دیود چیست و انواع دیود کدامند؟

دیود چیست و انواع دیود کدامند؟

دیود یک نیمه هادی بسیار کاربردی است که جریان الکتریکی را تنها از یک جهت عبور می دهد. این قطعه در کنار خازن، ترانزیستور و مقاومت از اجزاء اصلی یک مدار الکترونیکی به شمار می رود. دیودها ساختار ساده ای دارند اما تحول عظیمی را ایجاد کرده اند.

در این محتوا قصد داریم شما را با دیود، ساختار آن، انواع دیود و کاربردهای آن آشنا کنیم. اگر به علم الکترونیک علاقمند ستید یا در این زمینه فعالیت دارید، خواندن این محتوا به شما پیشنهاد می شود.

دیود چیست و چه وظیفه ای دارد؟

دیود (Diode) یک قطعه الکتریکی کوچک است که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد و در طرف دیگر، با ایجاد مقاومت بسیار بالا از عبور جریان الکتریکی جلوگیری می کند. به همین دلیل، به دیود یکسوساز نیز گفته می شود. برای فهم بهتر مطلب، بهتر است دیود را به یک شیر الکتریکی یک طرفه تشبیه کنیم که جریان الکتریکی را در یک جهت عبور داده اما از بازگشت آن به جهت مخالف جلوگیری می کند. این ویژگی باعث تبدیل شدن جریان متناوب به جریان مستقیم می شود.

دیود چیست و چه وظیفه ای دارد؟

بیشتر دیودها از مواد نیمه رسانا مانند سیلیکون، ژرمانیوم یا سلنیوم ساخته می شوند. برخی نیز از الکترودهای فلزی در داخل یک محفظه خلاء یا پرشده با گاز نجیب خالص در فشار کم تشکیل شده اند.

تشریح ساختار دیود

هر دیود از دو نیمه هادی از نوع P و N تشکیل شده است. پایه متصل به نیمه رسانای N، کاتد و پایه متصل به نیمه هادی P، آند نامیده می شود. جریان می تواند از آند به کاتد منتقل شود اما نمی تواند از کاتد به آند جریان یابد.

تشریح ساختار دیود

بسته به ولتاژ اعمال شده، یک دیود در یکی از سه ناحیه کار می کند:

ولتاژ بایاس مستقیم (Forward): ولتاژ مورد نیاز برای روشن کردن دیود را ولتاژ مستقیم می گویند. در این حالت، مثبت (+) به آند و منفی (-) به کاتد است و جریان می تواند عبور کند. میزان ولتاژ مورد نیاز برای رسانش جریان الکتریکی در دیود، “ولتاژ رسانش” نام دارد که بسته به نوع دیود از 0.2 ولت تا  1.5ولت می باشد.

ولتاژ معکوس (Reverse): در این حالت مثبت (+) به کاتد و منفی (-) به آند است. در ولتاژ غیرمستقیم یا معکوس جریان مسدود است و دیود در حالت “off” قرار دارد.

ولتاژ شکست (Breakdown): زمانی که ولتاژ اعمال شده بر روی دیود بسیار بزرگ و منفی باشد، دیود اجازه می دهد جریان الکتریکی در جهت معکوس جریان یابد. به این ولتاژ منفی بزرگ” ولتاژ شکست” می گویند.

مهمترین کاربرد های دیود

دیود برخلاف اندازه کوچکی که دارد، بسیار کاربردی است و یکی از قطعات اصلی یک مدار الکترونیکی به شمار می رود. این قطعه را می توان تقریبا در هر نوع مداری پیدا کرد. برخی از کاربردهای دیود را در ادامه بررسی می کنیم.

کاربرد های دیود 

1- یکسوکننده

برای تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) از دیودها استفاده می شود. این تبدیل برای بیشتر وسایل برقی خانگی بسیار حیاتی است. سیگنال های AC از پریز خانه بیرون می آیند اما این جریان DC است که برق اکثر وسایل برقی منزل را تامین می کند.

2- حفاظت جریان معکوس

دیودها همانطور که در بالا توضیح داده شد، اجازه عبور جریان در یک سمت را می دهند و مانع از عبور جریان در جهت مخالف می شوند. این ویژگی موجب می شود تا از آن ها به عنوان محافظ در برابر اعمال ولتاژ معکوس یا ایجاد ولتاژ ناگهانی استفاده شود.

