دیود چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

زمانی که در مدار های الکتریکی لازم باشد که جریان برق در یک راستا روان شود و در سمت دیگر جریانی روان نشود در این شرایط قطعه ای به اسم دیود را بکار می برند.  این قطعه همانند دریچه دهلیز قلب کار می کند. این نوع دریچه خون را از یک سمت هدایت کرده و از سمت دیگر از عبور خون جلوگیری می کند. دیود هم جریان برق را از یک طرف عبور داده و از طرف دیگر از عبور جریان جلوگیری می کند.

همانطور که قبلا ذکر شد قطعه الکترونیکی دیود زمانی به کار برده می شود که در مدار الکترونیکی جریانی روان نشود. دیود که به اسم یکسوساز نیز شهرت دارد بخشی الکترونیکی است که حاوی دو سر می باشد. این قطعه جریان برق را در یک سمت از خود رد می کند و در سمت دیگر در برابر عبور جریان،  استقامت خیلی زیادی دارد. مشخصه این قطعه سبب شده بود تا در اوایل تولید این وسیله الکترونیکی به آن دریچه نیز گفته شود. مرسوم ترین نوع دیود از بلور نیمه های تولید می شود. این وسیله را از متصل کردن دو نیمه هادی از گونه P و N تولید می کردند. به پایه ای که به نیمه رسانا N وصل شده است  کاتد و به پایه ای که به نیمه رسانا P وصل شده است آند می گویند. این وسیله نخستین قطعه ساخته شده با نیمه رسانا ها است.

کاربردهای دیود

عمده ترین کاربرد قطعه الکترونیکی دیود گذر جریان در یک سمت و جلوگیری از عبور جریان در سمت دیگر است. در نهایت می توان به این قطعه همانند یک شیر برقی یک جانبه نگاه کرد.  این خصوصیت بارز دیود برای مبدل شدن جریان متناوب به جریان مستقیم بکار برده می شود.

از نظر الکتریکی این قطعه زمانی جریان را از خود عبور می دهد که با مستقر کردن ولتاژ در سمت صحیح مهیای کار شود. میزان ولتاژی که سبب می شود تا این قطعه آغاز به فرستادن جریان برق کند را معمولا ولتاژ آستانه یا threshold voltage می نامند که نزدیک به ۰.۶ الی ۰.۷ ولت برای سیلیکون و ۰.۲ الی ۰.۳ ولت برای ژرمانیوم  است.

ولی موقعی که ولتاز وارون به این قطعه وصل شود جریانی از آن عبور نمی کند به جز جریان خیلی محدودی که به جریان نشتی مشهور است که به میزان چند میکرو آمپر یا شاید از این میزان نیز کمتر باشد. این میزان جریان همواره در بیشتر مدار های الکتریکی قابل صرفنظر است و تاثیری  بر روی عملکرد دیگر عناصر مدار نمی گذارد.

هر چه میزان نوع بلور استفاده شده در تولید این قطعه از نظر ساختمان مرتب تر و دقیق تر باشد این قطعه با کیفیت تر و دارای جریان نشتی اندکی خواهد بود. میزان جریان نشتی در این قطعات با تکنولوژی مدرن ، تقریبا به صفر رسیده است. مسئله عمده اینکه کلیه دیود ها یک چارچوب برای بیشترین مقدار ولتاژ معکوس دارند  که اگر ولتاژ معکوس از میزان بیشتر شود این قطعه می سوزد و جریان را در سمت وارون نیز قرار می دهد به این میزان ولتاژ ولتاژ شکست نام دارد.

آشنایی با مقاومت دیود

با ملاحظه به خطی نبودن مشخصه دیود ، دو گونه استقامت را می توان برای این قطعه در نظر گرفت که عبارت است از مقاومت استاتیکی که در مسیر DC و مقاومت دینامیکی که در مسیر AC ارزیابی می شوند. چنانچه نشانک ورودی به اندازه لازم بزرگ باشد به صورتی که بتواند تحولات چشمگیری را در منحنی مشخصه دیود اعمال کند استقامت مرتبط به قطعه در این بخش را استقامت متوسط گویند.

انواع مختلف دیود

دیود ها جهت به کارگیری ها و عملکرد های متنوع و گوناگون اقسام خیلی زیاد و مختلفی دارند که عبارتند از:

• سیگنال کوچک

این نوع قطعه یک قطعه کوچک با خصوصیات نابرابر است که جهت بکارگیری در خصوص فرکانس بسیار و جریان اندک مورد استفاده قرار می گیرد. برای بکارگیری از این نوع قطعه وفقدان آلودگی، آن را توسط یک شیشه پوشش می دهند و بدین علت آنها را دیود شیشه ای می نامند و این نوع اکثرا به اسم تجاری 1N4148 معروف است.

این مدل در قیاس با سایر مدل ها معمولا سایز خیلی کوچک تری دارد و جهت بکارگیری در حالات فرکانس زیاد نظیر رادیو، تلویزیون و… کاربرد مطلوبی دارد. به علت فرکانس این نوع دیود دارای گنجایش واگذاری جریان و قدرت خیلی کم است.

• سیگنال بزرگ

یکی از انواع دیود، سیگنال بزرگ است. در این نوع از  قطعه به علت لایه پیوستگی بزرگ میان ۲ سر pn در این وسیله مبدل ولتاژ از AC به DC خیلی کم است و این مسئله گنجایش روبه جلو و ولتاژ وارون کردن را بالا می برد. موارد بکارگیری از این نوع نیز برای سیستم های شارژ باتری همانند  مبدل عمل می کنند. از کاربرد دیود سیگنال بزرگ می توان به این مورد اشاره کرد ‌که به علت کارکرد بالا و ولتاژ زیاد در این سیستم می توان  آن را جهت مغلوب کردن ولتاژ زیاد پیک به کار برد.

• فتو

این مدل نیز همانند سایر انواع از ۲ سر pn ایجاد می شود ولی برخلاف سایر انواع سر آن با یک شیشه روشن یا پلاستیک پوشش داده می شود و معمولا بر روی سر آنها یک لنز واقع شده است نور منعکس شده را به مکان پیوستگی برساند.

• زنر

این نوع برعکس مدل های معمولی نه فقط برای گذر جریان در سمت مستقیم به کاربرده می شود بلکه با افزایش ولتاژ تا مقداری معین شده ، جریان را در سمت خلاف خود نیز رد می کند، که در نهایت این قطعه از آسیب دیدن مدارها ممانعت به عمل می اورد و این نوع معمولا برای مهار ولتاژ  به کار برده می شود.

• تونلی

از دیگر انواع دیود می توان به تونلی اشاره کرد. این نوع به علت داشتن تونل برای گذر جریان و کلید کردن فوری  در حد نانو ثانیه خیلی مطلوب می باشد. این نوع حاوی ناخالصی بیشتری در قیاس با انواع معمولی در خروجی و ورودی P, N می باشد که این مسئله سبب می شود تا جداره نازکی در مشرف مکان پیوستگی ایجاد شود و در نهایت حامل های بسیاری به جای آنکه از آن بگذرند از آن پل بسازند.