دیود (Diode)، یکی از قطعات الکترونیکی است که در انواع مختلف مدارات الکتریکی استفاده می‌شود. این قطعه اساسی را معمولا به این منظور به کار می‌گیرند تا جریان الکتریکی را در یک جهت، از مسیری به مسیر دیگر، هدایت کنند. همچنین نقش و کاربرد دیود در انواع مدارها و دستگاه‌های الکترونیکی بسیار گسترده است. اما به طور دقیق‌‌‌تر دیود چیست؟

دیود‌ها به عنوان اجزای اساسی در مدارات تقویت کننده، منابع تغذیه، مدارات سوئیچینگ، تبدیل ولتاژ و جریان، و انتقال اطلاعات استفاده می‌شوند. این تنوع در کاربردها، نشان از اهمیت بی‌نظیر دیود در علم الکترونیک دارد که بدون وجود آن، بسیاری از امکانات الکترونیکی مدرن امروزی وجود نداشتند. در ادامه به صورت کامل‌‌‌تری به مسئله انواع دیود، ویژگی و مزایا آن می‌پردازیم و به طور کل بررسی می‌کنیم که دیود چیست؟

دیود چیست؟

دیودها از اجزای اساسی و بنیادین الکترونیک محسوب می‌شوند و دارای ویژگی‌های نیمه‌رسانا هستند. واژه دیود از کلمه یونانی “Diode” گرفته شده که به معنای دو راه یا دو جهت است. دلیل این نامگذاری به علت توانایی دیود در عبور جریان الکتریکی در یک جهت و مسدود کردن آن در جهت مخالف است. خصوصیت اصلی دیود این بوده که جریان الکتریکی می‌تواند از یک سمت (کاتد به آند) عبور کند اما در جهت معکوس (آند به کاتد)، با نشان دادن مقاومت بالا، امکان عبور وجود ندارد.

عملکرد دیود الکترونیکی

دیودها از قطعات اساسی الکترونیکی هستند که دو ناحیه عملکرد اصلی دارند: بایاس مستقیم (Forward Bias) و بایاس معکوس (Reverse Bias). در زیر شیوه رفتار دیود در هر یک از این نواحی عملکرد آورده شده است:

بایاس مستقیم

با اتصال ولتاژ مثبت به آند و ولتاژ منفی به کاتد، دیود وضعیت بایاس مستقیم پیدا می‌کند. در این حالت، با اتصال دیود به یک منبع ولتاژ DC و قرارگیری مقاومت R در مدار برای محافظت، اگر اختلاف ولتاژ بین آند و کاتد دیود از ولتاژ آستانه بیشتر شود، دیود عمل هدایت جریان را انجام می‌دهد. ولتاژ آستانه در دیودهای مختلف متفاوت است، به طور مثال دیودهای سیلیکونی، ولتاژ آستانه‌‌ای در حدود 0.6 تا 0.7 ولت و دیودهای ژرمانیومی 0.2 تا 0.3 ولت دارند.

بایاس معکوس

زمانی که ولتاژ مثبت به کاتد و ولتاژ منفی به آند اعمال شود، به آن وضعیت بایاس معکوس می‌گویند که دیود به صورت مدار باز عمل کرده و اجازه عبور جریان را نمی‌دهد. توجه کنید که در حالت بایاس معکوس، امکان اعمال هر ولتاژی را به دیود ندارید. اگر ولتاژ اعمالی به دو سر دیود در حالت بایاس معکوس از یک مقدار مشخص (که به آن ولتاژ شکست یا Breakdown Voltage گفته می‌شود) بالا‌‌‌تر رود، دیود آسیب می‌بیند.

کاربرد دیود (Diode)

دیودها به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در انواع زیادی از فعالیت‌ها و حوزه‌های مختلف کاربرد دارند. برخی از انواع کاربرد دیود عبارتند از:

• یکسوسازی: تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) در مدارهای رکتیفایر یا یکسوساز
• تنظیم ولتاژ: در مدارهای تنظیم کننده ولتاژ، برای استحکام بخشیدن به سطوح ولتاژی و تنظیم آن‌ها
• دمودولاسیون (Demodulation) سیگنال: برای استخراج سیگنال‌های دارای اطلاعات اصلی از موج‌های حامل در سیستم‌های ارتباطی
• گیت‌های منطقی: به عنوان اجزای اساسی در مدارهای منطق دیجیتال، برای ساخت گیت‌های منطقی مانند AND، OR و NOT
• محافظت در مقابل ولتاژ بیش از حد: برای محافظت از اجزاء الکترونیک حساس در برابر نوسانات ولتاژ، افزایش ناگهانی ولتاژ و یا بر اثر اتصال معکوس
• دیودهای نورافشان (LED): کاربردهای نورپردازی، نمایشگرها، نشانگرها و علائم
• فوتودیودها: با قرارگیری در معرض نور مستقیم، برای تولید ولتاژ یا جریان در سیستم‌های ارتباطی نوری، حسگرهای نوری و دستگاه‌های تصویربرداری
• کاربردهای سوئیچینگ: به عنوان کلیدهای الکترونیکی، برای انتقال سیگنال‌ها، تولید پالس و شکل‌دهی موج

ویژگی‌ها و مزایای دیود

در کل، دیودها به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای که دارند، در بسیاری از برنامه‌های الکترونیکی، از جمله تبدیل جریان، انتقال انرژی و مدارهای منطقی استفاده می‌شوند. در ادامه توضیح خواهیم داد که انواع ویژگی‌های دیود چیست؟

• یکسوسازی جریان: دیودها قادرند جریان الکتریکی را به یک جهت تبدیل کنند، که این ویژگی امکان تبدیل جریان متناوب به مستقیم را فراهم می‌سازد.
• انتقال حرارت کم: دیودها دارای تابعیت حرارتی کمی هستند که به طور معمول حرارت کمتری را تولید می‌کنند و نیاز به سیستم خنک‌کننده کمتری دارند.
• اندازه و وزن کم: دیودها به طور معمول از اندازه و وزن کوچکی برخوردارند که آن‌ها را به انتخاب مناسبی برای برنامه‌هایی با فضای محدود تبدیل کرده است.
• مصرف توان کم: مصرف توان دیودها در مقایسه با بسیاری از اجزای الکترونیکی کمتر است، که این ویژگی آن‌ها را برای برنامه‌هایی با مصرف انرژی پایین مناسب می‌کند.
• سرعت بالا: دیودها نسبت به تریستورها، ترانزیستورها و IGBT ها سرعت پایینتر ولی قیمت مناسبتری نسبت به موارد گفته شده دارند، اما دقت داشته باشید که نمی‌توان از دیودها برای کاربردهایی با فرکانس‌های بالا استفاده کرد ولی در مدارات با فرکانس پایین جایی که قیمت برایتان حائز اهمیت باشد می توان استفاده نمود.
• قیمت مناسب: دیودها معمولاً با قیمت مناسبی در دسترس هستند که می‌توان آن‌ها را در کاربردهای گوناگون به کار برد.
• پایداری بالا: دیودها دارای پایداری و عمر طولانی هستند که امکان استفاده طولانی مدت از آن‌ها را برای بسیاری از برنامه‌های الکترونیکی فراهم می‌کند.

انواع دیود الکترونیکی

دیود‌ها در علم الکترونیک به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر یک از آن‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در زیر به برخی از این انواع دیودها اشاره خواهیم کرد:

• دیود معمولی
• دیود اتصال نقطه ای
• دیود زنر
• دیود نوردهنده
• فتو دیود
• دیود خازنی
• دیود شاتکی
• پین دیود
• دیود تانل
• دیود لیزری
• دیود خنثی ساز ولتاژ گذرا یا TVS
• و …

در ادامه به این مسئله می‌پردازیم که خصوصیات برخی از مهم‌ترین انواع دیود چیست؟

دیود شاتکی چیست؟

دیودهای معمولی، به علت ویژگی‌های خود، قابلیت قطع و وصل شدن با سرعت بالا را ندارند. به همین منظور به جای آن‌ها، دیودهای شاتکی یا همان دیودهای Fast را به کار می‌گیریم. این دیودها با آستانه ولتاژ پایین‌تر، قادرند در زمان کوتاه‌تری از وضعیت رسانایی به وضعیت نارسانایی انتقال پیدا کنند. عمده کاربرد دیود شاتکی، در منابع تغذیه سوئیچینگ و مبدل‌های الکترونیک قدرت، با نیاز به سرعت قطع و وصل بالا است. مدل‌های HER30X، MR85X، و 1N58XX از نمونه‌های معروف دیود شاتکی در بازار بوده که عملکرد بهتر و موثرتری را در مدارات الکترونیکی با سرعت بالا از خود نشان می‌دهند.

