دیود و انواع آن

دیود پیوندی
از پیوند دو نوع نیم رسانای n و p یک قطعه الکترونیکی به نام دیود بوجود می‌آید که در انواع مختلفی در سیستمهای مخابرات نوری ، نمایشگرهای دیجیتالی ، باتری‌های خورشیدی و ... مورد استفاده قرار می‌گیرد.


دید کلی
دیود یک قطعه ‌الکترونیکی است که ‌از به هم چسباندن دو نوع ماده n و p (هر دو از یک جنس ، سیلیسیم یا ژرمانیم) ساخته می‌شود. چون دیود یک قطعه دو پایانه ‌است، اعمال ولتاژ در دو سر پایانه‌هایش سه حالت را پیش می‌آورد.
دیود بی بایاس یا بدون تغذیه که ولتاژ دو سر دیود برابر صفر است و جریان خالص بار در هر جهت برابر صفر است.
بایاس مستقیم یا تغذیه مستقیم که ولتاژ دو سر دیود بزرگتر از صفر است که ‌الکترونها را در ماده n و حفره‌ها را در ماده p تحت فشار قرار می‌دهد تا یونهای مرزی با یکدیگر ترکیب شده و عرض ناحیه تهی کاهش یابد. (گرایش مستقیم دیود)
تغذیه یا بایاس معکوس که ولتاژ دو سر دیود کوچکتر از صفر است، یعنی ولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می‌شود که قطب مثبت آن به ماده n و قطب منفی آن به ماده p وصل گردد و به علت کشیده شدن یونها به کناره عرض ناحیه تهی افزایش می‌یابد (گرایش معکوس دیود).
مشخصه دیود در گرایش مستقیم
فرض کنید توسط مداری بتوانیم ولتاژ دو سر یک دیود را تغییر دهیم و توسط ولتمتر و آمپرمتر ولتاژ و جریان دیود را در هر لحظه اندازه گیری کرده ،بر روی محورهای مختصات رسم نماییم.جریان I در جهتی است که دیود قادر به عبور آن است .به همین علت اصطلاحاَ گفته می شود دیود در گرایش مستقیم یا بایاس مستقیم است . در هر حال اگر توسط پتانسیومتر ولتاژ دو سر دیود را از صفر افزایش دهیم ،مشاهده می شود تا ولتاژ به خصوصی ، جریان قابل ملاحظه ای از دیود عبور نمی کند.به این ولتاژ زانو می گویند ،این ولتاژبرای دیودهای از جنس ژرمانیم 2/0 ولت و برای دیودهای سیلیسیم 7/0 ولت است .تا ولتاژ زانو اگرچه دیود در جهت مستقیم است ، اما هنوز دیود روشن نشده است .از این ولتاژ به بعد ، به طور ناگهان جریان در مدار افزایش یافته و هرچه ولتاژ دیود را افزایش دهیم ، جریان دیود افزایش می یابد .
مشخصه دیود در گرایش معکوس
هرگاه جهت دیود را تغییر داده یعنی برعکس حالت گرایش مستقیم ، در جهت بایاس معکوس جریان مدار خیلی کم بوده و همچنین با افزایش ولتاژ معکوس دو سر دیود جریان چندان تغییر نمی کند به همین علت به آن جریان اشباع دیود گویند که این جریان حاصل حاملهای اقلیت می باشد . حدود مقدار این جریان برای دیودهای سیلیسیم ،نانو آمپر و برای دیودهای ژرمانیم حدود میکرو آمپر است. ارگ ولتاژ معکوس دیود را همچنان افزایش دهیم به ازاء ولتاژی ، جریان دیود به شدت افزایش می یابد . ولتاژ مزبور را ولتاژ شکست دیود می نامند و آنرا با VBنشان می دهند . دیودهای معمولی ،اگر در ناحیه شکست وارد شوند از بین می روند .(اصطلاحاَ می سوزند).
بنابر این ولتاژ شکست دیود یکی از مقادیر مجاز دیود است که توسط سازنده معین می گردد و استفاده کننده از دیود باید دقت نماید تا ولتاژ معکوس دیود به این مقدار نرسد.
البته در حالت مستقیم نیز جریان دیود اگر از حدی تجاوز نماید به علت محدودیت توان دیودباعث از بین رفتن دیود می گردد.این مقدار نیز یکی از مقادیر مجاز دیود است و به آن جریان مجاز دیود گفته می شود و توسط سازنده دیود معین می گردد.

*تحلیل مدارهای دیودی*

معرفی دیودها: دیود به عنوان ساده ترین اختراع غیرخطی می باشد که این متن در مورد آن شرح داده است. این عنصر دارای تنوع بسیار بوده و اکثر به یک صورت مورد استفاده قرار میگیرد یا به بیانی دیگر د رتمامی شاخه های صنعت الکترونیک کاربرد دارد.

از انواع آن میتوان به دیود خلا دیود گاز، دیودهای یک سو ساز فلزی، دیودهای نیمه هادی و دیودهای تونل و ... اشاره کرد. به دیود نیمه هادی ارجعیت بیشتری می دهیم چرا که تئوری مربوط به ساخت این نوع خاص از انواع دیود مرتبط وصادق برای انواع دیگر است.

2-مشخصات مداری دیود در این بخش اموزش داده خواهد شد.

در ضمن تکنیکهای تصویری مورد تاکیدی باشند چرا که تصویر قابل رویتی از عملکرد مدار را نمایش می دهند و اطلاعاتی را عرضه می کنند که نمی توان صرفا از رفتار چیزی معمار آنها را بدست آورد.

این تکنیکهای تصویری شامل رفتار خط بار ac,dc می باشند که فراهم آورنده ی سیگنال کوچک و سیگنال بزرگ است. اگر چه این روشها معمولا در تحلیل مدارات دیودی استفاده نمی شوند اما آنها را برای قوی ومحکم ساختن مجموعه آثار ومنابع دانشجویان در این بخش معرفی کرده ایم.

وقتی ترازیستورها پیچیده می باشند مشکلات دیگر مواجه شده بسیار راحتتر خواهند بود وقتی که آنها را با دیود شبیه سازی کنیم.

1-2-خاصیت غیرخطی-دیوید ایده آل

داتشجویان معمولا تحصیل خود را با در نظر گرفتن نمونه های خطی مدار آغاز می کنند که ساده ترین آنها مقاومت می باشد. رابطه ی ولت-آمپر یعنی همان مشخصه ی vi یک مقاومت با مافوق ساده هم توضیح داده شده است که ما گاهی اوقات تفسیر نموداری آن را بررسی نمی کنیم. مشخصه ی خطی ترازیستور در شکل 1-1-2 مشخص است و مشخصه ی غیرخطی دیوید هم در اینجا به وضوح وجود دارد. وقتی ولتاژ منبع مثبت باشد جریان id هم مثبت خواهد بود.