نوشته شده توسط
بهناز کشاورز
مدارهای الکتریکی از زمانی که ساخته شده‌اند، توانسته‌اند تغییرات زیادی را در صنایع مختلف به وجود بیاورند و مدل زندگی انسان‌ها را تغییر دهند. فروشگاه قطعات الکترونیک پیکو؛ این مدارها گاهی نیاز دارند که جریان را در یک جهت جاری کنند و از ورود جریان در جهت دیگر جلوگیری نمایند. در اینجاست که باید از وسیله‌ای به نام دیود استفاده شود، تا عملکرد جریان به خوبی کنترل شود و هدف آن صنعت تامین شود. دیود یک نوع کامپوننت الکترونیکی است که بر اساس تفاوت پتانسیل ولتاژی کار می‌کند و جریان الکتریکی را در یک جهت منتقل می‌کند. دیود از دو الکترود (کاتد و آند) تشکیل شده است و اجازه می‌دهد جریان تنها در جهت خاصی جاری شود و مانع از عبور جریان در جهت‌های دیگر می‌شود.
دیود چیست و چه مدل هایی دارد؟
اصول عملکرد دیود به وجود خازن pn یا junction pn در ساختار آن باز می‌گردد. وقتی دیود به ولتاژ مناسب وصل می‌شود، الکترون‌ها از ناحیه n به ناحیه p جابجا می‌شوند و جای خالی الکترون‌ها در ناحیه n حرکت می‌کنند. این فرایند باعث ایجاد قطب منفی در ناحیه n و قطب مثبت در ناحیه p می‌شود و در نتیجه یک ناحیه دارای اثر کاهنده و ناحیه دیگر دارای اثر افزاینده می‌شود که جریان الکتریکی را تنها به جهت خاصی از دیود هدایت می‌کند. دیودها در مدارهای الکتریکی بسیار زیادی استفاده می‌شوند و در موارد مختلفی از جمله اعمال ولتاژ، تقویت، حفاظت از مدارها در برابر جریان برگشتی و روشن کردن LEDها استفاده می‌شوند.
کاربرد انواع دیود
دیودها بسیار متنوع هستند و هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای مخصوص خود را دارند. برخی از انواع معروف دیودها عبارتند از:
- دیود تقویتی: این دیودها از پرکاربردترین دیودها هستند که برای تبدیل جریان AC به DC استفاده می‌شوند. دیودهای سیلیکونی معمولا به عنوان دیود تقویتی استفاده می‌شوند.
- دیود زنر: این دیودها در صورتی که ولتاژ خاصی به آنها برسد، به عنوان یک منبع پایدار ولتاژ عمل می‌کنند. دیودهای زنر برای تقویت ولتاژ در مدارهای پایدارسازی کاربرد دارند.
- دیود LED: این نوع دیودها یا Light Emitting Diodes به عنوان منابع نوری استفاده می‌شوند. آنها بر اساس خاصیت الکترولومینسانس به نور تبدیل می‌شوند و برای نمایش نور در LEDها، نمایشگرها، روشنایی، وسایل الکترونیکی و غیره استفاده می‌شوند.
- دیود شاتکی Schottky Diode: این نوع دیودها دارای ولتاژ سریع و جریان موثر انتقال انرژی هستند. آنها دارای سرعت بالا هستند و در صنایعی که به سرعت بالا نیاز است، کاربرد دارند.
- دیود توان Power Diode: این دیودها برای کاربردهایی با جریان بالا و توان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند (مانند منابع تغذیه، مبدل‌ها، موتورها و غیره).
نحوه عملکرد دیودها
دیودها بر اساس اصل ترانزیستوری کار می‌کنند که بر پایه ساختاری به نام جهتی‌سازی pn یا junction pn ساخته شده‌اند. اصل عملکرد یک دیود به صورت زیر است:
- هدایت در جهت راهنما Forward Bias:: وقتی ولتاژ مثبت به سر آند و ولتاژ منفی به سر کاتد داده می‌شود، دیود هدایت می‌شود. در این حالت، الکترون‌ها از ناحیه n به سمت ناحیه p جابجا شده و الکترون‌ها از ناحیه p به سمت ناحیه n جابجا می‌شوند. این فرایند باعث افزایش جریان الکتریکی در دیود می‌شود.
- جلوگیری از جریان برگشتی Reverse Bias: وقتی ولتاژ منفی به سر آند و ولتاژ مثبت به سر کاتد داده می‌شود، دیود به حالت عایق در می آید. در این حالت، ترانزیستور pn جلوگیری از جابجایی الکترون‌ها می‌کند و جریان برگشتی حاصل از الکترون‌ها به سمت نادیده گرفته می‌شود.
- ولتاژ فراگیری Breakdown Voltage: اگر ولتاژ بیش از حد به سرهای دیود داده شود، دیود وارد وضعیت نفوذ یا بریک دون می‌شود. در این حالت، جریان برق از طریق دیود جریان می‌یابد.