دیود خازنی چیست؟

با تصور دو نیمه‌هادی P و N به عنوان دو رسانا و لایه بین آن‌ها به عنوان ماده دی‌الکتریک، دیود را به عنوان خازن در نظر می‌گیریم که در ناحیه تخلیه حدود چند پیکوفاراد است. به علت وجود لایه سد در دیود، آن را همواره باید در ناحیه بایاس معکوس قرار دهیم. افزایش ولتاژ معکوس دو سر این دیودها، موجب کاهش ظرفیت خازنی می‌شود. استفاده از آن در مدارات رادیو و تلویزیون به عنوان خازن متغیر و مدارات کنترل فرکانس برای تبدیل تغییرات ولتاژ DC به تغییرات فرکانس، رایج است. پارت‌نامبرهای BB103، BB135، BB187، 1SV55، 1S2688، HVU17، FC52M از نمونه‌های دیود خازنی به شمار می‌آیند.

دیود تونلی چیست؟

دیودهای تونلی، علاوه بر هدایت جریان در جهت معکوس، ویژگی سرعت سوئیچینگ و پاسخگویی بسیار بالا (در حد نانوثانیه) را نیز فراهم می‌کنند که در مداراتی که نیاز به پاسخگویی فوری و سریع دارند، مانند مدارات فرکانس بالا و نوسان‌سازها، کاربردی است.

دیود تونلی را دو قطعه نیمه‌هادی نوع P و N، ساخته شده از موادی مانند ژرمانیم و گالیم آرسنید، تشکیل می‌دهد که ناحیه مقاومت آن‌ منفی است. به دلیل وجود ناخالصی زیاد در دیود تونلی (تا چند هزار برابر نسبت به دیودهای معمولی)، با ایجاد یک ناحیه تهی بسیار نازک در محل پیوند، جریان‌هایی که از آنجا عبور می‌کنند، قادر به عبور به شکل تونل، به جای انتقال در ولتاژ پایین هستند.

دیود پیوندی چیست؟

ترکیب دو نوع نیمه‌رسانا P و N، یک قطعه الکترونیکی به نام دیود را شکل می‌دهد. این دیودها با استفاده در مدارهای الکترونیکی، در بسیاری از سیستم‌های مخابراتی نوری کاربرد فراوانی دارند. همچنین دیود پیوندی، در نمایشگرهای دیجیتالی و در باتری‌های خورشیدی نیز به‌کار می‌رود.

دیود TVS چیست؟

دیودهای خنثی‌ساز ولتاژ گذرا، یا به اختصار TVS، در مدارات الکترونیکی به کار می‌روند تا از المان‌های حساس در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ محافظت کنند. با جایگذاری این دیودها به طور موازی با المان‌های الکترونیکی، وظیفه مشابه دیودهای زنر را در برقراری بایاس معکوس خواهند داشت. به عبارت دیگر، در صورت افزایش ناگهانی ولتاژ، جریان از این دیودها عبور کرده و ولتاژ را به سطح معینی محدود می‌کند. در برخی از مدارهای یکپارچه، TVS دیودها به طور داخلی روی پایه‌های حساس به ولتاژ گذرا قرار دارند، در حالی که در برخی دیگر باید به صورت خارجی به مدار اضافه شوند. کاربرد دیود خنثی ساز در صنعت بسیار مهم است، به خصوص زمانی که از قطعاتی حساس مانند RAMها، CPUها و حافظه‌های SD/MMC Card استفاده می‌کنیم.

تست دیود با مولتی‌متر چگونه است؟

برای اطمینان از سلامت دیود، می‌توان از مولتی‌متر استفاده کرد. دو شرط زیر نشان می‌دهند که دیود سالم است:

• لازم است تا سلکتور مولتی‌متر روی حالت دیود قرار گیرد. سپس باید یک پراب به سر آند و دیگری را به سر کاتد با نوار سفید روی دیود وصل شود. با این کار مقدار مشخصی را در مولتی‌متر می‌بینیم.
• حال با عوض کردن پراب‌ها (پراب مشکی به آند و پراب قرمز به کاتد) مولتی‌متر مقدار بینهایت را بصورت 1 یا 0 نشان خواهد داد که یعنی دیود قابلیت عبور جریان در جهت عکس را ندارد.

نقش دیود چیست؟

در واقع، وظیفه اصلی دیود، کنترل جهت جریان عبوری از شاخه است. دیود، به عنوان یکی از مهمترین اجزای الکترونیکی، جریان الکتریکی را فقط در یک جهت از خود عبور می‌دهد که این ویژگی را به عنوان جریان مستقیم یا forward current می‌شناسند. از این رو، دیود به‌عنوان یکی از ابزارهای اصلی برای تنظیم و کنترل جریان الکتریکی در مدارات الکترونیکی استفاده می‌شود.

پل دیود چیست و چه کاربردی دارد؟

در مدارات الکترونیکی، جریان برق به صورت متناوب یا مستقیم است که هر ابزار و مداری به یک نوع از آن نیاز پیدا می‌کند. در این حالت یک پل دیود یا یکسوساز پل، وظیفه تبدیل جریان متناوب به مستقیم را بر عهده می‌گیرد. پل دیودی متشکل از چهار سر (دو سر ورودی AC و دو سر خروجی) است که با تغییر پلاریته تغذیه ورودی، پلاریته جریان خروجی ثابت می‌ماند. معمولاً این مدار در مقایسه با یکسوسازهای تمام موج، هزینه و وزن کمتری دارد. پل دیود از ورودی، سیگنال AC سینوسی را دریافت کرده و نیم‌سیکل مثبت آن را عبور می‌دهد، در حالی که نیم‌سیکل منفی را به نیم‌سیکل مثبت تبدیل می‌کند. به عبارت دیگر، خروجی پل دیودی از یک جریان مستقیم و مداوم از نیم سیکل مثبت تشکیل می‌شود.

خرید انواع دیود از فروشگاه اینترنتی ساواالکتریک

تا اینجا به این مسئله اشاره شد که دیود چیست؟ اگر به دنبال تهیه انواع دیود با کیفیت و متناسب با نیازهای خود هستید، ساواالکتریک یکی از بهترین فروشندگان با خدمات برتر است. ساواالکتریک یک مجموعه جوان با تجربه و متخصص بوده که از متخصصین با تحصیلات آکادمیک در زمینه برق کمک می‌گیرد. این مجموعه با تکیه بر تجربه و دانش فنی، خدمات گستره‌‌ای را به مشتریان، نظیر بهترین قیمت و خدمات پس از فروش عالی، ارائه می‌دهد. ساواالکتریک علاوه بر فروش انواع دیود با کیفیت از برندهای سمیکرون، YXIX آلمان، وستکد انگلیس و… مشاوره رایگان را برای شناسایی نیازهای مشتریان و شرکت‌ها نیز عرضه می‌کند تا بهترین انتخاب را برای نیازهای خود بدست آورید. همچنین با مشاوره‌های ارائه شده در زمینه نصب و راه‌اندازی محصولات، مشکلات احتمالی آینده رفع خواهد شد.

جمع‌بندی

دیود، یک نوع قطعه الکترونیکی است که جریان الکتریکی را در یک جهت مشخص از مسیری به مسیر دیگر هدایت می‌کند و اجازه عبور در جهت مخالف را نمی‌دهد. این خصوصیات منحصر به فرد، بر اساس ویژگی‌های ساختاری و الکتریکی آن است که به همین دلیل، کاربرد دیود را در بسیاری از مدارهای الکترونیکی، از جمله مدارات یکسوسازی، مدارات حفاظتی، منابع تغذیه و غیره می‌بینیم. در این مطلب به صورت جزئی‌‌‌تری به این مسئله پرداخته شد که دیود چیست؟ اهمیت این قطعه الکترونیکی و ویژگی‌ها و مزایای آن سبب شده تا انواعی از دیودها، نظیر دیودهای خازنی، پیوندی، شاتکی و غیره در مدارات مختلف با هدف خاص به کار گرفته شوند.

سوالات متداول

دیود چیست؟

دیود یک قطعه الکترونیکی است که جریان الکتریکی را در یک جهت مشخص از مسیری به مسیر دیگر هدایت کرده و از طرف دیگر آن را مسدود می‌کند.

چه کاربردهایی برای دیود وجود دارد؟

کاربرد دیود در زمینه‌هایی از جمله مدارات یکسوسازی، گیت‌های منطقی، فتو دیودها، مدارات حفاظتی، منابع تغذیه، مدارات سوئیچینگ و انواع دیگر مدارهای الکترونیکی بازگو می‌شود.

انواعی از دیودها کدامند؟

دیود معمولی، اتصال نقطه‌ای، زنر، نوردهنده، فتو دیود، خازنی، شاتکی، پین دیود، تانل، لیزری و TVS نمونه‌هایی از انواع دیود هستند.

چه تفاوتی بین دیود معمولی و دیود شاتکی وجود دارد؟

دیود شاتکی سرعت بالاتری در قطع و وصل شدن دارد و در مدارات با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که دیود معمولی سرعت کمتری داشته و در مدارات با فرکانس پایین‌‌‌تر به کار می‌روند.