دیود (Diode) نام قطعه ای الکترونیکی است که در مدار‌های الکتریکی از آن استفاده می شود. ویژگی اصلی این قطعه، عبور دادن جریان الکتریکی در یک جهت می باشد. در این مقاله قصد داریم تا ویژگی ها و نحوه تشخیص انواع دیود ها را به زبان ساده بیان کنیم.
نماد دیود ( Diode )
با توجه به این که دیود جریان الکتریکی را تنها در یک جهت عبور می دهد، در نتیجه نماد استفاده شده برای آن نیز باید بیان گر این موضوع نیز باشد.
بردار مشکی رنگ ▶ جهت جریان الکتریکیِ i را بیان می کند. جهت مثبت دیود، پایه ای می باشد که جریان الکتریکی به آن وارد و جهت منفی دیود، پایه ای می باشد که جریان از آن خارج می شود. احتمالا شما نیز متوجه مفهوم این نماد شده اید. خط عمودی استفاده شده نشان دهنده این است که جریان، اجازه عبور از سمت راست به چپ را ندارد.
با توجه به موارد ذکر شده، نماد دیود، جهت جریان الکتریکی را به ما نشان خواهد داد. به بخش منفی دیود، ” کاتد ” (Cathode) و به بخش مثبت آن، ” آند ” (Anode) می گویند. به یاد داشته باشید که این دو بخش ترمینال های یک دیود نام دارند.
تشخیص ترمینال ها در یک دیود واقعی
دیود‌ها به شکل قطعاتی بسیار کوچک از سیلیکون طراحی و ساخته خواهند شد. روش های مختلفی جهت تشخیص پایه های یک دیود موجود می باشد. اغلب در دیود‌های به شکل شیشه یا پلاستیکِ مشکی، بخشی مجزا توسط یک نوار مشخص شده می باشد. نوار مجزا شده، ترمینالِ کاتد دیود را نشان می دهد.
در LEDها نیز پایه ها با اندازه متفاوت ساخته خواهند شد. جریان از سمت پایه بلند‌تر به دیود وارد شده و از سمت پایه کوتاه تر خارج می شوند. از این رو پایه بلند‌تر آند و کوتاه تر، کاتد را نشان می دهند
جریان مستقیم و معکوس
بسته به نوع کاربری، دیود‌ها را می توان به شکل های مختلفی در یک مدار قرار دهید. در هر کدام از این حالات، جریان برقرار شده در دیود به صورت متفاوتی عمل خواهد کرد.
جریان مستقیم
تصور کنید در دو سر یک دیود سیلیکونی، ولتاژی برابر با ۰.۲V اعمال بشود. با اعمال این ولتاژ اندک، جریان الکتریکی در دیود برقرار نخواهد شد. هنگامی که اندازه ولتاژ تا ۰.۶V افزایش پیدا کند، جریان الکتریکی قابل اندازه گیری در دیود برقرار می شود. با افزایشِ بیشتر از این مقدار، جریان به سرعت در دیود افزایش پیدا می کند. در این نقطه، نمودار i-v تقریبا به صورت عمودی خواهد شد.
با توجه به مفاهیم ذکر شده، زمانی که ولتاژی مثبت دو سر یک دیود اعمال شود، به حالت ایجاد شده، بایاس مستقیم (Forward Bias) می گویند. در حقیقت زمانی یک دیود بایاس مستقیم می باشد که در تمامی نقاط، ولتاژ در بخش مثبت قرار گرفته باشد.
در شرایطی نرمال، ولتاژ در حالت بایاس مستقیم، بین ۰.۶ تا ۰.۷۵ ولت می باشد. اگر ولتاژ اعمال شده، در شرایطی اجباری بیشتر از ۰.۷۵ ولت شود، جریان الکتریکی بسیار زیاد خواهد شد که منجر به داغ شدن دیود خواهد شد.
جریان معکوس
اگر ولتاژی منفی دو سر دیود اعمال شود، پایه در پتانسیل بیشتری نسبت به + قرار دارد. به دیود در این حالت، دیود با بایاس معکوس (Reverse Bias) می گویند. در حالت معکوس، اندازه جریان الکتریکی تقریبا نزدیک به صفر و دارای مقداری منفی می باشد.
در مواردی به این جریان، جریان اشباع معکوس (Reverse Saturation Current) نیز می گویند. اندازه این جریان در دیود‌های استاندارد بین Is=10-9 A تا Is=10-۱۲ A می باشد. البته دقت داشته باشید که در تحلیل های الکتریکی این مقدار را برابر با صفر در نظر خواهند گرفت.
دیود در حالت بایاس، در بعضی موارد ممکن است نتواند نقش خود را ایفا کند. برای نمونه در ولتاژ‌های بالا، تحت عنوان ولتاژ شکست (Breakdown Voltage) یا VBR، دیود همانند یک رسانا عمل می کند و جریان الکتریکی را از خود عبور خواهد داد. در لحظه شکست، جریان به سرعت و در جهت معکوس افزایش پیدا می کند. در بیشتر مواقع تلاش بر این است که دیود به دور از ولتاژ شکست نگه داشته شود.
منبع
https://blog.faradars.org/diode/
