در بسیاری از مدارهای الکترونیکی نیاز به یکسو کردن جریان در مدار است و برای این کار باید بدانیم که دیود چیست و چگونه این کار را می کند.

دیودها مدل های متنوعی دارند که ساختار آن براساس اتصالات P-N بوده و شناخت آن ها یکی از مباحث مهم الکترونیکی است.

با تماشای این ویدیو و مطالعه مقاله با ساختار دیود، طرز کار و انواع آن آشنا خواهید شد.

دیود چیست ؟ (Diode)

دیود یکی از انواع قطعات نیمه هادی است که در مدارهای الکتریکی بسیاری استفاده می شود.

مثل یکسوسازها، سوئیچ ها و رگولاتورهای ولتاژ و …

برای آنکه بدانیم دیود چیست باید طرز کار اتصالات P-N را به خوبی بشناسیم.

این قطعات از اتصال P-N یکتا ساخته می شوند و دارای دو پایه یا ترمینال هستند و

عملکرد آن به این شکل است که جریان را در یک جهت از خودش عبور می دهد.

دیود چیست

ساختار داخلی دیود

اتصالات P-N توسط فرآیند doping ساخته می شوند که

ناخالصی نوع n و p در طرفین اتصال قرار دارد و باعث ایجاد حفره ها و الکترونهای آزاد شده است.

بایاس مستقیم (forward bias)

بایاس مستقیم

یک موضوع مهم در استفاده از دیود این است که بدانیم بایاس مستقیم چیست؟

در حالت تعادل هیچ جا به جایی الکترونی وجود ندارد تا زمانیکه ولتاژ بایاس مستقیم به آن اعمال شود و
جریان از آن عبور کند.

به این حالت بایاس مستقیم گفته می شود.

پایه های آند (Anode) و کاتد (Cathode)

برای ساخته شدن ناحیه P می توان ناخالصی هایی از نوع گالیوم، آلومینیوم و بور به ماده نیمه هادی اضافه کرد.

در اثر اضافه شدن این مواد تعداد بسیار زیادی حفره در این ناحیه ایجاد می شود.

ناحیه P در یک دیود به عنوان آند شناخته می شود و پلاریته مثبت آن را می سازد.

برای ناحیه N از ناخالصی هایی مثل فسفر، آنتیموان و آرسنیک استفاده می شود که
باعث ازدیاد الکترون در این ناحیه خواهد شد.

به ناحیه N کاتد گفته شده و دارای پلاریته منفی است.

بایاس معکوس (reverse bias)

بایاس معکوس

برای آنکه بدانیم بایاس معکوس چیست باید توجه داشته باشیم که جریان در یک جهت از دیود عبور می کند.

اگر جهت تغذیه اعمال شده به دیود را برعکس کنیم و
پایه مثبت تغذیه به ناحیه n و پایه منفی آن را به ناحیه p متصل کنیم باعث می شود که
حفره ها به سمت دیگر اتصال عقب نشینی کرده و الکترون ها هم در جهت مخالف حرکت می کنند.

وقتی این اتفاق رخ میدهد جریان بسیار کمی از اتصال P-N عبور می کند و ناحیه تخلیه عریض می شود.

با عریض تر شدن ناحیه تخلیه عبور جریان سخت تر می شود.

به این حالت بایاس معکوس گفته می شود.

استفاده از دیود در بایاس معکوس ممکن است باعث شکست ناحیه تخلیه شود.

دیودهای خاص مثل زنر و یا بهمنی می توانند هدایت جریان معکوس را بدست گرفته و در این شرایط استفاده شوند.

نماد مداری

پایه های آند و کاتد

در بیشتر دیودها یک نوار طوسی رنگ در یک سر قطعه وجود دارد که نشانگر جهت کاتد است.

نماد مداری آن یک مثلث است که به سمت کاتد اشاره می کند و یک خط در نوک آن عمود شده است.

این سمبل نشانگر این است که جریان قراردادی در مدار از سمت آند به کاتد هدایت می شود.

می دانیم که در عمل الکترون های مدار از سمت منفی به مثبت حرکت می کنند اما
به صورت قرار دادی جهت جاری شدن جریان خلاف حرکت الکترون هاست.

مهم ترین انواع دیودها

دیودها مدل های بسیار مختلفی دارند که برای آنکه بدانیم استفاده هر کدام چیست باید با ساختار آن ها به حد خوبی آشنا باشیم.

انواع دیود

1- دیود معکوس (backward diode یا back diode)

دیود معکوس

این دیود نوع خاصی از دیودهای خانواده زنر است که در بایاس معکوس استفاده می شود و

در ولتاژ های بسیار پایین معکوس مورد استفاده است (در رنج دهم ولت) و جریان بسیار بالایی از خود عبور می دهد.

با بالاتر رفتن ولتاژ، جریان کمتری از آن عبور می کند. (محدوده کاری این دیود حدودا از 0.1 تا 0.7 ولت است)

2- دیود لیزری (laser diode)

لیزر دیودی

این نوع از دیودها با LED متفاوت هستند چون نورهای همدوس می سازند.

