(دیود)

دیود (به انگلیسی: Diode)، (نامهای دیگر: «دوقطبی الکتریکی»، «یکسوساز») قطعه ای الکترونیکی است که دارای دو سر می باشد. دیود، جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد (در این حالت، مقاومت دیود ایدهآل، صفر است) و در جهت دیگر، در مقابل گذر جریان از خود، مقاومت بسیار بالایی (در حدّ بینهایت) نشان می دهد. این خاصیّت دیودْ، باعث شده بود تا در سالهای اولیهٔ ساخت این قطعه ی الکترونیکی، به آن «دریچه» نیز اطلاق شود. در حال حاضر، رایجترین گونهٔ دیود از بلور مادّههای نیمه هادی ساخته میشود. دیود را از اتصال دو نیمرسانا از نوع P و N می سازند. به پایه ای که به نیمه هادی N متصل است "کاتد" و به پایه ای که به نیمه هادی نوع P متصل است "آند" گفته می شود. لامپهای خلأ که نخستین دیودها بودند، امروزه فقط در فنّاوری هایی که در ولتاژ بالا کار میکنند استفاده میشوند. دیود، اولین قطعه تولید شده با نیمه هادی ها است.

مهمترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (به انگلیسی: diode's forward direction) و ممانعت در برابر گذر جریان در جهت مخالف (به انگلیسی: reverse direction) است(یکسو سازی). درنتیجه میتوان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یکطرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده میشود.

به لحاظ الکتریکی، یک دیود، هنگامی جریان را از خود میگذراند که با برقرار کردن ولتاژ (بایاس کردن) در جهت درست (+ به آنُد و - به کاتُد که به آن بایاس مستقیم گفته می شود) آن را آمادهٔ کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث میشود تا دیود شروع به رسانش جریان الکتریکی نماید، ولتاژ آستانه یا (threshold voltage) نامیده میشود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت (برای دیودهای سیلیکون) و ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت (برای دیود ژرمانیوم) میباشد. امّا هنگامی که ولتاژ معکوس به دیود متّصل شود، (+ به کاتُد و - به آنُد که به آن بایاس معکوس می گویند) جریانی از آن، نمیگذرد؛ مگر جریان بسیار کمی که به «جریان نشتی» معروف است و در حدود چند میکروآمپر یا حتّی کمتر میباشد. این مقدار جریان معمولاً در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل چشم پوشی است و تأثیری در رفتار سایر المان های مدار نمیگذارد. هرچه جنس بلور بهکاررفته در ساخت دیود، به لحاظ ساختار، منظّمتر باشد، دیودْ مرغوبتر و جریان نشتی، کمتر خواهد بود. مقدار جریان نشتی در دیودهای با فنّاوری جدید، عملاً به صفر میگراید. امّا نکتۀ مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای بیشینهٔ ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس، بیش از آن شود، دیود میسوزد (بلور ذوب میشود) و جریان را در جهت معکوس نیز میگذراند. به این ولتاژ آستانه، «ولتاژ شکست» گفته میشود.

ولتاژ شکست معکوس دیود:

چنانچه ولتاژ معکوس دیود را تا حدّ مشخّصی بیفزاییم، جریان معکوس دیود بطور ناگهانی شروع به افزایش سریع میکند. پدیدهای که در این حالت رخ میدهد را «پدیدهٔ شکست» و ولتاژی که در آن این پدیده آغاز میشود را ولتاژ شکست دیوددیود گویند و با V_BR نشان می دهند. ولتاژ شکست دیود، به ساختمان پیوند P-N و غلظت ناخالصی آن بنحو نسبتاً شناختهشدهای بستگی دارد؛ شکست دیود میتواند حاصل یکی از دو پدیدهٔ شکست بهمنی و شکست زِنِر میباشد. احتمال وقوع پدیدهٔ شکست بهمنی در دیودهای سیلیکونی که ولتاژ شکست آنها بیش از ۶ولت است، بیشتر میباشد. درحالیکه شکست زنر بصورت پدیدهٔ غالب، تنها در دیودهایی با ولتاژ شکست کمتر از ۶ولت یافت میشود.

