دیود در کنار خازن و مقاومت، یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی است. در مقاله ((دیود چیست؟| معرفی و نحوه عملکرد)) ساختار و نحوه عملکرد این قطعه در مدار مورد بررسی قرار گرفت. در این آموزش انواع دیود هایی که در مدارات الکترونیکی به کار می­روند معرفی و بررسی خواهند شد.

انواع دیود سیگنال

دیود سیگنال (Signal Diode) یکی از انواع دیود نیمه‌ هادی است که برای مسدود کردن و عبور دادن سیگنال‌ های الکتریکی با فرکانس بالا و جریان‌ های کم استفاده می ‌شود. این دیودها در مدارهای الکترونیکی به عنوان یکسوکننده، کنترل کننده جهت جریان و حتی به عنوان محافظ در برابر نوسانات و نویزها به کار می‌ روند.

ویژگی‌های دیود سیگنال

1. سرعت سوئیچینگ بالا: دیودهای سیگنال معمولاً بسیار سریع عمل می‌کنند و برای سوئیچینگ سیگنال‌های فرکانس بالا مناسب هستند.
2. ظرفیت خازنی کم: ظرفیت خازنی کوچک این دیودها باعث می‌شود تا در مدارهای فرکانس بالا عملکرد بهتری داشته باشند.
3. ولتاژ پایین و جریان کم: دیودهای سیگنال معمولاً برای کار در ولتاژهای پایین و جریان‌های کوچک طراحی شده‌اند.

دیودهای سیگنال در واقع یک دسته بندی کلی می باشد و سایر دیودها در صورتی که ویژگی مشابهی داشته باشند، می توانند در این دسته بندی قرار بگیرند.

دیودهای سیگنال مانند ۱N4148 و ۱N914 نمونه‌های پرکاربرد این نوع دیودها هستند. دیود ۱N4148 دارای ولتاژ بایاس مستقیم ۰.۷۲V است و حداکثر مقدار جریانی که می تواند از خود عبور دهد برابر با ۳۰۰mA می باشد.

انواع دیود قدرت

دیود قدرت (Power Diode) برای کار در ولتاژها و جریان‌های بالا طراحی شده است. این دیودها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به مدیریت و کنترل توان الکتریکی زیادی دارند، مانند منابع تغذیه سوئیچینگ، یکسوکننده‌ها، مدارهای حفاظت در برابر نوسانات و درایورهای موتور استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های دیود قدرت:

1. ظرفیت جریان بالا: دیودهای قدرت می‌توانند جریان‌های بسیار بالا را مدیریت کنند، به طوری که مناسب برای استفاده در مدارهایی هستند که نیاز به عبور جریان زیاد دارند.
2. ولتاژ شکست بالا: این دیودها دارای ولتاژ شکست بالا هستند، به این معنی که می‌توانند در ولتاژهای بالا بدون آسیب کار کنند.
3. تلفات کمتر: دیودهای قدرت به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تلفات کمتر و راندمان بالاتری داشته باشند، به ویژه در کاربردهای توان بالا.
4. پایداری حرارتی: این دیودها معمولاً به گونه‌ای ساخته شده‌اند که در دماهای بالا پایدار باشند و به خوبی عمل کنند.

دیودهای قدرت هم در واقع یک دسته بندی کلی می باشد و سایر دیودها در صورتی که ویژگی مشابهی داشته باشند، می توانند در این دسته بندی قرار بگیرند.

دیودهایی مانند ۱N5408، ۱N4001 و ۱N5822 نمونه‌هایی از دیودهای قدرت هستند که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. دیود ۱N4001 دارای ولتاژ بایاس مستقیم ۱.۱V است و حداکثر مقدار جریان عبوری از آن برابر با ۱A می باشد.

