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 می‌دهد. انواع دیود از مواد مختلفی تهیه می‌شود اما بیش‌تر آن‌ها از سیلیکون و ژرمانیوم ساخته شده‌اند. همچنین شما می توانید انواع مختلفی از دیود ها را در فروشگاه قطعات و لوازم الکترونیکی یافت کنید که همین مورد دلیل خوبی است برای شناخت دیود ها و نحوه کارکردشان .
دیودها ابزار یا اجزای الکترونیکی دور ترمینالی هستند که به عنوان سوئیچ یک طرفه عمل می‌کند یعنی جریان فقط در یک جهت جریان دارند مواد مصرفی برای تولید این دیودها مواد نیمه هادی مانند ژرمانیوم، آرسند گالیم و سیلیکون است دوپایانه دیودها به نام آند و کاتد شناخته می‌شوند و عملکرد دیود را بر اساس اختلاف پتانسل بین پایانه آند و کاتد می‌توان به 2طبقه تقسیم بندی کرد.
- -اگر آند پتانسیل بالاتری نصبت به کاتد داشته باشد دیود در بایاس مستقیم است و اجازه می‌دهد جریان جاری شود .
- -کاتد پتانسیل بالاتری نسبت به آند داشته باشد دیود در بایاس معکوس، و اجازه جاری شدن جریان را نمی‌دهد.
انواع دیودها نیاز ولتاژی متغییری دارد .برای دیودهای سیلیکونی ولتاژ فوروارد 0.7 ولت و برای دیودهای ژرمانیومی 0.3ولت نیاز است در دیودهای سیلیکونی معمولا نوار تیره یک سر دیود نشان دهنده ترمینال کاتد و ترمینال دیگر آند است .
همان‌طور که گفته شد دیودها اجازه جاری شدن جریان را فقط از یک جهت می‌دهند و جریان در جهت دیگر را مسدود می‌کنند آن‌ها به عنوان محافظت قطبیت معکوس و محافظ های ولتاژ گذرا استفاده می‌شوند .
معرفی انواع دیودها و کاربرد آن
دیود یک سوساز و کاربرد آن
مهم‌ترین کاربرد دیود یک سو سازی برق AC به برق DC است. با انواع دیود می‌توان اشکال مختلفی از مدارهای یک سو کننده ساخت. یک سو کننده یک دستگاه الکترونیکی است که از یک یا چند دیود اتصال PN برای تبدیل جریان متناوب به مستقسیم استفاده می‌شود. دیود اتصال PN جریان را تنها در شرایط بایاس مستقیم مجاز می‌کند و در شرایط بایاس معکوس مسدود می‌کند.
یک سو کننده‌ها کاربردهای بسیار زیادی دارند اما معمولا به عنوان اجزای منبع تغذیه DC و سیستم‌های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا دیده می‌شوند.
دیودهای یک سو ساز اشکال فیزیکی مختلفی می‌توانند داشته باشند مانند ، دیودهای حالت جامد ، دیودهای لوله خلاء یک سو کننده‌های کنترل شده با سیلیکون و سایر سوئیچ‌های نیمه هادی مبتنی بر سیلیکون.
در طول نیم سیکل مثبت منبع ورودی آند نسبت به کاتد مثبت می‌شود و دیود با یایاس مستقیم می‌شود و باعث به بار رسیدن جریان می‌شود. در طول نیم سیکل منفی موج سینوسی ورودی آند نسبت به کاتد منفی می‌شود و دیود بایاس معکوس می‌شود و هیچ جریانی به بار نمی‌رسد . مدار به مدار باز تبدیل می‌شود و ولتاژی در باطری ظاهر نمی‌شود 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 یک سو کننده ، نیم موج ، تمام موج مرکز و تمام موج پول هستند.در جوشکاری الکتریکی از یک سو کننده‌ها برای تامین ولناژ پلاریزه استفاده می‌شود و نیز حشرات با یک سو کننده‌های نیمه موج دفع می‌شوند . در رادیو AM از یک سو کننده‌های نیمه موج به عنوان آشکار ساز پیک سیگنال استفاده می‌شود . مدولاسیون، دمدولاسیون و ضرب کننده‌های ولتاژ نیز همگی از یک سو کننده‌های استفاده می‌کنند.