پدیدهٔ شکست بهمنی:

میدانیم که در بایاس معکوس پیوند P-N، با ازدیاد ولتاژ معکوس دیود، عرض ناحیهٔ تهی بیشتر میشود و همچنین شدّت میدان الکتریکی در این ناحیه افزایش مییابد. در این حالت، حاملهای اقلّیّت درواقع در سراشیبی سدّ پتانسیل ناشی ازپتانسیل داخلی و ولتاژ معکوس اِعمالی قرار میگیرند و سرعت آنها بشدّت افزایش مییابد. این حاملها با شتاب گرفتن خود میتوانند با اتمهای سیلیکون واقع در ناحیهٔ تهی برخورند و ضمن شکستن پیوندهای کووالانسی آنها تعدادی حامل جدید آزاد کنند. حاملهای جدید نیز تحت تأثیر میدان الکتریکی زیاد در ناحیهٔ تهی قرار میگیرند و پس از برخورد با دیگر اتمها، حاملهای بیشتری را از پیوند کووالانسی آنها جدا میسازند. بنابراین، تعداد حاملهایی که میتوانند در ایجاد جریان دخالت کنند بطور ناگهانی افزایش مییابند و باعث ازدیاد سریع جریان میشوند. این پدیده را شکست بهمنی مینامند.

پدیدهٔ شکست زنر:

پدیدهٔ دیگری که ممکن است باعث ایجاد شکست در مشخصهٔ ولتاژ-جریان دیود شود به پدیدهٔ زِنِر معروف است. تشریح این پدیده بدین صورت است که با ازدیاد ولتاژ معکوس دیود، شدّت میدان الکتریکی در ناحیهٔ تهی ممکن است بحدّی برسد که حامل های اقلیت موجود در نیمه های p یعنی الکترون ها بتوانند از داخل لایه سد تونل زده و به طرف مقابل وارد شوند و جریان معکوسی را به وجود آورند.

مقاومت در دیود:

با توجّه به غیر خطّی بودن مشخصهٔ دیود، دو نوع مقاومت میتوان برای دیود تعریف کرد. این مقاومتها عبارتند از مقاومت استاتیکی (R_s) که در جریان DC و مقاومت دینامیکی (r_d) در جریان AC حساب می شود.

مقاومت استاتیکی:

مقاومت اهمی در یک دیود از تقسیم ولتاژ دو سر دیود بر جریان عبوری از آن به دست می آید. مقاومت دیود در مقابل عبور جریان مستقیم و جریان متناوب فرق میکند. مقاومت دیود در مقابل عبور جریان مستقیم را مقاومت استاتیکی می نامند و مقدار آن را از رابطه زیر به دست می آورند.

Rdc = Vf/If

مقاومت دینامیکی:

مقاومت دیود در مقابل جریان متناوب را مقاومت دینامیکی می نامند و از رابطه زیر بدست می آورند.

Rac = ∆Vf/∆If

∆= تغییرات ولتاژ یا جریان

مقاومت های معادل دیود در شرایط AC:

در هر دیود عملا سه نوع مقاومت وجود دارد. یکی مقاومت مربوط به لایه N و دیگری مقاومت مربوط به لایه P و سومی مربوط به مقاومت دینامیکی لایه سد Rac است. مجموعه این مقاومت ها را Rd می نامند.

Rd = Rp+Rac+Rn

دستهبندی دیودها:

دیود زنر (به انگلیسی: Zener Diode) یک نوع ویژه از دیود است که اجازه می دهد تا جریان الکتریکی در یک جهت به جلو برود و کاربرد آن به عنوان یک دیود ایدهآل است ، اما ویژگی این دیود این است که همچنین اجازه میدهد که جریان الکتریکی در جهت معکوس، فقط زمانی که ولتاژ بالاتر از یک مقدار مشخص باشد حرکت کند. نام این ولتاژ مشخص ولتاژ شکست، ولتاژ زانو یا ولتاژ بهمنی است. دیود زنر در سال ۱۹۱۵ میلادی (۱۲۹۳ خورشیدی) به دست کلارنس زنر کشف شد و به همین خاطر دیود زنر نامگذاری شد.

