amir9004
03-24-2009, 01:00 PM
مقدمه:
دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (قطب مثبت پیل به آند و قطب منفی به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت میباشد.
ولتاژ معکوس:
هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (مثبت به کاتد و منفی به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر میباشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.
دسته بندی دیودها:
در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.
اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode):
محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.
انواع دیود ها:
۱- دیود اتصال نقطه ای
۲- دیود زنر
۳- دیود نور دهنده LED
۴- دیود خازنی ( واراکتور )
۵- فتو دیود
- دیود اتصال نقطه ای:
دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی ( حدود PF ) می کنند . اگر بخواهیم دیود را در فرکانس های بالا به کار ببریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند.دلیل این امر این است که در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این مسئله،از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم.
- دیود زنر:
دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود.اگر یک دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد.
ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .
- دیود نوردهنده LED:
این دیود از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزایا بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :
۱- کوچک بودن و نیاز به فضای کم
۲- محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار )
۳- قطع و وصل سریع نور
۴- تلفات حرارتی کم
۵- ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت
۶- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت
۷- توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات
دیود خازنی ( واراکتور ):
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد.
فتو دیود:
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکتر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .
دیودهای سیگنال:
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف (معمولا” رادیویی و کم جریان) تا حداکثر حدود 100 m.A کاربرد دارند. معروف ترین و پر استفاده ترین آنها دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است.
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقیم پایین تری دارد، (حدود 0.2 ولت). به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.
بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند.
استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت دیودهای زنر :
همانطور که قبلا” اشاره شد، از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود.
دیودهای زنر معمولا” با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا” روی دیود نوشته می شود، مانند 4v7 که به معنی ۴.۷ ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا” مشخص است، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسیار رایج است.
روش نام گذاری دیودها:
1» روش ژاپنی: در این روش نامگذاری، از عدد 1 و حرف S که به دنبال آن می آید استفاده می شود. و سپس تعدادی شماره خواهد آمد که مراجعه به جدول می توان مشخصات الکتریکی آن را به دست آورد در این روش، جنس و نوع دیود مشخص نمی باشد. به عنوان مثال دیود 1S3010A، دیود زنراست (درموارد زیادی برای دیودهای زنر حرف A را در انتهای شماره ها می آورند) و دیود 1S310 یک دیود معمولی و دیود 1S2049 دیود واراکتور می باشد.
2» روش اروپایی: در روش اروپایی، تا سال 1960 تمامی دیودها را با حروف OA با تعدادی شماره به دنبال آن مشخص می کردند که با مراجعه به جدول می توانستیم مشخصات الکتریکی آن را بدست آوریم. مانند: دیود OA34 اما از سال 1960 به بعد این روش نامگذاری تغییر کرد. نحوه تغییر بدین صورت بود: دیودهایی که بیشتر در مدارات رادیو و تلویزیون به کار می روند، با دو حرف و سه شماره مشخص می شوند و دیودهایی که کاربرد آنها در مدارات مخصوص می باشد با سه حرف و دو شماره معین می گردند. در ذیل روش نامگذاری دو حرفی و سه شماره ای خواهد آمد:
حرف اول جنس نیمه هادی به کار رفته در دیود را مشخص می کند، اگر دیود از جنس رژمانیوم باشد با حروف A و اگر از جنس سیلیسیم باشد با حروف B مشخص می نمایند.
حرف دوم: یکی از حروف زیر می باشد که نوع دیود را مشخص می کند:
-A دیود معمولی یکسو ساز
- B دیود و اراکتور
- Y دیود یکسو کننده قدرت
- Z دیود زنر
بعد از حروف، شماره هایی آورده می شود که می توان با مراجعه به جدول مشخصات الکتریکی آن را بدست آورد. به عنوان مثال:
دیود معمولی یکسو کننده ژر مانیومی: AA116
دیود معمولی یکسو کننده سیلیسیمی: BA316
3» روش آمریکایی: در این روش نام دیود با 1N شروع می شود و پس از آن تعدادی شماره می آید که با دانستن این عدد و مراجعه به جدول مشخصان دیودها، می توان سایر مشخصات آنرا بدست آورد.