3- کاهش ولتاژ گذرای کوتاه مدت

یکی دیگر از کاربردها، محدود کردن آسیب های احتمالی ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ است. دیودهای فلای بک نوعی دیود هستند که با جذب انرژی در زمان ایجاد ولتاژ بالاتر از ولتاژ شکست، طراحی شده اند.

معرفی انواع دیود به همراه ویژگی ها و کاربردشان

دیودها در انواع مختلف بسیاری تولید و عرضه می شوند که در ادامه تمامی آن ها را به طور کامل معرفی می کنیم و از ویژگی ها و کاربرد هایشان صحبت خواهیم کرد.

1- دیود سیگنال

دیودهای سیگنال از ابتدایی ترین انواع دیود هستند که اغلب حداقل میزان جریان و افت ولتاژ متوسط به بالا را دارند. این دیود ها در دو مدل دیود سیگنال کوچک و دیود سیگنال بزرگ تولید می شوند. از دیودهای سیگنال کوچک در دستگاه هایی مانند رادیو و تلویزیون و از دیود های سیگنال بزرگ در دستگاه های شارژ باتری استفاده می شود.

دیود سیگنال

2- دیود یکسو کننده

دیود یکسو کننده یا قدرت متداول ترین نوع دیود است که بالاترین میزان جریان را دارد. این نوع دیود ناحیه پیوند با عرض زیاد دارد و ظرفیت خازنی آن نیز بالا است. به همین دلیل، سرعت سوئیچینگ آن پایین است. از دیودهای یکسوکننده برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود.

3- دیود ساطع کننده نور (LED)

دیود ساطع کننده نور یکی از پرکاربردترین انواع دیود است. این نوع دیودها اعلب در نمایشگرهای تلویزیون، موبایل و پنل های خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. هنگام عبور جریان از دیودهای ساطع کننده، یک پهنای باند نسبتا باریک از نور مرئی در طول موج های مختلف، نور مادون قرمز نامرئی برای کنترل از راه دور یا نور از نوع لیزر منتشر می کنند.

دیود ساطع کننده نور (LED)

4- دیود شاکلی

دیود شاکلی یک دیود چهار لایه PNPN است که تنها دو سر خرجی به نام های آند و کاتد دارد. این نوع دیود در حالت قطع قادر است ولتاژ زیادی (در حدود چند صد ولت) را تحمل کند و در حالت وصل می تواند جریان های زیادی تا چند آمپر را نیز از خود عبور دهد. دیود شاکلی ورودی ندارد. بنابراین، تنها راه هدایت توسط دیود، ولتاژ مستقیم است. چنانچه ولتاژ بیش از ولتاژ شکست اعمال شود، جریان جاری می شود. این در حالی است که ولتاژ بسیار پایین تر از ولتاژ شکست سبب خاموش شدن دیود شاکلی می گردد.

دیود شاکلی

5- دیود اساکی

دیود اساکی از دو قطعه نیمه هادی نوع N و P ساخته شده است. میزان ناخالصی نیمه رساناهای N و P در مقایسه با دیود معمولی بسیار زیاد است. این ویژگی موجب ایجاد یک ناحیه تخلیه بسیار نازک در محل پیوند می شود. وجود ناحیه نازک باعث تونل زدن حامل های در ولتاژهای پایین می شود. جریان پیک در دیود اساکی حدودا بین چند میکروآمپر تا چند صد آمپر متغیر است. ولتاژ در دو سر دیود تقریبا 0.6 ولت و کمتر است.

6- دیود ورکتور

دیود ورکتور یا خازنی نوعی از دیود است که علاوه بر خاصیت دیودی، خاصیت خازن نیز دارد و مقدار خازن بسته به عوامل مختلف از جمله ولتاژ اعمال شده با دیود متغیر است. دیود ورکتور از جنس سیلیسوم است و اغلب در یکسوساز ها، آمپلی فایر ها کاربرد دارد.

7- دیود لیزری

دیود لیزری تقریبا عملکردی مشابه دیود ساطع کننده نور (LED) دارد با این تفاوت که دیود لیزری نور منسجمی را از خود منتشر می کند. دیود لیزری یک پیوند PIN دارد. این نوع دیود در ارتباطات فیبر نوری، بارکدخوان ها، اشاره گرهای لیزری، چاپ لیزری و … استفاده می شود.

