دیود چیست و چه کاربردی دارد ؟
دیود چیست و چه کاربردی دارد؟ سوال پر تکراری که جزوه موارد اولیه یادگیری علم برق و الکترونیک است و ممکن است زیاد آنرا شنیده باشید. دیود یک قطعه الکتریکی دو پایه است. از این دو پایه یکی جریان الکتریکی را عبور میدهد و دیگری در مقابل عبور جریان الکترونیکی مقاومت بالا دارد. پایه ایی که متصل به نیمه هادی N است “کاتد” و پایه ایی که به نیمه رسانا از نوع P متصل است “آند” نام دارد. دیودها جهت محافظت از مدار با محدود کردن ولتاژ و تبدیل AC به DC استفاده میشوند. تا اینجا به صورت خلاصه شناخت ابتدایی نسب به اینکه دیود چیست و چه کاربردی دارد را به شما داده ایم. در ادامه همراه باشید تا به انواع آن و راهنمای خرید دیود بپردازیم .
نماد دیود
در تصویر زیر نماد استاندارد دیود که مثلث و خط است را مشاهده میکنید. همچنین دو ترمینال معروف آند و کاتد را میبینید که نوک فلش آندی است و جهت جریان معمولی را رو به جلو نشان میدهد. در واقع جهت فلش کمک میکند تا متوجه شویم که جهت جریان به کدام سمت است.
ساختار دیود چیست
دو ماده نیمه هادی سیلیکون و ژرمانیوم را میتوان در ساختار دیود داشت. برای ساخته شدن ناحیه P دیودناخالصی هایی از جنس آلومینیوم، بور و گالیوم به ماده نیمه هادی اضافه میشود که عامل ایجاد کننده حفره میباشند. حال ناحیه P با پلاریته مثبت در دیود ایجاد میشود.
اما برای ایجاد ناحیه N از آرسنیک، فسفر و آنتیموان که افزایش دهنده الکترون میباشند استفاده میشود. پلاریته این بخش منفی است که به آن کاتد میگوییم.
انواع دیود
- فتودیود
- زنر
- تونلی
- شاتکی
- سیگنال کوچک
- سیگنال بزرگ
- خازنی یا واراکتور
- نور دهنده LED یا نورگسیل
فتودیود
فوتودیود یا دیود نوری گیرنده. این دسته از دیودها باعث تبدیل انرژی نور به الکتریسیته میشوند دقیقا برعکس عملکرد LED ها که الکتریسته را به نور تبدیل میکنند. علاوه بر تبدیل انرژی فتودیودها در تشخیص روشنایی نور نیز استفاده میشوند.
انواع فتودیود
- فتودیود PN
- فتو دیود PIN
- فتودیود بهمنی Avalanche
- فتودیود شاتکی Schottky
بعلت پایین بودن نویز، پاسخ با طیف بسیار گسترده، وزن سبک و ساختار فشرده و طول عمر زیاد زمانی که احتیاج به تشخیص رنگ، نور، شدت و موقعیت نور است این قطعات مورد استفاده قرار میگیرند، مثل لوازم پزشکی، لوازم سنسور دار تشخیص دود، مادون قرمز در کنترل تلوزیون، کلر و پنکه و …
دیود زنر
عملکرد دیود زنر خلاف دیودهای معمولی است. این قطعه اجازه عبور جریان الکتریکی از سمت آند به کاتد را میدهد. و زمانی که ولتاژ از حد معینی گذشت، در جهت معکوس باز این اجازه را میدهد تا جریان عبور خود را داشته باشد. پس میتوان اصلی ترین کاربرد این قطعه را تنظیم ولتاژ دانست علاوه بر این بعنوان برش دهنده شکل موج و انتقال دهنده ولتاژ در مدار نیز مورد استفاده میباشد. جهت آشنایی و خرید دیود زنر کلیک کنید.
دیود تونلی
دیود تونلی دارای عملکرد سریع در سطح فرکانس های ریزموج است. در فیزیک کوانتوم اصلی به نام “تونل زنی کوانتومی” وجود دارد که عملکرد این قطعه بر پایه این اصل است. میزان ناخالصی در این قطعه نسبت به دیود معمولی بیشتر است و همین عمر باعث به وجود آمدن یک ناحیه تهی خیلی نازک در محل پیوند آن شده است. وجود چنین محلی باعث میشود تا حاملهای زیادی از تونل عبور نمایند.
