دیود

دیود چیست ؟ از اتصال دولایه p & n دیود درست می شود

1- بعد از پیوند نیمه هادی نوع p & n کنار یکدیگر ، الکترونهای آزاد و حفره ها از محل پیوند عبور کرده ، با هم ترکیب می شوند و تشکیل یک لایه سد یا عایق می دهند .

2- یک منطقه تخلیه در محل پیوند ها ایجاد می شود که فاقد الکترونهای آزاد و حفره ها می باشد ، لکن اتمهایی که الکترون از دست داده و یا گرفته اند ، در دو طرف لایه سد و در منطقه تخلیه وجود دارند .

3- اتمهای یونیزه شده ، ایجاد سد پتانسیل می کنند که برای نیمه هادی ژرمانیومی حدود ۰.۲ ولت است و برای نیمه هادی سیلسیمی حدود ۰.۶ ولت است .

4- سد پتانسیل باعث که از حرکت و ترکیب بیشتر الکترونها و حفره ها در لایه سد جلوگیری به عمل آید .

5- کریستال نیمه هادی نوع p دارای بار الکتریکی مثبت و کریستال نیمه هادی n دارای بار الکتریکی منفی می باشد .
بایاس دیود

وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .


بایاس مستقیم

اگرنیمه هادی نوع p به قطب مثبت باتری و نیمه هادی نوع n به قطب منفی آن وصل شود و ولتاژ از پتانسیل سد دیود بیشترباشد ، در مدار جریان بر قرار خواهد شد .




بایاس معکوس

اگر قطب مثبت باتری به نیمه هادی نوع n وصل شود و قطب منفی باتری به نیمه هادی نوع p وصل شود ، جریانی در مدار نخواهیم داشت .





تست دیود

همانطور که گفته شد اگر دوید 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 .



انواع دیود ها

1- دیود اتصال نقطه ای

2- دیود زنر

3- دیود نور دهنده LED

4- دیود خازنی ( واراکتور )

5- فتو دیود

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 می بریم ، 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 زنر

دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود . اگر یه دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد

ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است . 

دیودهای زنر در واقع نوعی دیود سیلیکونی ویژه هستند . طراحی آنها به گونه ای است که بتوانند ولتاژ شکست معکوسی را به صورت مداوم ارائه کنند . گروههای متنوعی از دیودهای زنر وجود دارد (بسته به مشخصه های عمومی ٬ نوع بسته ٬ و توان قابل تحمل).ولتاژ شکست آنها با اعداد ترجیحی سری E12 و E24 مترادف است(ولتاژ شکست آنها از 2.7 ولت تا 86 ولت می باشد)

خانواده های زیر از متداولترین نمونه های دیود زنر میباشند :

سری Bzy88 : پوشش شیشه ای کوچک ٬ با توان 500 میلی وات(در 25 درجه سانتیگراد).محدوده ولتاژ شکست این نوع دیودها از 2.7 تا 15 ولت میباشد . (ولتاژهای مذکور با عبور جریانی معادل 25 میلی آمپر و در دمای 25 درجه سانتیگراد اندازه گیری شده اند.)

سری Bzx85 : پوشش شیشه ای کوچک ٬ با توان 1.3 وات(در دمای 25 درجه سانتیگراد). محدوده ولتاژشکست این نوع دیودها از 2.7 تا 6.8 ولت میباشد.

سری Bzx61 : پوشش آلیاژ فلزی ٬ با توان 1.3 میلی وات(در 25 درجه سانتیگراد). محدوده ولتاژشکست این نوع دیودها از 7.5 تا 72 ولت میباشد .

سری Bzy93 : پوشش تکمه ای ٬ با توان 20 وات بای کار در دمای محیط 74 درجه سانتیگراد ٬ محدوده ولتاژشکست این نوع دیودها از 9.1 تا 75 ولت میباشد .

سری 1n5333 : پوشش پلاستیکی ٬ با توان 5 وات . محدوده ولتاژشکست این نوع دیودها از 3.3 تا 24 ولت میباشد .


دیود نوردهنده LED

این دوید از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزایا بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :

1- کوچک بودن و نیاز به فضای کم

2- محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار )

3- قطع و وصل سریع نور

4- تلفات حرارتی کم

5- ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا 3.3 ولت

6- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت

7- توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات


دیود خازنی ( واراکتور )

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


فتو دیود

این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکتر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .

رله های الکتریکی

رله نوعی کلید الکتریکی است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود.

رله را جوزف هنری در سال ۱۸۳۵ اختراع کرد.

از آنجا که رله می‌تواند جریانی قوی‌تر از جریان ورودی را هدایت کند، به معنی وسیع‌تر می‌توان آن را نوعی تقویت کننده دانست.

در گذشته رله‌ها معمولاً با سیم‌پیچ ساخته می‌شد و از جریان برق برای تولید میدان مغناطیسی و باز و بسته کردن مدار سود می‌برد. امروزه بسیاری از رله‌ها به صورت حالت جامد ساخته می‌شوند و اجزای متحرک ندارند. انواع رله های قدرت عبارت‌اند از : رله دیستانس ، رله دیفرانسیل و رله بوخهولتز

رله سنجشی : ‏ ‏رله ایست که بادقت و حساسیت معینی در موقع تغییر کردن یک کمیت الکتریکی و یا ‏یک کمیت فیزیکی دیگری شروع به کار کند. چنین رله ای برای مقدار معینی از یک ‏کمیت مشخص تنظیم می شود و اگر ان کمیت از مقدار تعیین و تنظیم شده کمتر ویا ‏بیشتر باشد رله ان تفییرات را می سنجد رله سنجشی بر دو نوع است: ساده و مرکب. ‏ ‏رله سنجشی ساده اغلب دارای یک سیم پیچی تحریک شونده می باشد که در اثر ‏تغییر جریان ویا ولتاژ تحریک و موجب وصل شدن کنتاکتی می شود.(رله حرارتی و رله ‏جریان زیاد و رله فشار کم) رله سنجشی مرکب دارای دو سیم پیچی تحریک شونده ‏میباشد مثل رله ای که نسبت ولتاژ و جریان را می سنجد (رله سنجش مقاومت ظاهری) ‏به کمک چنین سنجشی می توان ان قسمت از شبکه را که اتصالی شده است از مدار جدا ‏کرد رله دیستانس. ‏ ‏رله زمانی :‏ ‏رله زمانی نه تنها در حفاظت تأسیسات الکتریکی بلکه در خود کار کردن انها نیز مورد ‏استعمال بسیار دارد رله زمانی هیچ وقت به تنهایی به کار برده نمی شود بلکه با رله ‏سنجشی با حفاظت شبکه الکتریکی مصرف می شود و مورد استعمال ان در موقعی است ‏که تاخیری عمدی در عمل قطع و وصل مورد نظر باشد.


رله جهت یاب :‏ ‏برای کنترل و سنجش جهت توان و نبرو در شبکه الکتریکی و یا قسمتی از شبکه ‏جریان متناوب از رله جهت یاب استفاده می شود تعیین جهت نیرو برای حفاظت محلی و ‏سلکتیو در اغلب شبکه ها کاملاً ضروری و لازم است به کمک رله جهت یاب می توان فقط ‏ان قسمت از شبکه که خسارت دیده و معیوب شده از مدار خارج کرد حتی می توان از این ‏رله جهت حفاظت ژنراتور و توربین در موقع برگشت وات و نیرو نیز استفاده نمود در ‏جریان دائم برای تعیین و مشخص کردن نیرو تنها سنجش جریان کافی است و احتیاج به ‏سنجش توان ندارد.
تصویری از یک رله مینیاتوری :