De Diode

John Ambrose Fleming
Eerste diode Ambrose Fleming (1849-1945)
De Engelsman Ambrose Fleming ontwikkelde en patenteerde de elektronenbuis in 1904.
De werking van de elektronenbuis is gebaseerd op het Edisoneffect. Fleming kende de experimenten van Edison en bestudeerde het fenomeen van de losgeslagen elektronen van de gloeidraad.
Hij plaatste een stel plaatjes in de behuizing en bemerkte toen dat de stroom door deze constructie maar één kant op vloeide. De eerste diode was een feit.
Diode buis Als de gloeidraad op temperatuur is kan er een stroom vloeien van de Anode naar de Kathode. In de andere richting is dit niet mogelijk.
Symbool van een Diode De moderne diode bestaat uit twee lagen silicium ( Si).
Silicium is naast zuurstof het meest voorkomende element op onze aarde.
Zand bestaat voor het grootste gedeelte uit silicium
Silicium is zo als dat heet een halfgeleider, in het Engels een semi-conductor.

De twee lagen van een diode noemt men de N en de P laag.

De N-Siliciumlaag is een plakje silicium dat met fosfor is verontreinigd.
Hierdoor is een vrij elektron toegevoegd aan de N laag.

De P-laag wordt tot stand gedraagt door een boor (B) atoom aan de laag toe te voegen waardoor een tekort van een elektron ontstaat.

De diode, een twee lagen element, heeft twee aansluitingen. De ene is de Anode en de andere is de Kathode. Kenmerk van een diode is dat, dit onderdeel de stroom maar naar één kant doorlaat. De doorlaatrichting is van Anode naar Kathode.
Diode De kathode is met een ring gemerkt. Diodes zijn er in verschillende uitvoeringen. Diodes voor de gelijkrichting lichtgevoelige diodes, en lichtgevende diodes de LED’s zoals afgebeeld.
LED LED staat voor Light Emitting Diode. Zie de afbeelding links. De bijzondere eigenschap van deze diode is dat hij zodra hij werkt licht afgeeft. LED’s hebt je in verschillende kleuren: zo als rood, groen en geel.
LED De afbeelding links geeft de symbolische voorstelling van een LED weer. De twee pijltjes geven aan dat er licht van afkomt. LED’s worden omdat zij zuinig zijn en erg lang meegaan vaak als signaal-lampjes gebruikt. De anode (+) van de LED is iets langer dan de kathode (-).
LED Wisselspanning is voor een aantal toepassingen niet te gebruiken. De spanning zal gelijkgericht moeten worden. Het resultaat zal op een gelijkspanning zoals die door een batterij geleverd wordt moeten lijken. De afbeelding links laat een wisselspanning zien. De spanning wisselt voortdurend van een positieve naar een negatieve spanning en dan weer naar en positieve. Met een diode kan deze spanning worden gelijkgericht. We spreken dan over een enkele gelijkrichting.
Enkele gelijkrichting. Het resultaat ziet er zo uit , zo als het links is weergegeven. Zoals wij kunnen constateren is dit nog niet echt wat wij een gelijkspanning noemen. Het enige wat is bereikt, is dat er geen negatieve perioden aanwezig zijn.
Gelijkrichting. Om een echte gelijkrichting tot stand te brengen hebben wij een diodebrug nodig. Een schakeling met vier diodes.
Gelijkrichting. Produceert een nogal hobbelige gelijkspanning.
Gelijkrichting. Plaatst men een condensator over de spanning, dan ontstaat het volgende beeld.
Gelijkrichting. De condensator word tijdens de positieve periode opgeladen en geeft zijn spanning terug op het moment dat de spanning zakt.

Eerste Transistor

Transistor


Samenvoeging van Transver en resistor. (drie-lagen element) Naam voor een elektronische schakelaar en versterker.
Zie afbeelding links van de eerste transistor.
Shokley Bardeen Brattain De transistor is de vervanger van de elektronenbuis.

In 1948 werd in Amerika door drie technici van de Bell Laboratories, W. Shockly, Bardeen en Brattain, de eerste werkende transistor gebouwd.
Op haast het zelfde moment produceerden Heinrich Welker en Herbert Matare in Parijs de transistor die ook het zelfde jaar in productie ging.
Julius Lilienfeld Uitgevonden en gepatenteerd was de transistor al in 1927 door de Oostenrijker Julius Edgar Lilienfeld.

De Transistor is een stuk kleiner dan de Elektronenbuis en heeft ook geen gloeispanning nodig om te kunnen werken.
Daardoor verbruikt de Transistor ook minder energie en is een stuk compacter.
NPN Transistor Links is een schematische voorstelling van een NPN transistor. De transistor laat een stroom door van de collector naar de emitter mits er een spanning op de basis is aangesloten. Een transistor bestaat uit drie lagen dat kan bv een N een P en een N laag zijn, maar ook een P een N en een P laag. P staat voor positief en N voor negatief.
Transistor Onder de afbeelding van een transistor in een metalen en een in een kunststofbehuizing.
In 1960 komen de eerste transistorcomputers op de markt.
In Europa is het de Z23 van Zuse en in Amerika de PDP 1 van Digital.
Transistors worden in de computer onder ander gebruikt om als geheugencellen dienst te doen.

De combinatie van een transistor met een condensator wordt toegepast in het werkgeheugen van een computer.

Met twee transistors wordt een zogenaamde SRAM gebouwd, ook bekend als cache geheugen.


De productie van cachegeheugen is complexer en dus is de SRAM ook duurder dan de DRAM.

IC Integrated Circuit


Jack Kilby

Jack Kilby van het Amerikaanse bedrijf Texas Instruments vindt de IC Integrated Circuit uit.
Het eerste IC bevat 3 elektronisch componenten op een klein silicone schijfje.
Later werden nog meer componenten toegevoegd en men praat van af nu over semi-conductors.
De ontwikkeling op het gebied van verkleining en verhoging van het rendement gaan door.
Vele honderden transistors, en al spoedig complete schakelingen, worden in een behuizing geplaatst.
LSI word geboren. (Large Scale integration.) meer dan 1000 Transistors op een vierkante millimeter.
VLSI is de volgend stap. (Very Large Scale Integration)



Samenvattend:



- De Engelsman Ambrose Fleming ontwikkelde en patenteerder in 1904 de diode-elektronenbuis.

- De moderne Diode bestaat uit een P en een N laag.

- De Diode laat maar naar een kant de stroom door, van Anode naar Kathode.

- De LED staat voor Light Emitting Diode ( licht gevende diode ).

- Met een diode kan wisselspanning worden gelijkgericht. We spreken dan over een enkele gelijkrichting.

- Een volledige gelijkrichting heeft 4 diodes nodig.

- In 1948 hebben Shockly, Bardeen en Brattain voor Bell de eerste werkende Transistor gebouwd.

- De Transistor is een drie-lagen element, PNP of NPN.

- De transistor laat een stroom door van de collector naar de emitter mits er een spanning op de basis is aangesloten.

- De IC is een verzameling van transistors.

- De eerste transistorcomputers waren de Z23 en de PDP 1.

- Jack Kilby ontwikkeld in 1958 het eerste IC.