دیود یکی از المان های الکترونیکی است که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می‌‌دهد.

از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی جریان را از خود عبور می دهد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (قطب مثبت باتری به آند و قطب منفی به کاتد) آنرا آماده کار کنید.

مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت می‌‌باشد. دیودها معمولا از جنس سیلیسیم یا ژرمانیوم ساخته می شوند. که البته ولتاژ آستانه برای سیلیسم0.6 و برای ژرمانیوم حدود 0.2 می باشد.

بایاس دیود :

وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .اعمال ولتاژدر دو سر پایه‌هایش دو حالت را پیش می‌آورد.

بایاس مستقیم یا تغذیه مستقیم:

دراین حالت مثبت باتری به آند (قطب p ) و منفی باتری به کاتد (قطب n ) می خورد و باعث می شود تا جریان در دیود برقرار شود و ولتاژی حدود 0.6 روی آن افت می کند.

بایاس معکوس :

ولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می‌شود که قطب مثبت آن به کاتد و قطب منفی آن به آند وصل گردد (بایاس معکوس دیود).

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی معروف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد.

اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.

دسته بندی کلی دیود ها :

در دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و دیود های زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود.

دیودهای سیگنال

این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف – معمولا رادیویی و کم جریان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ بایاس مستقیم آن 0.7 ولت است.
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90که ولتاژ بایاس مستقیم پایینتری دارد، حدود 0.2 ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.

دیود سیلیسیم بهتر است یا ژرمانیم ؟

بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیود خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند.

انواع دیود:

دیودها انواع بسیار زیادی دارند ، ما در اینجا به چند مورد از مهم ترین آن ها اشاره می کنیم.

1- فتو دیود

2- دیودنور دهنده LED

3- دیود زنر

4- دیود خازنی ( واراکتور)

5- دیود اتصال نقطه ای

6-دیود تونلی

فتو دیود ( Photo Diode ) :

فتو دیود که به آن دیود نوری نیز می گویند مانند دیود معمولی از اتصال دو نیمه هادی نوع N و P ساخته می شود با این تفاوت که محل اتصال نیمه هادی ها ، با مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی شود بلکه برای اینکه نور به محل اتصال نیمه هادی ها برسد معمولاً آن محل را توسط شیشه و یا مواد پلاستیکی شفاف می پوشانند . روی اکثر فتودیودها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا نور تابیده شده به آن منطقه را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .

فتودیود همیشه در بایاس معکوس به کار می رود و با تابش نور به محل اتصال نیمه های های آن ، پیوندهای کووالانس موجود در ناحیه تخلیه در اثر انرژی نور تابیده شده شکسته شده و جریان معکوس فتودیود افزایش می یابد . هر چه نور تابیده شده به محل اتصال نیمه هادی ها بیشتر باشد مقدار جریان معکوس فتودیود بیشتر می شود و بر عکس ، هر چه نور تابیده شده به محل پیوند کمتر باشد مقدار جریان معکوس فتودیود کمتر می شود .

دیود نور دهنده LED

این نوع دیود با قرارگرفتن در بایاس مستقیم ودر حالی که شدت جریان به اندازه کافی باشد ، شروع به تابش نور می کند.این نور در محل اتصال دو نیمه هادی و به دلیل آزاد شدن انرژی پیوند ها در حین ترکیب است و به صورت تابش است، تولید می شود ،نور این قطعه به جنس به کار گرفته شده در نیمه هادی وابسته است. این دیود در رنگ و شکل های گوناگونی به چشم می خورد، از موارد استفاده این دیود می توان مواردی همچون گوشی موبایل، دستگاه های صوتی و تصویری و پنل های خودرو را نام برد.

دیود زنر

دیود زنر، نوعی دیود است که نه تنها امکان عبور جریان در یک جهت، نظیر هر دیود دیگری را می‌دهد، بلکه در صورتی که ولتاژ از حد خاصی بیشتر شود، در بایاس معکوس نیز امکان عبور جریان در جهت عکس را می‌دهد. این حد ولتاژ، به عنوان ولتاژ زنر شناخته شده است و برای دیودهای زنر با ولتاژ شکست 1.8V تا 200V ثابت است. بنابراین، دیودهای زنر، از صدمه دیدن مدارها، جلوگیری می‌کنند. این دیودها، بیشتر برای کنترل ولتاژ در مدارهای الکتریکی، استفاده می‌شوند.

دیودهای واراکتور یا خازنی

این دیود از دو نیمه هادی نوع P و N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت خازن آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد.

این دیودهای واراکتور، بیشتر در مدارهای فرکانس-رادیویی استفاده می‌شوند که در آن‌ها برای تنظیم مدار، مثلا در تجهیزات ارتباطی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بعضی موارد هم از این دیود می توان به عنوان یکسوسازی استفاده کرد.

دیود اتصال نقطه ای

دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی حدود PF می کنند . اگر بخواهیم در فرکانس های بالا به کار ببریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند . چون در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این کار از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم.

دیود تونلی

دیود تونلی از دو قطعه نیمه هادی نوع N و P که غالبا از جنس ژرمانیوم و گالیم آرسنید می باشند ساخته می شود . میزان ناخالصی نیمه هادی های N و P در دیود تونلی نسبت به دیود معمولی بسیار زیاد است ، که این موضوع خود باعث به وجود آمدن یک ناحیه تخلیه بسیار نازک در محل پیوند می شود. ناحیه نازک باعث می شود که حامل های زیادی به جای اینکه در ولتاژهای پایین از آن عبور نمایند از آن تونل بزنند.

جریان پیک در دیود تونلی می تواند بین چند میکروآمپر تا چند صد آمپر متغیر باشد در حالی که ولتاژ در دو سر دیود از حدود 0.6 ولت تجاوز نمی کند .

تست دیود :

همانطور که گفته شد اگر دیود در بایاس موافق یا معکوس قرار بگیرد جریان را از خود عبور می دهد و ما می توانیم دیود را با یک مدار ساده سری کنیم ( البته با رعایت قطبهای دیود و باتری ) اگر مدار شروع به کار کرد پس دیود سالم است و در غیر این صورت دیود سوخته شده است .
البته دیود ها را در حالت کلی می توان با مولتی متر به راحتی تست کرد اما تست هر مدل دیود کمی متفاوت است ، که می توانید آموزش آن را که در زیر قرار داده ایم مشاهده کنید:

یکسو ساز نیم موج با استفاده از یک دیود

دیود های یکسوساز عموما در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود.
دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد.

یکسو ساز تمام موج با استفاده از پل دیود

اما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعنوان پل دیود استفاده کنیم.
روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند.