دیود و انواع آن

دیود یکی دیگر از مؤلفه های مهم در الکترونیک می باشد. یک دیود نیمه هادی یک قطعه الکترونیکی با دو ترمینال و با یک اتصال PN است. به دیودها ، یکسوکننده نیز گفته می شود.

آند که ترمینال مثبت یک دیود است با A و کاتد که ترمینال منفی است با K نشان داده می شود. برای تشخیص آند و کاتد دیود ، روی آن خطی ترسیم شده که به معنی کاتد است و انتهای دیگر آن نشان دهنده آند است.

کار دیودها چیست؟

یک دیود برای ایجاد جریان الکتریکی در یک جهت، یعنی در جهت رو به جلو و مسدود کردن در جهت معکوس استفاده می شود. بر این اساس دیود به عنوان یکسوکننده عمل می کند.

برای اینکه در مدار، جریان در یک جهت حرکت کند و در جهت دیگر متوقف شود، از دیود یکسوکننده استفاده می کنند. مدارهایی مانند یکسوکننده های نیمه موج و موج کامل با استفاده از دیودها ساخته می شوند.

یک دیود همچنین به عنوان سوئیچ استفاده می شود. هنگامیکه خروجی باید خیلی سریع ارسال شود، می توان از دیودها استفاده کرد زیرا به عنوان سوئیچ با سرعت بالایی روشن و خاموش می شوند.

انواع دیودها

انواع مختلفی از دیودها با توجه به فرکانس مورد استفاده، نحوه کار و ساختار آنها، کاربردهای آنها و غیره وجود دارد. به طور کلی سه نوع دیود وجود دارد که در شکل زیر به آنها اشاره شده است.

دیود یکسوکننده یا Rectifier

در دیودهای یکسوکننده ، جریان فقط در یک جهت جریان می یابد و در جهت دیگر متوقف می شود. این دیودها در مدارهای یکسوکننده برای تبدیل جریان متناوب ( AC ) به جریان مستقیم (  DC) استفاده می شوند.

در شکل بالا دیودهای یکسوکننده با هیت سینک را میبینید که این قابلیت به آنها اضافه شده تا از تأثیر توزیع گرما بر روی دیود بکاهد و در واقع موجب بهبود در عملکرد دیود شده است. به این ترتیب دیودها می توانند بدون اینکه تحت تأثیر قرار گیرند، در برابر انرژی بالا مقاومت کنند.

مدارهای الکترونیکی مانند یکسوکننده نیمه موج و یکسو کننده موج کامل از این دیودها استفاده می کنند. این مدارهای یکسو کننده در منبع تغذیه ی بسیاری از مدارها استفاده می شوند که در آنها جریان ورودی متناوب به جریان مستقیم تبدیل می شود.

دیود زنر

این دیودها موجب می شوند تا جریان نه تنها در جهت مستقیم بلکه در جهت معکوس نیز در مدار جریان یابد. اگر دیود معمولی جریان معکوسی که از آستانه تحملش بیشتر باشد را از خود عبور دهد، می سوزد که به این آستانه تحمل، ولتاژ شکست گفته می شود.

ولتاژ شکست این دیودها بسیار پایین است. دیودهای زنر جریان معکوس را پس از عبور از ولتاژ شکست از خود عبور می دهند. ولتاژ شکست در دیودهای زنر را ولتاژ زنر می گویند. این ولتاژ شکست کنترل شده در دیودهای زنر وجود دارد تا زمانیکه ولتاژ معکوسی بالاتر از ولتاژ زنر از دیود عبور کند، از سوختن آن جلوگیری کند.

دیودهای بهمن مشابه دیودهای زنر هستند و هنگامیکه افت ولتاژ ثابت و مستقل از جریان است، شکست بهمن در آن رخ می دهد. از دیود بهمن برای تبدیل سیگنال نور به الکتریسیته استفاده می شود.

مشخصه های ولتاژ و جریان دیودهای زنر

مشخصه های ولتاژ و جریان در بایاس مستقیم برای تمام دیودها یکسان است اما در بایاس معکوس، دیود زنر متفاوت عمل می کند. نمودار زیر این مساله را به روشنی بیان می کند.

نقطه‌ای از نمودار که خم شده و در بخش بایاس معکوس نشان داده شده، ولتاژ شکست زنر است که پس از آن جریانهای معکوس بالا را از خود عبور می دهد. ولتاژ زنر در نمودار، با V_Z نشان داده شده است. این ویژگی دیودهای زنر سبب شده تا کاربردهای زیادی داشته باشند.

کاربردهای دیود زنر

• بیشتر به عنوان رگولاتور ولتاژ به کار می رود.
• در مدارهای بایاس ترانزیستور ، ولتاژ مرجع ثابت را فراهم می کند.
• برای قطع شدن نقطه اوج یا محدود کردن مدارهای شکل موج کاربرد دارد.
• به عنوان محافظ جریان معکوس در بسیاری از مدارها کاربرد دارد.
• برای محافظت از کنتور در برابر آسیب های احتمالی کاربرد دارد.

دیود سوئیچینگ

یک دیود معمولی است که به عنوان یک سوئیچ در مدار به کار می رود. این دیودها می توانند هر دو حالت مقاومت بالا و پایین را ارائه دهند.

ظرفیت پیوندی آن بسیار پایین است تا دیگر تأثیرات به حداقل برسد. سرعت سوئیچینگ آن بسیار بالا می باشد. هنگامیکه مقاومت آن بالا باشد، به عنوان یک سوئیچ باز عمل می کند و در مقاومت کم به عنوان یک سوئیچ بسته عمل می کند. این عمکرد در دیود سوئیچینگ نسبت به دیودهای دیگر با سرعت بسیار بالاتری رخ می دهد.

کاربردهای دیود سوئیچینگ

• در مدارهای یکسو کننده با سرعت بالا کاربرد دارد.
• در گیرنده های فرکانس رادیویی استفاده می شود.
• به عنوان محافظ جریان معکوس در مدار به کار می رود.
• در مواردی که به سوئیچینگ با سرعت بالا نیاز باشد، کاربرد دارد.