کاربرد:

دیودهای زنر به طور گستردهای برای تنظیم ولتاژ در سراسر مدارهای کوچک و به عنوان تنظیم کنندههای شنت استفاده میشود. هنگامی که به طور موازی با یک منبع ولتاژ تغییر پذیر به طوری که آن معکوس و یک پهلو متصل شود. زمانی که ولتاژ به ولتاژ شکست معکوس دیود میرسد، به سبب امپدانس نسبتاً کم دیود جریان الکتریکی ثابت میماند و ولتاژ دو سر دیود به آن ولتاژ است.

دیود خازنی (واراکتور):

هرگاه یک پیوند P-N بصورت معکوس بایاس شود، در حوالی پیوند یک ناحیهٔ تهی یا بار فضایی متشکّل از بارهای ساکن مثبت در طرف N و بارهای ساکن منفی در طرف P پدید میآید. با توجّه به اینکه در ناحیههای خنثای P و N، حاملهای بار الکتریکی، آزادند و همانند رسانا عمل میکنند، میتوان پیوند P-N را در این حالت بصورت خازنی مُدلسازی کرد که در آن، ناحیههای خنثی همانند دو صفحۀ خازن، ناحیهٔ تهی (همانند عایق) را در میان گرفتهاند.

C≅εAW{displaystyle Ccong {frac {varepsilon A}{W}}}

در رابطۀ فوق، C، ظرفیّت خازن ناحیهٔ تهی؛ A، سطح مقطع پیوند؛ ε، ضریب دی الکتریک ناحیهٔ تهی که بستگی به جنس بلور و شیوهٔ توزیع بار در این ناحیه دارد؛ و W، عرض ناحیهٔ تهی میباشد. چون عرض ناحیهٔ تهی با افزایش ولتاژ معکوس پیوند تغییر میکند، بنابراین خازن پیوند را میتوان بعنوان یک خازن متغیّر با ولتاژ لحاظ کرد. ناگفته نماند که وقتی از رابطۀ مزبور برای محاسبۀ ظرفیّت خازنی استفاده میکنیم، درحقیقت فرض یکنواخت بودن میدان در عایق را پذیرفتهایم. میتوان نشان داد که برای یک پیوند P-N با چگالی ناخالصی یکنواخت، ظرفیّت خازنی ناحیهٔ تهی با ولتاژ معکوس دو سر دیود، بصورت زیر ارتباط دارد.

C=C0(1+VrV0)−12{displaystyle C=C_{0}(1+{frac {V_{r}}{V_{0}}})^{frac {-1}{2}}}

در این رابطه V₀ اختلاف پتانسیل تماس پیوند است و

C0=[qε×NA×ND2V0(NA+ND)]12{displaystyle C_{0}=[{frac {qvarepsilon times NAtimes ND}{2V_{0}(NA+ND)}}]^{frac {1}{2}}}

ظرفیّت خازنی دیودهای معمولی در حدود چند پیکوفاراد است. دیودهایی که برای استفاده بعنوان یک خازن متغیّر منحصراً ساخته میشوند به «دیود خازنی» یا «دیود وَرَکْتور» مشهورند. این گونه دیودها همیشه بصورت معکوس بایاس میشوند. دیودهای خازنی معمولاً از جنس سیلیکون و برای ظرفیّتهای نامی تا 2500pf ساخته میشوند. از دیود خازنی برای تنظیم ولتاژ مدارهای تشدید LC در نوسانگرها استفاده میشود.

دیود دالانهای:

فاوت اساسی ساختمان «دیود دالانهای» با دیودهای معمولی در چگالی بسیار بالای ناخالصی در نیمرساناهای نوع P و N بهکاررفته در آن است. چون عرض ناحیهٔ تهی با چگالی ناخالصی، نسبت عکس دارد؛ بنابراین در دیود دالانهای، عرض ناحیهٔ تهیْ بسیار کمست و درحدود ۰٬۰۱ دیودهای معمولی میباشد. این دیود در ولتاژهای معکوس و ولتاژهای مستقیم کوچک، دارای مقاومت بسیار کوچکی است. از ویژگیهای بارز دیود دالانهای، داشتن مقاومت منفی در بخشی از مشخّصهاش میباشد. از ویژگیهای دیود دالانهای میتوان قیمت ارزان، اغتشاش کم، سرعت زیاد و توان مصرفی کم آن را نام برد.

