دیود چیست؟ انواع و کاربرد آن ها

دیود چیست؟ انواع و کاربرد آن ها


دیود چیست؟ انواع و کاربرد آن ها : دیود یک قطعه الکترونیکی نیمه هادی است که فقط جریان الکتریسیته را در یک جهت عبور می دهد و جریان الکتریسیته را در جهت مخالف مسدود می کند. دیود ها می توانند به عنوان دریچه های یک طرفه در نظر گرفته شوند و معمولاً برای محافظت در برد های الکترونیکی استفاده می شوند. انواع مختلفی از دیود ها وجود دارد و بسیاری از آن ها دیود های نیمه هادی هستند که به طور ویژه برای داشتن خواص فیزیکی یا الکتریکی خاص طراحی شده اند. دیود هایی نیز وجود دارند که از اتصال p-n ساده برخوردار نیستند و ساختار و طراحی متفاوتی دارند. در این مقاله نگاهی کوتاه به انواع و کاربرد دیود ها خواهیم داشت.

دیود چیست؟ انواع و کاربرد آن ها

دیود چیست؟

دیود یک قطعه الکتریکی دو ترمیناله است که به عنوان یک سوئیچ یک طرفه عمل می‌کند، یعنی اجازه می‌دهد جریان فقط در یک جهت جریان یابد. دیود ها از یک نیمه رسانا، اغلب سیلیکون و گاهی اوقات ژرمانیوم ساخته می شوند. در برخی موارد دیده شده که از آرسنید گالیوم برای تولید دیود ها استفاده می شود. دیود ها برای محافظت از مدار ها با محدود کردن ولتاژ و هم چنین تبدیل AC به DC استفاده می شوند. با وجود این که دیود ها جریان را در یک جهت منتقل می کنند، روش انتقال آن ها متفاوت است.

یکی از کاربرد های اصلی دیودها Rectification یعنی تبدیل AC به DC است. از آن جایی که دیود ها اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت جریان داشته باشد و جریان را در جهت دیگر مسدود می کنند، دیود ها در برنامه های محافظ قطبیت معکوس و محافظ های گذرا استفاده می شوند. دیودها انواع مختلفی دارند و هر نوع کاربردهای خاص خود را دارد.

نماد دیود

در دیود دو ترمینال وجود دارد که به آند و کاتد معروف هستند. نوک پیکان آندی است که جهت جریان معمولی را در شرایط بایاس رو به جلو نشان می دهد. انتهای دیگر کاتد نامیده می شود. در شگل زیر نماد استاندارد دیود را مشاهده می کنید.نماد دیود

ساخت دیود

دیود ها را می توان از هر یک از دو ماده نیمه هادی سیلیکون و ژرمانیوم ساخت. هنگامی که ولتاژ آند مثبت تر از ولتاژ کاتد باشد، دیود بایاس رو به جلو گفته می شود و به راحتی با افت ولتاژ نسبتا کم هدایت می شود. به همین ترتیب، زمانی که ولتاژ کاتد مثبت تر از آند باشد، دیود بایاس معکوس گفته می شود و اجازه عبور جریان داده نمی شود. فلش در نماد دیود نشان دهنده جهت جریان معمولی در هنگام هدایت دیود است.

انواع مختلف دیود ها به مقدار ولتاژ متفاوتی برای راه اندازی نیاز دارند. برای دیود های سیلیکون ولتاژ اولیه 0.7 ولت و برای دیود های ژرمانیوم 0.3 ولت است. معمولاً در دیود های سیلیکونی نوار تیره یک سر دیود نشان دهنده ترمینال کاتد و ترمینال دیگر آند است.

انواع دیود

دیود پر کاربرد ترین وسیله نیمه هادی در مدار های الکترونیکی است. دیود ها دارای خواص و ویژگی های متفاوتی هستند که می توانند برای کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار گیرند. امروزه انواع مختلفی از دیود ها با خواص متفاوت در دسترس هستند که عبارتند از:

