دیود
دیود، (به انگلیسی: Diode)، در میان قطعات الکترونیکی، دستگاههای دارای دو الکترود فقط اجازه میدهند جریان در یک جهت جریان یابد و بسیاری از آنها از عملکردهای یکسوسازی استفاده میکنند. دیودهای واریکاپ (دیودهای واریکاپ) به عنوان خازن های قابل تنظیم الکترونیکی استفاده می شوند. هدایت فعلی اکثر دیودها اغلب به عنوان"اصلاح" عملکرد. رایج ترین عملکرد یک دیود این است که فقط جریان را در یک جهت (به نام بایاس رو به جلو) و معکوس (به نام بایاس معکوس) اجازه دهد. بنابراین، دیود را می توان نسخه الکترونیکی شیر چک در نظر گرفت.
دیود الکترونیکی خلاء اولیه؛ یک وسیله الکترونیکی است که جریان را در یک جهت هدایت می کند. در داخل دیود نیمه هادی، یک اتصال PN و دو پایانه سرب وجود دارد. دستگاه های الکترونیکی با توجه به جهت ولتاژ اعمالی، هدایت جریان یک طرفه دارند. به طور کلی، یک دیود کریستالی یک رابط اتصال pn است که از تف جوشی یک نیمه هادی نوع p و یک نیمه هادی نوع n تشکیل می شود. یک لایه بار فضایی در دو طرف رابط تشکیل می شود تا یک میدان الکتریکی خودساخته را تشکیل دهد. هنگامی که ولتاژ اعمال شده برابر با صفر است، جریان انتشار برابر با جریان رانش ناشی از میدان الکتریکی خودساخته است که به دلیل تفاوت در غلظت حامل در دو طرف اتصال pn است و در تعادل الکتریکی است. دولت. حالت همچنین مشخصه دیود در حالت عادی است.
دیودهای اولیه شامل"Cat's Whisker Crystals" و لوله های خلاء (به نام" Thermionic Valves"؛ در بریتانیا). اکثر دیودهای رایج در حال حاضر از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون یا ژرمانیوم استفاده می کنند.
مشخصه
فقط
هنگامی که ولتاژ رو به جلو اعمال می شود، ولتاژ رو به جلو در ابتدای مشخصه فوروارد بسیار کوچک است، که برای غلبه بر اثر مسدود کننده میدان الکتریکی در اتصال PN کافی نیست. جریان رو به جلو تقریبا صفر است. به این بخش منطقه مرده می گویند. ولتاژ جلویی که دیود را روشن نمی کند ولتاژ منطقه مرده نامیده می شود. هنگامی که ولتاژ پیشروی بیشتر از ولتاژ منطقه مرده باشد، میدان الکتریکی در اتصال PN غلبه میکند، دیود روشن میشود و با افزایش ولتاژ، جریان به سرعت افزایش مییابد. در محدوده فعلی استفاده معمولی، ولتاژ پایانه دیود در طول دوره هدایت تقریباً ثابت می ماند. به این ولتاژ، ولتاژ پیشروی دیود می گویند. هنگامی که ولتاژ پیشروی دیود از مقدار معینی فراتر می رود، میدان الکتریکی داخلی به سرعت ضعیف می شود، جریان مشخصه به سرعت افزایش می یابد و دیود هدایت می شود. به آن ولتاژ آستانه یا ولتاژ آستانه می گویند، لوله سیلیکونی حدود 0.5 ولت و فیستول حدود 0.1 ولت است. افت ولتاژ پیشروی یک دیود سیلیکونی حدود 0.6 تا 0.8 ولت است و افت ولتاژ پیشروی یک دیود ژرمانیوم حدود 0.2 تا 0.3 ولت است.
برعکس
هنگامی که ولتاژ معکوس اعمال شده از محدوده معینی تجاوز نمی کند، جریان عبوری از دیود جریان معکوس است که توسط حرکت رانش حامل های اقلیت ایجاد می شود. از آنجایی که جریان معکوس بسیار کم است، دیود در حالت خاموش است. این جریان معکوس را جریان اشباع معکوس یا جریان نشتی نیز می نامند و جریان اشباع معکوس یک دیود به شدت تحت تأثیر دما قرار می گیرد. به طور کلی، جریان معکوس یک لوله سیلیکونی بسیار کوچکتر از یک لوله تانتالیوم است. جریان اشباع معکوس لوله سیلیکونی کم مصرف حدود nA و لوله کم مصرف حدود μA است. هنگامی که دما افزایش می یابد، نیمه هادی از نظر حرارتی برانگیخته می شود، تعداد حامل های اقلیت افزایش می یابد و جریان اشباع معکوس نیز افزایش می یابد.
درهم شکستن
هنگامی که ولتاژ معکوس اعمال شده از مقدار معینی فراتر رود، جریان معکوس ناگهان افزایش می یابد. این پدیده شکست الکتریکی نامیده می شود. ولتاژ آستانه ای که باعث خرابی الکتریکی می شود، ولتاژ شکست معکوس دیود نامیده می شود. دیود رسانایی یک جهته را در هنگام خرابی الکتریکی از دست می دهد. اگر دیود به دلیل خرابی الکتریکی بیش از حد گرم نشود، رسانایی یک جهته ممکن است برای همیشه آسیب نبیند. پس از حذف ولتاژ، عملکرد همچنان بهبود می یابد، در غیر این صورت دیود آسیب می بیند. بنابراین، ولتاژ معکوس اعمال شده به دیود باید از زیاد بودن بیش از حد جلوگیری شود.
دیود یک دستگاه دو ترمینال با رسانایی یک جهته است. دارای یک دیود الکترونیکی و یک دیود کریستالی است. از آنجایی که اتلاف حرارت فیلامنت کمتر از دیود کریستالی است، دیودها به ندرت دیده می شوند. رایج تر و پرکاربردتر است. این یک دیود کریستالی است. دیودها، ویژگی های هدایت یک طرفه دیودهای نیمه هادی تقریباً در تمام مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند و نقش مهمی در بسیاری از مدارها دارند. این یکی از اولین دستگاه های نیمه هادی است و کاربردهای آن نیز بسیار گسترده است.
افت ولتاژ لوله دیود: دیود سیلیکونی (از نوع غیر نورانی) دارای افت ولتاژ رو به جلو 0.7 ولت و لوله زنون دارای افت ولتاژ لوله جلو 0.3 ولت است. افت ولتاژ جلو LED با رنگ های مختلف روشنایی متفاوت است. به طور عمده سه رنگ وجود دارد. مقادیر مرجع افت ولتاژ خاص به شرح زیر است: افت ولتاژ LED قرمز 2.0-2.2V، افت ولتاژ LED زرد 1.8-2.0V و افت ولتاژ LED سبز 3.0-3.2V است. جریان نامی هنگام انتشار نور تقریباً 20 میلی آمپر است.
ولتاژ و جریان دیود خطی نیست، بنابراین زمانی که دیودهای مختلف به صورت موازی متصل می شوند، باید یک مقاومت وصل شود.
منحنی مشخصه
مانند اتصال PN، دیود دارای رسانایی یک جهته است. ولتامتری دیود معمولی
منحنی مشخصه (شکل). هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو به دیود اعمال می شود، زمانی که مقدار ولتاژ کوچک است، جریان بسیار کم است. هنگامی که ولتاژ از 0.6 ولت تجاوز می کند، جریان شروع به افزایش تصاعدی می کند که معمولاً به آن ولتاژ روشن دیود می گویند. هنگامی که ولتاژ به حدود 0.7 ولت می رسد، دیود در حالت کاملا رسانا است، همانطور که با نماد UD نشان داده شده است، معمولاً به عنوان ولتاژ روشن دیود گفته می شود.
برای دیودهای ژرمانیوم، ولتاژ روشن 0.2 ولت و ولتاژ روشن UD حدود 0.3 ولت است. یک ولتاژ معکوس به دیود اعمال می شود و زمانی که مقدار ولتاژ کوچک است، جریان بسیار کم است و مقدار فعلی جریان اشباع معکوس IS است. هنگامی که ولتاژ معکوس از مقدار معینی فراتر رود، جریان به شدت شروع به افزایش می کند که به آن شکست معکوس می گویند. این ولتاژ را ولتاژ شکست معکوس دیود می نامند و با نماد UBR نشان داده می شود. مقدار UBR ولتاژ شکست انواع دیودها بسیار متفاوت است، از ده ها ولت تا هزاران ولت.
