دیود

دیود چیست؟

دیود که در زبان انگلیسی به آن Diode می گویند و به اختصار با حرف D نمایش می دهند، مانند ترانزیستور یک قطعه نیمه هادی است که کاربرد وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. از این المان الکترونیکی، دو پایه (ترمینال) جهت اتصال به مدار خارج شده است. یکی از این پایه ها آند (Anode) و پایه دیگر کاتد (Cathode) نامیده می شود. این قطعه الکترونیکی به گونه ای ساخته شده است که جریان الکتریکی را فقط در یک جهت از خود عبور می دهد و اجازه عبور جریان از جهت دیگر را نمی دهد و به عبارت بهتر، مانند یک شیر یک طرفه عمل می کند.

ساختار

مواد نیمه رسانا از نظر خاصیت رسانایی الکتریکی، بین مواد رسانا و مواد عایق قرار می گیرند. سیلیسیم و ژرمانیوم از جمله موادی هستند که در ساخت قطعات نیمه هادی استفاده می شوند. دیود از اتصال نیمه هادی نوع n و نیمه هادی نوع p به یکدیگر ساخته شده است. پایه متصل به نیمه های نوع  p، آند و پایه متصل به نیمه های نوع n کاتد نام دارد.

نحوه تشخیص پایه ها

بر روی اکثر دیودها یک نوار باریک وجود دارد که  که این نوار باریک، نشان دهنده پایه کاتد می باشد. در ال ای دی ها پایه کوتاهتر، نشان دهنده پایه کاتد است.

بایاس مستقیم

اگر پایه مثبت تغدیه به آند و پایه منفی تغذیه به کاتد متصل شود، می گوییم دیود به صورت مستقیم بایاس شده است. در این حالت اگر اختلاف ولتاژ دو سر آن به ولتاژ آستانه برسد، دیود روشن می شود و جریان را از خود عبور می دهد و افت ولتاژی حدود 0.7 ولت برای دیودهای سیلیکونی و حدود 0.2 ولت برای دیودهای ژرمانیومی خواهیم داشت.

بایاس معکوس

اگر پایه مثبت تغدیه به کاتد و پایه منفی تغذیه به آند وصل شود، می گوییم دیود به صورت معکوس بایاس شده است. در این حالت دیود خاموش است و جریانی را از خود عبور نمی دهد. البته در این حالت یک جریان ناچیز در حدود چند میکرو آمپر از آن عبور می کند که به آن جریان نشتی می گویند.

ولتاژ شکست

اگر ولتاژی که در بایاس معکوس به دیود اعمال می شود از ولتاژ شکست آن بیشتر شود، می سوزد. البته نوع خاصی از دیودها که به دیودهای زنر معروف هستند، طوری طراحی شده اند که در این شرایط آسیب نبینند.

نماد شماتیکی

دیود در نقشه های شماتیکی به صورت یک مثلث نمایش داده می شود که روبروی آن یک خط قرار گرفته است. این نحوه نمایش به نوعی بیانگر نحوه عملکرد این قطعه می باشد که جریان را فقط در یک جهت از خود عبور می دهد.

انواع دیود

دیود استاندارد یا معمولی: معروف ترین آنها، 1N4007 می باشد که کاربرد بسیاری در طراحی مدارهای الکتریکی دارد. یکی از موارد استفاده از این نوع دیودها محافظت از مدار در برابر جریان برگشتی بارهای سلفی است. در مدارهای یکسوساز، مدارهای برشگر، مدارهای چند برابر کننده ولتاژ و … هم از این نوع دیودها استفاده می شود.

دیود شاتکی: سرعت سوئیچینگ (سرعت قطع و وصل) بالایی دارد و ولتاژ آستانه آن نیز کاهش پیدا کرده است و در مدارهایی که نیاز به کلیدزنی با سرعت بالا دارند مثل منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود.

دیود زنر: از این نوع دیود معمولا در بایاس معکوس استفاده می شود و مهم ترین کاربرد آن، تثبیت ولتاژ است. این دیود در ولتاژها و توان های مختلف در بازار وجود دارد.

ال ای دی: LED یا Light Emitting Diode امروزه کاربرد بسیار وسیعی به ویژه در صنایع روشنایی پیدا کرده است. ال ای دی اگر به صورت مستقیم بایاس شود روشن می شود و از خودش نور ساطع می کند. ال ای دی ها در انواع مدل ها و رنگ ها و توان ها در بازار عرضه می شوند.

فتودیود: از فتودیود در بایاس معکوس استفاده می شود و اگر در معرض تابش نور قرار بگیرد، ولتاژ دو سر آن افزایش می یابد و پس از رسیدن به ولتاژ شکست شروع  به هدایت جریان می کند. هرچه شدت تابش نور افزایش یابد میزان ولتاژ معکوس و در نتیجه میزان جریان عبوری نیز افزایش می یابد. از فتودیود می توان به عنوان یک سنسور تشخیص شدت نور نیز استفاده کرد.

دیود :TVS جهت حفاظت مدارهای الکترونیکی در برابر ولتاژهای گذرا کاربرد دارد.

دیود اتصال نقطه ای: ظرفیت خازنی آنها کاهش یافته است و در مدارات فرکانس بالا استفاده می شوند.

دیود خازنی: به عنوان خازن قابل تنظیم با ولتاژ می توان از آنها استفاده کرد.

پل دیود: از این قطعه که در اکثر مدارهای تغذیه قابل مشاهده است معمولا جهت یکسو کردن برق شهری استفاده می شود. این قطعه از اتصال چهار دیود به یکدیگر تشکیل شده است و به صورت یک قطعه چهار پایه ، تولید می شود.