انواع دیود و ویژگیهای فنی
مبانی عملکرد دیود
دیود به عنوان یک عنصر الکترونیکی دو سر، بر اساس خاصیت نیمههادیها عمل میکند. اساسیترین ساختار آن شامل یک پیوند PN است که از اتصال یک ناحیه نیمههادی نوع P (دارای حفرههای فراوان) و یک ناحیه نیمههادی نوع N (دارای الکترونهای آزاد فراوان) تشکیل میشود. در محل اتصال این دو ناحیه، یک منطقه تخلیه ایجاد میشود که عایق است و مانع از عبور جریان در بایاس معکوس میشود. در بایاس مستقیم، با اعمال ولتاژ مثبت به آند (سمت P) و ولتاژ منفی به کاتد (سمت N)، منطقه تخلیه کاهش یافته و جریان الکتریکی به راحتی از دیود عبور میکند. آستانه ولتاژ لازم برای شروع هدایت، معمولاً برای دیودهای سیلیکونی حدود 0.7 ولت و برای دیودهای ژرمانیومی حدود 0.3 ولت است.
دیودهای یکسوساز
این دیودها برای تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) در مدارهای منبع تغذیه به کار میروند. ویژگیهای کلیدی آنها شامل توانایی تحمل جریانهای بالا و ولتاژهای معکوس زیاد است. دیودهای یکسوساز را میتوان در پیکربندیهای نیمموج، تمامموج با سر وسط (center-tapped) و پل دیودی استفاده کرد. دیودهای قدرت (Power Diodes) نوع خاصی از دیودهای یکسوساز هستند که برای جریانها و ولتاژهای بسیار بالاتر طراحی شدهاند.
دیودهای سیگنال
دیودهای سیگنال برای کار با سیگنالهای کوچک و فرکانسهای بالا طراحی شدهاند. این دیودها دارای زمان بازیابی معکوس بسیار کوتاهی هستند که امکان استفاده از آنها را در کاربردهای سوئیچینگ سریع و مدارهای رادیویی و تلویزیونی فراهم میکند. نمونههای معروف شامل دیودهای 1N4148 و 1N914 هستند که در مدارهای منطقی و آشکارسازها کاربرد دارند.
دیودهای شاتکی
دیودهای شاتکی به جای پیوند PN، از پیوند فلز-نیمههادی استفاده میکنند. این ساختار باعث کاهش قابل توجه افت ولتاژ مستقیم (VF) و زمان بازیابی معکوس (trr) میشود. افت ولتاژ مستقیم در دیودهای شاتکی معمولاً بین 0.15 تا 0.45 ولت است که منجر به اتلاف توان کمتر و راندمان بالاتر، به خصوص در منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) و مدارهای فرکانس بالا میگردد. با این حال، دیودهای شاتکی معمولاً دارای حداکثر ولتاژ معکوس پایینتری نسبت به دیودهای PN استاندارد هستند.
دیودهای زنر
دیودهای زنر برای کار در ناحیه شکست معکوس طراحی شدهاند و توانایی حفظ ولتاژ ثابتی را در دو سر خود، حتی با تغییرات قابل توجه جریان، دارند. این ویژگی آنها را برای کاربردهای تثبیت ولتاژ (Voltage Regulation) و مرجع ولتاژ (Voltage Reference) بسیار مناسب میسازد. ولتاژ شکست زنر (Vz) یک پارامتر مهم است که مقدار ولتاژ ثابتی که دیود در بایاس معکوس حفظ میکند را مشخص مینماید.
دیودهای نورگسیل (LED)
دیودهای نورگسیل یا LEDها، نوع خاصی از دیود هستند که در بایاس مستقیم، نور از خود ساطع میکنند. این پدیده به دلیل ترکیب مجدد الکترونها و حفرهها در پیوند PN و انتشار انرژی به صورت فوتون اتفاق میافتد. LEDها در انواع رنگها، از جمله فروسرخ، مرئی و فرابنفش، تولید میشوند و در کاربردهایی مانند روشنایی، نمایشگرها و سنسورها استفاده میشوند.
دیودهای واراکتور
دیودهای واراکتور (Varactor Diodes) یا دیودهای خازنی متغیر، دیودهایی هستند که ظرفیت خازنی پیوند PN آنها با تغییر ولتاژ بایاس معکوس تغییر میکند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی مانند تیونینگ مدارهای رزونانس، اسیلاتورهای کنترل شده با ولتاژ (VCO) و مدولاتورها مفید میسازد.
دیودهای نوری (Photodiode)
فوتودیودها نیمههادیهایی هستند که نور را به جریان الکتریکی تبدیل میکنند. در حالت بایاس معکوس یا بدون بایاس (حالت فتوولتائیک)، با تابش نور به پیوند PN، جفتهای الکترون حفره تولید شده و منجر به تولید جریان میشوند. این دیودها در آشکارسازهای نوری، سنسورهای نور و ارتباطات نوری کاربرد دارند.