دیود یکی از قطعات الکترونیکی پایه‌ای است که در بسیاری از مدارها و دستگاه‌های الکترونیکی به‌کار می‌رود. در‌واقع دیود یک قطعه دوسر است که جریان الکتریکی را فقط در یک جهت از خود عبور می‌دهد و در جهت معکوس مقاومت بسیار بالایی نشان خواهد داد. به این ترتیب، دیود می‌تواند به‌عنوان یکسوکننده، محدودکننده، سوئیچ، مدولاتور، دمودولاتور، نورافشان و… عمل کند.
دیودها از مواد نیمه‌هادی هم‌چون سیلیکون، ژرمانیوم، سلنیوم و… ساخته می‌شوند و معمولا دارای دو الکترود به نام آند و کاتد هستند که به ترتیب با نمادهای + و – نشان داده می‌شوند. در رسم مدار، دیود به‌صورت یک مثلث با یک خط در راس آن نمایش داده می‌شود.
جریان الکتریکی از آند به کاتد حرکت می‌کند و چنین جهتی را جهت مستقیم می‌گویند. در جهت معکوس، یعنی از کاتد به آند، جریان عبور نمی‌کند مگر اینکه ولتاژ معکوس بیش از حد مجاز باشد. در این صورت، دیود شکسته می‌شود و جریان زیادی از آن عبور می‌کند.
انواع دیود
دیودها به دلیل داشتن خواص و کاربردهای متنوع، انواع مختلفی دارند که در ادامه به معرفی برخی از آن‌ها می‌پردازیم:
- دیود سیگنال: این دیودها ساده‌ترین نوع دیود هستند که معمولا جریان کم و افت ولتاژ متوسط تا بالایی دارند و به دو شکل دیود سیگنال کوچک و دیود سیگنال بزرگ ساخته می‌شوند. دیودهای سیگنال کوچک در دستگاه‌هایی هم‌چون رادیو و تلویزیون و دیودهای سیگنال بزرگ در دستگاه‌هایی هم‌چون شارژر باتری کاربرد دارند.
- دیود LED: این دیودها از محبوب‌ترین انواع دیود هستند و در نمایشگرهای تلویزیون، موبایل و پنل‌های خودرو به‌کار می‌روند. دیودهای LED با تولید فوتون‌ها، که ذرات اصلی تشکیل‌دهنده نور هستند، به‌عنوان حامل‌های بار عمل می‌کنند. LEDها در انواع و اقسام مختلفی تولید می‌شوند و پایه و اساس سیستم‌های نورپردازی مدرن را شکل می‌دهند.
- دیود زنر: این دیودها در‌مقابل دیودهای عادی، هم جریان را از آند به کاتد انتقال می‌دهند و هم اگر ولتاژ بیش از حد مشخصی ولتاژ بالا برود، جریان را معکوس می‌کنند. دیودهای زنر به دلیل توان بالا، دقت بالا و اندازه کوچک برای کار در ولتاژ معکوس طراحی شده‌اند.
- دیود شاکلی: این دیودها از چهار لایه PNPN تشکیل شده‌اند و فقط دو سر آند و کاتد دارند. دیودهای شاکلی در حالت قطع می‌توانند ولتاژ بالایی (حدود چند صد ولت) را نگه دارند و در حالت وصل می‌توانند جریان بالایی (تا چند آمپر) را رها کنند. این دیودها ورودی ندارند و تنها راه روشن شدن آن‌ها، ولتاژ مستقیم است.
- دیود شاتکی: این دیود که نامش را از دانشمند برجسته آلمانی، والتر اچ. شاتکی، گرفته، بابت توانایی فوق‌العاده خود در تغییر سریع وضعیت از عدم هدایت به هدایت شناخته شده است. همچنین دیود شاتکی در مدارهای الکترونیکی پیچیده‌ای به‌کار می‌رود که نیازمند سوئیچینگ سریع هستند.