انواع دیود نوری(LED)

دیود نوری یا دیود نشر نور (Light Emitting Diode – LED) یکی از انواع دیود پرکاربرد است که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن، نور تولید می‌کند. این دیودها در واقع یک نوع منبع نوری هستند که انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنند و در انواع مختلفی از کاربردها، از جمله نمایشگرها، روشنایی، علائم راهنمایی و رانندگی، و تجهیزات الکترونیکی، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ویژگی‌های دیود نوری (LED):

1. بازده نوری بالا: LED‌ها نسبت به منابع نوری سنتی مانند لامپ‌های رشته‌ای یا فلورسنت، بازده نوری بالاتری دارند و انرژی کمتری مصرف می‌کنند.
2. طول عمر طولانی: دیودهای نوری عمر طولانی‌تری نسبت به سایر منابع نور دارند و می‌توانند سال‌ها بدون کاهش قابل توجه در عملکرد، کار کنند.
3. اندازه کوچک: LED‌ها معمولاً بسیار کوچک هستند و می‌توانند در مدارها و دستگاه‌های بسیار فشرده به کار گرفته شوند.
4. رنگ‌های مختلف: LED‌ها می‌توانند نوری در طیف وسیعی از رنگ‌ها تولید کنند. این رنگ‌ها به مواد نیمه‌هادی استفاده‌شده در ساختار LED بستگی دارد.
5. روشن و خاموش شدن سریع: LED‌ها به سرعت روشن و خاموش می‌شوند، که آنها را برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای دیجیتال و ارتباطات نوری ایده‌آل می‌سازد.

مقدار ولتاژ بایاس مستقیم(Vf) دیود نوری به رنگ آن وابسته بوده و بالاتر از دیود معمولی است(در حدود ۱.۲V تا ۳V). به طور مثال مقدار ولتاژ بایاس مستقیم یک نمونه LED آبی رنگ Super Bright در حدود ۳.۳V و LED قرمز رنگ Super Bright در همان سایز برابر با ۲.۲V است.

نماد مداری دیود نوری را هم در تصویر زیر مشاهده می کنید.

دیود شاتکی

دیود شاتکی (Schottky Diode) به‌خاطر ولتاژ راه‌اندازی کم و زمان بازیابی سریع، به‌ویژه در مدارهای فرکانس بالا و مدارات سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های اصلی دیود شاتکی:

1. ولتاژ بایاس مستقیم پایین: دیود شاتکی معمولاً ولتاژ بایاس مستقیم (Forward Voltage) بین ۰.۲ تا ۰.۳ ولت دارد، در مقایسه با دیودهای پیوندی معمولی که ولتاژ بایاس مستقیم بین ۰.۷ تا ۱ ولت دارند.
2. زمان بازیابی سریع: زمان بازیابی دیود شاتکی بسیار کوتاه است، که آن را برای کاربردهای فرکانس بالا و سوئیچینگ سریع مناسب می‌کند.
3. نویز کم: به دلیل ساختار خاص آن، دیود شاتکی نویز کمتری نسبت به دیودهای معمولی تولید می‌کند.

دیود شاتکی به دلیل این ویژگی‌ها، در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی که نیاز به پاسخ‌دهی سریع و تلفات انرژی کمتر دارند، بسیار مفید است.

نماد مداری دیود شاتکی در تصویر زیر آورده شده است:

دیود زنر

دیود زنر به طور خاص برای کار در ناحیه شکست معکوس (ولتاژ شکست) طراحی شده است. برخلاف دیودهای معمولی که در ولتاژ معکوس بالا آسیب می‌بینند، دیود زنر به گونه‌ای ساخته شده که می‌تواند به طور پایدار و بدون آسیب در این ولتاژها عمل کند.

ویژگی‌های اصلی دیود زنر:

1. ولتاژ شکست معکوس کنترل‌شده: دیود زنر زمانی که ولتاژ معکوس اعمال شده به آن به یک مقدار معین (که به آن ولتاژ زنر یا ولتاژ شکست گفته می‌شود) برسد، شروع به رسانا شدن می‌کند و جریان الکتریکی را در جهت معکوس عبور می‌دهد.
2. پایداری ولتاژ: یکی از کاربردهای اصلی دیود زنر تثبیت ولتاژ است. وقتی که ولتاژ ورودی افزایش می‌یابد و به مقدار ولتاژ زنر می‌رسد، دیود شروع به هدایت می‌کند و ولتاژ خروجی را در یک مقدار ثابت نگه می‌دارد. این ویژگی باعث می‌شود دیود زنر برای مدارهای تنظیم و تثبیت ولتاژ بسیار مفید باشد.
3. کاربرد در منابع تغذیه: دیودهای زنر معمولاً در مدارهای منابع تغذیه استفاده می‌شوند تا از نوسانات ولتاژ جلوگیری کنند و ولتاژ خروجی ثابت بماند.
4. مدارهای محافظتی: از دیود زنر همچنین به عنوان محافظ مدار در برابر ولتاژهای بیش از حد استفاده می‌شود.