[Only registered and activated users can see links]
دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (قطب مثبت پیل به آند و قطب منفی به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت میباشد.
ولتاژ معکوس:
هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (مثبت به کاتد و منفی به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر میباشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.
دسته بندی دیودها:
در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.
اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode):
محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.
انواع دیود ها:
۱- دیود اتصال نقطه ای
۲- دیود زنر
۳- دیود نور دهنده LED
۴- دیود خازنی ( واراکتور )
۵- فتو دیود
- دیود اتصال نقطه ای:
دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی ( حدود PF ) می کنند . اگر بخواهیم دیود را در فرکانس های بالا به کار ببریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند.دلیل این امر این است که در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این مسئله،از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم.
- دیود زنر:
دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود.اگر یک دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد.
ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .
- دیود نوردهنده LED:
این دیود از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزایا بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :
۱- کوچک بودن و نیاز به فضای کم
۲- محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار )
۳- قطع و وصل سریع نور
۴- تلفات حرارتی کم
۵- ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت
۶- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت
۷- توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات
دیود خازنی ( واراکتور ):
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد.
فتو دیود:
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکتر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .
دیودهای سیگنال:
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف (معمولا” رادیویی و کم جریان) تا حداکثر حدود 100 m.A کاربرد دارند. معروف ترین و پر استفاده ترین آنها دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است.
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقیم پایین تری دارد، (حدود 0.2 ولت). به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.
بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند.
استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت دیودهای زنر :
همانطور که قبلا” اشاره شد، از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود.
دیودهای زنر معمولا” با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا” روی دیود نوشته می شود، مانند 4v7 که به معنی ۴.۷ ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا” مشخص است، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسیار رایج است.
روش نام گذاری دیودها:
1» روش ژاپنی: در این روش نامگذاری، از عدد 1 و حرف S که به دنبال آن می آید استفاده می شود. و سپس تعدادی شماره خواهد آمد که مراجعه به جدول می توان مشخصات الکتریکی آن را به دست آورد در این روش، جنس و نوع دیود مشخص نمی باشد. به عنوان مثال دیود 1S3010A، دیود زنراست (درموارد زیادی برای دیودهای زنر حرف A را در انتهای شماره ها می آورند) و دیود 1S310 یک دیود معمولی و دیود 1S2049 دیود واراکتور می باشد.
2» روش اروپایی: در روش اروپایی، تا سال 1960 تمامی دیودها را با حروف OA با تعدادی شماره به دنبال آن مشخص می کردند که با مراجعه به جدول می توانستیم مشخصات الکتریکی آن را بدست آوریم. مانند: دیود OA34 اما از سال 1960 به بعد این روش نامگذاری تغییر کرد. نحوه تغییر بدین صورت بود: دیودهایی که بیشتر در مدارات رادیو و تلویزیون به کار می روند، با دو حرف و سه شماره مشخص می شوند و دیودهایی که کاربرد آنها در مدارات مخصوص می باشد با سه حرف و دو شماره معین می گردند. در ذیل روش نامگذاری دو حرفی و سه شماره ای خواهد آمد:
حرف اول جنس نیمه هادی به کار رفته در دیود را مشخص می کند، اگر دیود از جنس رژمانیوم باشد با حروف A و اگر از جنس سیلیسیم باشد با حروف B مشخص می نمایند.
حرف دوم: یکی از حروف زیر می باشد که نوع دیود را مشخص می کند:
-A دیود معمولی یکسو ساز
- B دیود و اراکتور
- Y دیود یکسو کننده قدرت
- Z دیود زنر
بعد از حروف، شماره هایی آورده می شود که می توان با مراجعه به جدول مشخصات الکتریکی آن را بدست آورد. به عنوان مثال:
دیود معمولی یکسو کننده ژر مانیومی: AA116
دیود معمولی یکسو کننده سیلیسیمی: BA316
3» روش آمریکایی: در این روش نام دیود با 1N شروع می شود و پس از آن تعدادی شماره می آید که با دانستن این عدد و مراجعه به جدول مشخصان دیودها، می توان سایر مشخصات آنرا بدست آورد.
[Only registered and activated users can see links]