348
13 Fysikk og teknologi
Likeretting av vekselstrøm Siden strømmen i en diode avhenger sterkt av strømretningen, egner dioder seg godt til å likerette vekselstrøm. «Laderen» til en mobiltelefon er egentlig bare en innretning som tar 220 V vekselstrøm fra stikkkontakten og gjør den om til en likestrøm med lav spenning, som regel 5 V. Grafene nedenfor viser spenningen over en motstand i en enkel vekselstrøms krets uten og med en diode i kretsen. Vi ser at dioden fører til at de negative spenningsutslagene forsvinner. Figurene under grafene viser kretsene.
U/ V 4,0
U/ V 4,0
3,0
3,0
2,0
2,0
1,0
1,0
0 –1,0
10 20 30 40 50 60 t /ms
10 20 30 40 50 60 t /ms
–2,0 –3,0 Figurene viser hva som skjer i en enkel vekselstrømskrets når vi kopler inn en diode i kretsen. Grafen til venstre viser vekselstrømmen uten diode, den høyre viser at dioden stopper strømmen i sperreretningen og slipper igjennom strømmen i lederetningen.
U
U
R
R
V
V
Med bare én diode ser vi at spenningen er null i halvparten av tida. På RSTnett finner du et forsøk der du lærer hvordan vi kan kople flere dioder sammen slik at vi får positiv spenning hele tida. En diode kan altså brukes som likeretter, som lyskilde når den er koplet i lederetningen, og som lyssensor når den er koplet i sperreretningen. Før vi ser nærmere på solceller, som er et annet viktig bruksområde for dioder, må vi studere mer i detalj hva som skjer i en pn-overgang.
Diffusjon
Diffusjon og sperresjikt Du kjenner kanskje fenomenet diffusjon fra naturfag. Diffusjon er det som får en lukt til å spre seg i klasserommet selv om lufta skulle stå stille. Det skyldes at gassmolekyler hele tida er i termisk bevegelse. Molekylene beveger seg med stor fart fra kollisjon til kollisjon, i alle mulige retninger. Det er ikke bare i gasser vi har diffusjon. Også frie ladningsbærere i en halvleder har termiske bevegelser. På grunn av disse bevegelsene kommer noen av elektronene fra n-siden over til p-siden, og noen hull fra p-siden kommer over til n-siden.