دیود و انواع آن ها
دیود یکی از مهمترین قطعات الکترونیکی نیمههادی است که کاربردهای گستردهای در مدارهای الکترونیکی دارد. این تحقیق به معرفی ساختار دیود، نحوه عملکرد آن و بررسی انواع مختلف دیودها از جمله دیود پیان، زنر، LED، شاتکی، تونلی، واراکتور و غیره میپردازد. همچنین کاربردهای هر نوع دیود در صنعت و فناوری بررسی شده و مزایا و محدودیتهای آنها بیان میشود. روش رفرنسدهی در این تحقیق، مطابق با استاندارد APA انجام شده است.
مقدمه
دیودها از اجزای اصلی مدارهای الکترونیکی هستند و وظیفه اصلی آنها، عبور جریان الکتریکی در یک جهت و ممانعت از عبور آن در جهت مخالف است (Sedra & Smith, 2015). با پیشرفت تکنولوژی، انواع مختلفی از دیودها توسعه یافتهاند که هرکدام دارای ویژگیها و کاربردهای خاص خود هستند.
1. تعریف دیود و تاریخچه دیود یک قطعه نیمههادی است که از اتصال دو نوع ماده نیمههادی نوع P و N تشکیل شده است. نخستین دیودهای تجاری در اوایل قرن بیستم ساخته شدند و از آن زمان تاکنون، پیشرفتهای زیادی در این زمینه حاصل شده است (ملکزاده، 1397).
2. ساختمان و عملکرد دیود هنگامی که دو ماده نیمههادی نوع P و N به یکدیگر متصل میشوند، در ناحیه اتصال آنها یک سد پتانسیل بهوجود میآید که از عبور حاملهای بار جلوگیری میکند. با اعمال ولتاژ مناسب، این سد از بین رفته و جریان برقرار میشود (Neamen, 2012).
3. انواع دیودها:
الف) دیود پیان (PN Junction Diode): سادهترین نوع دیود است که در مدارهای یکسوکننده استفاده میشود
ب) دیود زنر (Zener Diode): برای تثبیت ولتاژ بهکار میرود و در بایاس معکوس در یک ولتاژ مشخص شروع به هدایت میکند (Floyd, 2017)
ج) دیود نورافشان (LED): در هنگام عبور جریان در جهت مستقیم، نور منتشر میکند. این دیود در نمایشگرها، روشنایی و نشانگرها استفاده میشود (O'Sullivan & Igoe, 2004).
د) دیود شاتکی: دارای افت ولتاژ کمتری نسبت به دیود پیان است و در مدارهای پرسرعت کاربرد دارد
(Horowitz & Hill, 2015).
ه) دیود تونلی: در این نوع دیود، از پدیده تونلزنی کوانتومی استفاده میشود و در مدارهای فرکانس بالا استفاده میشود.
و) دیود واراکتور: ظرفیت خازنی آن با تغییر ولتاژ بایاس تغییر میکند و در مدارات تنظیم فرکانس استفاده میشود (Malvino & Leach, 2011).
ز) دیود گان و دیود PIN: هر دو برای کاربردهای خاصی مانند مخابرات و امواج مایکروویو طراحی شدهاند.
4. کاربردها: دیودها در منابع تغذیه، رگولاتورها، سیستمهای مخابراتی، مدارات روشنایی، مدارهای فرکانس بالا و بسیاری دیگر از سامانههای الکترونیکی استفاده میشوند (ملکی، 1400).
5. مزایا و محدودیتها:
مزایا:
- ابعاد کوچک و هزینه کم
- قابلیت کار در ولتاژ و جریانهای مختلف
محدودیتها:
- حساسیت به حرارت
- محدودیت در توان کاری
جمعبندی:
دیودها از اساسیترین قطعات الکترونیکی هستند که با توجه به نوع ساختار و عملکردشان، در حوزههای متعددی بهکار گرفته میشوند. شناخت کامل انواع دیود و کاربردهای آنها برای طراحی بهینه مدارهای الکترونیکی ضروری است.
فهرست منابع :
Floyd, T. L. (2017). Electronic Devices (10th ed.). Pearson. Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The Art of Electronics (3rd ed.). Cambridge University Press. Malvino, A. P., & Leach, D. (2011). Electronic Principles (7th ed.). McGraw-Hill. Neamen, D. A. (2012). Semiconductor Physics and Devices (4th ed.). McGraw-Hill. O'Sullivan, D., & Igoe, T. (2004). Physical Computing. Thomson. ملکزاده، س. (1397). مبانی الکترونیک. انتشارات دانشگاه صنعتی شریف. ملکی، م. (1400). الکترونیک کاربردی. انتشارات پیام نور.