دیود لیزری

8- دیود خنثی ساز ولتاژ گذار

دیود خنثی ساز ولتاژ گذار یک المان الکتریکی برای حذف نوسانات ولتاژ بر روی مدارها است. این قطعه به صورت موازی با خطوط تغذیه یا ورودی و خروجی مدارات قرار می گیرد. چنان چه نوسان ولتاژ بر روی خطوط ایجاد شود، خیلی سریع این ولتاژ را از بین می برد.

9- دیود زنر

دیود زنر برخلاف دیود های عادی، علاوه بر اینکه اجازه عبور جریان از آند به کاتد را می دهد، به هنگام فراتر رفتن ولتاژ از حد معینی موسوم به ولتاژ زنر، نیز جریان را در جهت معکوس عبور می دهد. این نوع دیود به طور خاص برای کار در ولتاژ معکوس مورد استفاده قرار می گیرد. ظرفیت توان بسیار بالا، دقت زیاد و اندازه کوچک از مزایای دیود زنر می باشد. از این نوع دیود معمولا به عنوان مرجع ولتاژ استفاده می شود.

دیود زنر

10- فتو دیود

فتو دیود که به نام آشکارساز نوری نیز شناخته می شود، مانند انواع دیگر دیود دارای دو پایه است که نور را از محیط اطراف جذب می کند و آن را به جریان الکتریکی تبدیل می نماید. فتو دیود ها به طور کلی به منظور کار در بایاس معکوس کاربرد دارند. از فتو دیودها در وسایل پخش cd، لوازم پزشکی، تشخیص دود و گیرنده های مادون قرمز موجود در کنترل های از راه دور تلویزیون و … استفاده می شود.

11- دیود بهمنی

دیود بهمنی یک دیود پیوند PN است که برای عمل کردن در ناحیه شکست بهمنی طراحی شده است. شکست بهمنی زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ معکوس کافی به پیوند PN اعمال می شود. در این شرایط، حامل های اقلیت یونش ایجاد می کنند و جریان قوی در جهت غیرمستقیم جریان می یابد. دیود بهمنی از نظر الکتریکی عملکردی شبیه دیود زنر دارد اما تراکم آلایش آن کمتر است.

دیود بهمنی

12- دیود شاتکی

دیود شاتکی نوعی دیود با پیوند فلز و نیمه رسانا است. این دیود افت ولتاژ بسیار کم و سرعت سوئیچینگ بسیار بالایی دارد. افت ولتاژ در دیودهای معمولی حدودا بین 0.6 ولت تا 1.7 ولت است اما در دیود شاتکی افت ولتاژ تقریبا 0.15  ولت تا 0.45 ولت می باشد.

دیود شاتکی

13- دیود اتصال نقطه ای

دیود اتصال نقطه ای که به دیود کریستالی نیز معروف است، نوعی دیود با یک پیوند نقطه ای کوچک بین یک سیم فلزی و کریستال نیمه هادی نوع N می باشد. ظرفیت خازنی پیوند این نوع دیود به دلیل پیوند بسیار کوچکی که دارد، بسیار کم است. از این رو، ظرفیت ذخیره سازی بار نیز کم می باشد. این ویژگی دیود اتصال نقطه ای را به یک قطعه سوئیچینگ سریع تبدیل می کند.

سوالات متداول

1- متداول ترین انواع دیود چیست؟

دیود کریستالی، تونلی، خازنی، لیزری، زنر، فتو دیود، نور افشان، اتصال نقطه ای، خنثی ساز زودگذرا و دیود شاتکی.

2-دیود چیست؟

دیود یک قطعه الکتریکی کوچک اما پرکاربرد نیمه هادی است که جریان الکتریکی را در یک جهت عبور می دهد.

 

امتیاز دهید


دیدگاه ها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  • پویا گفت :

    ممنون از محتوا مفیدتون

    • پشتیبان گفت :

      سلام دوست عزیز. وقتتون بخیر. ممنون از نظر مثبت تون.

  • علی زارع ۰۹۳۰۲۱۵۸۰۸۱ گفت :

    سلام بنده به دستگاه فشا. خون دارم که یکی از دیوداش سوخته برق منفی و هر چه تو بازار گشتم نمونه دیود گیرم نیمده ایا میتونم دیود دیگری جایگزین کنم

02166577378
02166577378