دیود نورگُسیل (LED):

دیودهای نورگُسیل معمولاً از بلور نیمرسانا گالیُم-آرْسِنیک ساخته میشوند. در بایاس مستقیم به دلیل ترکیب الکترون و حفره ها در لایه سد، نور تولید می شود. بنابراین لایه سد در این دیود ها به منظور خروج نور نمی پوشانند. در بلور گالیم آرسنیک، بازده بازترکیب الکترون آزاد و حفره بسیار بیشتر از بلورهای سیلیکون یا ژِرْمانیُم است. نکتۀ دیگر در مورد این بلور آنست که آزاد شدن انرژی در هر بازترکیب، بصورت تابش یک فوتون نوری است. در بلورهای سیلیکوم و ژرمانیوم، این انرژی بشکل گرما تلف میشود و به نور تبدیل نمی شود. مشخصهٔ دیودهای نورگُسیل، مشابه دیودهای معمولی است. تنها تفاوت در ولتاژ آستانهٔ رسانش است که در دیودهای نورگُسیل فروسرخ تا سبز، مقدار آن از ۱٬۴ تا ۲٬۹ ولت تغییر میکند. دیودهای نورگُسیل، بشکل مستقیم بایاس میشوند. با افزایش جریان مستقیم، تولید فوتونهای نوریْ زیادتر میشود و درنتیجه شدّت نور تابشی افزایش مییابد. امروزه دیودهای نورگُسیل برای نورهای قرمز، زرد، سبز، آبی و فروسرخ ساخته شدهاند. دیودهای نورگُسیل در نمایشگرهای رقمی برای نمایش عددها یا حرفها مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله موردهای مهمّ کاربرد دیودهای نورگُسیل فروسرخ، مخابرات تار نوری است.

دیود نوری:

در این نوع دیود، جریان اشباع معکوس تقریباً متناسب با شدّت نور تابیده به سطح آن میباشد. این گونه دیود درواقع یک پیوند P-N معمولی است که داخل یک پوشش پلاستیکی که یک طرف آن شفّاف میباشد قرار گرفته است. دیود نوریبصورت معکوس بایاس میشود. با تابش فوتونهای نوری به محلّ پیوند و جذب این فوتونها توسّط الکترونهای پیوندهای کوالانسی اتمهای نیمرسانا، به تعداد حاملهای اقلّیّت افزوده میشود و جریان این حاملها تشدید میشود. معمولاًمشخصه جریان-ولتاژ دیودهای نوری توسّط کارخانۀ سازنده داده میشود. در این مشخّصهها تغییرهای جریان معکوس دیود برحسب ولتاژ معکوس دو سر آن به ازای مقدارهای گوناگون شار نوری نمایانده میشوند.

دیود گان (Gu diode), همچنین با نام المان الکترون انتقال یافته (به انگلیسی: transferred electron device) نوعی دیود نیمه هادی است که دارای دو سر میباشد و مقاومت منفی از خود نشان میدهد. از این دیود در فرکانس های بالا استفاده میشود. این قطعه بر اساس "اثر گان" که توسط جی بی گان فیزیکدان اهل بریتانیا در سال 1962 کشف شد، کار میکند. عمده استفاده از این دیود در نوسانسازهای الکترونیکی برای تولید امواج مایکروویو است.

ساختمان داخلی آن بر خلاف سایر دیودها، تنها از نیمه هادی نوع n تشکیل یافته است به همین علت جریان را در هر دو جهت هدایت میکند و قابلیت یکسوسازی جریان متناوب را ندارد و به این دلیل بعضی از منابع اصطلاح "دیود" را بکار نمیبرند و بجای آن از اصطلاح "المان الکترون انتقال یافته" استفاده میکنند.

