Diode
دیود قطعه ای الکترونیکی است که الکتریسیته را فقط در یک جهت هدایت می کند.
این قطعه به طور گسترده در الکترونیک امروزی استفاده می شود. در این مقاله با دیودها، خواص، نمادها، انواع و موارد دیگر آشنا خواهیم شد.
دیود از دو کلمه تشکیل شده است، “دی” به معنای دو، و “عود” به معنای الکترود است
که به این معنی است که یک دستگاه یا جزء دارای دو الکترود است. (یعنی کاتد و آند). دیود یک دستگاه الکترونیکی است
که دارای یک منبع تغذیه یک طرفه دو ترمینال است، یعنی دارای دو پایانه است و اجازه می دهد جریان فقط در یک جهت جریان یابد.
دیودها به طور گسترده در مدارهای امروزی برای ایمن سازی مدارها از ولتاژ بیش از حد مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین
از آنها برای تغییر جریان AC به جریان DC استفاده می شود.
نماد نمایش
دیودها با استفاده از نمادهای خاص نشان داده می شوند و نماد یک نماد استاندارد دیود در زیر آورده شده است.
در نمودار داده شده مشخص است که یک دیود دارای دو پایانه است که کاتد و آند نامیده می شوند.
علامت سر پیکان نشان دهنده آند و انتهای دیگر نشان دهنده کاتد است. جریان از کاتد به آند در شرایط بایاس
رو به جلو جریان می یابد. نمایش کلی در زیر آورده شده است.
ساخت دیود:
می دانیم که دو نوع مواد نیمه هادی وجود دارد: نیمه هادی های ذاتی و غیرذاتی. در نیمه هادی های ذاتی،
تعداد الکترون ها و غلظت حفره در دمای اتاق برابر است. در یک نیمه هادی غیرذاتی، ناخالصی هایی
به نیمه هادی اضافه می شود تا تعداد الکترون ها یا تعداد سوراخ ها افزایش یابد. این ناخالصی ها پنج
ظرفیتی (آرسنیک، آنتیموان، فسفر) یا سه ظرفیتی (بور، ایندیم، آلومینیوم) هستند.
یک دیود نیمه هادی دارای دو لایه است. یک لایه از نوع p و دیگری از نوع n نیمه هادی است.
اگر ناخالصی های سه ظرفیتی را در یک نیمه هادی (سیلیکون و ژرمانیوم) اضافه کنیم،
تعداد سوراخ های بیشتری وجود دارد و بار مثبت است. بنابراین این نوع لایه به لایه نوع p معروف است.
اگر ناخالصی های پنج ظرفیتی را در نیمه هادی ها (سیلیکون یا ژرمانیوم) اضافه کنیم،
به دلیل الکترون های اضافی بار منفی ایجاد می شود. بنابراین این نوع لایه به لایه نوع n معروف است.
کار دیود
در ناحیه نوع N، اکثر حامل های بار الکترون ها و اقلیت حامل های بار را حفره ها تشکیل می دهند.
در حالی که، در ناحیه نوع P، اکثر حامل های بار حفره ها و اقلیت حامل های بار الکترون ها هستند.
به دلیل اختلاف غلظت، انتشار در حامل‌های بار اکثریت صورت می‌گیرد و آنها با حامل‌های بار اقلیت
ترکیب می‌شوند که سپس در نزدیکی محل اتصال جمع‌آوری می‌شوند و این منطقه به عنوان منطقه تخلیه شناخته می‌شود.
هنگامی که ترمینال آند یا نوع p دیود با یک ترمینال منفی و نوع n یا کاتد با ترمینال مثبت یک باتری وصل می شود،
به این نوع اتصال، شرایط بایاس معکوس می گویند.
هنگامی که ترمینال آند یا نوع p با یک ترمینال مثبت و نوع n یا کاتد با ترمینال منفی باتری وصل می شود،
به این نوع اتصال، حالت Forward Bias گفته می شود.
وارد کننده مستقیم دیود تکسم و دیگر قطعات نیمه هادی
ویژگی های دیود
ویژگی های دیود تکسم را می توان به راحتی در سه عنوان زیر درک کرد.
دیود بایاس رو به جلو
دیود بایاس معکوس
دیود بایاس صفر یا دیود بدون پایه
دیود بایاس رو به جلو
در بایاس رو به جلو، زمانی که نیمه هادی نوع p به ترمینال مثبت منبع یا باتری و ترمینال منفی به نوع n متصل می شود،
به یک منبع خارجی متصل می شود، در این صورت به این نوع اتصال بایاس رو به جلو گفته می شود. در بایاس رو به جلو،
جهت میدان الکتریکی داخلی در نزدیکی محل اتصال و میدان الکتریکی اعمال شده در جهت مخالف هستند.
این بدان معنی است که میدان الکتریکی حاصل از میدان الکتریکی داخلی قدر کمتری دارد، به این دلیل مقاومت کمتری وجود دارد
و بنابراین منطقه تخلیه نازک‌تر است. در سیلیکون، در ولتاژ 0.6 ولت، مقاومت ناحیه تخلیه کاملاً ناچیز می شود.
انواع ديود
• ديود معمولی
• ديود زنر
• دیود LED
• ديود شاتکی
• پل دیود
دیود تکسم