�������������� ������������������ ������������ diodes

نمادهای الکترونیک (قسمت سوم - دیودها Diodes)

 

ما در مقالات گذشته توضیح دادیم که در صنعت برق، از شماتیک Schematics  معمولاً برای شرح‌دادن طراحی تجهیزات استفاده می‌شود.  نقشه شماتیک راهنمایی است برای مهندسین الکترونیک ، جهت نمایش طراحی یک مدار الکترونیکی ، قطعات و مونتاژ مدار و همچنین نشان دهنده عمالکرد و وظیفه مدار است  . و همچنین در مورد نمادهای الکترونیک توضیح دادیم که :
نمادهای الکترونیک علائمی هستند که برای نمایش عناصر الکترونیکی بر روی  شماتیک مدارات و فیبرهای الکترونیکی و بیشتر مدارات الکتریکی بکار میروند. که نشان دهنده دستگاه ها و سیم های دنیای واقعی است
در مقالات گذشته نماد و عملکرد سیم ها – Wires ،  کلید  و رله  - Switches ، منابع تغذیه و ژنراتورها  -  Sources ،  زمین -  Ground ،  مقاومت  و پتانسیومترها -  Resistor ، مقاومت متغیر -  Variable Resistor ، خازن – Capacitor و سلف -  Inductors را بررسی کرده و در این مقاله قصد داریم توضیحی در مورد دیودها -  Diodes و انواع آنها داشته باشیم .

 

دایود : دایود (دیود ) یکی از قطعات پرکاربرد الکترونیک است که از مواد اولیه نیمه رسانا ساخته شده است. به همین جهت دیود را دروازه ورود به دنیای نیمه رسانا ها میدانند. از آنجایی که مشخصه ولتاژ-جریان دیود غیر خطی است برای سادگی تحلیل و طراحی مدارات الکترونیکی از مدل ایده آل دیود استفاده میکنیم. تحلیل و طراحی مدارات الکترونیکی با استفاده از مدل ایده آل دیود تفاوت چندانی با مدل واقعی ندارد و نتایج بدست آمده بسیار به هم نزدیک هستند.
 دایود (دیود‌ ) معمولی به شکل یک مثلث است که نوک آن به وسط  یک خط وارد شده است. دیودها نیز المان‌های دارای قطب هستند و لذا هر کدام از پایه‌های آن اسم خاص خود را دارد. پایه‌ای که از قاعده‌ی مثلث بیرون کشیده شده است پایه‌ی مثبت یا آند است. پایه‌ی منفی، کاتد، پایه‌ای است که به خط قائم متصل است. می‌توانید به خط قائم به عنوان علامت منفی (-) نگاه کنید. همچنین اگر دقت کنید خواهید دید که سمت کاتد دیود مانند حرف K برعکس است؛ از این روش هم می‌توانید برای تشخیص کاتد استفاده کنید.

دیودها از نیمه هادی های نوع N و P ساخته می شوند. هرگاه دو کریستال نیمه هادی نوع N و P به هم اتصال یابند الکترونهای آزاد نیمه هادی نوع N که در نزدیکی محل اتصال P–N قرار دارند به منطقه P نفوذ می نمایند و با حفره های کریستال نوع P ترکیب می شوند و به این ترتیب حفره هایی از بین می روند و الکترونهای آزاد به صورت الکترون های ظرفیت درمی آیند . عبور یک الکترون از محل اتصال سبب ایجاد یک جفت یون می شود زیرا وقتی الکترونی از ناحیه N به ناحیه P وارد می شود در ناحیه N یک اتم پنج ظرفیتی الکترونی را از دست داده و به یون مثبت تبدیل می شود و در مقابل ، در ناحیه P یک اتم سه ظرفیتی الکترونی را دریافت می کند و به یون منفی تبدیل می شود . به این ترتیب در اثر عبور تعداد زیادی الکترون از محل اتصال نیمه هادی ها ، در محل پیوند تعداد زیادی یون مثبت و منفی ایجاد می شود . این یون ها در کریستال ثابت هستند زیرا به علت پیوند کووالانس بین الکترونهای اتم ها ، نمی توانند مانند الکترونهای آزاد حرکت کنند . بنابراین در محل پیوند ناحیه ای به نام لایه تخلیه به وجود می آید که در آن حامل های هدایت الکتریکی یعنی الکترونها و حفره ها وجود ندارند . به ناحیه تخلیه ، ناحیه سد هم گفته می شود . یون های مثبت و منفی در ناحیه تخلیه سبب ایجاد میدان الکتریکی می شوند . این میدان الکتریکی با عبور الکترونهای آزاد از محل اتصال مخالفت می کند . هرگاه میدان ایجاد شده به حدی برسد که مانع عبور الکترون از محل اتصال گردد حالت تعادل به وجود می آید و به این صورت دیود کریستالی ساخته می شود . ولتاژ ایجاد شده در ناحیه تخلیه ، پتانسیل سد نامیده می شود .

