دیود

توضیحات

معرفی

در واقع دیود (Diode) قطعه ‌ای الکترونیکی است که دو پایه یا ترمینال دارد و با حرف D در نقشه ها مشخص می شود . دیود، جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد (در این حالت، مقاومت دیود ناچیز است) و در جهت دیگر، در مقابل گذر جریان مقاومت بسیار بالایی (در حالت ایده آل، بینهایت) از خود نشان می دهد.

به علت این خاصیت دیود، در سال ‌های اولیهٔ ساخت این قطعهٔ الکترونیکی، به آن «دریچه» نیز گفته می شد.

مهم ترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (diode’s forward direction) و ممانعت در برابر گذر جریان در جهت مخالف (reverse direction) است.

در نتیجه می توان به دیود مثل یک جاده یک طرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم نیز استفاده می‌شود.

به لحاظ الکتریکی، یک دیود، هنگامی جریان را از خود عبور می دهد که با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست متصل باشد . به این عمل بایاس مستقیم گفته می شود یعنی قطب + به آنُد و قطب منفی – به کاتُد وصل باشد

ولتاژ آستانه مستقیم :

مقدار ولتاژی که باعث می شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی کند، ولتاژ آستانه (threshold voltage) نامیده می شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت  برای دیودهای سیلیکون  و ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت برای دیود ژرمانیوم است. به این صورت است که هنگامی در دو سر یک دیود سیلیکونی، ولتاژی برابر با ۰.۲V اعمال شود با اعمال این ولتاژ اندک، جریان الکتریکی در دیود برقرار نخواهد شد و زمانی ‌که اندازه ولتاژ از ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت افزایش یابد، جریان الکتریکی قابل اندازه‌ گیری در دیود برقرار خواهد شد. که به اینولتاژ ، ولتاژ استانه مستقیم می گوییم

بایاس دیود

وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .اعمال ولتاژدر دو سر پایه هایش دو حالت را پیش می ‌آورد.

بایاس مستقیم :

در صورتی که دیود را به نحوی در مدار متصل شود که قطب مثبت باتری به نیمه هادی نوع P (آند) متصل و قطب منفی باتری را به اتصال نوع N(کاتد) متصل شود ، جریان در دیود برقرار و دیود روشن می شود. به این اتصال ، بایاس مستقیم (Forward Biase) می گوییم .

بایاس معکوس :

هنگامی که ولتاژ به دو سر دیود که قطب مثبت آن به کاتد و قطب منفی آن به آند وصل گردد ، به این عمل بایاس معکوس گفته می شود (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 و قابل چشم پوشی است.

ولتاژ استانه شکست:

اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژی که میتوانند تحمل کنند که از خود عبور ندهند دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و گاهاَ جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ ، آستانه شکست یا Breakdown می گوییم .

انواع دیود :

دیود یکسوکننده

دیود یکسوکننده (Rectifier Diode) یک نوع دیود پیوند PN با سرعت سوئیچینگ پایین است که به دلیل داشتن ناحیه پیوند بسیار بزرگ، در جهت معکوس ظرفیت خازنی بالایی دارد.

دیود فوق مانع

دیود فوق مانع (Super Barrier Diode) یا دیود SBR یک دیود یکسوکننده است. این دیود مانند دیود شاتکی، افت ولتاژ مستقیم کم و مانند دیود پیوند PN معمولی جریان نشتی معکوس پایینی دارد. دیود SBR سوئیچینگ سریعی دارد و با ایجاد اتصال کوتاه بین منبع و گیت از ماسفت (MOSFET) استفاده می‌‌کند.

دیود زِنِر

دیود زنر (ZENER) هم در بایاس مستقیم کار می کند هم در بایاس معکوس ، به این صورت است که در بایاس مستقیم، مانند یک دیود پیوند PN ساده (یکسوکننده) عمل می‌‌کند ولی در بایاس معکوس، تا زمانی که ولتاژ معکوس به ولتاژ شکست (یا ولتاژ زنر) برسد، جریان را مسدود می‌‌کند و پس از آن، با افت ولتاژ ثابت به جریان اجازه جاری شدن می‌‌دهد. شکست معکوس زنر به دو دلیل ایجاد می‌‌شود: تونل ‌‌زنی کوانتومی الکترون و «شکست بهمنی» (Avalanche Breakdown). دیود زنر ولتاژ ثابتی برای حفاظت مدارها در برابر اضافه ‌‌ولتاژ فراهم می‌‌کند و اساساً در شرایط بایاس معکوس مورد استفاده قرار می‌‌ گیرد.

نحوه تست دیود یکسوکننده (Rectifier Diode) :

تست اول : مولتی متر را در حالت تست دیود قرار دهید و در ادامه پراب منفی (com) مولتی متر را روی ترمینال کاتد ، یعنی ترمینالی که با یک علامت نشانه گذاری شده است و پراب مثبت را روی ترمینال دیگر ، یعنی آنُد قرار دهید ، در این حالت عدد نمایش داده شده چیزی در حدود 600 تا 700 اهم نمایش دهد در این حالت دیود سالم است .(مانند شکل زیر)

تست دوم : پراب مثبت مولتی متر را روی ترمینال کاتد ، یعنی ترمینالی که با یک علامت نشانه گذاری شده است و پراب منفی را روی ترمینال دیگر ، یعنی آنُد قرار دهید ، در این حالت عدد نمایش داده شده صفر اهم است در این حالت نیز دیود سالم است .(مانند شکل زیر)

و در هر حالتی که غیر از این دو عکس فوق باشد دیود معیوب است. برای تست دیود های زنر در یک ویدئوی آموزشی به آن می پردازیم .

نکاتی در مورد تعویض دیود:

1- در موقع تعویض دیود  ۱۰۰٪ از یک دیود با همان مشخصات اصلی استفاده شود .

2-  قطب مثبت و منفی رعایت شود  .

3- همیشه برای تست دیود سوکت ECU را از منبع تغذیه و یا از روی خودرو خارج کنید .

4- برای جلوگیری از صدمه های احتمالی به ECU خازن های تغذیه را بوسیله یک پنس دشارژ کنید و بعد اقدام به تست دیود کنید.

بحث در مورد دیودها زیاد است اما در این گزارش ما قصد داریم آن دسته ای را برسی کنیم که در ECU بیشتر با آنها سر وکار داریم بنابراین  مواردی دیگر ذکر نشده است .