در دیود گان سه ناحیه وجود دارد: دو مورد آنها دارای ناخالصی بالا از نوع n در سمت هر یک از سرهای دیود است که مابین این دو لایه یک لایه نازک از نیمه هادی نوع n با ناخالصی کم قرار دارد. هنگامی که ولتاژی در دو سر این دیود قرار می گیرد، عمده آن بر روی ناحیه نازک میانی با ناخالصی کم، افت می کند. اگر ولتاژ افزایش یابد، جریان دیود افزایش می یابد ولی نهایتاً با افزایش بیشتر ولتاژ، هدایت الکتریکی لایه نازک میانی کم شده و مقاومت آن افزایش می یابد و باعث کاهش یافتن جریان کل دیود می شود. این رفتار به معنی این است که دیود گان دارای یک ناحیه مقاومت منفیدر مشخصه جریان-ولتاژ خود است که در این ناحیه، افزایش ولتاژ باعث کاهش جریان می شود. از این مشخصه دیود گان می توان به عنوان تقویت کننده در تقویت کننده های رادیویی فرکانس بالا و یا به عنوان نوسانساز استفاده کرد.

نوسانساز های دیود گان:

در اصل مقاومت منفی دیود وقتی در مدار نوسانساز قرار می گیرد با مقاومت های مثبت موجود در مدار اسیلاتور جمع شده و در اثر آنها را خنثی کرده و یک مدار الکتریکی با مقاومت صفر به وجود می آید و باعث می شود مدار به طور خود به خود شروع به نوسان کند. در مدار نوسانساز ها از یک مدار تشدید برای تعیین فرکانس استفاده می شود که این دیود با خنثی کردن مقاومت مدار تشدید باعث شروع نوسان در فرکانس تشدید می شود.

دیود های گان ساخته شده از گالیم آرسنید توانایی کار در فرکانس های بالا تا 200 گیگاهرتز را دارند. دیود هایی که از گالیم نیترید ساخته شده اند تا فرکانس 3 تراهرتز کاربرد دارند. .

چگونگی عملکرد:

ساختار نوراهای الکترونیکی برخی از نیمه هادی مثل gallium arsenide (GaAs) یک باند انرژی دیگر علاوه بر باند هدایت و ظرفیت وجود دارد. این باند در انرژی بالاتری نسبت به باند هدایت قرار دارد و تا زمانی که انرژی کافی برای انتقال الکترون به این باند وجود ندارد این باند خالی از الکترون است. هنگامی که الکترون های موجود در باند هدایت انرژی کافی را دریافت نمایند (مثلاً با افزایش ولتاژ دو سر دیود) می توانند از باند هدایت به این باند پرش کنند اما سرعت حرکت الکترون در این باند کمتر از باند هدایت است. در نیمه هادی هایی مانند گالیم آرسنید با افزایش ولتاژ دو سر دیود الکترون های بیشتری از باند هدایت به این باند (که سرعت الکترون کمتر است) منتقل می شود و در نتیجه باعث کاهش جریان می شود (به علت کمتر شدن سرعت الکترون نسبت به باند هدایت). علت شهرت این دیود به المان الکترون انتقال یافته نیز همین مورد است. همانطور که در منحنی ولتاژ جریان این دیود دیدیم، مقدار حداقل این ولتاژ که موجب انتقال الکترون ها از باند هدایت می شود، ولتاژ آستانه نام دارد. حال اگر ولتاژ دو سر دیود را باز هم از مقدار آستانه بیشتر کنیم این باند نیز پر از الکترون شده و اشباع می شود و باعث ثابت ماند جریان دیود در مقدار معینی می شود.

کاربردها:

به دلیل قابلیت بالای دیود گان برای کارکرد در فرکانس های مایکروویو، می تواند بیشترین توان خروجی را در مقایسه با سایر ادوات نیمه هادی در این رنج فرکانسی داشته باشند.

کاربرددیودها:

مهمترین کاربرد عملی دیود، تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مستقیم است. در بسیاری از آداپتورها جریان برقی که بهوسیلهٔ ترانسفورماتور کاهش یافته است بهکمک یک دیود (یکسوسازی نیمموج)، دو دیود (در ترانسفورماتور با ثانویهٔ سهسر) یکسوسازی تمامموج یا با چهار دیود (در ترانسفورماتور با ثانویهٔ دوسر) یکسوسازی تمامموج انجام میشود. توجّه داشته باشید که ولتاژ یکسو پس از این دیودها، بسامد ریپل به میزان دوبرابر فرکانس متناوب (در حالت تمامموج) را دارد و جهت مستقیم شدن کامل ولتاژ بایستی خازن صافی با ولتاژ مجاز، ظرفیّت بالا (با توجّه به مقدار جریان مصرفی ) و با رعایت قطبیّت و پس از پُل-دیود نصب شود.

