نیمه هادیها : عناصری مثل سیلسیم و ژرمانیم کهدر لایه ظرفیت خود فقط چهار الکترون دارند نیمه ها دی می باشندو پیوندهای آنها به صورت کریستالی می باشد . عدد اتمی سیلسیم 14 وعدد اتمی ژرمانیم 32 می باشد .
ژرمانیوم Ge ) با عدد اتمی 32 ( سیلیسیم Si) باعدد اتمی 14
افزودن ناخالصی به کریستال نیکمه هادی :
برای افزایش هدایت الکتریکی نیمه هادی ها به آنها ناخالصی اضافه می کنند . این عمل با اتم های پنج ظرفیتی و اتم های سه ظرفیتی صورت می گیرد .
هرگاه یک عنصر پنج ظرفیتی ( که در لایه والانس خود پنج الکترون دارد ) مانند آرسنیک ( s A ) یا آنتیموان ( b S ) یا فسفر ( P ) را به کریستال سیلیکن یا ژرمانیم اضافه کنیم پس از ایجاد پیوند بین اتم های عنصر پنج ظرفیتی و کریستال های سیلیکن یا ژرمانیم یک الکترون آزاد در کریستال باقی می ماند . اتم ناخالصی که به کریستال یک الکترون آزاد می دهد و خود به صورت یون مثبت در می آید اتم اهدا کننده نام دارد . به کریستال بوجود آمده کریستال و یا نیمه هادینوع N گویند . به الکترونهای آزاد آن حامل های الکتریت و حفره های ایجاد شده حامل های اقلیت گویند .
هرگاه عنصر سه ظرفیتی( که در لایه ظرفیت خود سه الکترون دارد ) مانند آلومینیوم( L A ) یا بورون ( B ) یا ایندیم ( n I ) را به کریستال سیلیکن یا ژرمانیم اضاف کنیم یک جای خالی یا حفره در کریستا ل ایجاد می شود . به این اتم سه ظرفیتی که یک الکترون آزاد را می تواند جذب کند اتم پذیرنده گویند . که با دریافت الکترون به صورت یون منفی در می آید . در این حالت به حفره ها حامل های اکثریت و به الکترونهای آزاد حامل های اقلیت گویند . به کریستال و یا نیمه هادی بوجود آمده نیمه هادی نوع P گویند .
اتصال N – P ( دیود کریستالی ) ، دیود معمولی
هرگاه دو کریستال نیمه هادی نوع N – P بههم اتصال یابند دیود معمولی بوجود می آید . الکترونهای آزاد نیمه هادی نوع N در نزدیک محل اتصال دو نیمه هادی به منطقه ی نوع P نفوذ مینمایند و با حفره های کریستال نوع P ترکیب می شوند . ازترکیب الکترونهای آزاد نیمه هادی نوع N و حفره های نیمه هادی نوع P یونهای مثبت ومنفی بوجود می آید که در نزدیکی محل اتصال ( پیوند ) قرار می گیرند و لایه ای بوجود میآورد که به آن لایه ی تخلیه ویا لایه ی سد می گویند .
بایاس کردن اتصال N - P ( دیود معمولی )
هرگاه به اتصال N – P ولتاژی اعمال کنیم گوئیم آن را بایاس نموده ایم یعنی دو سر دیود معمولی را به یک منبع تغذیه ( مولد ) و یا باتری وصل کنیم .
الف ) بایاس مستقیم ( موافق ) : اگر قطب مثبت باتریرا به پایه نیمه هادی نوع P و قطب منفی باتریرا به نیمه هادی نوع N وصل کنیم این حالت اتصال ولتاژ را بایاس مستقیم یا موافق گویند . در این حالت جریان مدار وصلمی شود و دیود مانند کلید بسته عمل می کند .
ب ) بایاس معکوس ( مخالف ) : اگر قطب مثبت باتری را به کریستال N وقطب منفی را به کریستال P وصل کنیم این حالت اتصال ولتاژ را بایاس معکوس یا مخالف گویند . در این حالت دیود مانند کلید باز عمل می کند. و جریانیازآن عبور نمی کند .
در حالت بایاس معکوس اگرولتاژ منبع به حدی برسد که از ناحیه شکست جریان بور کند دیود می سوزد . به این ولتاژ ، ولتاژ شکست می گویند .