کاربردهای مختلف دیود در صنعت
دیود یک قطعه الکترونیکی است که جریان الکتریکی را فقط در یک جهت عبور می‌دهد و به‌عنوان یک‌سوساز مورد‌استفاده قرار می‌گیرد. دیودها انواع مختلفی دارند که براساس خواص و کاربردهای آن‌ها تقسیم‌بندی می‌شوند. برخی از کاربردهای مختلف دیود در صنعت عبارت‌اند از:
- یکسوسازی: دیودها می‌توانند جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کنند. دیود در منابع تغذیه، شارژرها، مبدل‌های DC به DC و سایر مدارهای برقی که نیاز به جریان مستقیم دارند، به‌کار می‌رود. برای این منظور، معمولاً از دیودهای یکسوکننده استفاده می‌شود.
- تقویت سیگنال: دیودها می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی را تقویت کنند. دیود در مدارهای الکترونیکی، مخابراتی، رادیویی و سایر سیستم‌هایی که به انتقال و پردازش سیگنال‌ها نیاز دارند، به‌کار می‌رود. برای این منظور، معمولاً از دیودهای سیگنال کوچک، شاتکی، پین و… مناسب هستند.
- تنظیم ولتاژ: دیودها می‌توانند ولتاژ را در یک مقدار ثابت نگه دارند. دیود در مدارهای تثبیت‌کننده ولتاژ، حفاظت از مدارها در برابر افزایش ولتاژ، تولید ولتاژ مرجع و سایر مدارهایی که به دقت و پایداری ولتاژ نیاز دارند، به‌کار می‌رود. برای این منظور، معمولاً از دیودهای زنر استفاده می‌شود.
- تشخیص نور: دیودها می‌توانند نور را تشخیص دهند. دیود در سنسورهای نوری، دوربین‌ها، لیزرها، نورپردازی و سایر سیستم‌هایی که به تبدیل نور به جریان الکتریکی یا برعکس نیاز دارند استفاده می‌شوند. برای این منظور، معمولاً از دیودهای نورافشان (LED)، فتودیود، دیود لیزری و… استفاده می‌شود.
- صنعت پزشکی: دیودها در دستگاه‌های پرتو درمانی، دستگاه‌های تصویربرداری، دستگاه‌های اندازه‌گیری ضربان قلب، فشار خون، گلوکز خون و… به‌کار می‌روند.
- صنعت نظامی: دیودها در رادارها، سامانه‌های موشکی، سامانه‌های ارتباطی، سامانه‌های رهگیری و… استفاده می‌شوند.
کلام آخر
دیودها به‌عنوان اجزای کلیدی در دنیای الکترونیک، نقشی حیاتی در تحول و پیشرفت فناوری‌های مختلف ایفا می‌کنند. از یکسوسازی جریان‌های الکتریکی گرفته تا کاربردهای پیشرفته در صنایع نورپردازی و ارتباطات، دیودها به ما امکان می‌دهند تا با دقت و کارایی بیشتری به کنترل و مدیریت انرژی بپردازیم.
با توجه به پیشرفت‌های مستمر در فناوری نیمه‌هادی‌ها، می‌توان انتظار داشت که دیودها نقش هر‌چه بیشتری در آینده الکترونیک و فناوری ایفا کنند و به ما در دستیابی به راه‌حل‌های نوآورانه‌تر و پایدارتر کمک کنند. در‌نهایت باید اشاره کرد که دیودها نه‌تنها به‌عنوان اجزای پایه‌ای در مدارهای الکترونیکی، بلکه به‌عنوان پلی بین دانش فنی و خلاقیت بشری، نقش‌آفرینی می‌کنند.
سوالات متداول
- چگونه می‌توان دیود را در مدار قرار داد؟
دیود را باید به گونه‌ای در مدار قرار داد که جریان الکتریکی از آند به کاتد حرکت کند. این جهت را می‌توان با نماد مثلثی دیود در رسم مدار تشخیص داد. همچنین باید توجه داشت که ولتاژ معکوس دیود از حد مجاز آن بیشتر نشود.
- چگونه می‌توان یک دیود را تست کرد؟
برای تست دیود، می‌توان از یک مولتی‌متر دیجیتال استفاده کرد. دیود را در حالت اندازه‌گیری دیود قرار دهید و پراب‌های مولتی‌متر را به آند و کاتد دیود وصل کنید. اگر دیود سالم باشد، مولتی‌متر در جهت مستقیم یک مقاومت کم و در جهت معکوس یک مقاومت بالا نشان می‌دهد.
