" style='height: 250px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Lichtgevoelige diode karakteristiek

<img src="https://i.imgur.com/LEd2j5d.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

#### Voorschakelweerstand

---

### Schottky diode
$V_{f}=0.15-0.4V$
<img src="https://i.imgur.com/jM1Z4BB.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Regels

---

### Regels: Serie
<img src="https://i.imgur.com/mqwcbxp.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

<img src="https://i.imgur.com/n1OEirA.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Regels: Parallel
<img src="https://i.imgur.com/zxJ6b0W.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

#### Oplossing

<img src="https://i.imgur.com/dWrHEGC.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

# Toepassingen

---

## Polarisatie protectie
<img src="https://i.imgur.com/gLBN5mu.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## ESD protectie

<img src="https://i.imgur.com/CgyjLTp.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Gelijk richting:
<img src="https://i.imgur.com/m3Ypell.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Full bridge recitfier

<img src="https://i.imgur.com/ZnqxL0s.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

(onmogelijk)

https://www.youtube.com/watch?v=sI5Ftm1-jik

---

## Peak detectie
<img src="https://i.imgur.com/dJP0Thd.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## AM Detectie
<img src="https://i.imgur.com/plLW7j3.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

[simulatie](
http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+4+0.000005+7.619785657297057+50+5+50%0A200+64+176+0+176+0+5000+40+5%0Ad+64+176+144+176+2+default%0Ac+144+176+144+240+0+0.00001+4.130071460139428%0Ag+144+240+144+272+0%0Ar+208+176+208+240+0+220.00000000000003%0Aw+208+240+144+240+0%0Aw+144+176+208+176+0%0Ao+0+8+0+4099+5+0.8+0+2+0+3%0Ao+2+8+0+4098+5+0.4+1+2+2+3%0A)

---

## Freewheeling / flyback diode

[simulatie](http://falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+46+5+50%0As+800+320+800+400+0+0+false%0Al+800+320+800+208+0+0.1+0.24999999794874878%0Ag+800+400+800+448+0%0Ar+752+320+752+400+0+1000000%0Aw+752+400+800+400+0%0Aw+752+320+800+320+0%0AR+752+144+608+144+0+0+40+5+0+0+0.5%0Ar+800+144+800+208+0+20%0Aw+752+144+800+144+0%0Ad+752+320+752+144+2+default%0Ao+3+64+0+4099+20+0.00009765625+0+2+3+3%0Ao+9+64+0+4099+5+0.4+1+2+9+3%0A)

<img src="https://i.imgur.com/Y6cCwPR.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Clipping

<img src="https://i.imgur.com/MFtiTSP.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Clamping

<img src="https://i.imgur.com/LHsvccH.png" style='height: 300px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Clamping

<img src="https://i.imgur.com/C3lHdT3.png" style='height: 300px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

# Oefeningen:

---

## Oef 1:
Bereken een geschikte voorschakelweerstand voor een voeding: $U_{Bron}=5V$, voor een LED met voorwaartse spanning $U_f=2V$ en $I_{LED}=20mA$
<img src="https://i.imgur.com/W8HdSvE.png" style='height: 300px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

## Oef 1: Oplossing
$R=\dfrac{U_{Bron}-U_{LED}}{I_{LED}}$
$P_{LED} = U_{LED}\times I_{LED}$
$P_{R} = U_{R}\times I_{R}$

---

## Oef 1: Oplossing
$R=\dfrac{U_{Bron}-U_{LED}}{I_{LED}}=150\Omega$
$P_{LED} = U_{LED}\times I_{LED}=40mW$
$P_{R} = U_{R}\times I_{R}=60mW$

---

## Oef 2:
Welke spanning zal er minimaal en maximaal op de output komen te staan?
$V_{in} = 10V$, $V_{f:D1,D2}=0.7V$, $V_{Br:D1,D2}=5.6V$
<img src="https://i.imgur.com/Y5wwXuV.png" style='height: 300px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Oef 2: Oplossing
$U_{max}=V_f+V_{Br}$
$U_{min}=-V_f-V_{Br}$

---

### Oef 2: Oplossing
$U_{max}=V_f+V_{Br}=6.3V$
$U_{min}=-V_f-V_{Br}=-6.3V$

---

## Mogelijke examenvragen

<img src="https://i.imgur.com/3uJkuFN.png" style='height: 500px; object-fit: contain; background-color: white' />

---

### Mogelijke examenvragen
- Hoe plaats je diodes correct in serie
- Hoe plaats je diodes correct parallel
- In welk gebied wordt een zenerdiode gebruikt
- In welke twee situaties laat een diode stroom door
- Geef X tal toepassingen van een diode
- Leg de werking van een bruggelijkrichter uit.
- Hoe gebruik je een zenerdiode
- Wanneer gebruik je een flyback diode
- Hoe instaleer je clipping diodes
- Hoe werkt ESD protectie

---

## Extra info / filmpjes
[Extra info diodes](https://hackaday.com/2019/11/11/diode-basics-by-w2aew/)