در گیرندههای AM مانند رادیو، دیودْ نقش آشکارساز را دارد چنانکه فرکانس میانی پس از تقویت در بخش تقویت کننده فرکانس میانی، وارد یک دیود میشود و خروجی آن سیگنال نهایی قابل استفاده است. گرچه معمولاً بجای دیود ازترانزیستور استفاده میشود تا یک طبقهٔ تقویت صورت گرفته باشد و دیود بِیْس-اِمیتِر ترانزیستور کار آشکارسازی را هم عملاً انجام خواهد داد.

در موردهای خاص، هنگامی که برای روشن کردن وسیلههای الکتریکی تنها دسترسی به جریان الکتریکی مستقیم باشد برای جلوگیری از سوختن وسیلهٔ الکتریکی براثر اتّصال معکوس سیم مثبت و منفی، از یک دیود در ابتدای مسیر جریان برق استفاده میکنند. اگر این دیود در مسیر مثبت جریان با مصرف کننده در حالت سِری باشد به آن دیود یکسوساز میگویند؛ ولی اگر بصورت موازی با مصرف کننده و بشکل معکوس قرار گرفته باشد به آن «دیود محافظ در بایاس معکوس» میگویند. از نوعی دیود به نام «زِنِر» در ساخت نوعی تنظیم کننده ولتاژ استفاده میشود.

مقادیر حد در دیود:

در کاربرد دیود ها نیز همانند سایر تجهیزات الکترونیکی با محدودیّتهایی مواجه میباشیم. آشنایی با این محدودیّتها طرّاح را در گزینش دیودی که بتواند شرایط ملزوم مدار دلخواهش را برآورده سازد، یاری میکند. از محدودیّتهای عمدۀ دیود، «بیشینهٔ جریان»، «بیشینهٔ ولتاژ»، «بیشینهٔ توان اتلافپذیر» و «سرعت قطع و وصل» آن را میتوان نام برد که در ادامه به شرح آنها میپردازیم.

بیشینهٔ جریان و ولتاژ دیود:

بیشینهٔ جریانی که دیود میتواند از خود بگذراند، به جنس و سطح مقطع دیود بستگی دارد و معمولاً کارخانۀ سازنده بیشینهٔ جریان مستقیم و بیشینهٔ جریان معکوس دیود را مشخّص میکند. همچنین بیشینهٔ ولتاژ مستقیم و معکوس دیود توسّط سازنده داده میشود. باید توجّه داشت که مقدارهای دادهشده مربوط به دمای اتاق برای بدنهٔ دیود میباشند.

بیشینهٔ توان اتلافپذیر دیود:

از جمله عاملهایی که میتوانند باعث خرابی قطعات الکترونیکی شود، بالا رفتن دما از یک حدّ مجاز است. در افزارههای مقاومتی، چنانکه میدانیم توان مصرفی بصورت حرارت ظاهر میشود که باید بنحو مناسبی با محیط پیرامون مبادله شود. هرچه تبادل حرارت با محیط شدیدتر باشد، مشکلهای ناشی از افزایش دما کمتر میشود. افزارههایی که دارای سطح خارجی بزرگتریاند، بهتر میتوانند این تبادل حرارتی را انجام دهند. به همین دلیل، مقاومتها یا دیودهایی که توان نامیبزرگتری دارند در حجمهای فیزیکی بزرگتری ساخته میشوند. همچنین جنس مادّههایی که در ساختمان افزاره بکار میروند، در این امر تأثیر بسزایی دارد. در دیودهای پیوندی، افزایش بیش از حدّ دما میتواند باعث تغییر خواصّ بلور از قبیل تغییر ni، u، p و … گردد، یا بعلّت یکنواخت نبودن ضریب انبساط حرارتی تغییرهای مکانیکی در ساختمان آن پدید آورد. همچنین ذوب شدن لحیمهایی که در اتّصالها بکار رفتهاند ممکن است باعث خرابی دیود شود. درحالیکه دیودهای ژرمانیومبیشینهٔ ۷۵ تا ۱۰۰ درجۀ سیلسیوس را میتوانند تحمّل کنند، دیودهای سیلیکون تا حدود ۲۰۰ درجۀ سیلسیوس قابل استفاده میباشند. برای افزایش توانایی انتقال حرارت میتوان از عاملهای کمکی از قبیل گرماگیر، گذر مایعات و گذر جریانهای هوا توسّط پنکه استفاده شود. در هر صورت با توجّه به وضعیّت و شرایط نصب، هر دیود، توان بیشینهای خواهد داشت که آن را با Pdmax{displaystyle P_{d}^{text{max}}} مینمایانند. بنابراین، ولتاژ و جریان مجاز دیود در رابطۀ زیر صدق میکند:

