دیود چیست و چگونه کار می کند؟ (معرفی انواع دیود + کاربرد دیود)

دیود چیست؟ و چه کاربردی در مدار‌های الکتریکی دارد؟ اگر این سؤال هم ذهن شما را به خود مشغول کرده است با ما همراه باشید. ما در این مقاله تعریف دیود، کاربرد دیود، انواع دیود و آنچه را که باید درباره دیود‌ها لازم است بدانید را به شما شرح می‌دهیم تا با این قطعه الکترونیکی پرکاربرد بیشتر آشنا شوید.

تعریف دیود چیست؟

اگ بخواهیم بگوییم دیود چیست؟ باید بگوییم (به انگلیسی Diode) قطعه‌ای الکترونیکی نیمه هادی است که دارای دو سر می‌باشد، کاربرد دیود به این صورت است که دیود‌ها جریان الکتریکی را از یک جهت به راحتی از خود عبور می‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان مقاومت بسیار زیادی دارند (جریان از آند وارد و از کاتد خارج می‌شود).

این خاصیت دیود که تنها در یک جهت جریان را از خود عبور می‌دهد، باعث شد تا در گذشته به آن دریچه یا یکسوساز هم گفته شود. دیود‌ها دارای انواع مختلف و بسته به نوع دیود کاربرد‌های متفاوتی نیز دارند. که در ادامه به این موضوه که کار دیود چیست بیشتر می‌پردازیم.

کاربرد دیود

همانطور که در بالا اشاره شد، کاربرد دیود عبور جریان در یک جهت و ممانعت از گذر جریان در جهت دیگر است، مهمترین کاربرد دیود تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مستقیم است.

یک دیود زمانی شروع به کار می‌کند که ولتاژ در جهت درست (آند به کاتد) آماده به کار شود، به عمل برقرای ولتاژ در جهت درست به یک قطعه مدار به اصطلاح بایاس کردن نیز می‌گویند. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود دیود‌ها جریان را از خود عبور دهند ولتاژ آستانه می‌گویند، که بسته به نوع دیودی که ما در مدار الکترونیکی استفاده کرده‌ایم متفاوت است.

همانطور که در بالا اشاره شد در بایاس مثبت ولتاژ به اندازه مقاومت خازن بسته به مدل آن بین 6/0 تا 2/0 افت می‌کند، اما هنگامی که ولتاژ معکوس به دیود متصل باشد جریان بسیار ناچیزی از آن عبور می‌کند که در اصطلاح به آن جریان نشتی می‌گویند.

نکته قابل توجه اینجاست که دیود‌ها یک آستانه برای تحمل ولتاژ معکوس دارند (به این ولتاژ به اصطلاح آستانه شکست می‌گویند) که اگر این مقدار ولتاژ بیشتر از حد تحمل دیود باشد، دیود می‌سوزد و جریان را در جهت معکوس نیز عبور می‌دهد. قبلا درباره تست سالم بودن خازن مفصلا گفته شده است، پیشنهاد می شود مطالعه کنید.

انواع دیود

انواع دیود بسیار مختلف هستند، که ما در اینجا سعی کرده‌ایم چند نمونه از مهمترین انواع دیود را همراه با شکل و توضیحات برای شما معرفی کنیم.

1. دیود واراکتور یا خازنی

همانطور که از نام این دیود‌ها مشخص است، این دیود‌ها در مدار ماننند یک خازن متغییر عمل می‌کنند. این نوع از دیود تحت شرایط بایاس معکوس عمل می‌کنند. این دیود‌ها بیشتر در فرکانس‌های رادیویی استفاده می‌شوند که در آن‌ها برای تنظیم مدار، مثلاً در تجهیزات ارتباطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشترین کاربرد دیود‌های خازنی در اسیلاتور ولتاژ در تلفن‌های همراه و فیلتر‌های ماهواره‌ای است. پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره انواع اسیلوسکوپ را بخوانید.

2. دیود زنر

دیود زنر (به انگیسی: Zener Diode) در سال 1915 میلادی توسط کلارنس زنر اختراع شد، از این جهت به آن دیود زنر می‌گویند. انواع دیود زنر که علاوه بر عبور جریان از آند به کاتد، هنگام عبور ولتاژ از حد معینی که به آن ولتاژ زنر نیز می‌گویند اجازه عبور جریان از سمت کاتد به آند را نیز می‌دهد.

کاربرد این مدل دیود‌ها در تثبیت و تنظیم ولتاژ می‌باشد، از این رو از این دیود‌ها برای حفاظت مدار‌ها در برابر اضافه ولتاژ استفاده می‌شود و می‌توان گفت به طور کلی این نوع از دیود‌ها کاربرد محافظتی در مدار دارند. پیشنهاد می شود در مقاله ای دیگر درباره تست دیود بخوانید.