دیود شاتکی و کاربرد آن
دیود شاتکی به دیود مانع نیز شناخته می‌شود دیود شاتکی دیودی با ولتاژ پایین است و افت توان در مقایسه با دیودهای اتصال PN کمتر است و به عنوان دیود حامل گرم یا دیود الکترون داغ و حتی دیود مانع سطحی نیز نامیده می‌شود. وقتی که از دیود جریانی عبور می‌کند افت ولتاژ کمی در پایانه‌های دیود ایجاد می‌شود افت ولتاز در دیود معمولی بین 0.6تا 1.7 است و در دیود شاتکی افت ولتاژ تقریبا بین 0.15تا 0.45 ولت است و این افت ولتاژ کم کمی از سرعت سوئیچینگ را بالا و بازدهی سیستم را بهتر می‌کند .
در دیود شاتکی یک اتصال نیمه هادی- فلز بین یک نیمه هادی و یک فلز شکل می‌گیرد و یک مانع شاتکی ایجاد می‌شودنیمه هادی نوع N به عنوان کاتد و سمت فلزی به عنوان آند دیود عمل می‌کند در دیود شاتکی افت ولتاژ مستقیم کم است . 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. شما با خرید دیود شاتکی میتوانید از آن به عنوان یکسو کننده در منابع تغذیه نیز استفاده کنید 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.
دیود اتصال نقطه ای و کاربرد آن
این دیود هم مانند دیودهای دیگر عملکردی مشابه دارد اما در شرایط بایاس معکوس سیم همانند یک عایق عمل می‌کندم دیود اتصال نتقطه‌ای با لمس یک سیم فلزی با یک نیمهرسانای نوع N تشکیل می‌شود تا ناحیه‌ای از تماس تشکیل شود درواقع این نقطه اتصال از تماس یک بستر نیمه هادی نو N و سیم برنز تنگستن یا فسفر تشکیل می‌شود. نیمه هادی مورد استفاده در ساخت انواع دیودهای اتصال نقطه‌ای نیز می‌تواند سیلیکون یا رژمانیوم باشد که از رژمانیوم استفاده بیش‌تری می‌شود به این دلیل که تحرک حامل بالاتری دارد ابعاد زیر لایه نیمه هادی حدود 1.25 میلی متر مربع و ضخامت آن 0.5میلی متر است از بستر نیمه هادی با تکنیک گرمایش فرکانس رادیویی یک فاز به پایه لحیم می‌شود به دلیل وجود یک عایق بین صفحات دیود به عنوان یک خازن عمل می‌کند. در کل خازن جریان‌های DC را مسدود می‌کند اما جریان‌های AC می‌توانند در فرکانس‌های بالا در مدار جریان داشته باشند پس برای تشخیص سیگنال‌های فرکانس بالا از آن‌ها استفاده می‌شود.
از این دیود در مدارهای پالسی استفاده می‌شود و در گیرنده‌های رادیو و تلیویزیون نیز دیود اتصال نقطه‌ای به کار می‌رود.و همچنین در مدارهای فرکانس بالا از مرتبه 10 گیگاهرتز یا بیش‌تر از دیود اتصال نقطه‌ای استفاده می‌شود و از طرفی دیگر در مدارهای میکسر فرکانس ماکروویو، مدارهای مکامله فرکانس و … نیز کاربرد دارد .
دیود خازنی و کاربرد آن
دیودها یک از ابزاز‌ها ضروری برای مدارهای الکترونیک دیجیتال هستند دیود خازنی یکی از قطعات دستگاه های نیمه هادی مایکروویو قرار می گیرد این دیود به عنوان خازن متغییر در مدارهای ماکروویو استفاده می‌شود دیود خازنی با آرسنید گالیوم تولید می شوند همان‌طور که پیش‌تر گفته شد دیود از دو پایانه تشکیل شده این دو پایانه که متصل به منبع تغذیه هستند رمنجر به هدایت جریان می‌شوند نحوه اتصال، آن را به عنوان دیود بایاس مستقیم یا دیود بایاس معکوس طبقه بندی می کند. در بایاس مستقیم دیود اجازه می‌دهد که جریان از آن عبور کند و بایاس معکوس، جریان جاری را مسدود می‌کند. این بایاس معکوس در مورد دیود خازنی استفاده می‌شود. بر اساس مشخصات ولتاژ و جریان و نیاز، انواع دیود به عنوان دیود تونل، دیود زنر و … طبقه بندی می‌شوند.
در عرصه طراحی RF که ظرفیت خازن را می‌توان با اعمال ولتاژ کنترل شده تغییر داد، از این دیودها استفاده می‌شود. همچنین در کاربرد‌هایی مانند تیونرها در فیلترهای FR نیز این دیودها ترجیح داده می‌شوند. این دیودها در جلوی فیلترها قرار می‌گیرند 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.
