دیودها- بخش دوم- بررسی دیتاشیت دیودها و معرفی انواع دیودها

مقدمه

سلام دوستان. در جلسه قبل به معرفی دیود و مشخصه های اون پرداختیم که میتونید از  این لینک  اون رو بخونید. در این جلسه ابتدا یه بررسی کوتاه از دیتاشیت دیودها خواهیم داشت و سپس انواع دیودها  رو با هم بررسی خواهیم کرد.

دیتاشیت دیودها

[post_shop]

همه مشخصه هایی که در جلسه قبل گفتیم به همراه جزییات کامل اون در دیتاشیت دیودها  آورده شده. مثلا در تصویر زیر که مربوط به دیتاشیت دیود 1N4148 هست ماکزیمم Forward voltage برابر 1000 میلی ولت یا 1 ولت و breakdown voltage هم برابر 100 ولت نوشته شده.

در دیتاشیت های مختلف برای این که رفتار دیود رو بهتر نمایش بدن ممکنه نمودارهایی هم کشیده باشن. مثلا شکل زیر مربوط به رابطه بین Forward Voltage و Forward Current  هست.  در این شکل که مربوط به ناحیه ای هست که دیود جریان رو از خودش عبور میده میبینید که  افزایش ولتاژ نیازمند افزایش جریان هست.

نمودار بالا یه مشخصه مهم دیگه از دیود رو هم نشون میده: ماکزیمم Forward Current. مثل هر قطعه ی دیگه ای دیودها هم یه ماکزیمم جریان عبوری دارن که اگه از مقدار گفته شده در دیتاشیت بیشتر بشه باعث میشه به دیود آسیب برسه. همه دیودها یه لیست از ماکزیمم جریان عبوری، ولتاژ معکوس و توان اتلافی دارن و اگه مقدار ولتاژ دو سر دیود و یا جریانی که ازش رد میشه بیشتر از مقادیر گفته شده در دیتاشیت باشه باعث میشه دیود گرم بشه و بسوزه.

بعضی از دیودها برای جریان های بالا (مثلا 1 آمپر به بالا ) مناسب هستند. در حالی که بعضی از اون ها مثل 1N4148 برای جریان های پایین ( حدود 200 میلی آمپر) مناسب هستند.

دیودهای عادی( signal)

دیودی که در بالا گفتیم (1N4148 ) از همین دسته است. این دسته هیچ مشخصه اضافی نداره و برای کاربردهای معمولی استفاده میشه. این دسته Forward Voltage شون متوسط تا بالاست و ماکزیمم جریان عبوری اون ها هم پایین هست.  Forward Voltage این دیود 0.72V و ماکزیمم جریان عبوری اون هم حدود  300 میلی آمپر هست.

دیودهای یکسوساز و دیودهای قدرت در همین دسته هستند و فقط ماکزیمم  جریان عبوریشون بیشتر هست. افزایش ماکزیمم جریان عبوری معمولا باعث افزایش Forward Voltage هم میشه. نمونه این دیودها 1N4001 هست که نرخ جریان عبوریش 1 آمپر هست و Forward Voltage اون هم 1.1 ولت هست

البته اکثر دیودهای نصب سطحی هم از همین نوع هست. مهم نیست که در چقدر کوچک و ریز باشند. توجه کنید که هر کدوم از این دیودها نشونه ای دارن که معلوم میکنه کدوم پایه کاتد هست.

LED ها

تعجب نکنید. LED ها هم یه نوع دیود هستند. تنها فرقشون اینه که اینا ولتاژ بهشون بدی روشن میشن.

مانند بقیه دیود ها LED ها هم فقط در یک جهت از خودشون جریان عبور میدن. همچنین یه رنج forward voltage خاصی دارن که اگه کمتر از اون بهشون بدیم درست روشن نمیشن و اگه بیشتر از اون بهش بدیم باعث آسیب رسیدن بهشون میشه. این V_F  در LED ها از دیودهای معمولی بزرگتر هست. ( از 1.2 ولت تا 3 ولت)  و این مقدار بستگی به نوری هست که LED میخواد از خودش ساطع کنه. مثلا برای LED های پرنور آبی رنگ این مقدار 3.3 ولت هست در حالی که این ولتاژ برای LED های پرنور قرمز رنگ 2.2 ولت هست.

