چه ویژگی هایی دیود دارد

ویژگی‌های دیود چیست؟

تعریف دیود

ما از مواد نیمه‌رسانا (Si، Ge) برای تشکیل انواع مختلف دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌کنیم. پایه‌ترین دستگاه دیود است. دیود یک دستگاه با دو ترمینال از نوع PN است. اتصال PN با به هم پیوستن یک ماده از نوع P با یک ماده از نوع N شکل می‌گیرد. وقتی یک ماده از نوع P با یک ماده از نوع N در تماس قرار می‌گیرد، الکترون‌ها و حفره‌ها در نزدیکی اتصال شروع به ترکیب می‌کنند. این باعث کمبود حامل‌های بار در محل اتصال می‌شود و بنابراین این منطقه را منطقه خالی از بار می‌نامند. وقتی ولتاژی را به ترمینال‌های اتصال PN اعمال می‌کنیم، آن را دیود می‌نامیم. تصویر زیر نماد دیود اتصال PN را نشان می‌دهد.

دیود یک دستگاه یک‌طرفه است که تنها جریان را در یک جهت اجازه عبور می‌دهد، بسته به نحوه بایاس آن.

بایاس مستقیم

وقتی ترمینال P به سمت مثبت باتری و ترمینال N به سمت منفی متصل می‌شود، دیود بایاس مستقیم دارد.

در بایاس مستقیم، سمت مثبت باتری حفره‌ها را در منطقه P و سمت منفی باتری الکترون‌ها را در منطقه N دور می‌کند و آن‌ها را به سمت اتصال می‌برد. این باعث افزایش غلظت حامل‌های بار در نزدیکی اتصال می‌شود، که باعث ترکیب و کاهش عرض منطقه خالی از بار می‌شود. هرچه ولتاژ بایاس مستقیم افزایش یابد، عرض منطقه خالی از بار کاهش یافته و جریان به صورت نمایی افزایش می‌یابد.

بایاس معکوس

در بایاس معکوس ترمینال P به سمت منفی باتری و ترمینال N به سمت مثبت باتری متصل می‌شود. بنابراین ولتاژ اعمال شده سمت N را نسبت به سمت P مثبت‌تر می‌کند.

طرف منفی باتری حامل‌های اصلی، یعنی حفره‌ها را در منطقه P و طرف مثبت باتری الکترون‌ها را در منطقه N جذب می‌کند و آن‌ها را از اتصال دور می‌کند. این باعث کاهش غلظت حامل‌های بار در نزدیکی اتصال و افزایش عرض منطقه خالی از بار می‌شود. مقدار کمی جریان به دلیل حامل‌های کمیت، که جریان بایاس معکوس یا جریان تسربیل نامیده می‌شود، عبور می‌کند. هرچه ولتاژ بایاس معکوس افزایش یابد، عرض منطقه خالی از بار افزایش می‌یابد و جریان عبور نمی‌کند. می‌توان نتیجه گرفت که دیود فقط در حالت بایاس مستقیم عمل می‌کند. عملکرد دیود می‌تواند با استفاده از نمودار مشخصه I-V دیود خلاصه شود.

با افزایش ولتاژ بایاس معکوس، عرض منطقه خالی از بار افزایش می‌یابد و یک نقطه می‌رسد که اتصال تخریب می‌شود. این باعث جریان قابل توجهی می‌شود. تخریب نقاط لنگره از نمودار مشخصه دیود است. تخریج اتصال به دلیل دو پدیده اتفاق می‌افتد.

تخریب سنگ‌لغزشی

در ولتاژهای معکوس بالا، تخریب سنگ‌لغزشی زمانی اتفاق می‌افتد که حامل‌های کمیت انرژی کافی برای جدا کردن الکترون‌ها از پیوندها به دست می‌آورند، که باعث جریان قابل توجهی می‌شود.

اثر زنر

اثر زنر در ولتاژهای معکوس پایین‌تر رخ می‌دهد، که یک میدان الکتریکی بالا پیوندهای کوالانسی را می‌شکند و باعث افزایش ناگهانی جریان و تخریب اتصال می‌شود.