پنج دستهی مهم از انواع دیودها
در این بخش، پنج دستهی مهم از انواع دیودها معرّفی میشوند.
دیود زِنِر
ولتاژ دو سر دیود تقریباً ثابت است و تغییر جریان در آن تأثیری ندارد. دیودهایی که بمنظور استفاده در ناحیهی فروشکست معکوس ساخته شدهاند به «دیود زِنِر» معروفاند. البتّه اینکه این دیودها را «زِنِر» مینامند، بدان مفهوم نیست که پدیدهی ضرب بهمنی در آنها صورت نمیگیرد؛ بلکه هردو پدیده میتوانند در ایجاد فروشکست در این دیودها نقش داشته باشند. ولتاژ فروشکست این گونه دیودها را «ولتاژ زِنِر» نیز مینامند و با vz مینمایانند. مقدار ولتاژ فروشکست در دیود زِنِر به میزان چگالی ناخالصی بستگی دارد. با افزایش چگالی ناخالصی، ولتاژ فروشکست دیود کاهش مییابد. دیودهای زِنِر تجاری، با ولتاژ زِنِر از ۲٬۴ تا ۲۰۰ ولت و تا توانهای حدود ۱۰۰وات ساخته میشوند.
چون دیود زِنِر باید بصورت معکوس پیشقَدَر شود، کاتُد آن به قطب مثبت منبع ولتاژ و آنُد آن به قطب منفی وصل میشود. در این صورت، جهت جریان از کاتُد به آنُد خواهد بود. معمولاً کارخانهی سازنده یک جریان کمینه Ik و یک جریان بیشینه مشخّص میسازد که تغییرهای جریان دیود زِنِر باید به آن محدود شوند. قابل توجّه است که مشخّصهی دیود زِنِر در حالت پیشقَدَر مستقیم، مشابه دیودهای معمولی است. از دیود زِنِر، جهت تثبیت ولتاژ در تنظیمگرهای ولتاژ استفاده میشود.
دیود خازنی[ویرایش]
هرگاه یک پیوند P-N بصورت معکوس پیشقَدَر میشود، در حوالی پیوند یک ناحیهی تهی یا بار فضایی متشکّل از بارهای ساکن مثبت در طرف N و بارهای ساکن منفی در طرف P پدید میآید. با توجّه به اینکه در ناحیههای خنثای P و N، حاملهای بار الکتریکی، آزادند و همانند رسانا عمل میکنند، میتوان پیوند P-N را در این حالت بصورت خازنی مُدلسازی کرد که در آن، ناحیههای خنثی همانند دو صفحهی خازن، ناحیهی تهی (همانند برقبند) را در میان گرفتهاند.
C\cong \frac{\varepsilon A}{W}
در رابطهی فوق، C، ظرفیّت خازن ناحیهی تهی؛ A، سطح مقطع پیوند؛ ε، ضریب برقبند ناحیهی تهی که بستگی به جنس بلور و شیوهی توزیع بار در این ناحیه دارد؛ و W، عرض ناحیهی تهی میباشد. چون عرض ناحیهی تهی با افزایش ولتاژ معکوس پیوند تغییر میکند، بنابراین خازن پیوند را میتوان بعنوان یک خازن متغیّر با ولتاژ لحاظ کرد. ناگفته نماند که وقتی از رابطهی مزبور برای محاسبهی ظرفیّت خازنی استفاده میکنیم، درحقیقت فرض یکنواخت بودن میدان در برقبند را پذیرفتهایم. میتوان نمایاند که برای یک پیوند P-N با چگالی ناخالصی یکنواخت، ظرفیّت خازنی ناحیهی تهی با ولتاژ معکوس دو سر دیود، بصورت زیر ارتباط دارد.