از این مدل برای کاربردهایی مثل درایورهای DVD و CD، اشاره گرهای لیزر نقطه ای و… استفاده می شود.

3- دیود ساطع کننده نور (LED)

led رنگی

اسم این مدل از light emitting diode برگرفته شده است و یکی از پرکاربردترین انواع دیودهاست.

این دیود زمانی که به بایاس مستقیم متصل شود جریان از آن عبور کرده و نور از خودش منتشر می کند.

4- فتودیود (photo diode)

فتودیود

از این مدل برای تشخیص نور استفاده می شوند.

عملکرد این دیودها به این شکل است که در اثر تابش نور در آن ها الکترون و حفره تولید می شود و
این امر باعث می شود تا در مدار جریان برقرار شود.

از فتودیودها معمولا در شرایط بایاس معکوس استفاده می شود تا جریان بسیار کوچک ایجاد شده در اثر تابش نور راحت سنجیده شود.

5- دیود PIN

دیود پین

نام گذاری این دیود براساس ساختمان داخلی آن است که
نواحی N و P در آن مشابه دیودهای معمولی هستند با این تفاوت که بین این دو ناحیه یک بخش نیمه هادی ذاتی بدون فرآیند doping وجود دارد.

این ناحیه مشابه ناحیه تخلیه عریض بوده و یکسوسازی را به شدت تضعیف می کند اما
برای کاربردهایی مثل سوئیچیگ سریع، تضعیف کنندگی، تشخیص نور و مدارهای ولتاژ بالای الکترونیک قدرت استفاده می شود.

6- دیود شاتکی (schottky diode)

دیود شاتکی

این مدل از پیوند یک نیمه هادی و یک رسانا ساخته می شود که معمولا فلز مورد استفاده مولیبدنوم، پلاتین، کروم‌ و یا تنگستن و
نیمه هادی از نوع N است.

دیودهای شاتکی ولتاژ افت (drop) کمتری نسبت به دیودهای سیلیکونی معمولی دارند و
در جریان های پایین ولتاژ افتی در بازه 0.14 تا 0.4 ولت ممکن است داشته باشیم در صورتی که ولتاژ مربوط به دیودهای سیلیکونی در رنج 0.6 تا 1.7 ولت است.

از طرفی بخاطر ساختار داخلی، این نوع از دیودها در مقایسه با مدل های معمولی سرعت سوئیچینگ بسیار بالاتری دارند.

7- دیود تونلی (tunnel diode)

دیود تونلی

دیودهای تونلی نیز یک پیوند نیمه هادی P-N هستند با این ویژگی که براساس خاصیت تونل زنی مکانیک الکترون ها از سد پتانسیل عمل می کنند.

دیود تونلی در یک بازه ولتاژی مقاومت منفی تولید میکند که برای نوسان سازها، تقویت کننده ها و کلیدزنی استفاده می شود و
از آن برای مدارهای بسیار سریع استفاده می کنند.

8- دیود ورکتور (varactor diode)

دیود ورکتور

ساختار ورکتور به نحوی است که بعد از اعمال ولتاژ به آن در طرفین پیوند پتانسیل مثبت و منفی ایجاد شده و
در نتیجه آن یک خازن ساخته می شود.
ظرفیت این خازن متناسب با مقدار ولتاژ متغیر است و به همین دلیل به این دیود خازن متغیر نیز گفته می شود.

9- دیود زنر (zener diode)

دیود زنر

زنر یکی از انواع دیودهایی است که در ناحیه معکوس مورد استفاده هستند، به این معنی که
علاوه بر عبور جریان در حالت مستقیم مانند سایر مدل های معمولی، با اعمال مقدار ثابت و مشخصی بایاس معکوس به آن در جهت عکس هم جریان عبور می دهد.

این ولتاژ شکست به ولتاژ زنر معروف است و براساس ساختار دیودها از 1.7 تا 200 ولت خواهد بود که
بعنوان یک مرجع ولتاژ در مدارها مورد استفاده است.

از زنرها برای برش سیگنال، شیفت دهنده و رگولاتور ولتاژ استتفاده می شود.

10- دیود بهمنی (avalanche diode)

دیود بهمنی

این نوع مشابه زنر برای ناحیه معکوس مورد استفاده هستند.

این دیودها طراحی شده اند تا در ولتاژ خاصی دچار شکست شوند بدون آن که صدمه ببینند.

از دیودهای بهمنی برای کاربردهای محافظتی، مدارهای القایی و مدارهای ولتاژ بالا استفاده می شود.

مقاله بالا بخشی از بسته جامع آموزش الکترونیک (BEE) است.

برای مشاهده کامل این بسته کلیک کنید.

مشاهده بسته الکترونیک

به آموزش الکترونیک علاقه مندم

اگر محتوای آموزشی الکترونیک را می پسندید برای دریافت آموزش های رایگان فرم را تکمیل کنید.

شماره موبایل پشتیبانی: ۰۹۰۱۷۰۳۹۳۲۹


در نماتک نظر دهید