3. دیود‌های نور افشان (LED)

یکی از انواع دیود که بسیار پرکاربرد نیز می‌باشند، مانند دیود‌های معمولی به بایاس مستقیم وصل می‌شود. هنگام عبور جریان از آند به کاتد این نوع دیود نوری (فوتون) از خود ساطع می‌کند، بسته به رنگ ساطع شده، این دیود‌ها نام‌گذاری می‌شوند برای مثال: دیود LED قزمز، آبی، سبز و ...

4. دیود تونلی

دیود تونلی در یک بازه ولتاژی مقاومت منفی تولید می‌کند، این نوع دیود در ولتاژ‌های مستقیم کوچک، مقاومت بسیار کمی دارد. از ویژگی‌های این دیود می‌توان به اغتشاش کم، سرعت انتقال زیاد و توان مصرفی کم نام برد. این نوع از دیود در نوسان ساز‌ها، تقویت‌کننده‌ها، کلید زنی و برای مدار‌های بسیار سریع استفاده می‌شود. پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره کاربرد مولتی متر چیست را بخوانید.

5. دیود لیزری

از دیگر انواع دیود مانند دیود‌های نور افشان، جریان الکتریکی عبوری را به صورت نور (فوتون) در می‌آورند. تفاوت این دیود‌ها با دیود‌های نور افشان در این است که این دیود‌ها فوتون‌های را به صورت همدوس و مانند نور لیزر از خود ساطع می‌کنند. این دیود‌ها را در چاپگر‌های لیزری، سی دی درایور‌ها، دی وی دی درایو‌ها و ... کاربرد دارند.

6. دیود بهمنی (avalanche diode)

این نوع دیود مشابه دیود زنر برای ناحیه معکوس استفاده می‌شود. این دیود‌ها طراحی شده‌اند تا در ولتاژ‌های خاص دچار شکست شوند بدون آنکه به آن‌ها آسیبی وارد شود. از این دیود‌ها کاربرد محافظتی دارند و در مدار‌های القایی و مدار‌های ولتاژ بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

7. دیود شاتکی

دیود شاتکی دیودی نیمه‌رسانا با افت ولتاژ پایین به نسبت دیود‌های معمولی می‌باشد. دیود‌های معمولی هنگام عبور جریان الکتریکی دارای افت ولتاژی در حدود 6/0 تا 7/1 ولت می‌باشند در صورتی که این افت ولتاژ در دیود‌های شاتکی در حدود 15/0 تا 45/0 می‌باشد. دیود شاتکی از ترکیب دو عدد دیود معمولی تولید می‌شود و معمولاً سرعت کلید زنی بسیار بالا می‌باشد. پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره آموزش کار با مولتی متر را بخوانید.

8. فوتو دیود

فوتو دیود یا دیود نوری گیرنده، نوع دیگری از انواع دیود است که نور را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند و جریان زمانی ایجاد می‌شود که فوتون‌ها در فوتو دیود جذب شوند. سلول‌های خورشیدی که برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، یک دیود نوری با مساحت بزرگ است. از این دیود‌ها معمولاً در شرایط بایاس معکوس استفاده می‌شود تا جریان بسیار کوچک اسجاد شده در اثر تابش نور راحت سنجیده شود.

9. دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا

در صورت بروز تغییرات ناگهانی ولتاژ، حالت گذرا خواهیم داشت که ممکن است به خروجی آسیب بزند. برای جلوگیری از این اتفاق از دیود‌های خنثی ساز استفاده می‌شود. کار این دیود‌ها به این صورت است که ولتاژحالت گذرا را به ولتاژ تابت حداقل تبدیل می‌کند. کاربرد این مدل از دیود‌ها در زمینه‌های ارتباط از راه دور، پزشکی، ریز پردازنده‌ها و پردازش سیگنال است. پیشنهاد می شود مقاله دیگر ما درباره پروتکل hart را بخوانید.

10. دیود‌گان

دیود‌گان بر اساس «اثر‌گان» که توسط جی بی‌گان فیزیکدان بریتانیایی در سال 1962 کشف شد. این دیود یک دیود نیمه هادی است که دارای دو سر می‌باشد و مقاومت منفی از خود نشان می‌دهد.

دیود‌گان به طور معمول برای تولید سیگنال‌های مایکروویو استفاده می‌شود اما ممکن است از این دیود به عنوان یک تقویت‌ کننده الکترونی منتقل شده نیز استفاده شود. این موضوع سبب شده است تا دیود‌گان را به نام المان تغییر الکترون انتقال یافته نیز بشناسند.

برخی از سوالات متداول

1. انواع دیود چیست؟

چند نمونه از مهمترین انواع دیود عبارتند از: 1. دیود واراکتور یا خازنی 2. دیود زنر 3. دیود‌های نور افشان 4. دیود تونلی و ...

2. کاربرد دیود چیست؟

کاربرد دیود عبور جریان در یک جهت و ممانعت از گذر جریان در جهت دیگر است، مهمترین کاربرد دیود تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مستقیم است.