C=C_0 (1+\frac{V_r}{V_0})^{\frac{-1}{2}}
در این رابطه V0 اختلاف پتانسیل تماس پیوند است و
C_0 =[\frac{q\varepsilon \times NA \times ND}{2V_0(NA+ND)}]^{\frac{1}{2}}
ظرفیّت خازنی دیودهای نشانک معمولی در حدود چند پیکوفاراد است. دیودهایی که برای استفاده بعنوان یک خازن متغیّر منحصراً ساخته میشوند به «دیود خازنی» یا «دیود وَرَکْتور» مشهورند. این گونه دیودها همیشه بصورت معکوس پیشقَدَر میشوند. دیودهای خازنی معمولاً از جنس سیلیکون و برای ظرفیّتهای نامی تا 2500pf ساخته میشوند. از دیود خازنی برای تنظیم ولتاژ مدارهای تشدید LC در نوسانگرها و نیز در مدارهای وَهیرِش بسامد استفاده میشود.
دیود دالانهای[ویرایش]
تفاوت اساسی ساختمان «دیود دالانهای» با دیودهای معمولی در چگالی بسیار بالای ناخالصی در نیمرساناهای نوع P و N بکاررفته در آن است. چون عرض ناحیهی تهی با چگالی ناخالصی، نسبت عکس دارد؛ بنابراین در دیود دالانهای، عرض ناحیهی تهیْ بسیار کمست و درحدود ۰٬۰۱ دیودهای معمولی میباشد. این دیود در ولتاژهای معکوس و ولتاژهای مستقیم کوچک، دارای مقاومت بسیار کوچکی است. از ویژگیهای بارز دیود دالانهای، داشتن مقاومت منفی در بخشی از مشخّصهاش میباشد. از ویژگیهای دیود دالانهای میتوان قیمت ارزان، اغتشاش کم، سرعت زیاد و توان مصرفی کم آن را نام برد.
دیود نورگُسیل (LED)[ویرایش]
دیودهای نورگُسیل معمولاً از بلور نیمرسانا گالیُم-آرْسِنیک ساخته میشوند. در این بلور، بازده بازترکیب الکترون آزاد و حفره بسیار بیشتر از بلورهای سیلیکون یا ژِرْمانیُم است. نکتهی دیگر در مورد این بلور آنست که آزاد شدن کارمایه در هربازترکیب، بصورت تابش یک فوتون نوری است. در بلورهای سیلیکون و ژِرْمانیُم، این کارمایه بشکل دما تلف میشود. مشخّصهی دیودهای نورگُسیل، مشابه دیودهای معمولی است. تنها تفاوت در ولتاژ آستانهی رسانش است که در دیودهای نورگُسیل فروسرخ تا سبز، مقدار آن از ۱٬۴ تا ۲٬۹ ولت تغییر میکند. دیودهای نورگُسیل، بشکل مستقیم پیشقَدَر میشوند. با افزایش جریان مستقیم، تولید فوتونهای نوریْ زیادتر میشود و درنتیجه شدّت نور تابشی افزایش مییابد. امروزه دیودهای نورگُسیل برای نورهای قرمز، زرد، سبز و فروسرخ ساخته شدهاند. دیودهای نورگُسیل در نمایشگرهای رقمی برای نمایش عددها یا حرفها مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله موردهای مهمّ کاربرد دیودهای نورگُسیل فروسرخ، مخابرات تار نوری است. ال ای دی hg
دیود نوری
در این نوع دیود، شدّت جریان معکوس تقریباً متناسب با شدّت نور تابیده به سطح آن میباشد. این گونه دیود درواقع یک پیوند P-N معمولی است که داخل یک پوشش پلاستیکی که یک طرف آن شفّاف میباشد قرار گرفته است. دیود نوری بصورت معکوس پیشقَدَر میشود. با تابش فوتونهای نوری به محلّ پیوند و جذب این فوتونها توسّط الکترونهای پیوندهای کوالان اتمهای نیمرسانا، به میزان حاملهای اقلّیّت افزوده میشود و جریان این حاملها تشدید میشود. معمولاً مشخّصهی ولتاژ-جریان دیودهای نوری توسّط کارخانهی سازنده داده میشود. در این مشخّصهها تغییرهای جریان معکوس دیود برحسب ولتاژ معکوس دو سر آن به ازای مقدارهای گوناگون شار نوری نمایانده میشوند.