دیود چیست؟ آشنایی با انواع دیود و کاربردهای آن

دیود چیست؟ یکی از قطعات نیمه هادی که در الکترونیک کاربرد فراوان دارد، دیود است. شاید در نقشه های الکتریکی آن را دیده یا هنگام مونتاژ برد smd و dip با این قطعه کار کرده باشید. دیود، قطعه ای ساده و تحلیل مدار های دیودی بسیار جذاب است که ساختمان آن از اتصال دو بلور از نوع p وn  ساخته شده است. مهمترین کاربرد دیود یک سو سازی جریان الکتریکی می باشد و انواع مختلفی اعم از یک سو ساز، زنر، شاتکی و نوری دارد.

ساختمان diode چیست؟

دیود چیست و ساختمان آن چگونه است؟ این قطعه پیوندی که به اختصار دیود نامیده می شود، از اتصال دو بلور از نوع p و n مطابق تصویر زیر ایجاد می گردد. ناحیه ای که ناخالصی آن از نوع p بوده، قطب مثبت یا آند و ناحیه ای که ناخالصی آن از نوع n است، قطب منفی یا کاتد نام دارد. این پیوند pn درون یک روکش قرار گرفته و به دو سر آن، دو تکه سیم برای اتصال به بقیه مدار وصل می شود.

نماد دیود چیست؟

در نقشه های الکتریکی، دیود با نماد زیر نشان داده می شود. آند و کاتد روی شکل مشخص شده است.

بایاس دیود

شاید پیش از این کلمه بایاس را شنیده باشید، اما با معنای آن آشنا نباشید. بایاس دیود در واقع به معنی نقطه کار آن است. بهتر است برای درک این مسئله، ابتدا مدل های دیود و نمودارهای مشخصه اش را ببینیم.

مدل نمایی دیود

دقیق ترین مدل برای توصیف ولتاژ و جریان دیود تابع نمایی است که نمودار ولتاژ و جریان دیود به صورت زیر بدست می دهد.

دیود ایده آل

در این مدل عملکرد دیود به دو بخش تقسیم می شود. به ازای ولتاژهای کوچکتر از صفر دیود خاموش و جریان آن برابر با صفر می شود، همچنین به ازای ولتاژ برابر با صفر، دیود روشن است و جریان آن بستگی به سایر عناصر مدار بستگی دارد. در این مدل دیود به عنوان یک کلید کنترل شده با ولتاژ در نظر گرفته می شود.

بایاس معکوس

در هر دو مدل بالا وقتی ولتاژ دیود منفی باشد یعنی ولتاژ کاتد از ولتاژ آند بیشتر باشد، دیود به صورت معکوس بایاس شده است. در بایاس معکوس، دیود خاموش و جریانی از آن عبور نمی کند.

بایاس مستقیم

وقتی ولتاژ دیود منفی نباشد، یعنی ولتاژ آند از کاتد بزرگتر یا مساوی باشد، دیود به صورت مستقیم بایاس شده است. در بایاس مستقیم دیود روشن و جریان می تواند از آن عبور کند.

وظیفه دیود چیست؟

مهمترین وظیفه دیود در کلیه مدارهای الکترونیکی، یکسوسازی است. دیود جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد. اما در جهت دیگر جریان را سد می کنید. وقتی دیود روشن است و جریان از آن عبور می کند، یک افت ولتاژ ثابت دو سر آن وجود دارد که با V_D یا V_ɣ (بخوانید وی گاما) نشان داده می شود.

مقدار این ولتاژ در به جنس دیود بستگی دارد و معمولا عددی ثابت است. برای دیودهای از جنس سیلیسیوم حدود 700 میلی ولت و برای دیودها از جنس ژرمانیوم حدود 200 میلی ولت است. از خاصیت یکسوسازی دیود در مدارات منبع تغذیه شامل یکسو کننده های نیم موج و تمام موج و مدارات برش استفاده می شود.

انواع دیود

ما انواع دیود در بازار داریم که هر کدام ویژگی های خاص و ظاهری متفاوتی با توجه با کاربردشان دارند:

دیود یکسو ساز

یکی از انواع دیود، یکسو ساز است. کاربرد این نوع دیود چیست؟ این نوع از دیودها برای کاربردهای یکسو سازی و تبدیل ولتاژ ac به dc در مدارهای یکسوساز نیم موج و تمام موج استفاده می شوند. از کاربردهای یکسوساز نیم موج می توان به مدولاسیون، دمدولاسیون، ضرب کننده های ولتاژ، آشکار ساز پیک سیگنال در رادیو AM، دستگاه های دفع حشرات و … اشاره کرد.

