دیود چیست و معرفی انواع دیود به زبان ساده

دیود قطعه‌ای است که در حوزه الکترونیک کاربردهای بسیاری دارد. اما برای آنکه بدانید در چه قسمت‌هایی می‌توان از این قطعه کمک گرفت، در این مقاله قصد داریم به توضیح دیود به زبان ساده بپردازیم. افرادی که به صورت حرفه‌ای در این حیطه فعالیت می‌کنند، به این قطعه یکسوساز هم می‌گویند.

این نامگذاری بیشتر به دلیل جهت عبور جریان الکتریکی است. در واقع جریان الکتریکی از چنین محصولی می‌تواند صرفا در یک جهت خاص عبور کند. در حال حاضر شاهد عرضه انواع دیود یکسوساز به بازار هستیم که هر کدام ویژگی‌ها و خصوصیات منحصربه‌فردی دارد. برای آشنایی با انواع و نحوه کارایی چنین قطعه‌ای، پیشنهاد می‌کنیم ادامه مطلب ار به طور کامل مطالعه کنید.

دیود (Diode) چیست و چگونه عمل می کند؟

دیود معمولاً دارای بدنه‌ای استوانه‌ای به رنگ مشکی است که در انتهای آن یک خط وجود دارد. دو سیم از دو انتهای دیود بیرون آمده‌اند که برای قرار دادن دیود در مدار الکتریکی به کار می‌روند. به انتهای سمت چپ دیود، آند و به انتهای سمت راست آن، کاتد گفته می‌شود. دیود یک وسیله نیمه‌رسانا است که به عنوان کلید یک طرفه برای جریان الکتریکی عمل می‌کند. آند از نیمه‌رسانای نوع p و کاتد از نیمه‌رسانای نوع n تشکیل شده است. تصویر یک دیود ساده در ادامه نشان داده شده است.

در برخی از شرایط، ساختار انواع مدار الکتریکی موازی و سری نیاز به تغییراتی دارد. به عنوان مثال باید از قطعه‌ای در آن استفاده شود تا جریان الکتریکی صرفا بتواند در یک مسیر حرکت کند. اگر بخواهیم به معرفی دیود به زبان ساده بپردازیم، بهتر است با مثال آن را واضح‌تر توضیح دهیم.

اگر دریچه‌های مختلفی که در بدن انسان وجود دارد را مدنظر قرار دهید، به‌ گونه‌ای عمل می‌کند که جریان خون بتواند به راحتی از یک طرف عبور کند. با این حال ساختار هر یک به گونه‌ای طراحی شده تا خون نتواند در جهت عکس آن به قسمت قبلی برگشت کند. دیود نیز عملکرد مشابه یک دریچه را در مدار الکتریکی خواهد داشت. جهت دیود در مدار طوری قرار می‌گیرد تا جریان بتواند از یک مسیر بدون مقاومت خاص عبور کند. اما به منظور انکه از عبور همین جریان در جهت عکس ممانعت به عمل آید، مقاومت زیادی ایجاد می‌شود.

بایاس دیود به چه معناست؟

در قسمت قبلی دیود توضیح داده شد. اما گاهی اوقات با اصطلاحی به نام بایاس دیود در این حوزه روبه رو می‌شوید و نمی‌دانید که به چه معناست. بایاس‌کردن دیود به این معنا است که در مدار الکتریکی، ولتاژ به دو سر آن اعمال ‌شود. بر همین اساس، 2 نوع بایاس تعریف می‌کنند:

 بایاس فوروارد یا مستقیم

گاهی اوقات ولتاژ در مدار الکتریکی به گونه‌ای به 2 طرف دیود اعمال می‌شود که نتیجه آن، مثبت‌تر شدن سمت آند نسبت به کاتد است. این وضعیت سبب خواهد شد تا حامل‌ها بار، بدون مقاومت و به راحتی در مسیر خود جابه‌جا شوند. در حقیقت، دیود در این شرایط جریان را به خوبی از خود عبور خواهد داد.

بایاس معکوس، افزایش مقاومت در دیود

مطمئنا زمانی که عکس بایاس مستقیم صورت بگیرد، مقاومت در دیود با افزایش چشم‌گیری همراه خواهد بود. در حقیقت ولتاژ آند نسبت به کاتد منفی‌تر می‌شود و همین عامل سبب خواهد شد تا جریانی از دیود عبور نکند. از این ویژگی معمولا برای حفاظت از قطعات مختلف مدار کمک گرفته می‌شود.

انواع دیود و کاربرد های آن

با بررسی دیود به زبان ساده، اکنون وقت آن رسیده که بیشتر با کاربردی‌ترین انواع این قطعات آشنا شوید. در ادامه به طور کامل هر یک را توضیح خواهیم داد:

دیود و ولتاژ زنر

شاید یکی از قدیمی‌ترین قطعات دیود زنر باشد. کلارنس زنر در قرن 20 میلادی با این اختراع توانست خدمت بزرگی به حوزه الکترونیک انجام دهد. در این قطعه معمولا جریان از آند به سمت کاتد در حرکت است. با این حال چنین قابلیتی برای آن در نظر گرفته شده تا جریان بتواند از کاتد به آند هم حرکت کند. برای این منظور باید سطح آستانه ولتاژ دو سر آن را به اندازه ولتاژ زنر برسانید.

امروزه شاهد آن هستیم که از انواع دیود زنر برای حفاظت از قطعات مختلف کمک می‌گیرند. به همین علت، این قطعه بیشتر در تنظیم و تثبیت ولتاژ در مدار نقش ایفا می‌کند.

دیود خازنی یا واراکتور

پیش‌تر هنگام بررسی دیود به زبان ساده به این موضوع اشاره کردیم که گاهی ولتاژ اعمالی سبب بایاس معکوس می‌شود. از این نوع بایاس در دیود واراکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. از دیود خازنی یا واراکتور بیشتر در وسایل ارتباطی که با فرکانس‌‌های رادیویی سر و کار دارد، کمک گرفته می‌شود. به عنوان مثال، فیلترهای ماهواره‌ای و تلفن‌های همراه از جمله موارد کاربرد دیودهای واراکتور است.

دیود لیزری، تبدیل جریان به فوتون

علت نام‌گذاری این دیودها، تبدیل جریان الکتریکی به نور است. در لیزرها معمولا فوتون‌ها به صورت هم فاز با یکدیگر عبور می‌کنند. همین خصوصیت در دیودهای لیزری وجود دارد و به همین علت نور منتشرشده همانند یک لیزر به نظر می‌رسد. بیشتر از دیودهای لیزری برای قطعات الکترونیکی نظیر دی وی دی و سی دی درایورها استفاده می‌شود. علاوه‌بر این محصولات، امروزه شاهد به کارگیری آن‌ها در چاپگرهای لیزری هستیم.

دیودهای ال ای دی یا نورافشان

گاهی دیود بایاس به صورت مستقیم است. در دیودهای ال ای دی نیز بایاس فوروارد ایجاد می‌شود تا با عبور جریان، بتوان فوتون‌های نوری را منتشر کرد. معمولا محصولات مختلف نور متفاوتی را از خود منتشر می‌کند. این تفاوت رنگ با توجه به ساختار دیود است.

دیودهای بهمنی با بایاس معکوس

از دیگر دیودهایی که به منظور محافظت از محصولات مختلف موجود در مدار استفاده می‌شود، می‌توان به دیودهای بهمنی اشاره کرد. این قطعات با داشتن بایاس معکوس، جریان الکتریکی را در ولتاژهای خاص قطع می‌کند. همین موضوع سبب خواهد شد تا آسیبی به قطعات در ولتاژهای بسیار بالا وارد نشود. مدارهای ولتاژ بالا و القایی از جمله مهم‌ترین کاربردهای دیودهای بهمنی محسوب می‌شود.

فوتو دیود، عملکرد عکس دیودهای نورافشان

شاید تا به اینجای کار با چنین موضوعی آشنا شدید که جریان الکتریکی می‌تواند در برخی دیودها به فوتون‌های نوری تبدیل شود. با این حال در سال‌های اخیر دیودهایی به بازار عرضه شده که توانایی تبدیل فوتون نوری به جریان الکتریکی را دارد. شاید واضح‌ترین مثال این دیودها، سلول‌های خورشیدی باشد. با این تفاوت که سلول‌های خورشیدی یک دیود نسبتا بزرگ تلقی می‌شود. در چنین قطعه‌ای زمانی که فوتون‌ها جذب می‌شود، به جریان الکتریکی تبدیل خواهد شد.

کدام نوع دیود را انتخاب کنیم؟

علی‌رغم اینکه در این مقاله دیود به زبان ساده بررسی شد، اما خیلی از افراد ممکن است هنگام انتخاب دیود مناسب برای مدار الکتریکی مدنظرشان با چالش مواجه شوند. اینکه کدام یک از انواع دیود می‌تواند در مدار الکتریکی مدنظر شما کارآمد باشد، با توجه به ساختار و عملکرد هریک متفاوت است.

همچنین باید ویژگی‌هایی نظیر بایاس مستقیم یا معکوس را در هر دیود در نظر بگیرید؛ زیرا این مورد در قطع و وصل جریان تاثیر بسیاری دارد. اگر به دنبال دیودی هستید که در جلوگیری از ورود آسیب به قطعات مختلف موثر باشد، می‌توانید به سراغ انواعی بروید که بایاس معکوس دارد.