  1. دیود زنر
  2. دیود شاتکی
  3. دیود شاکلی
  4. دیود تونلی
  5. دیود لیزری
  6. دیود بهمنی
  7. دیود کریستالی
  8. دیود خازنی
  9. دیود سیگنال کوچک
  10. دیود سیگنال بزرگ
  11. دیود اتصال PN
  12. دیود خلا
  13. دیود پین
  14. دیود گان
  15. دیود تریستور
  16. دیود ساطع نور LED
  17. فتو دیود
  18. دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا
  19. یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی
  20. دیود فوق مانع
  21. دیود آلاییده شده با طلا
  22. دیود جریان ثابت
  23. دیود اتصال نقطه ای
  24. دیود رو به عقب
  25. دیود IMPATT
  26. دیود بازسازی پله ای
  27. دیود یکسو ساز
  28. دیود پلتیر
  29. دیود قدرت

انواع دیود

دیود زنر

دیود های زنر قطعه های نیمه هادی سیلیکونی هستند که اولین بار توسط کلارنس زنر در سال 1934 تولید شد. جهت جریان دیود زنر در جهت آند به کاتد یا معکوس می باشد. این دیود ها به دلیل ارائه دادن یک ولتاژ مرجع پایدار یکی از معروف ترین دیود های مورد استفاده در تجهیزات برقی به شمار می رود. کاربرد دیود های زنر به دلیل تامین ولتاژ مرجع و ثابت، در منابع تغذیه می باشد. هم چنین در ساخت تنظیم کننده های ولتاژ از دیود زنر استفاده می شود.دیود زنر

دیود زنر یک عنصر منفعل است که مطمئنا با شنیدن نام آن، باید پدیده شکست زنر را نیز توضیح دهید. به دلیل اتصال p-n در دیود زنر بسیار دوپ شده و زمانی که دیود زنر به ولتاژ شکست می رسد، دیود در جهت معکوس هدایت شده و عمل می کند. شکست معکوس زنر به دلیل تونل زنی کوانتومی الکترونی ناشی از یک میدان الکتریکی با قدرت بالا است. دیود زنر می تواند در حالت خاص بایاس رو به جلو مثل یک دیود معمولی کار کند. هنگام اتصال در حالت معکوس، ممکن است جریان نشتی کوچکی در جریان باشد.

با افزایش ولتاژ معکوس به ولتاژ شکست، جریانی شروع به عبور از دیود می کند. حداکثر جریان توسط مقاومت سری تعیین می شود. پس از رسیدن به حداکثر، جریان تثبیت می شود و در طیف وسیعی از ولتاژ های اعمال شده ثابت می ماند.

جریان در دیود

دیود شاتکی

دیود های شاتکی قطعات نیمه هادی هستند که در ساخت آن ها از اتصال یک نیمه هادی سیلیکونی نوع  n با یک الکترود فلزی استفاده می شوند. الکترود فلزی به کار رفته در دیود شاتکی که به عنوان کاتد مورد استفاده قرار می گیرد، معمولا کروم، پلاتین و تنگستن می باشد. دیود های شاتکی به علت سرعت بالا در انجام عملیات سوئیچینگ و هم چنین افت ولتاژ کم با دیگر انواع دیود تفاوت دارند. افت ولتاژ پایین در دیود شاتکی، موجب افزایش عملکرد دیود و کاهش تلفات برق می شود. افت ولتاژ رو به جلو در این دیود ها نسبت به دیود های معمولی به طور ویژه ای کمتر است.

افت ولتاژ در دیود های شاتکی معمولاً بین 0.45-0.15 ولت است. هنگامی که به سمت جلو حرکت می کند، الکترون ها از ماده نوع n به الکترود فلزی حرکت می کنند و در نتیجه جریان عبور داده می شود. دیود های شاتکی فاقد لایه تخلیه هستند، به این معنی که آن ها تک قطبی هستند. از این دیود ها در ساخت یکسو کننده ها با فرکانس بالا استفاده می شود.دیود شاتکی

دیود شاکلی

دیود شاکلی یکی از اولین اجزای نیمه هادی بود که با چهار لایه اختراع شد. این دیود با نام دیود PNPN نیز شناخته می شود. دیود های شاکلی در دو حالت رسانا و نا رسانا کار می کنند. ولتاژ هدایت شده در حالت نا رسانا دیود شاکلی بسیار کم می باشد. دیود شاکلی در واقع یک  تریستور بدون ترمینال گیت می باشد که جریان را فقط رو به جلو عبور می دهد.دیود شاکلی