در تصویر زیر از یک نمونه دیود زنر با ولتاژ شکست ۳.۳V برای ساخت ولتاژ مرجع استفاده شده است. از انواع دیود زنر با ولتاژ شکست مختلف می توان برای ساخت ولتاژهای مورد نیاز در مدار استفاده کرد.

فوتو دیودها

فتو دیود (Photodiode) به نور حساس است و برای تبدیل نور به جریان یا ولتاژ الکتریکی استفاده می‌شود. این دیودها به طور گسترده در انواع مختلف حسگرهای نوری، مدارهای الکترونیکی، و سیستم‌های ارتباطی نوری استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های اصلی فتو دیود:

1. تبدیل نور به جریان الکتریکی: هنگامی که نور به فتو دیود برخورد می‌کند، انرژی فوتون‌های نور باعث آزاد شدن الکترون‌ها در ماده نیمه‌رسانا می‌شود. این فرآیند منجر به ایجاد یک جریان الکتریکی متناسب با شدت نور می‌شود.
2. حساسیت به طول موج: فتو دیودها به طول موج‌های خاصی از نور حساس هستند. معمولاً برای نور مرئی یا نور مادون قرمز (IR) طراحی می‌شوند.
3. پاسخ سریع: فتو دیودها معمولاً پاسخ سریعی به تغییرات در شدت نور دارند، به همین دلیل در کاربردهایی که نیاز به تشخیص سریع نور دارند، مانند ارتباطات فیبر نوری، به کار می‌روند.
4. استفاده در مدارات معکوس بایاس: در بسیاری از کاربردها، فتو دیودها در حالت معکوس بایاس (Reverse Bias) استفاده می‌شوند. این باعث افزایش سرعت پاسخ و حساسیت دیود می‌شود.

به طور کلی، فتو دیودها در جایی که نیاز به تشخیص نور و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به دلیل ویژگی‌های سریع و حساس بودنشان، در بسیاری از فناوری‌های نوری و الکترونیکی کاربرد دارند.

دیود TVS

دیود TVS (Transient Voltage Suppression) به منظور محافظت از مدارهای الکترونیکی در برابر ولتاژهای ناگهانی و موقت (ترانزینت‌ها) طراحی شده است. این دیودها به ویژه برای حفاظت از تجهیزات الکترونیکی در برابر نوسانات ولتاژ، مثل صاعقه، نوسانات ناشی از سوئیچینگ بارهای الکتریکی، یا تخلیه الکترواستاتیک (ESD) استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های اصلی دیود TVS

1. پاسخ سریع به تغییرات ولتاژ: دیودهای TVS می‌توانند به سرعت به افزایش ناگهانی ولتاژ پاسخ دهند و از آسیب دیدن مدارهای حساس جلوگیری کنند.
2. ظرفیت جذب انرژی بالا: این دیودها می‌توانند انرژی زیادی را جذب کنند و در عین حال ولتاژ اعمال شده به مدار را به یک سطح ایمن کاهش دهند.
3. حفاظت در برابر ترانزینت‌های مختلف: دیودهای TVS می‌توانند از مدارهای الکترونیکی در برابر انواع مختلف ترانزینت‌ها، مانند نوسانات ولتاژ صاعقه، تخلیه الکترواستاتیک، و نوسانات ناشی از سوئیچینگ، محافظت کنند.
4. استفاده در انواع مدارها: دیودهای TVS معمولاً در مدارهای ورودی و خروجی تجهیزات الکترونیکی، خطوط داده، خطوط برق، و مدارهای ارتباطی استفاده می‌شوند.

به طور خلاصه، دیود TVS به عنوان یک محافظ ولتاژ کار می‌کند که در هنگام بروز ولتاژهای ناگهانی و موقت، آن را به سرعت جذب کرده و مانع از آسیب رسیدن به مدارهای الکترونیکی حساس می‌شود.

امیدواریم این آموزش اطلاعات مناسبی را در اختیار شما قرار داده باشد. با ارائه نظرات، پیشنهادات و انتقادات خود ما را در هرچه بهتر شدن ارائه مطالب یاری کنید.