دیود زنر

یکی از پرکاربرد ترین انواع دیود، نوع زنر می باشد. تفاوت نوع معمولی با دیود زنر چیست؟ تنها تفاوت این دو قطعه در بایاس معکوس است. نوع معمولی، در ولتاژ های منفی، جریانی از خود عبود نمی دهد و با افزایش ولتاژ منفی از حدی که در دیتاشیت آن نوشته شده، دیود می سوزد.

اما دیود زنر در بایاس معکوس، به ازای ولتاژ های منفی کم، مانند دیود معمولی جریان را سد می کند. با افزایش ولتاژ منفی به حد مشخص، دیود اصطلاحا زنری می شود. یعنی اگر ولتاژ منفی از این مقدار بیشتر شود، دیود زنر روشن شده و جریان را در جهت معکوس عبور می دهد. به این ولتاژ آستانه، ولتاژ شکست می گویند و با V_Z نشان می دهند.

دیود زنر با ولتاژ زنر مختلف ساخته می شوند و در بازار موجود می باشد. بیشترین کاربرد دیودهای زنر در رگولاتور های ولتاژ می باشد.

دیود شاتکی

دیود شاتکی، یکی دیگر از انواع دیود محسوب می شود که در ساخت آن به جای پیوند دو نیمه هادی نوع n و p، از پیوند فلز- نیمه هادی، استفاده شده است. این ساختار باعث می شود ولتاژ هدایت دیود شاتکی کوچک تر از دیود معمولی و بین 150 تا 400 میلی ولت باشد. از دیودهای شاتکی در کاربرد های سوییچینگ بیشتر استفاده می شود.

دیود نوری یا LED

دیود نوری یا LED، یکی از انواع پرکاربرد دیود می باشد. عملکرد دیود های نوری کاملا مانند دیود معمولی است. با این تفاوت که در بایاس مستقیم و روشن بودن آن، از خود نور ساطع می کنند. در مدارات دیجیتال از دیودهای نوری به عنوان چراغ سیگنال، سون سگمنت و … بسیار استفاده می شود.

سنسور مادون قرمز

سنسور های مادون قرمز که در دو نوع فرستنده و گیرنده موجود است، دقیقا مشابه دیودهای نوری می باشند. با این تفاوت که به جای نور مرئی، از خود نور مادون قرمز منتشر می کنند.

دیود هرزگرد چیست؟

شاید در کتب مربوط به مهندسی برق، اصطلاح دیود هرزگرد را خوانده یا از زبان مهندسان برق این کلمه را شنیده اید، اما معنی آن را متوجه نشده باشید. باید بدانید دیود هرزگرد، یک نوع خاص از دیود نیست. بلکه ریشه این اصطلاح به سبک قرار گرفتن دیود در مدار بر می گردد.

در مداراتی که سیم پیچ وجود دارد (مانند مدارهای موتوری) و در آن جریان موتور قطع و وصل می گردد (سوییچینگ وجود دارد)، باید یک دیود با جهت جریان مخالف جریان اصلی سیم پیچ با آن موازی شود. دلیلش هم این است که جریان سیم پیچ (سلف) نمی تواند تغییر ناگهانی داشته باشد، در نتیجه دیود هرزگرد باعث می شود جریان ذخیره شده سیم پیچ با چرخش در آن، در مقاومت خود سیم پیچ تلف شود.

کلام آخر

برای پاسخ به این سوال که قطعه دیود چیست و چه انواع و کاربردی دارد، باید گفت که این قطعات در مدارات وظیفه جریان برق درست را بر عهده دارند. دیود نوری، مادون قرمز، شاتکی، زنر، یکسو ساز و معمولی از انواع این قطعه محسوب می شوند که عمدتا بر روی مدارات برش، دیجیتال، آشکارسازی امواج رادیو AM، رگولاتورها و… کار می شوند.

همچنین از دیود در انواع برد مدار چاپی استفاده می شود که مرصا الکترونیک یکی از مراجع معتبر برای تهیه بردهای الکترونیک است و شما می تواند با خیال راحت از این سایت جهت تهیه برد و…، خرید داشته باشید.