آشنایی با انواع دیود

در این پست از سایت اِمیک, با یکی دیگر از قطعات بسیار پر استفاده در الکترونیک به نام دیود اشنا خواهیم شد. دیود (Diode) جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهد. این قطعه دارای دو پایه به نام های آند (پایه مثبت) و کاتد (پایه منفی) می باشد. شکل مداری و شکل ظاهری یک دیود معمولی به صورت زیر است:

از لحاظ الکتریکی یک دیود زمانی اجازه عبود جریان الکتریکی را از خود می دهد که ولتاژ را در جهت درست یا جهت مستقیم به ان متصل کنیم, یعنی مثبت به اند و منفی به کاتد (بایاس مستقیم). مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی کند, ولتاژ آستانه یا (threshold voltage) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت برای دیودهای سیلیکون و ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت برای دیود های ژرمانیوم است. زمانی که ولتاژ را به صورت معکوس به دیود متصل کنیم یعنی مثبت به کاتد و منفی به اند (بایاس معکوس), در این حالت جریانی از دیود عبور نمی کند, مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی معروف است و در حدود چند میکرو آمپر یا حتی کمتر است. این مقدار جریان معمولاً در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل چشم پوشی است و تأثیری در رفتار سایر المان ‌های مدار نمی گذارد. اما به این نکته هم باید توجه کنید که دیود ها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند و اگر ولتاژ معکوس دو سر انها از ان مقدار بیشتر شود, دیود می سوزد و جریان را در جهت معکوس نیز از خود عبور می دهد. به این ولتاژ, ولتاژ آستانه شکست دیود می گویند. در ادامه با انواع دیود اشنا خواهیم شد:

دیود یکسو کننده معمولی :

این نوع دیود برای یکسوسازی (یک طرفه کردن) ولتاژ متناوب (AC) استفاده می شود. این دیودها برای جریان های حدود 500 میلی امپر تا 1 امپر ساخته می شوند و فقط می توانند در محدوده فرکانس 50 تا 60 هرتز کار کنند و برای یکسو سازی در فرکانس های بالا باید از دیودهای سریع و گران قیمت که به سادگی در بازار پیدا نمی شوند استفاده کرد.

دیود اتصال نقطه ای :

این دیود برای یکسوسازی ولتاژ متناوب در فرکانس های خیلی بالا ساخته می شود. جنس این دیود از ژرمانیوم است و برای اشکارسازی امواج دریافتی در رادیو و تلویزیون استفاده می شود. شکل ظاهری این دیود با دیودهای دیگر تفاوت چندانی ندارد ولی معمولا بدنه انها را شیشه ای می سازند. جریان قابل تحمل این دیودها کم می باشد.

دیود زنر :

این نوع دیود نیز مانند دیودهای معمولی از دو نیمه هادی نوع N و P ساخته می شود. اگر یک دیود معمولی را در بایاس معکوس قرار دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم, در یک ولتاژ خاص دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند که این ولتاژ به ولتاژ زنر معروف است. با تنظیم ناخالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوندها را کنترل کرد. ولتاژی که دیود زنر در بایاس معکوس به ازای ان هدایت می کند, به ولتاژ زنر معروف است.

دیود نور دهنده LED :

این نوع دیود نیز از دو نیمه هادی نوع N و P ساخته شده است. وقتی که این دیود را در بایاس مستقیم قرار دهیم و شدت جریان به اندازه کافی باشد, دیود از خود نور تولید می کند. نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی شکل می گیرد و بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد. از مزایای این لامپ می توان به کوچک بودن, داشتن عمر طولانی, قطع و وصل سریع نور, تلفات حرارتی کم, ولتاژ کاری کم, جریان مصرفی پایین و توان کم اشاره کرد.

دیود خازنی یا واراکتور :

این دیود نیز از دو نیمه هادی نوع N و P ساخته شده و ظرفیت خازنی این دیود با تغییر ولتاژ معکوس اعمال شده به ان تغییر می‌کند. مقدار ظرفیت این دیود با ولتاژ دو سر ان رابطه عکس دارد.

فتو دیود :

این دیود از دو نیمه هادی P و N تشکیل شده و تفاوت ان این است که محل پیوند P و N جهت تابیده شدن نور به ان از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی شود. محل پیوند توسط شیشه یا پلاستیک شفاف پوشیده می شود تا نور به راحتی به ان بتابد. روی اکثر فتو دیودها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به ان را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند.

دیودهای سیگنال :

این نوع از دیودها برای پردازش سیگنال های ضعیف, معمولا رادیویی و با جریان پایین تا حداکثر حدود 100 میلی امپر کاربرد دارند. معروف ترین و پر استفاده ترین این نوع دیودها, دیود 1N4148 است که در مدارات زیادی در سایت استفاده شده و از جنس سیلیکون ساخته می شود و ولتاژ شکست مستقیم ان 0.7 ولت است. برخی از دیودهای سیگنال از از ژرمانیوم نیز ساخته می شوند که ولتاژ شکست مستقیم کمتری (حدود 0.2 ولت) دارند. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای اشکارسازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود. از کاربردهای دیگر دیودهای سیگنال می توان به استفاده از انها برای حفاظت از مدار در زمانی که یک رله در مدار وجود دارد را نام برد.

دیود تونلی :

تفاوت اساسی ساختمان دیود تونلی با دیودهای معمولی در چگالی بسیار بالای ناخالصی در نیمه هادی های نوع P و N به کار رفته در ان است. از انجایی که عرض ناحیه تهی با چگالی ناخالصی رابطه عکس دارد, بنابراین در دیود تونلی عرض ناحیه تهی بسیار کم بوده و در حدود 0.01 دیودهای معمولی است. این دیود در ولتاژهای معکوس و ولتاژهای مستقیم کوچک, دارای مقاومت بسیار کمی می باشد. از ویژگی های بارز دیود تونلی داشتن مقاومت منفی در بخشی از مشخصه خود می باشد. از دیگر ویژگی های دیود تونلی می توان به قیمت ارزان, اغتشاش کم, سرعت زیاد و توان مصرفی کم ان اشاره کرد.

دیود شاتکی :

دیود های معمولی نمی توانند خیلی سریع قطع و وصل شوند. برای بالا بردن سرعت قطع و وصل به عنوان مثال چند میلیارد بار در ثانیه از دیودهای شاتکی استفاده می شود. دیودهای شاتکی از نیمه هادی و فلز ساخته می شوند و به دلیل قابلیت هدایت الکتریکی زیاد فلز, زمان تاخیر این نوع دیودها بسار کم است.

نظر یادتون نره…