Vd⋅Id≤Pdmax{displaystyle V_{d}cdot I_{d}leq P_{d}^{text{max}}}

از آنجا که Pdmax{displaystyle P_{d}^{text{max}}} برای هر دیود توسّط کارخانۀ سازنده داده میشود، میتوان بهکمک ترسیم در صفحۀ مختصههای ولتاژ-جریان دیود و با توجّه به نامساوی بالا، ناحیههای مجاز تغییرهای جریان و ولتاژ دیود را مشخّص کرد. در استفاده از دیودها، باید این نکته را در نظر داشت که توان Pdmax{displaystyle P_{d}^{text{max}}} که توسّط کارخانۀ سازنده داده میشود، معمولاً در دمای محیط ( 25∘C{displaystyle 25^{circ }{text{C}}}) است. با بالا رفتن دما، توان اتلافپذیر نیز کاهش مییابد.

سرعت قطع و وصل دیود:

در مدارهای کلید یا مدارهای منطقی معمولاً با قطع و وصل دیود سروکار داریم. در این موردها باید به محدودیّت سرعت قطع و وصل دیود توجّه کرد و با توجّه به بسامد قطع و وصل منظور، دیود مناسب را برگزید. معمولاً دیودهای که با نام «uf» شروع میشوند، دیودهای با سرعت قطع و و صل بالا میباشند.

مشخّصههای مهمّ دیود:

از مشخّصههای مهمّ دیود، مقدارهای حدّی ولتاژ و جریان تحمّلپذیر توسّط آن میباشند که میتوان آنها را در کتابچههای فنّی دیود یافت؛ از جمله:

• جریان متوسّط یا I_f که بیشینهٔ مقدار مجاز جریان در بایاس مستقیم است توسّط آمپرسنج دیسی قابل اندازهگیری خواهد بود.
• جریان بیشینه یا I_M که بیشترین جریانی است که اگر با بازههای زمانی ۱۰میلیثانیهای به دیود اِعمال گردد، به دیود آسیبی نخواهد رسید و میتوان به آن بیشینهٔ جریان تکراری نیز گفت.
• بیشینهٔ جریان لحظهای ناتکراری یا I_FSM بیشینهٔ جریانی است که دیود در بازههای زمانی کوتاه تنها برای یکبار میتواند تحمّل کند.
• بیشینهٔ ولتاژ معکوس تکراری یا V_RRM بیشینهٔ ولتاژی است که در بایاس معکوس به دیود، آسیبی نخواهد رساند.
• بیشینهٔ ولتاژ معکوس ناتکراری یا V_RSM بیشینهٔ ولتاژ لحظهای قابل تحمل برای دیود در بایاس معکوس است.

منابع:

 

• مشارکتکنندگان ویکیپدیا، «Diode»، ویکیپدیای انگیسی، دانشنامهٔ آزاد.
• علیبابا، محمدمهدی. کنترلکنندههای منطقی. انتشارات گویش نو، ۱۳۹۰. شابک ۹۷۸-۶۰۰-۵۰۸۴-۶۹-۶.
• میرعشقی، سید علی. مبانی الکترونیک. نشر شیخ بهایی، ۱۳۹۰.

وبلاگ درسی و پژوهشی...