انواع دایود ( دیود ) :

 

Pn Junction Diode

دیود سوئیچ PN اجازه می دهد که جریان فقط در حالت پیش فرض حرکت کند. این دیودها می توانند برای قطع و وصل کردن جریان استفاده شوند، به عنوان یک مبدل در مدارهای DC غیره
جریان ضعیفی در دیود برقرار می شود و اگر ولتاژ بایاس بیشتر از این مقدار شود جریان دیود به طور ناگهانی افزایش می یابد . بنابراین ولتاژ آستانه هدایت دیود معمولی سیلیسیمی حدود 0.65 ولت می باشد . دیودهای معمولی ژرمانیومی دارای ولتاژ آستانه هدایت 0.2 ولت می باشند . این دیودها در بایاس مستقیم ، به ازای ولتاژ بایاس کمتر از 0.1 ولت جریانی را از خود عبور نمی دهند و اگر ولتاژ بایاس بین 0.1 تا 0.2 ولت شود ، جریان ضعیفی در دیود برقرار می شود و در صورتی که مقدار ولتاژ بایاس از 0.2 ولت بیشتر شود ، جریان دیود به طور ناگهانی افزایش می یابد . دیودهای معمولی دارای ولتاژ شکست معکوس بالایی هستند که مقدار ولتاژ شکست معکوس هر نوع دیود توسط کارخانه سازنده آن مشخص می شود

Zener Diode

 دیود زنر هم مانند دیود معمولی از اتصال دو کریستال P و N ساخته می شود . جنس نیمه هادی های این دیود از سیلیسیم بوده و در بایاس موافق مانند یک دیود معمولی سیلیسیمی عمل می کند . بر خلاف دیود های معمولی که در بایاس مخالف ، در منطقه شکست آسیب می بینند ، دیودهای زنر به گونه ای ساخته می شوند تا بتوانند در منطقه شکست کار کنند . وقتی ولتاژ بایاس مخالف دیود زنر را به تدریج افزایش دهیم ، در یک ولتاژ خاص دیود شروع به هدایت می کند. ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس هادی می شود به ولتاژ شکست زنر معروف است . در کارخانه های سازنده دیود زنر ، با تنظیم میزان ناخالصی در این دیودها ، دیودهایی با ولتاژهای شکست مختلف ساخته می شوند . با هادی شدن دیود در ولتاژ شکست دیود ، ولتاژ دو سر دیود تقریباً ثابت می ماند و جریان عبوری از دیود افزایش می یابد . از این خاصیت دیود زنر برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود . منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود زنر شبیه به منحنی مشخصه ولت – آمپر دیود معمولی است  . دیود زنر به طور کلی در تنظیم کننده ولتاژ و مدارهای حفاظت ولتاژ استفاده می شود

Photodiode

انرژی نور را تشخیص می دهد و آن را با یک مکانیزم به نام اثر فوتوالکتریک به جریان یا ولتاژ تبدیل می کند. فتو دیود که به آن دیود نوری نیز می گویند مانند دیود معمولی از اتصال دو نیمه هادی نوع N و P ساخته می شود با این تفاوت که محل اتصال نیمه هادی ها ، با مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی شود بلکه برای اینکه نور به محل اتصال نیمه هادی ها برسد معمولاً آن محل را توسط شیشه و یا مواد پلاستیکی شفاف می پوشانند . روی اکثر فتودیودها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا نور تابیده شده به آن منطقه را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند . Photodiode ها در دستگاه های پخش سی دی، دوربین ها و غیره استفاده می شود

Led

دیود نوری شبیه به دیود سوئیچ PN است اما به جای گرما، انرژی را به شکل نور منتشر می کند.
 

Varactor Diode

 خازنی یا دیود واراکتور ( Varactor Diode ) 
ظرفیت این دیود با توجه به ولتاژ ورودی مورد استفاده متفاوت است.  یود خازنی مانند یک دیود معمولی است و از دو قطعه نیمه هادی نوع N و P که معمولاً از جنس سیلیسیم هستند ساخته می شود . همانطور که قبلاً گفته شد ، در یک دیود معمولی بایاس نشده یک ناحیه تخلیه ایجاد می شود . اگر نیمه هادی های نوع N و P را به عنوان دو هادی و ناحیه تخلیه را به عنوان عایق بین دو هادی در نظر بگیریم ، مجموعه دیود را می توان به عنوان یک خازن در نظر گرفت . حال اگر دیود را در بایاس معکوس به کار ببریم عرض ناحیه تخلیه بیشتر می شود و عایق بین دو نیمه هادی نیز افزایش می یابد و در نتیجه ظرفیت خازنی آن کمتر می شود . بنابراین می توان با تغییر مقدار ولتاژ معکوس ، ظرفیت خازنی دیود واراکتور را تغییر داد . بنابراین دیود خازنی همیشه در بایاس معکوس قرار می گیرد .  این دیود در نوسانگرهای فرکانس کنترل، ضریب بسامد و غیره استفاده می شود.

Shockley Diode

دیود شاکلی :   دیود معمولی از2 قطعه p  و n تشکیل شده ولی دیود شاکلی از4 قطعه p و n تشکیل شده است این دیود مانند یک کلید عمل میکندبه طوری که فرمان عملکرد آن با ولتاژ دو سرآن انجام می شود، وقتی ولتاژ دوسرآن به حدّ ولتاژ تعریف شده برسد به کارمی افتد این دیود درحالت قطع، ولتاژهای بالا را تحمّل می کند و درحالت هدایت جریان های بالایی را می تواند عبوردهد مثل ولتاژ400 ولت وجریان 100 آمپر

 

Schottky Diode

دیود شاتکی یک وسیله تک‌قطبی است که در آن به جای استفاده ‌از دو نوع نیمه ‌هادی p و n متصل به هم ، معمولا از یک نوع نیم ‌هادی سیلیسیم نوع n با یک اتصال فلزی مانند طلا – نقره یا پلاتین استفاده می‌شود. در هر دو ماده ‌الکترون حامل اکثریت را تشکیل می‌دهد. وقتی که دو ماده به هم متصل می‌شوند، الکترونها در ماده سیلیسیم نوع n فورا به داخل فلز نفوذ می‌کنند و یک جریان سنگینی از بارهای اکثریت بوجود می‌آید. دیود شاتکی لایه تهی ذخیره بار ندارد. کاربرد این دیود در فرکانس‌های خیلی بالاست. سرعت قطع ووصل دیود شاتکی نسبت به دیود سلیکونی معمولی بیشتر است و درمداراتی که باولتاژکم و جریان زیاد کارمی کنند کاربرد دارد،  ولتاژ شکست دردیود شاتکی 0.2  ولت است درصورتیکه ولتاژ شکست دیود معمولی 0.7 ولت است ،  بنابراین ازدیود شاتکی در مداراتی با سوئیچینگ سریع استفاده می شود

Tunnel Diode

دیود تونلی نیز به عنوان دیاگ Esaki شناخته می شود. می تواند بسیار سریع تغییر کند و می تواند در محدوده فرکانس موج میکرو خوب عمل کند . دیود تونلی از دو قطعه نیمه هادی نوع N و P که غالباً از جنس ژرمانیوم و گالیم آرسنید می باشند ساخته می شود . میزان ناخالصی نیمه هادی های N و P در دیود تونلی نسبت به دیود معمولی بسیار زیاد است ( حدود چند هزار برابر ) ، که این موضوع خود باعث به وجود آمدن یک ناحیه تخلیه بسیار نازک در محل پیوند می شود که عرض آن حدود 0.01 عرض ناحیه تخلیه در دیودهای معمولی است . ناحیه نازک باعث می شود که حامل های زیادی به جای اینکه در ولتاژهای پایین از آن عبور نمایند از آن تونل بزنند . دیود تونلی .  در مدار های نوسان ساز و مدارهای میکروویوی  استفاده می شود.

 

Thyristor

تریستور یا SCR یک نیمه رسانای قدرت است و به صورت یک قطعهٔ چهار لایه‌ای P-N-P-N ساخته می‌شود که بطور گسترده در مدارهای الکترونیک پرتوان بکار می رود.

Constant Current Diode

دیود جریان ثابت ، جریان را به مقدار حداکثر مشخص شده محدود می کند.

 

Laser Diode

دیود لیزری مشابه دیود نوری است.دیودهای لیزری یک طیف بسیار باریک طول موج را منتشر می کنند , بنابراین می توانند تابش را به یک نقطه, به اندازه ۱ میکرومتر در دیامتر متمرکز کنند.در مقایسه با LED ها، دیودهای لیزری دارای زمان پاسخ بسیار سریع و طیف پرتوهای باریک هستند.دیودهای لیزری در دستگاه های پخش سی دی، درایوهای CD-ROM و دیگر درایو های ذخیره سازی نوری استفاده می شود.آنها همچنین در پرینترهای لیزری، دستگاه های فکس لیزر، اشاره گر لیزری، اسکنر بارکد و نمایشگرهای با کارایی بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 
 
 
 
 
امتیازی ثبت نشده است
+
+
 اصفهان - اپادانا دوم - ک لاله - نبش بن بست مهر - پ ٧٥ 
 info@teslamadar.com
 36624180

طراحی و پیاده سازی توسط : ديجيتال مارکتينگ يلدا