دیود چیست؟
دیود یک تراشه الکترونیکی است که در دستگاه‌ها و مدارهای الکتریکی استفاده می‌شود تا جریان برق را در یک جهت مشخص هدایت کرده و در جهت دیگر آن را مسدود سازد. دیودها از اجزای نیمه‌هادی تشکیل شده‌اند و در مقایسه با مقاومت‌ها و خازن‌ها، خاصیت منحصر به فردی دارند. این قطعات معمولاً به عنوان ایستگاه‌های تصفیه جریان الکتریکی استفاده می‌شوند؛ چرا که می‌توانند جریان الکتریکی را به صورت نیمه‌هادی کنترل کنند. در پاسخ به اینکه کار دیود چیست می‌توان گفت از آن‌ها در تولید امواج رادیویی، انتقال اطلاعات و تصحیح مدارات الکتریکی استفاده می‌شود. در این مقاله بیشتر بررسی خواهیم کرد که دیود چیست. نوع متداولی از دیود، دیود نیمه‌هادی است که عمدتاً از مواد نیمه‌هادی مثل سیلیکون یا گرمانیوم ساخته شده و در انواع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه بیشتر با انواع دیود و عملکرد آن آشنا خواهید شد. اگر برای شما نیز این سوال وجود دارد که دیود diode چیست، در ادامه با ما همراه باشید تا به طور کامل بررسی کنیم که دیود چیست و چگونه کار می‌کند
معرفی دیودها
دیود یک قطعه الکترونیکی یک طرفه است که جریان الکتریکی را فقط در یک جهت مشخص عبور می‌دهد و در جهت مخالف آن را مسدود می‌کند. این ویژگی اصلی انواع دیود به نام “خاصیت دیود” شناخته می‌شود. دیودها از الکترون‌ها و حفره‌های آزاد تشکیل شده‌اند. برای راهنمایی بیشتر شما در این زمینه، در ادامه به معرفی نحوه کارکرد دیود خواهیم پرداخت.
در حالت عادی، دیودهای سیلیکونی فاقد الکترون آزاد و حفره هستند. برای فعال‌سازی آن‌ها، نیاز است تا به آن‌ها ناخالصی تزریق شود. این ناخالصی باعث ایجاد لایه‌های نوع (N) و نوع (P) در دیود شده که در لایه N، الکترون‌های اضافی و در لایه P حفره‌های اضافی شکل می‌گیرند.
با ورود ولتاژ الکتریکی، الکترون‌های آزاد در لایه N به حرکت درآمده و به حفره‌های خالی در لایه P می‌پیوندند. این جابجایی الکترون‌ها و حفره‌ها، یک ناحیه تخلیه ایجاد می‌کند که با جلوگیری از حرکت الکترون‌ها به سمت مخالف، باعث ایجاد ولتاژ ۰.۷ ولت می‌شود. این ولتاژ ۰.۷ ولت برای راه‌اندازی دیود لازم است.
در صورت اتصال سر مثبت منبع تغذیه به لایه N و سر منفی به لایه P، دیود در حالت بایاس معکوس قرار می‌گیرد. این باعث افزایش ناحیه تخلیه می‌شود و دیود به عنوان یک مانع عمل می‌کند. در حالت بایاس مستقیم، با اتصال سر مثبت به لایه P و سر منفی به لایه N، الکترون‌ها به حفره‌ها منتقل شده و جریان الکتریکی شکل می‌گیرد.
این جریان الکتریکی موجب شارژ جریان می‌شود و دیود کار خود را شروع می‌کند. ناحیه تخلیه در حداقل خود قرار دارد و جریان به سمت مثبت و منفی می‌رود. این ویژگی اصلی دیود، کاربرد گسترده‌ای در مدارهای الکتریکی دارد.
ویژگی دیود
اکنون بیایید بررسی کنیم که انواع ویژگی دیود چیست. دیودها دارای ویژگی‌های مهمی هستند که آن‌ها را از دیگر قطعات الکترونیکی متمایز می‌کنند. در ادامه ویژگی‌های انواع دیود را آورده‌ایم:
• خاصیت یک‌طرفه: دیودها جریان الکتریکی را فقط در یک جهت مشخص هدایت کرده و در جهت مخالف این جریان را مسدود می‌کنند. این به نام “خاصیت دیود” شناخته می‌شود.
• ولتاژ کاهندگی: هنگامی که دیود در حالت بایاس مستقیم قرار دارد، ولتاژ کاهندگی ایجاد می‌شود که معمولاً برابر با ۰.۷ ولت برای دیودهای سیلیکونی است. این ولتاژ از جابجایی الکترون‌ها از لایه N به لایه P ناشی می‌شود.
• جریان معکوس: در حالت بایاس معکوس، یعنی وقتی ولتاژ منفی به لایه P و ولتاژ مثبت به لایه N وصل شود، جریان معکوس (Reverse Current) به وجود می‌آید. این جریان معکوس به طور معمول بسیار کمتر از جریان در حالت بایاس مستقیم است.
• سرعت واکنش: اما ویژگی سرعت واکنش دیود چیست؟ دیودها به طور کلی سریع عمل می‌کنند و به سرعت از حالت هدایت جریان به حالت مسدود و بالعکس تغییر وضعیت می‌دهند. این خاصیت زمانی مهم است که دیود در مدارهای فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• مقاومت الکتریکی: در حالت بایاس مستقیم، دیود مقاومت الکتریکی دارد که به عنوان Forward Resistance شناخته می‌شود. این مقاومت باعث افت ولتاژ شده و قدرت الکتریکی را به گرما تبدیل می‌کند.
• پاسخ به دما: دیود به دما حساس است. با افزایش دما، جریان معکوس و مقاومت فوروارد دیود افزایش می‌یابد. این ویژگی باید در طراحی مدارها مدنظر قرار گیرد.