علامت اختصاری دیود معمولی به شکل زیر می باشد نیمه هادی نوع P آند ونیمه هادی نوع N کاتد نام دارد.
تشخیص آند و کاتد وسالم بودن دیود بوسیله ی اهم متر :
استفاده از اهم متر عقربه ای : اگر اهممتر عقربه ای را به دو سر دیود وصل کرده و اهم آن را اندازه بگیریم سپس اتصال دیود را برعکس کرده مجدا ً اهم آن رااندازه بگیریم دریک حالت اهم متر ، اهم کم ودر حالت دیگر اهم زیاد را نشان می دهد . در حالت ام کم دیود بوسیله یباتریداخلی اهم متر دربایاس مستقیم قرارگرفته است و در حالتی که اهم متر، اهم زیاد را نشان می دهد دیود در بایاس معکوس قرار گرفته است که گوئیم دیود ازیک طرف راه می دهد و ازیک طرف راه نمی دهد .
استفاده ازمولتی متر دیجیتالی : اگر کلید سلکتور ( رنج ) مولتی متر دیجیتالی را در وضعیت تست دیود قرار دهیم و دیود بوسیله ی مولتی متر در بایاس موافق قراربگیرد مولتی متر دیجیتالی ولتاژ بایاس دیود را نشان می دهد که اینولتاژ برای دیود های سیلیکنی حدود 7 / 0 ولت و برای دیود های از جنس ژرمانیم حدود 2 / 0 ولت است . اگر دیود در بایاس مخالف قرارگیرد ، مولتی متر ولتاژ بایاس مخالف اعمال شده به وسیله ی دستگاه را در دو سردیود نشان می دهد این ولتاژ ممکن است 5 / 1 تا 3 ولت باشد . در حالتی که دیود در بایاس موافق باشد سیم منفی روی کاتد و سیم مثبت به آند دیود وصل است . اگر دیود ناسالم و قطع باشد در هر دو وضع اتصال مولتی متر به دیود روی صفحه ی آن ولتاژ باتری داخلی نشان داده می شود . اگر دیود اتصال کوتاه باشد در هر دو وضع اتصال مولتی متر به دیود روی صفحه ی دستگاه ولتاژ صفر نشانداده خواهد شد .
کاربرد دیود به عنوان یک سو ساز
مدارهاییکسو کننده ی دیودی مدارهایی هستند که ولتاژ متناوب را به یکولتاژ مستقیم ( یک طرفه ) تبدیل می نماید ، زیرا دیود از یک طرف جریان را عبورمی دهد واز جهت دیگرجریان قطع است . عنصراصلی مدارهای یکسو کننده دیود است .
دیود زند
مانند دیود معمولی از اتصال دو کریستال P و N ساخته می شود جنس نیمه هادیها ی این دیود از سیلیکن بوده ودر بایاس موافق مانند یک دیود معمولی سیلیکنی است . دیود زند به گونه ای ساخته می شود تا بتواند در ناحیه شکست کار کند . ولتاژی که دیود زند به ازای آن ولتاژ در بایاس معکوس هادی می شود به « ولتاژ شکست زند » معروف است . علامت اختصاری دیود زند به صورت زیراست .
دیودهایزند معمولا ً از ولتاژهای 4 / 2 ولت تا 200 ولت ساخته می شوند . اگر روی دیود زند ی نوشته شود
9 3 C / 32 X Z B دارای ولتاژ شکست 9 / 3 ولت و تلرانس5 درصد است . حرف C برای تلرانس 5 درصد است . حرف C برای تلرانس 5 درصد وحرف D برای تلرانس 10 درصد است . توانزند از رابطه ی
z I z V = z P بدستمی آید این توان بین 15 / 0 واتتا 50 وات است . معمولی ترین کاربرد دیود زند برای تثبیت ولتژ است . برای کنترل جریان زند مقاومتی را با آن سری می کنیم . امروزه به جای دیود زند برای تثبیت ولتاژ از « آی سی های رگوداتور » استفاده می کنند . این آ ی سی ها در مقابل اتصال کوتاه شدن خروجی یا جریان کشیدن بیش از اندازه محافظت شده اند . حداکثر جریان خروجی این آ ی سی ها یک آمپر است . از دیودهای زندبرای حفاظت دستگاه در مقابل ولتاژ اضافی نیزاستفاده می شود .
موضوع مطلب :