دیود تونلی

یکی دیگر از انواع دیود ها، دیود تونلی بوده که به علت اثر پدیده تونل زنی به این نام شناخته می شود. دیود های تونلی نسبت به دیود های دیگر دارای عملکرد متفاوت و ویژه ای بوده و در ناحیه فرکانس مایکروویو کاربرد دارند. سرعت سوئیچ در دیود های تونلی بسیار بالا بوده و در حد چند نانو ثانیه است. به همین دیلی از آن در کاربرد های سوئیچینگ استفاده می شود.دیود تونلی

به علاوه این دیود ها مقاومت بالایی در برابر اشعه عای ناشی از فعالیت های هسته ای داشته و در مدار های نوسانی، نوسان گر ها و تقویت کننده ها پر کاربرد هستند. ساختار داخلی دیود تونلی از دو ترمینال تشکیل شده که غلظت مواد نا خالص در آن بسیار زیاد است. تنظیم دیود های تونلی به دو شکل مکانیکی و الکتریکی قابل انجام است.تنظیم دیود های تونلی

دیود لیزری

دیود لیزری با تولید نور منسجم در درایوهای سی دی، دی وی دی و دستگاه های لیزری بسیار استفاده می شود. این نوع دیود شباهت زیادی با LED داشته اما از نظر اقتصادی گران تر است. دیود های لیزری عمر کوتاهی داشته و به سرعت خراب می شوند.دیود لیزری

دیود لیزری با نام دیود لیزری الکتریکی P-I-N نیز شناخته شده به صورت ذاتی فعال می باشد.موارد استفاده از دیود لیزری، در ارتباطات فیبر نوری، بارکد خوان ها، نشانگر های لیزری، خواندن و ضبط CD/DVD/Blu-ray و چاپ لیزری می باشد. دیود های لیزری در انواع مختلف دیود لیزری ناهمساز دو گانه، دیود لیزری چاه کوانتومی، دیود لیزری آبشاری کوانتومی و غیره تولید می شوند. نماد دیود لیزری به صورت زیر است.نماد دیود لیزری

دیود بهمنی

دیودی را که با استفاده از اثر بهمن کار می کند و بایاس معکوس را انجام می دهد،  دیود بهمنی نامیده می شود. زمانی که افت ولتاژ ثابت و مستقل از جریان باشد، شکست بهمن اتفاق می افتد. آ نها سطوح بالایی از حساسیت را نشان می دهند و از این رو برای تشخیص عکس استفاده می شوند. به دلیل یونیزاسیون تولید شده توسط اتصال P-N در شرایط بایاس معکوس، جریان زیادی ایجاد می شود.دیود بهمنی

این دیودها به طور ویژه طراحی شده اند تا در ولتاژ معکوس خاص دچار خرابی شوند تا از آسیب جلوگیری شود. از کاربرد های دیگر دیود بهمنی می توان به تولید نویز، ساخت تجهیزات رادیویی و مولد های عداد تصادفی سخت افزاری، تولید فرکانس مایکروویو و آشکار ساز فوتون بهره بالا اشاره کرد. نماد دیود بهمنی مانند شکل زیر است:نماد دیود بهمنی

دیود کریستالی

دیود کریستالی به عنوان یک دیود تماس نقطه ای عمل می کند. در ساخت دیود کریستالی از یک سیم فلزی که بر روی نیمه هادی کریستالی عبور داده شده و فشرده شده است استفاده می شود. سیم فلزی با عنوان آند و کریستال نیمه هادی با عنوان کاتد شناخته می شود. کارکرد آن بستگی به فشار تماس بین کریستال نیمه هادی و نقطه اتصال بستگی دارد و امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد این دیود ها عمدتا در ساخت آشکار ساز های مایکروویو، یکسو کننده های دیود کریستالی و گیرنده های رادیویی می باشد.دیود کریستالی

دیود خازنی

دیود های خازنی به عنوان دیودهای Varicap نیز شناخته می شوند. به دلیل تشابه عملکرد این دیود ها به خازن، این طور نامگذاری شده اند. دیود خازنی مانند خازن متغیر عمل می کند. کارکرد این دیود ها فقط در حالت بایاس معکوس انجام می شود. این دیود ها به دلیل قابلیت تغییر محدوده خازنی در مدار در حضور جریان ولتاژ ثابت بسیار معروف هستند.

در دیود وارکتور می توانیم با تغییر ولتاژ بایاس معکوس لایه تخلیه را کاهش یا افزایش دهیم. این دیود ها کاربرد های زیادی به عنوان نوسانگر ولتاژ کنترل شده برای تلفن های همراه، پیش فیلترهای ماهواره ای و غیره دارند. نماد دیود وارکتور در زیر آورده شده است.دیود خازنی

کاربردهای دیود Varactor شامل خازن های کنترل شده با ولتاژ، نوسانگر های کنترل شده با ولتاژ، تقویت کننده های پارامتریک، ضرب کننده های فرکانس، فرستنده های FM و حلقه های قفل فاز در رادیو، تلویزیون و تلفن همراه می باشد.نماد دیود خازنی

دیود سیگنال کوچک

دیود سیگنال کوچک یا Small Signal یک دیود کوچک با مشخصات نا متناسب است که عمدتاً در کاربرد های فرکانس بالا و جریان بسیار کم مانند رادیو و تلویزیون و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. برای محافظت از دیود در برابر آلودگی، آن را با یک شیشه پوشانده اند، بنابراین به عنوان دیود غیر فعال شیشه ای نیز نامیده می شود. یکی از دیودهای محبوب از این نوع 1N4148 است.

از نظر ابعادی، دیود های سیگنال کوچک دارای ابعاد کوچک تری نسبت به دیود های قدرت هستند. کاتد در دیود Small Signal با یک لبه با رنگ سیاه یا قرمز مشخص شده است. به طور عمده دیود های سیگنال کوچک دارای توانایی برقراری جریان و تلف کردن توان کمی هستند. عمدتا محدوده کاری این نوع دیود در حدود 150 میلی آمپر و 500 میلی وات هستند. از مواد نیمه هادی سیلیکونی یا ژرمانیوم برای ساخت این دیود ها استفاده شده که بسته به مواد داخلی آن ها ویژگی های دیود فرق می کند.

دیود های سیگنال کوچک در کاربرد های دیود های معمولی، سوئیچینگ با سرعت بالا، تقویت کننده های پارامتریک و بسیاری از کاربرد های دیگر استفاده می شوند. مشخصه های مهمی که باید در دیتاشیت یک دیود سیگنال کوچک به آن توجه کرد عبارتند از: ولتاژ معکوس اوج، جریان معکوس، جریان اوج جلو، اوج ولتاژ رو به جلو و زمان بازیابی معکوس.دیود سیگنال کوچک

دیود سیگنال بزرگ

دیود های سیگنال بزرگ با دیود های سیگنال کوچک در ناحیه اتصال p-n خود متفاوت هستند. دیود های سیگنال بزرگ دارای ناحیه اتصال p-n بزرگی هستند. این باعث افزایش ظرفیت حمل جریان و هم چنین پیک ولتاژ معکوس می شود. این دیود ها نسبت مقاومت رو به جلو به مقاومت معکوس بسیار پایینی دارند، با مقاومت رو به جلو معمولاً چند اهم در حالی که مقاومت معکوس بر حسب مگا اهم است. به همین دلیل این دیود ها برای مدار های فرکانس بالا مناسب نیستند.

آن ها دارای رتبه PIV بزرگ، مقاومت رو به جلو کوچک و ظرفیت حمل جریان زیادی هستند. دیود سیگنال بزرگ معمولاً برای اصلاح ولتاژ AC به DC یا برای سرکوب ولتاژ های پیک بالا استفاده می شوند. در واقع دیود های سیگنال بزرگ بیشتر دیود های یکسو کننده هستند.دیود سیگنال بزرگ

دیود اتصال PN

امروزه دیود اتصال PN ممکن است به عنوان نوع معمولی یا استاندارد در نظر گرفته شود. این قطعه الکترونیکی در بسیاری از طرح های مدار های الکترونیکی گنجانده شده است و هم چنین در بسیاری از طرح های مدار های RF نیز استفاده می شود. این دیود ها می‌توانند به عنوان سیگنال‌ های کوچک برای استفاده در فرکانس رادیویی یا سایر کاربرد های جریان کم، یا می‌توانند برای کاربردهای برق مورد استفاده قرار گیرند.

دیود اتصال P-N به عنوان دیود های یکسو کننده نیز شناخته می شود. این دیودها برای فرآیند یکسوسازی استفاده می شوند و از مواد نیمه هادی ساخته شده اند. دیود اتصال P-N شامل دو لایه نیمه هادی است. یک لایه از مواد نیمه هادی با مواد نوع P و لایه دیگر با مواد نوع N پر شده است. ترکیب این لایه‌ های نوع P و N پیوندی را تشکیل می‌دهد که به نام اتصال P-N شناخته می‌ شود. از این رو، دیود اتصال P-N نامیده می شود. دیود اتصال P-N به جریان اجازه می دهد تا در جهت رو به جلو جریان یابد و جریان جریان را در جهت معکوس مسدود می کند.دیود اتصال PN

دیود خلا

ساده ترین لوله خلاء با دو الکترود کاتد و آند است که با نام دیود خلا شناخته می شود، دارای ولتاژ معکوس بالایی می باشد. کاتد از جنس تنگستن بوده و الکترون ساطع می کند و آند آن ها را جمع می کند.دیود خلا

جهت جریان از کاتد به آند بوده و از آن ها در تقویت کننده ها، انتشار الکترون میدانی، نمایشگر های فلورسنت و یکسو کننده ها استفاده می شود. پوشاندن سطح کاتد با مواد اکسیدی می تواند تاثیر مستقیمی در بالا رفتن میزان انتشار الکترون داشته باشد.جهت جریان دیود خلا

دیود پین

نسخه بهبود یافته دیود اتصال معمولی PN، دیود PIN می باشد. ماده ذاتی در دیود پین یعنی ماده ای که حامل بار ندارد، بین نواحی P و N قرار می گیرد که باعث افزایش سطح لایه تخلیه می شود. دیود پین در فرکانس RF و مایکروویو دارد.دیود پین

وقتی ولتاژ بایاس رو به جلو اعمال می کنیم، حفره ها و الکترون ها به لایه ذاتی فشار داده می شوند. در برخی مواقع به دلیل این سطح تزریق بالا، میدان الکتریکی از طریق مواد ذاتی نیز هدایت می‌شود. این فیلد باعث می شود که حامل ها از دو منطقه جریان پیدا کنند. نماد دیود پین مطابق شکل زیر است:

نماد دیود پین

 

دیود گان

دیود گان فقط با مواد نیمه هادی نوع n طراحی شده اند. دو ماده از نوع n به هم متصل می شوند تا یک منطقه تخلیه بین آن ها ایجاد شود. منطقه تخلیه مواد نوع n بسیار کوچک است. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو اعمال می شود، جریان افزایش می یابد و به سطح اوج می رسد. سپس، با افزایش بیشتر ولتاژ رو به جلو، جریان شروع به کاهش تصاعدی می کند.دیود گان

 

به این مقاومت دیفرانسیل منفی می گویند. دیود های گان را دستگاه های الکترونی انتقال یافته نیز می نامند. در حالت هدایت، سیگنال‌های RF مایکروویو تولید می‌کنند. دیود های Gunn در تقویت کننده های مایکروویو استفاده می شوند.دیود های Gunn

دیود تریستور

دیود تریستور دارای سه پایانه گیت، آند و کاتد هستند. گیت جریانی را که بین آند و کاتد می گذرد کنترل می کند. در دیود تریستور، یک جریان کوچک در دروازه، جریان بسیار بزرگتری را بین آند و کاتد ایجاد می کند. حتی اگر جریان گیت حذف شود، جریان بزرگ تر از آند به کاتد ادامه می یابد. دیود تا زمانی که مدار ریست نشود در این حالت باقی می ماند. انواع مختلفی از دیود ها در خانواده تریستورها از جمله SCR و TRIAC وجود دارد.دیود تریستور

دیود ساطع نور LED

دیود ساطع نور نوع خاصی از دیود های اتصال PN است. دیود ساطع نور به طور خاص دوپ شده و از نوع خاصی از نیمه هادی ساخته شده است. این دیود زمانی که در حالت بایاس رو به جلو باشد می تواند نور ساطع کند. آلومینیوم ایندیم گالیوم فسفید   (AlInGaP) و ایندیم گالیوم نیترید (InGaN) دو تا از رایج ترین نیمه هادی های مورد استفاده برای فناوری های LED هستند.دیود ساطع نور LED

هنگامی که جریان الکتریکی بین الکترودها از این دیود عبور می کند، نور تولید می شود. به عبارت دیگر، نور زمانی تولید می شود که مقدار کافی جریان ارسال از آن عبور کند. در بسیاری از دیود ها، این نور تولید شده قابل مشاهده نیست، زیرا سطوح فرکانس وجود دارد که اجازه دیدن را نمی دهد. ال ای دی ها در رنگ های مختلف موجود هستند. LED های سه رنگی وجود دارند که می توانند سه رنگ را در یک زمان ساطع کنند. رنگ روشن به شکاف انرژی نیمه هادی مورد استفاده بستگی دارد.نماد دیود ساطع نور

فتو دیود

فتو دیود نوعی دیود نیمه هادی اتصال pn است که با شدت نوری که بر روی آن می افتد در شرایط بایاس معکوس کار می کند. هنگامی که یک دیود در شرایط بایاس معکوس است، یک جریان اشباع معکوس از طریق آن از مثبت به پایانه منفی دیود جریان می یابد. حامل های بار اقلیت اجتناب نا پذیر باعث ایجاد این جریان اشباع معکوس در کریستال نیمه هادی می شود. مقدار این جریان اشباع معکوس به ولتاژ معکوس اعمال شده در سراسر دیود بستگی ندارد بلکه به غلظت حامل های بار اقلیت در کریستال نیمه هادی بستگی دارد.

بنابراین برای محدوده معینی از ولتاژ معکوس در سراسر دیود، این جریان تقریبا ثابت می ماند. ما می‌توانیم جریان اشباع معکوس را در یک دیود با کنترل غلظت حامل‌ های بار اقلیت در کریستال نیمه ‌رسانا کنترل کنیم. ما می‌ توانیم غلظت حامل‌ های بار اقلیت را در یک نیمه ‌رسانا با تامین انرژی خارجی به کریستال تغییر دهیم.فتو دیود

در فتو دیود نیز همین کار را برای کنترل رسانایی دستگاه انجام می دهیم. همان طور که از نام فتو دیود پیداست، اتصال pn در معرض نور قرار می گیرد. بسته به شدت نور، پیوند های کووالانسی در کریستال شکسته می شوند و جفت الکترون، حفره آزاد در سراسر و نزدیک محل اتصال pn ایجاد می کنند. در نتیجه جریان معکوس در دیود افزایش می یابد یا به عبارت دیگر رسانایی دستگاه افزایش می یابد. از فتو دیود ها در سلول های خورشیدی و نور سنج ها استفاده می شود. آن ها حتی برای تولید برق کاربرد دارند.نماد فتو دیود

دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا

دیود های خنثی ساز ولتاژ گذرا (TVS) برای محافظت از وسایل الکترونیکی در برابر افزایش ولتاژ استفاده می شود. گذرا، جهش یا نوسان موقت ولتاژ یا جریان است که می تواند بر مدار ها تأثیر منفی بگذارد. هنگامی که ولتاژ القایی از پتانسیل شکست بهمن فراتر رود، دیود های TVS جریان اضافی را نشت می کنند. با توجه به توانایی آن در سرکوب تمام اضافه ولتاژ بالا تر از ولتاژ شکست خود، TVS یک دستگاه گیره است. TVS مخفف Transient Voltage Suppressor  است. یک دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا می تواند یک طرفه یا دو طرفه باشد.دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا

تک جهتی بودن این دیود فقط ولتاژ بالا یا زیر زمین (ولتاژهای مثبت یا منفی) را مجاز می کند. دو طرفه زمانی انتخاب می شود که سیگنال محافظت شده در بالا یا زیر زمین نوسان کند، همان طور که در یک ولتاژ AC یا سیگنال DC در نظر گرفته شده است که به عنوان ولتاژ مثبت و منفی عمل کند. برخی از کاربرد ها شامل خطوط داده و سیگنال، ریز پردازنده ها و حافظه MOS، خطوط برق AC، تجهیزات مخابراتی، و سیستم های کم انرژی است. نماد دیود سرکوب ولتاژ گذرا مطابق شکل زیر است.نماد دیود سرکوب ولتاژ گذرا

یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی

یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی نوعی دیود از خانواده تریستور ها هستند که از سه پایه آند، کاتد و گیت تشکیل شده است. SCR ها دستگاه های چهار لایه ای برای کنترل جریان حالت جامد هستند. چهار لایه نیمه هادی P-N-P-N است و از این لحاظ به دیود شاکلی شباهت دارد. این دستگاه از یک ماده سیلیکونی ساخته شده است که توان بالا را کنترل می کند و جریان متناوب AC بالا را به جریان DC تبدیل می کند.یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی

SCR ها یک طرفه هستند، جریان الکتریکی فقط در یک جهت مجاز است. SCR ها در کاربرد های کنترل قدرت، مانند توان تحویلی به موتورهای الکتریکی، کنترل سیستم روشنایی، کنترل‌های رله یا عناصر گرمایش القایی استفاده می‌شوند. به علاوه عمدتاً از یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی برای هدف کنترل زمانی که ولتاژ های کوچک در مدار اعمال می شود، مورد استفاده قرار می گیرد. نماد یکسو کننده کنترل شده سیلیکون به شکل زیر است:

دیود فوق مانع

دیود فوق مانع یک دیود یکسو کننده است که دارای افت ولتاژ رو به جلو کم به عنوان دیود شاتکی با قابلیت کنترل ولتاژ و جریان نشتی معکوس کم به عنوان دیود اتصال P-N است. این نوع دیود برای برنامه های کاربردی با قدرت بالا، سوئیچینگ سریع و کم تلفات طراحی شده است. یکسو کننده های فوق مانع نسل بعدی یکسو کننده های با ولتاژ رو به جلو پایین نسبت به دیود شاتکی هستند.دیود فوق مانع

دیود آلاییده شده با طلا

در این دیود ها از طلا به عنوان ماده نا خالصی استفاده می شود. سرعت این دیود ها نسبت به سایر دیود ها بیشتر است. در دیود های آلاییده شده با طلا جریان نشتی در شرایط بایاس معکوس نیز کمتر است. حتی در افت ولتاژ بالا تر، به دیود اجازه می دهد تا در فرکانس های سیگنال کار کند. در این دیود ها، طلا به باز ترکیب سریع تر حامل های اقلیت کمک می کند.دیود آلاییده شده با طلا

دیود جریان ثابت

دیود جریان ثابت (CCD) یکی دیگر از انواع دیود ها می باشد که هم چنین به عنوان دیود تنظیم کننده جریان، دیود محدود کننده جریان یا ترانزیستور متصل به دیود نیز شناخته می شود. وظیفه این دیود، تنظیم ولتاژ در یک جریان خاص است.CCD  مخفف Constant Cuurrent Diode می باشد.

به عنوان یک محدود کننده جریان دو ترمینال عمل می کند. در دیود جریان ثابت، JFET به عنوان محدود کننده جریان برای دستیابی به امپدانس خروجی بالا عمل می کند. نماد دیود جریان ثابت در زیر نشان داده شده است.نماد دیود جریان ثابت

دیود اتصال نقطه ای

در دیود اتصال نقطه ای سیم طلایی یا تنگستن به عنوان نقطه تماس برای ایجاد یک ناحیه اتصال PN با عبور جریان الکتریکی بالا استفاده می شود. ناحیه کوچکی از اتصال PN در اطراف لبه سیم ایجاد می شود که به صفحه فلزی متصل است.

در جهت جلو، عملکرد آن کاملا مشابه است، اما در شرایط بایاس معکوس، سیم مانند یک عایق عمل می کند. از آن جایی که این عایق بین صفحات قرار دارد، دیود به عنوان یک خازن عمل می کند. به طور کلی، خازن جریان های DC را مسدود می کند، اما جریان های AC می توانند در فرکانس های بالا در مدار جریان داشته باشند. بنابراین، از آن ها برای تشخیص سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شود.دیود اتصال نقطه ای

دیود رو به عقب

به این نوع دیود، دیود پشتی نیز گفته می شود و به شدت اجرا نمی شود. دیود رو به عقب یک دیود اتصال PN است که عملکردی مشابه دیود تونلی دارد. سناریوی تونل زنی کوانتومی مسئولیت مهمی در هدایت جریان معکوس دارد. با تصویر باند انرژی، می توان عملکرد دقیق دیود را دانست.

نواری که در بالا ترین سطح قرار دارد، نوار رسانایی نامیده می شود. در حالی که نوار سطح پایین تر، نوار ظرفیت نامیده می شود. هنگامی که انرژی به الکترون ها اعمال می شود، آن ها تمایل به کسب انرژی دارند و به سمت نوار رسانایی حرکت می کنند. هنگامی که الکترون ها از ظرفیت به نوار رسانایی وارد می شوند، جای آن ها در نوار ظرفیت با حفره هایی باقی می ماند. در این نوع دیود ناحیه مقاومت منفی تشکیل می شود و عمدتاً برای عملکرد دیود به کار می رود.دیود رو به عقب

دیود IMPATT

دیود IMPATT ، دیود زمان عبور بهمن ضربه ای نامیده می شود. از این دیود ها برای تولید فرکانس های رادیویی با توان بالا در محدوده 3 تا 100 گیگا هرتز استفاده می شود. این دیود ها با بایاس معکوس در یک مدار اسیلاتور متصل می شوند. به دلیل اثر بهمنی، جریان زیادی فراتر از حداکثر ولتاژ معکوس تولید می کنند. در مدار نوسانگر، جریان عبوری از دیود IMPATT از ولتاژ عقب می افتد. به دلیل اثر مقاومت منفی و مدار تشدید، امواج رادیویی با قدرت بالا از دیود تولید می شود.

دیود مایکروویو یونیزاسیون IMPact Avalanche Transit Time در برخی از طراحی های RF استفاده می شود که در آن یک ژنراتور ساده برای سیگنال های مایکروویو مورد نیاز است. فناوری دیود IMPATT این روزها چندان مورد استفاده قرار نمی گیرد. یکی از مزیت های اصلی این دیود مایکروویو، توان نسبتاً بالا است که بسیار بالاتر از سایر انواع دیود مایکروویو است. خروجی بسیار بالاتری نسبت به دیود Gunn دارد.دیود IMPATT

دیود بازسازی پله ای

دیود بازسازی پله ای یکی دیگر از انواع دیود ها می باشد که با نام دیود snap off یا دیود ذخیره شارژ نیز شناخته می شوند. این ها نوع خاصی از دیود ها هستند که بار پالس مثبت را ذخیره می کنند و در پالس منفی سیگنال های سینوسی استفاده می کنند. زمان افزایش پالس فعلی برابر است با زمان ضربه. با توجه به این پدیده، دارای پالس های بازیابی سریع است.

کاربرد این دیود ها در ضریب های مرتبه بالا تر و در مدار های تشکیل پالس می باشد. فرکانس قطع این دیود ها بسیار بالاست که تقریباً در حدود گیگا هرتز هستند. به عنوان مثال، این دیود دارای محدوده فرکانس قطع 200 تا 300 گیگا هرتز است. در عملیاتی که در محدوده 10 گیگاهرتز انجام می شود، این دیود ها نقش حیاتی دارند. نماد این دیود مطابق شکل زیر است.

دیود یکسو ساز

دیود یکسو ساز نیمه هادی های دو سرب هستند که فقط اجازه عبور جریان را در یک جهت می دهند. از دیود یکسو ساز برای تبدیل جریان متناوب  به جریان مستقیم DC  استفاده می شود. ظرفیت خازنی دیود یکسو کننده در جهت معکوس بسیار بالا بوده و از آن ها در دستگاه‌ های مختلفی از جمله منابع تغذیه DC، سیگنال‌ ها یا آشکار ساز های رادیویی، سیستم‌ های انتقال برق جریان مستقیم با ولتاژ بالا و چندین لوازم خانگی شامل لپ ‌تاپ، سیستم‌ های بازی ویدیویی و تلویزیون استفاده می‌ شوند.دیود یکسو ساز

دیود پلتیر

طراحی دیود پلیتر به گونه ای است که دو ماده نیمه هادی بهم متصل شده و در محل اتصال گرما تولید می شود. این گرما از یک ترمینال به ترمینال دیگر جریان می یابد که در واقع همان جهت جریان اصلی است. این گرما به دلیل بار الکتریکی تولید شده توسط ترکیب حامل های بار اقلیت تولید می شود. این موضوع عمدتا در برنامه های سرمایش و گرمایش استفاده می شود. این نوع از دیودها به عنوان سنسور و موتور حرارتی برای خنک کننده ترمو الکتریکی استفاده می شود.دیود پلتیر

دیود قدرت

دیود های قدرت، دیود های سیگنال بزرگ هستند. این ها به طور خاص برای اصلاح ولتاژ استفاده می شوند. مهم ترین پارامتر دیود های قدرت، رتبه بندی PIV آن ها است. درجه بندی PIV دیود های قدرت معمولاً از 50 ولت تا 1000 ولت متغیر است. حداکثر جریان رو به جلو و نسبت مقاومت رو به جلو به مقاومت معکوس دو عامل مهم دیگری هستند که باید در برگه اطلاعات دیود قدرت بررسی شوند.دیود قدرت

5/5 - (1 امتیاز)


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *