معرفی جامع انواع دیود و کاربردهای هر کدام

دیود پرکاربردترین وسیله نیمه هادی در مدارهای الکترونیکی است. در حقیقت دیود یک شیر برقی دو ترمینالی است که جریان را در یک جهت حرکت می دهد. انواع دیود از مواد مختلفی تهیه می‌شود اما بیشتر آنها از سیلیکون و ژرمانیوم ساخته شده‌اند.

معمولاً از دیود ها برای اصلاح استفاده می شود، اما این قطعات دارای خواص و ویژگی های متفاوتی هستند که می توانند برای کاربردهای مختلف دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرند.

این ویژگی ها در انواع مختلف دیودها متغیر است. امروزه انواع مختلفی از دیودها با خواص متفاوت در دسترس هستند که در این مقاله قصد داریم درباره کاربرد های هرکدام به شما اطلاعات جامعی را بدهیم.

دیود چیست؟

انواع دیود، ابزارها یا اجزای الکترونیکی دو ترمینالی هستند که به عنوان یک سوئیچ یک طرفه عمل می‌کنند، یعنی اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت جریان یابد. این دیودها با استفاده از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون، ژرمانیوم و آرسنید گالیم تولید می‌شوند. دو پایانه دیود به نام های آند و کاتد شناخته می‌شوند که عملکرد دیود را بر اساس اختلاف پتانسیل بین این دو پایانه، می‌توان به دو صورت طبقه بندی کرد:

• اگر آند پتانسیل بالاتری نسبت به کاتد داشته باشد، دیود در بایاس مستقیم است و اجازه می‌دهد تا جریان، جاری شود.
• اگر کاتد پتانسیل بالاتری نسبت به آند داشته باشد، می‌گویند دیود در بایاس معکوس است و اجازه نمی‌دهد جریان جاری شود.

انواع دیود نیازهای ولتاژی متفاوتی دارد. برای دیودهای سیلیکونی ولتاژ فوروارد 0.7 ولت و برای دیودهای ژرمانیومی 0.3 ولت نیاز است. معمولاً در دیودهای سیلیکونی نوار تیره یک سر دیود، نشان دهنده ترمینال کاتد و ترمینال دیگر آند است.

یکی از کاربردهای اصلی دیودها یکسوسازی یعنی تبدیل AC به DC است و در درایور چیپ cob از آنها استفاده می‌شود.

از آنجایی که دیودها اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت جریان داشته باشد و جریان در جهت دیگر را مسدود می کند، دیودها به عنوان محافظ قطبیت معکوس و محافظ های ولتاژ گذرا استفاده می‌شوند.

[aparat id=’RSjX9′]

معرفی انواع دیود و کاربردهای هرکدام

همانطور که گفته شد کار اصلی دیود یکسو سازی جریان است. ولی انواع مختلفی از دیود ها بسته به نوع نیاز در ساخت قطعات الکترونیکی تولید شده اند که هرکدام کاربرد و قابلیت های مختص به خود را دارند.

دیود یکسوساز و کاربرد آن

رایج ترین و مهم ترین کاربرد دیود، یکسوسازی برق AC به برق DC است. با استفاده از انواع دیود می‌توانیم اشکال مختلفی از مدارهای یکسو کننده بسازیم. در حقیقت، یکسو کننده یک دستگاه الکترونیکی است که از یک یا چند دیود اتصال P-N برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می‌کند.

دیود اتصال PN فقط جریان را در شرایط بایاس مستقیم، مجاز می‌کند و جریان را در شرایط بایاس معکوس، مسدود می‌کند. یکسو کننده ها طیف وسیعی از کاربردها را دارند، اما معمولاً به عنوان اجزای منبع تغذیه DC و سیستم های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا دیده می‌شوند. انواع دیود یکسوساز می‌توانند اشکال فیزیکی مختلفی همچون دیودهای حالت جامد، دیودهای لوله خلاء، یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون و سایر سوئیچ های نیمه هادی مبتنی بر سیلیکون داشته باشند.

در طول نیم سیکل مثبت منبع ورودی، آند نسبت به کاتد مثبت می‌شود. بنابراین، دیود بایاس مستقیم می‌شود. این باعث می‌شود که جریان به بار برسد. در طول نیم سیکل منفی موج سینوسی ورودی، آند نسبت به کاتد منفی می‌شود. بنابراین، دیود بایاس معکوس می‌شود. از این رو هیچ جریانی به بار نمی‌رسد. مدار تبدیل به مدار باز می‌شود و هیچ ولتاژی در بار ظاهر نمی شود. هر دو ولتاژ و جریان در سمت بار یک قطبی هستند به این معنی که ولتاژ خروجی DC ضربانی است.