• قدرت تحمل ولتاژ: دیود دارای حداکثر ولتاژ معکوسی است که می‌تواند بدون خرابی تحمل کند. این ویژگی بسیار مهم است و در انتخاب دیود برای یک برنامه معین باید مورد توجه قرار گیرد.
بیشتر بخوانید: نرم افزار طراحی برد الکترونیکی
انواع دیود
همان‌طور که گفته شد، دیود انواع مختلفی دارد که هریک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فردی هستند. در ادامه بررسی خواهیم کرد که انواع و مدل های مختلف دیود چیست:
دیود نور افشان (LED)
دیود نور افشان یا LED یک نوع دیود نوری است که در حالت بایاس مستقیم نور تولید می‌کند. این دیود با توانایی تبدیل انرژی الکتریکی به نور، در بسیاری از دستگاه‌ها و نمایشگرها به عنوان چراغ استفاده می‌شود.
دیود لیزری
دیود لیزری در مقایسه با دیود LED، نور هماهنگ و با خصوصیات لیزر تولید می‌کند. این دیود در دستگاه‌های لیزری، ابزارهای پزشکی، دیسک CD و DVD و نشان‌گرهای لیزری کاربرد دارد.
دیود بهمنی
دیود بهمنی در بایاس معکوس کاربرد دارد و از اثر بهمنی برای عملکرد خود بهره می‌برد. معمولاً در حسگرهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دیود شاتکی
اما نوع شاتکی دیود چیست؟ دیود شاتکی افت ولتاژ مستقیم کمتری نسبت به دیود سیلیکونی دارد و در فرکانس‌های رادیویی، یک سوکننده‌ها و دیود جهش استفاده می‌شود.
دیود زنر
دیود زنر ولتاژ مرجع پایداری ارائه می‌دهد و در منابع تغذیه به عنوان ولتاژ مرجع استفاده می‌شود. این دیود در بایاس معکوس کار می‌کند و در رسیدن به یک ولتاژ مشخص می‌شکند.
دیود جریان ثابت
دیود جریان ثابت یا دیود تنظیم کننده جریان، جریان را در حد مشخصی تنظیم می‌کند و به عنوان تنظیم‌کننده جریان در ترمینال به کار می‌رود.
دیود نوری
دیود نوری برای تشخیص نور و استفاده در اتصالات شفاف به کار می‌رود. در بایاس معکوس نیز عمل می‌کند و حتی در جریان‌های کم، نور آن به آسانی تشخیص داده می‌شود.
دیود خازن متغیر (ورکتو)
دیود خازن متغیر یا دیود ورکتو به عنوان یک خازن متغیر در مدارهای فرکانس بالا عمل کرده و با تغییر دادن بایاس، عرض ناحیه تهی تغییر می‌کند.
در صورت نیاز به مشاوره و راهنمایی و سفارش تولید برد الکترونیکی، با شرکت رویال صنعت سامانه تماس بگیرید.
سایر انواع دیود چیست؟
• دیود پلتیر: دیود پلتیر به عنوان موتور گرمایی در دستگاه‌های ترموالکتریکی به کار می‌رود.
• دیود یک‌سو کننده: دیود یک‌سو کننده برای یک‌سو سازی توان برقی متغیر به کار می‌رود و می‌تواند جریان را یک‌سو کند.
• دیود سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ: دیودهای سیگنال کوچک و بزرگ بسته به اندازه سیگنال به کار می‌روند و در تقویت‌کننده‌ها و مدارهای الکترونیکی کاربرد دارند.
• دیود خنثی ساز و ولتاژ گذرا: دیود خنثی ساز و ولتاژ گذرا برای محافظت در مقابل جهش ولتاژ در وسایل الکترونیکی حساس به این نوع جهش‌ها استفاده می‌شود.
• دیود آلاینده با طلا: دیود آلاینده با طلا در فرکانس‌های بالا با حساسیت به جهش ولتاژ کاربرد دارد و در سوئیچ‌های رادار و سیگنال‌های بسیار بالا به کار می‌رود.
• دیود سوپر: دیود سوپر خاصیت جریان برگشتی اندکی نسبت به دیودهای اتصال پیچیده‌تر دارد و در دستگاه‌های محافظتی و کنترل نوسانات ناگهانی به کار می‌رود.
سخن پایانی
در این مقاله بررسی کردیم که دیود چیست و متوجه شدید که دیود یک قطعه الکترونیکی است که جریان را به یک جهت مشخص هدایت کرده و در جهت معکوس، آن را مسدود می‌سازد. این دستگاه الکترونیکی دو قطبی دارای ساختار منحصر به فردی است و معمولاً از مواد نیمه‌رسانا برای تولید آن استفاده می‌شود. دیودها در انواع مختلفی تولید شده و برای مصارف گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویژگی‌های منحصر به فرد انواع دیود، آن‌ها را به اجزای حیاتی در دستگاه‌های مختلف از جمله تلفن همراه، کامپیوتر و سایر دستگاه‌های الکتریکی تبدیل کرده است.
سوالات متداول
در مدارهای الکتریکی، دیود به عنوان یک دروازه یا سد برای جریان الکتریکی عمل می‌کند و می‌تواند جریان را فقط به یک جهت هدایت کند که این ویژگی اهمیت زیادی در تقویت و کنترل جریان الکتریکی دارد.
دیودهای زنر به عنوان دیودهای RF برای تولید و تنظیم امواج رادیویی به کار می‌روند.
دیودهای نوری با عملیات الکترولومینسانس که ناشی از انتقال الکترون‌ها درون مواد نیمه‌رسانا است، نور تولید می‌کنند.