دیود شاتکی
دیود شاتکی، دیود مانع سطحی یا دیود الکترونی داغ دارای سرعت سوئیچینگ و فرکانس بالا میباشند. جزوه بهترین قطعات نیمه هادی جهت کاربردهای یکسو کننده میباشند. دارای چگالی جریان بالا و افت ولتاژ رو به جلو پایین را دارند.
از دیگر ویژگی های قابل توجه که هنگام خرید دیود شاتکی باید در نظر داشت شامل موارد ذیل است:
- ظرفیت کم
- راندمان بالا
- وجود حلقه یکپارچه جهت حفاظت
- وجود پکیج SMD فوق العاده کوچک
- سرعت سوئیچینگ بالا
- مصرف برق بسیار کم
- واکنس سریع به تغییر بایاس
- زمان ذخیره سازی کم
- ولتاژ قطع پایین
جهت کسب اطلاعات تکمیلی راجع به دیود شاتکی و کاربری آن کلیک کنید.
دیود شاتکی نسبت به سایر دیودها قیمت بالاتری دارد و نمیتواند ولتاژ بسیار بالا را بدون خرابی تحمل کند. همچنین هنگام عمل به سرعت گرم میشود و جریان معکوس نسبتاً بالاتری دارد.
کاربری :
- سلول های خورشیدی
- دیود آشکار ساز و میکسر RF
- مهار کننده
دیود سیگنال کوچک
دیود سیگنال کوچک یک قطعه نیمه هادی غیر خطی است و در زمان وجود فرکانس های بالا یا جریان های کوچک مانند تلویزیون، رادیو، مدارهای منطق دیجیتال، تجهیزات صنعتی، خودرو و … کاربرد دارد. اصطلاح دیگری که برای این قطعه به کار میرود “دیود سیگنال” است.
دیود سیگنال کوچک با پخش نیروی الکتریکی به صورت گرما در سرتاسر محل اتصال عملکرد خود را انجام میدهد.
دیود سیگنال بزرگ
در دیود سیگنال بزرگ یک لایه پیوندی بین P و N وجود دارد به همین دلیل تبدیل ولتاژ از AC به DC محدود است. همین امر باعث افزایش ظرفیت رو به جلو و افزایش ولتاژ معکوس میشود. بیشترین کاربری این محصول در شارژهای باتری است.
دیود خازنی
دیود خازنی یا واراکتور، همانطور که از نام آن مشخص است این قطعه دو ویژگی خازن و دیود را همزمان باهم دارد. دیود خازنی شبیه به دیود زنر در بایاس معکوس عمل میکند. ویژگی خازنی آن هم در زمان تغییر ظرفیت با ولتاژ مدار فعال میشود. در هر مدار الکتریکی زمانی که نیاز باشد ظرفیت خازن با مقدار ولتاژ تغییر کند از وکتور استفاده میشود.
دیود نور دهنده LED
دیود نور دهنده یا نورگسیل از پرکاربردترین قطعات در صنعت ساخت تلوزیون و نمایشگرهای رنگی است. در بسیاری از وسایل الکتریکی که از آنها نور ساطع میشود به وفور از این قطعه کوچک استفاده میشود.
دیود نور دهنده مانند دیودهای پیوند معمولی در بایاس مستقیم جریان را از خود عبور میدهد و در بایاس معکوس مانع از عبور جریان میشود. میتوان گفت LED ها بعنوان نیمه رساناهایی میباشند که در بایاس مستقیم انرژی الکتریکی را به نور تبدیل میکنند.
رنگ
ترکیبات سازنده این قطعه آرسنید گالیوم، فسفید گالیوم، فسفید آرسنید گالیوم، نیترید ایندیوم گالیوم و کربید سیلیکون است. همه این عناصر با نسبت های مختلفی با یکدیگر ترکیب میشوند تا بتوانند رنگ های مختلفی را ساطع کنند. مثلا ترکیب آرسنید گالیوم باعث ایجاد فروسرخ میشود، یا فسفید گالیوم آلومینیوم رنگ سبز را تولید میکند.