انواع دیود در این مدارهای یکسو کننده، یکسو کننده های نیم موج، تمام موج مرکز و یکسو کننده تمام موج پل هستند. از یکسو کننده ها برای تامین ولتاژ پلاریزه در جوشکاری الکتریکی استفاده می شوند. همچنین حشرات توسط یکسو کننده های نیمه موج دفع می شوند. در رادیو AM از یکسو کننده های نیمه موج به عنوان آشکارساز پیک سیگنال استفاده می‌شود. مدولاسیون، دمدولاسیون و ضرب کننده های ولتاژ نیز همگی از یکسو کننده ها استفاده می‌کنند.

دیود یکسوساز

دیود شاتکی و کاربرد آن

دیود شاتکی یکی از انواع دیود است که به عنوان دیود مانع نیز شناخته می‌شود. دیود شاتکی یک دیود ولتاژ پایین است و افت توان در مقایسه با دیودهای اتصال PN کمتر است. همچنین گاهی اوقات به عنوان دیود حامل گرم یا دیود الکترون داغ و حتی دیود مانع سطحی نیز نامیده می شود. هنگامی که جریانی از دیود عبور می کند، افت ولتاژ کمی در پایانه های دیود ایجاد می شود. در دیود معمولی، افت ولتاژ بین 0.6 تا 1.7 ولت است، در حالی که در دیود شاتکی افت ولتاژ معمولا بین 0.15 تا 0.45 ولت است. این افت ولتاژ کم، مقداری از سرعت سوئیچینگ بالا و بازده سیستم را بهتر می کند. در دیود شاتکی، یک اتصال نیمه هادی-فلز بین یک نیمه هادی و یک فلز تشکیل می شود، بنابراین یک مانع شاتکی ایجاد می شود. نیمه هادی نوع N به عنوان کاتد و سمت فلزی به عنوان آند دیود عمل می کند. افت ولتاژ مستقیم در دیود شاتکی کم است.

دیود شاتکی از انواع دیود با کاربردهای حساس است، چراکه اتلاف گرمای کمتری دارد که این باعث می شود دیود برای کاربردهایی که حساس هستند، گزینه ‌ای کارآمد باشد. از دیود شاتکی در سیستم ‌های فتوولتائیک مستقل به منظور جلوگیری از تخلیه باتری ‌ها برای پنل ‌های خورشیدی در شب و همچنین در سیستم ‌های متصل به شبکه که شامل چندین رشته به صورت موازی است، استفاده می شود. از دیودهای شاتکی به عنوان یکسو کننده در منابع تغذیه نیز استفاده می شود و همچنین به طور گسترده در کاربردهای مختلف مانند میکسر، فرکانس رادیویی و به عنوان یکسو کننده در کاربردهای برق استفاده می‌شود. دیودهای شاتکی برای کاربردهای بستن ولتاژ و جلوگیری از اشباع ترانزیستور به دلیل چگالی جریان بالا نیز گزینه مناسبی است.

دیود شاتکی

دیود اتصال نقطه‌ای و کاربرد آن

یکی از انواع دیود، دیود اتصال نقطه ای است که در جهت مستقیم، عملکرد آن کاملا مشابه انواع دیگر است، اما در شرایط بایاس معکوس، سیم مانند یک عایق عمل می کند. دیود اتصال نقطه ای با لمس یک سیم فلزی با یک نیمه رسانای نوع N تشکیل می شود تا ناحیه کوچکی از تماس تشکیل شود. به عبارتی، این نقطه اتصال از تماس یک بستر نیمه هادی نوع N و سیم برنز تنگستن یا فسفر (Cat whisker) تشکیل می شود. نیمه هادی مورد استفاده در ساخت انواع دیود اتصال نقطه ای نیز می تواند سیلیکون یا ژرمانیوم باشد اما ژرمانیوم بیشتر استفاده می شود، زیرا دارای تحرک حامل بالاتری است. ابعاد زیرلایه نیمه هادی حدود 1.25 میلی متر مربع و ضخامت آن 0.5 میلی متر است. یک فاز از بستر نیمه هادی با تکنیک گرمایش فرکانس رادیویی به پایه فلزی لحیم می شود. از آنجایی که یک عایق بین صفحات قرار دارد، دیود به عنوان یک خازن عمل می کند. به طور کلی، خازن جریان های DC را مسدود می کند اما جریان های AC می توانند در فرکانس های بالا در مدار، جریان داشته باشند. بنابراین، از آنها برای تشخیص سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شود.

دیود اتصال نقطه ای در مدارهای پالسی به کار می رود. از دیود اتصال نقطه ای در گیرنده تلویزیون و رادیو نیز استفاده می شود. همچنین از این دیود در مدارهای فرکانس بالا از مرتبه 10 گیگاهرتز یا بیشتر استفاده می شود. از طرفی در مدارهای میکسر فرکانس مایکروویو، مدارهای مکالمه فرکانس و …. نیز کاربرد دارد

دیود شاتکی در سیستم ‌های فتوولتائیک مستقل به منظور جلوگیری از تخلیه باتری ‌ها برای پنل ‌های خورشیدی در شب و همچنین در سیستم ‌های متصل به شبکه که شامل چندین رشته به صورت موازی است، استفاده می شود. از دیودهای شاتکی به عنوان یکسو کننده در منابع تغذیه نیز استفاده می شود و همچنین به طور گسترده در کاربردهای مختلف مانند میکسر، فرکانس رادیویی و به عنوان یکسو کننده در کاربردهای برق استفاده می شود. دیودهای شاتکی برای کاربردهای بستن ولتاژ و جلوگیری از اشباع ترانزیستور به دلیل چگالی جریان بالا نیز گزینه مناسبی است.

جهت خرید انواع دیود می‌توانید با قطعات الکترونیکی الکتروهایپر تماس حاصل فرمایید.

تلفن های تماس: 05137052402 – 05137052400

دیود اتصال نقطه‌ای و علامت آن در مدار

دیود خازنی و کاربردهای آن

همانطور که می دانیم دیودها یکی از وسایل ضروری اساسی در مدارهای الکترونیکی دیجیتال هستند. دیود خازنی یکی از انواع دیود است که در یکی از قطعات دستگاه های نیمه هادی مایکروویو که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، به کار می رود. در واقع، این دیود به عنوان خازن متغیر در مدارهای مایکروویو استفاده می شود. دیود خازنی با آرسنید گالیوم تولید می شوند. همانطور که گفته شد، یک دیود از دو پایانه تشکیل شده است. این دو پایانه متصل به منبع تغذیه منجر به هدایت جریان می شود. نحوه اتصال، آن را به عنوان دیود بایاس مستقیم یا دیود بایاس معکوس طبقه بندی می کند. در بایاس مستقیم دیود اجازه می دهد تا جریان از آن عبور کند. در حین بایاس معکوس، جریان جاری را مسدود می کند. این بایاس معکوس در مورد دیود خازنی استفاده می شود. بر اساس مشخصات ولتاژ و جریان و نیاز، انواع دیود به عنوان دیود تونل، دیود زنر و … طبقه بندی می شوند.

در عرصه طراحی RF که ظرفیت خازن را می توان با اعمال ولتاژ کنترل شده تغییر داد، از این دیودها استفاده می شود. همچنین در کاربردهایی مانند تیونرها در فیلترهای FR نیز این دیودها ترجیح داده می شوند. این دیودها در جلوی فیلترها قرار می گیرند تا فرکانس به دست آمده از سیگنال های دریافتی را تشخیص دهند.

مدارهای تقویت پارامتریک از این دیودها استفاده می کنند. در مدار LC مخزن رزونانس متغیر استفاده می شود.  AFC (کنترل خودکار فرکانس) که در آن دیود خازنی برای تنظیم سیگنال LO استفاده می شود. دیود خازنی به عنوان تعدیل کننده فرکانس استفاده می شود. به عنوان ضرب دهنده فرکانس در گیرنده مایکروویو LO استفاده می شود. به عنوان شیفتر فاز RF استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید: مهمترین کاربرد خازن در زندگی روزمره

دیود خازنی

نتیجه

در این مقاله درباره انواع دیود صحبت کردیم و کاربردهای هرکدام را گفتیم. بهتر است بدانید که هر دیود کاربرد مختص به خود را دارد و نمی‌توان هرکدام را به جای دیگری استفاده نمود.

جهت هرگونه سوال و خرید میتوانید با مشاوران الکتروهایپر تماس حاصل فرمایید.

منابع: collegedunia , electronicshub , watelectronics

قطعات الکترونیکی الکتروهایپر

سوالات متداول 

• آیا افت ولتاژ در دیود خطرناک است؟

خیر، افت ولتاژ در انواع دیود پدیده‌ای نیست که نگران آن باشید و باید بدانید که همه دیود ها تا حدی افت ولتاژ را دارند.

• انواع دیود زنر در چه نوع چیپ هایی استفاده می‌شود؟

از دیود های زنر در چیپ های SMD استفاده می‌شود که نوعی از چیپ ال ای دی محسوب می‌شوند.

لیست تمامی محصولات دیود فروشگاه بزرگ الکترو هایپر را میتوانید در این قسمت مشاهده کنید:

?????