دیود چیست و چه کاربردی دارد؟ (انواع دیود یکسوساز)

دیود چیست؟ دیود (Diode) یک قطعه نیمه هادی که در الکترونیک کاربرد فراوان دارد. diode، قطعه ای ساده و یکسو کننده جریان است که جریان الکتریکی از یک جهت آن عبور می کند اما از جهت دیگر به دلیل مقاومت بالا عبور جریان امکان پذیر نیست. ساختمان آن از اتصال دو بلور از نوع p و n ساخته شده و مهمترین کاربرد آن، یکسو سازی جریان الکتریکی است. شاید در نقشه های الکتریکی آن را دیده یا هنگام مونتاژ برد smd و dip با این قطعه کار کرده باشید. دیود انواع مختلفی مانند دیود یکسو ساز، زنر، شاتکی و نوری دارد که هر کدام با توجه به کاربردی که دارند در مدارات الکتریکی از آنها استفاده می شود.

⚡ نکات مهم دیود و کاربردهای آن

❌ نکات کلیدی

🔋 جریان را یک‌طرفه عبور می‌دهد
🌡 دارای ولتاژ و جریان محدود است
💥 نصب اشتباه باعث سوختن دیود می‌شود
⚡ نوع دیود با کاربرد باید مطابقت داشته باشد
🧊 دیودهای قدرت نیاز به خنک‌کننده دارند

✅ نکات هنگام نصب

🔍 بررسی مشخصات قبل از نصب
🛡 استفاده برای محافظت مدار
💡 LED با مقاومت محدودکننده
🌡 هیت‌سینک برای توان بالا
🧰 رعایت قطبیت دیود

فهرست مطالب

دیود در مدار الکتریکی چیست؟

دیود یا Diode یکی از اجزای نیمه هادی و دو قطبی در مدارهای الکتریکی است که مانند یک شیر یک طرفه، جریان را فقط از یک سو از خود عبور می دهد و در طرف دیگر فقط مقدار ناچیزی جریان نشتی از آن عبور می کند. این قطعه معمولا به رنگ مشکی بوده و شکلی استوانه ای و کوچک شبیه به مقاومت دارد.

ساختمان diode چیست؟

اجزای 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 فوق 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 به صورت شماتیک با نماد زیر نشان داده می شود. آند و کاتد روی شکل مشخص شده است.

بایاس دیود چیست؟

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 و نمودار 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.

نمودار دیود در حالت 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 و کار 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.

کاربرد دیود در مدارهای الکتریکی

کاربرد	نوع دیود	توضیح
یکسوسازی	Rectifier	تبدیل AC به DC
تثبیت ولتاژ	Zener	حفظ ولتاژ ثابت
افت ولتاژ کم	Schottky	سوییچینگ سریع
تولید نور	LED	نمایشگر و روشنایی
حسگر نوری	Photo / IR	تشخیص نور و مادون قرمز
محافظت معکوس	Protection	جلوگیری از آسیب مدار
پنل خورشیدی	Bypass / Blocking	جلوگیری از جریان معکوس
مدار منطقی	Signal	دمدولاسیون و گیت ساده

معرفی انواع دیود با عکس

ما انواع دیود در بازار داریم که هر کدام ویژگی های خاص و ظاهری متفاوتی با توجه با کاربردشان دارند. در اینجا به بررسی کامل مدل های مختلف آن به همراه عکس انواع دیود می پردازیم:

1. دیود یکسو ساز

دیود یکسو ساز از پرکاربردترین انواع 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.

2. دیود زنر

یکی از پرکاربرد ترین انواع دیود زنر، 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. لازم به ذکر است دیود tvs نیز یکی از انواع دیود زنر است که با بهینه سازی، واکنش سریعتری نسبت به آن دارد.

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.

3. 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. لازم به ذکر است تست دیود شاتکی نیز اندکی با مدل های دیگر تفاوت دارد که به دلیل حساسیت کاربرد آنها، بهتر است در هنگام استفاده به آن توجه داشته باشید.

4. 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.

5. 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.

نتیجه گیری؛ کار دیود چیست؟

دیود قطعه ای الکترونیکی است که وظیفه یکسوسازی جریان از ac به dc را در مدار بر عهده دارد. این ماژول دارای انواع مختلف دیود نوری، مادون قرمز، شاتکی، زنر، یکسو ساز و معمولی است که عمدتا بر روی مدارات برش، دیجیتال، آشکارسازی امواج رادیو AM، رگولاتورها و… کار می شود.

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.