بدیهی هست که اغلب کاربرد این LED برای همین چشمک زدن های عادی و کارهای سرگرم کننده است. اما کاربرد این LED ها خیلی وقت ها از این موارد بیشتر هست.  بازدهی بالای این قطعات منجر به استفاده گسترده از این قطعات در روشنایی خیابان ها، نمایشگرها، نور پس زمینه و … شده است. خیلی از LED ها نورشون در محدوده ی چشم انسان قرار نداره و ما نمیتونیم اون ها رو ببینیم مثل LED های مادون قرمز که همین LED ها قسمت اصلی دستگاه های کنترل از راه دور هستند.  در ضمن شماتیک مداری LED ها یه خورده با دیودهای عادی متفاوت هست. یعنی شماتیک همون دیود عادی رو در نظر بگیرید و سپس  یه جفت فلش روی اون قرار بدید. مشابه شکل زیر: 

دیود شاتکی

یکی دیگه از دیودهای پر استفاده دیود شاتکی هست. ترکیبات نیمه هادی استفاده شده در دیود شاتکی یه خورده با دیودهای معمولی تفاوت داره و همین باعث میشه که Forward Voltage دیود یا همون افت ولتاژی که دو سر دیود ایجاد میشه یه خورده کمتر بشه و به حدود 0.15 ولت تا 0.45 ولت برسه اگر چه ولتاژ Breadown اون ها همچنان خیلی بزرگ هست.

فایده اصلی دیودهای شاتکی در محدود کردن تلفات هست. یعنی ما به ولتاژی که میرسه سر آند دیود کاملا نیاز داریم و نمیخوایم اون ولتاژ افت زیادی کنه. همون طور که میدونید در دیودهای عادی از افت 0.7 ولت هست در حالی که برای دیودهای شاتکی این افت کمتر هست. همین عامل باعث میشه این نوع دیودها مهم بشن و برای خودشون یه دسته بندی و یه شماتیک مداری جداگانه داشته باشن. شماتیک مداری اون ها هم تقریبا مثل دیود های عادی هست با این تفاوت که در دو طرف خط مربوط به کاتد دیود یه مربع ناقص وجود داره. این شماتیک در شکل زیر اومده:

دیود زنر

دیود زنر یه خانواده عجیب غریب از انواع دیودها هستند. کاربرد اصلی اون ها برای زمان هایی هست که بخوایم از قصد جریان معکوس هم از دیود رد بشه.  طراحی این دیود ها جوری هست که یه ولتاژ Breakdown دقیق دارند که به این ولتاژ میگن Zener Voltage یا Breakdown Voltage .  وقتی جریان به اندازه کافی  در جهت معکوس از دیود رد شد ولتاژ دو سر دیود ثابت و روی مقدار Zener Voltage  میمونه. 

[/post_shop]

با استفاده از ویژگی نقطه شکست، دیود های زنر اغلب استفاده میشن تا یه ولتاژ مرجع مشخص ایجاد کنن که این ولتاژ مرجع دقیقه همون Zener Voltage هست. ( در ادامه مثالی در این باره میزنیم.)  اون ها همچنین میتونن برای بارهای کوچک به عنوان یه رگولاتور ولتاژ عمل کنند. البته در عمل از این دیودها برای مدارهایی که جریان کشی بالایی دارند استفاده نمیشه.  قبلا در مورد رگولاتور های ولتاژ صحبت کردیم که میتونید از لینک زیر اون ها رو بخونید: 

• رگولاتور چیست؟

مثل دیودهای شاتکی، دیودهای زنر هم شماتیک مداری مخصوص به خودشون رو دارن. شماتیک اون ها هم مثل دیودهای عادی هست و فقط روی خط  کاتد یه خورده انحنا وجود داره. 

در شکل زیر میتونید نماد مداری این دیود رو ببینید. ضمن این که همون طور که مشاهده میکنید حضور دیود زنر  با ولتاژ زنر 3.3 ولت باعث شده یه ولتاژ مرجع در دو سر دیود ایجاد بشه که این ولتاژ مرجع  طبق صحبت های گفته شده برابر 3.3 ولت هست. 

خوب دوستان .این جلسه هم دیگه کم کم داره طولانی میشه. یه نمونه دیود دیگه هم مونده به نام فتودیود که در جلسه بعد به بررسی اون میپردازیم. در جلسه بعد همچنین به کاربرد دیودها هم میپردازیم. مثل همیشه میتونید ما رو در تلگرام و یا اینستاگرام دنبال کنید.

نقشه راه دوره الکترونیک: