در این مقاله از نمایندگی زیمنس قصد داریم، شما را با دیود، انواع دیود و… آشنا کنیم؛ بنابراین جهت آشنایی با آن ها تا پایان مقاله با ما همراه باشید.
دیود چیست؟
دیود قطعهای الکتریکی است که باعث میشود جریان تنها در یک جهت حرکت کند. این قطعه در رسم مدار به صورت یک مثلت با یک خط که در سراسر رأس آن کشیده شده است، نمایش داده میشود.
حال این قطعه کاربرد‌های بسیار زیادی در صنعت دارد و در مدارات گوناگونی استفاده میشود. در ادامه قصد داریم به توضیح کامل دیود، معرفی نحوه کار آن و انواع دیود بپردازیم.
دیود چیست و چگونه عمل میکند؟
دیود وسیله‌ای است که جهت جریان را در مدار یکسو میکند، در واقع به کمک این قطعه جریان تنها در یک جهت عبور کرده و از سمت مقابل نمی‌تواند از دیود رد شود. درون دیود میدان الکتریکی وجود دارد که این کار را امکان‌پذیر میکند.
اولین دیود‌های ساخته شده ساختار ساده‌ای داشتند. استوانه فلزی وجود داشت و از میان آن سیم‌های مخصوصی عبور می‌کرد. این سیم خود درون محفظه شیشه‌ای خلأ قرار داشت.
امروزه ساختار دیودها تغییر کرده است. این دیودها به صورت نیمه‌رسانا هستند و از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون ساخته شده‌اند.
ساختار دیود چگونه است؟
حال باید ببینم کار دیود چیست و ساختار آن چگونه است. معمولاً اتصالات p-n در مواد نیمه هادی به وسیله فرآیندی به نام doping ساخته میشوند. در این فرآیند ناخالصی که از نوع n و p است در دو طرف اتصال قرار داده شده تا حفرهها و الکترونهای آزاد ایجاد شوند.
برای ایجاد ناخالصی پایه p از موادی مانند گالیوم، آلومینیوم و بور استفاده میشود. در پایه n نیز از فسفر، آرسنیک و آنتیموان استفاده میشود. ناحیه p به عنوان آند شناخته شده و باعث ایجاد پلاریته مثبت و همچنین ناحیه n کاتد گفته شده که باعث ایجاد پلاریته منفی میشود.
بایاس مستقیم نیز از موضوعات مهمی است که در زمینه دیودها وجود دارد. در حالت عادی الکترون‌ها جابجا نمی‌شوند. اما زمانی که ولتاژ بایاس مستقیم اعمال میشود، جریان از آن عبور میکند.
در این حالت سر مثبت دیود به قسمت مثبت منبع تغذیه و سر منفی آنها نیز به یکدیگر متصل میشود. این حالت بایاس مستقیم نامیده میشود. در صورت بایاس مستقیم، افزایش میزان ولتاژ باعث افزایش جریان عبوری میشود.
پرکاربردترین دیود
دیودها انواع مختلفی دارند اما پرکاربردترین آنها با کمک اتصال p-n کار میکند. در این نوع، یک ماده (n) وجود دارد که الکترونهای آن دارای بار منفی هستند. همچنین ماده دوم (p) است که به عنوان حامل بار عمل میکند.
در بخش مشترک آنها، یک ناحیه تخلیه تشکیل میشود که در آن الکترون‌ها پخش میشوند تا حفره‌های سمت p را پر کنند. این جریان بیشتر الکترون‌ها را متوقف میکند. (ممکن است نام دستگاهی بنام اسیلوسکوپ به گوشتان خورده باشد. اگر می‌خواهید بدانید اسیلوسکوپ چیست ، کلیک کنید.)
- هنگامی که این اتصال بایاس رو به جلو باشد (یعنی یک ولتاژ مثبت به سمت p اعمال شود)، الکترون‌ها می‌توانند به راحتی در سراسر اتصال حرکت کنند تا سوراخ‌ها را پر کنند و جریانی از دیود عبور میکند.
- هنگامی که اتصال بایاس معکوس است (یعنی ولتاژ منفی به سمت p اعمال میشود)، ناحیه تخلیه گسترده میشود و الکترون‌ها نمی‌توانند به راحتی در عرض آن حرکت کنند. جریان تا زمانی که به یک ولتاژ معین (ولتاژ شکست) رسیده و جریان به طور ناگهانی افزایش یابد، بسیار کم می‌ماند.
برخی از نمونه‌های دیود دارای اتصالات p-n هستند. این نوع دیود با عبور جریان از خود نور ساطع می‌کنند. چندین نمونه از این دیود به صورت سری در مدار وصل میشوند تا مدار یکسوکننده ایجاد شود.
موارد استفاده از دیود چیست؟
دیودها قطعات مهم و کاربردی هستند که در ادامه به برخی از این کاربرد‌ها اشاره شده است.
دیود ال ای دی (ساطع‌کننده نور)
این دیودها به صورتی ساخته شده‌اند که با عبور جریان، نور تولید می‌کنند. با عبور الکترون یک فوتون ساطع میشود. شناخته شده‌ترین نوع دیودها، نوع LED هستند. می‌توان دیود را به صورتی طراحی کرد که نور ساطع شده دارای رنگ‌های مختلفی باشد.
تبدیل برق
یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های دیود، یکسوسازی برق AC به DC است. البته به کمک دیود می‌توانید انواع مختلفی از مدار‌های یکسوکننده را ایجاد کنید. یکسو‌کننده‌های نیمه موج از نمونه‌های آنها هستند. معمولاً از این قطعات در کاربرد‌های مختلفی استفاده میشود. به عنوان مثال در شارژر لپ تاپ شما قرار داده شده تا جریان AC را به DC تبدیل کرده و قابلیت ذخیره نیز دارد.
جهت اطلاع از قیمت کلید حرارتی زیمنس کلیک کنید.
مقاومت در مقابل ولتاژ بیش از حد مجاز
برخی از دستگاه‌های الکترونیکی وجود دارند که بسیار حساس بوده و در مقابل افزایش میزان ولتاژ نیاز به مراقبت دارند. بهترین گزینه برای مراقبت از این وسایل، دیود است.
زمانی که ولتاژی بیش از حد به مدار وارد شود، دیود آن را سریعاً قطع کرده و به سمتی که برای مدار آسیبی به همراه نداشته باشد منتقل میکند. به این نوع دیودها، دیود سرکوبگر ولتاژ گفته میشود.
استفاده در سلول‌های خورشیدی
نوعی از دیودها وجود دارند که بر خلاف دیود LED نور را دریافت و آن را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند. این دیودها معمولاً در سلول‌های خورشیدی استفاده میشوند.
موارد گفته شده تنها نمونه‌ای از کاربرد‌های این قطعه هستند. دیود با توجه به انواع مختلفی که در بازار وجود دارد، برای موارد بسیار زیادی به کار می‌رود.
آند و کاتد دیود چیست؟
در دیودها دو سر وجود دارد که جریان از آنها عبور میکند، به انتهای مثبت اصطلاحا آند و به انتهای منفی آن کاتد گفته میشود، جهت جریان در دیود از آند به کاتد می‌باشد.
سخن آخر
دیود قطعه الکتریکی بسیار مهمی است که برای کاربرد‌های متنوعی استفاده میشود. مهم‌ترین کار این قطعه یکسو کردن جریان در یک مدار است و زمانی که در مدار قرار می‌گیرد، امکان عبور جریان از سمت مخالف وجود ندارد. دیودها انواع مختلفی دارند و برای کاربرد‌های متنوعی استفاده میشوند.