جعبه دزدگیردیود یک قطعه نیمه هادی است که جریان الکتریکی را فقط در یک جهت رها می کند و در جهت مخالف مسدود می کند. این ویژگی باعث می شود که دیود ها بتوانند به عنوان محافظ در برابر ولتاژ برگشتی یا جریان برگشتی عمل کنند.
ولتاژ برگشتی چیست؟
ولتاژ برگشتی یا جریان برگشتی زمانی اتفاق می افتد که منبع تغذیه یا جهت جریان الکتریکی در یک مدار تغییر کند. این ممکن است به دلایل مختلف از جمله خاموش شدن منبع تغذیه، تغذیه با باتری، چرخش موتور یا سوئیچینگ پالس باشد. این تغییرات ممکن است باعث ایجاد ولتاژ های بالا و نامطلوب شود که ممکن است قطعات حساس مدار را خراب کند.
چگونه دیود ها از مدار الکترونیکی محافظت می کنند؟
برای جلوگیری از این خطر، دیود ها معمولا به صورت پارالل با قطعات حساس مدار قرار می گیرند. به این ترتیب، زمانی که جریان الکتریکی در جهت عادی است، دیود ها خاموش هستند و تاثیر منفی بر روی عملکرد مدار ندارند. اما زمانی که جریان الکتریکی در جهت مخالف است، دید ها روشن مي شوند و جريان را به خود جذب مي كنند و از رسيدن آن به قطعات حساس جلوگيري مي كنند. به این ترتيب، دیود ها باعث حفاظت از مدار الکتريكي در برابر ولتاژ برگشتي می‌شوند.
نمونه‌ای از استفاده از دید ها
برای نمایش بهتر نقش دید ها در حفاظت از مدار الکتريكي، شكل زير را ببينيد:
این شکل نشان میدهد که چگونه چگونه ديود با قطعة حساس (مثلا LED) به صورت پارالل قرار گرفته است. زماني كه منبع تغذيه (V) در جهت عادي است، ديود خاموش است و LED روشن. اما زماني كه منبع تغذيه خاموش شود يا جهت آن تغيير كند، ديود روشن شده و جريان را به خود جذب كرده و LED را خاموش نگه مي دارد.
آیا دیود‌ها تنها برای حفاظت از مدارها استفاده می‌شوند؟
دیود‌ها تنها برای حفاظت از مدارها استفاده نمی‌شوند. علاوه بر حفاظت از مدارها، دیود‌ها در بسیاری از کاربردهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله کاربردهای دیود‌ها می‌توان به تنظیم ولتاژ در منابع تغذیه، ردیابی نور در دستگاه‌های مختلف، و تعداد زیادی دیگر اشاره کرد. بنابراین، دیود‌ها در مدارهای الکترونیکی به عنوان عناصر کلیدی جهت انجام وظایف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چه نوع دیودی برای تنظیم ولتاژ مدارها مناسب است؟
برای تنظیم ولتاژ در مدارها، دیود‌های زنر (Zener diodes) مناسب هستند. این نوع دیود‌ها به طور خاص برای تنظیم ولتاژ و ایجاد یک ولتاژ معین در مدارها طراحی شده‌اند. ولتاژ ثابتی دارند که با استفاده از خصوصیت‌های نیمه‌هادی خود تولید می‌کنند. وقتی که ولتاژ ورودی به مقدار مشخصی برسد، دیود زنر ولتاژ خروجی را تثبیت می‌کند. این ویژگی اهمیت بسیاری در کاربردهایی دارد که نیاز به ولتاژ ثابت و پایدار دارند، مانند منابع تغذیه و اندازه‌گیری‌های دقیق. بنابراین، دیود‌های زنر برای تنظیم ولتاژ مدارها بسیار مناسب هستند.
چرا دیود‌ها به حرارت حساس هستند؟
دیود‌ها به حرارت حساس هستند زیرا عملکرد آنها به دما و دمای محیط بستگی دارد. این حساسیت به چند دلیل برمی‌گردد:
تغییر مقاومت
با افزایش دما، مقاومت دیود‌ها تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت می‌تواند به تغییرات در ویژگی‌های الکتریکی دیود منجر شود.
ایجاد جریان نفوذی
با افزایش دما، جریان نفوذی در دیود‌ها افزایش می‌یابد. این جریان نفوذی می‌تواند به دیود‌ها آسیب برساند یا ویژگی‌های عملکردی آنها را تغییر دهد.
محدودیت دمایی
دیود‌ها دارای محدودیت‌های دمایی هستند و در دماهای بالا ممکن است دچار ناسازگاری شوند یا خراب شوند. این محدودیت‌ها بستگی به نوع دیود و جزئیات ساختار آن دارد.
بنابراین، در طراحی و استفاده از دیود‌ها، مهم است که دمای محیط و دمای دیود در نظر گرفته شود تا عملکرد بهینه و پایدار دیود حفظ شود.
چگونه می‌توان ولتاژ معکوس دیود را تعیین کرد؟
ولتاژ معکوس دیود، که به عنوان “ولتاژ کاهنده” یا “ولتاژ زنر” نیز شناخته می‌شود، توسط ویژگی‌های دیود زنر تعیین می‌شود. برای تعیین ولتاژ معکوس دیود، شما به یک دیود زنر با ولتاژ معکوس مورد نظر نیاز دارید. مراحل زیر نشان‌دهنده چگونگی تعیین ولتاژ معکوس دیود زنر می‌باشد:
انتخاب دیود: ابتدا باید دیود زنر مناسب را انتخاب کنید. این دیود‌ها با ولتاژ معکوس مشخصی عرضه می‌شوند. مقادیر ولتاژ معکوس اغلب بر روی بدنه دیود نوشته شده و به واحد ولت (V) می‌باشد.
اتصال دیود: دیود زنر را به مدار خود وصل کنید. معمولاً از این دیود‌ها به عنوان منابع ولتاژ ثابت در مدارهای تغذیه استفاده می‌شود.
پایش و اندازه‌گیری: با استفاده از یک مولتی‌متر یا ابزار اندازه‌گیری ولتاژ، ولتاژ خروجی این دیود را اندازه‌گیری کنید. ولتاژ معکوس باید بسیار نزدیک به مقدار نوشته شده بر روی دیود باشد.
تنظیم ولتاژ: در صورتی که ولتاژ معکوس دیود نیاز به تنظیم داشته باشد، می‌توانید با استفاده از رزیستور‌ها و منابع ولتاژ، ولتاژ معکوس دیود را تنظیم کنید.
بنابراین، تعیین ولتاژ معکوس دیود زنر به انتخاب دیود مناسب و انجام اندازه‌گیری‌های دقیق بر روی مدار مرتبط با آن دیود بستگی دارد.
آیا دیود‌ها در مدارهای دیجیتال هم کاربرد دارند؟
دیود‌ها حتی در مدارهای دیجیتال نیز کاربرد دارند. در واقع، دیود‌ها از جمله عناصر اساسی در الکترونیک دیجیتال محسوب می‌شوند. دیود‌ها در مدارهای دیجیتال برای انجام وظایف مختلف به کار می‌روند.
برخی از کاربردهای دیود‌ها در مدارهای دیجیتال عبارتند از:
- پل‌گیت‌ها (Bridge Rectifiers): دیود‌ها در پل‌گیت‌ها برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم و برعکس استفاده می‌شوند. این کاربرد معمولاً در تامین برق برای مدارهای دیجیتال انجام می‌شود.
- مدارهای ساعتی و تایمرها: دیود‌ها در مدارهای ساعتی و تایمرها برای تولید سیگنال‌های دقیق و زمان‌بندی از فرکانس‌های مختلف استفاده می‌شوند.
- پوشش مدارهای گیت CMOS: در مدارهای CMOS دیجیتال، دیود‌ها برای پوشش و مسدود کردن مسیرهای سیگنال الکتریکی استفاده می‌شوند تا مصرف برق مدار کاهش یابد.
- مدارهای حافظه EEPROM: در مدارهای EEPROM که برای ذخیره و خواندن اطلاعات در حالت برق قطع مورد استفاده قرار می‌گیرند، دیود‌ها به عنوان قطع کننده جریان الکتریکی عمل می‌کنند.
- مدارهای حفاظتی: در مدارهای دیجیتال، دیود‌ها به عنوان ابزار حفاظتی در برابر افزایش ولتاژ یا جریان نفوذی عمل می‌کنند تا مدار را از خرابی نجات دهند.
بنابراین، دیود‌ها در مدارهای دیجیتال نقش مهمی ایفا می‌کنند و برای انجام وظایف مختلف از جمله تبدیل و حفاظت از سیگنال‌های الکتریکی و برقراری عملکرد صحیح مدارها بسیار اهمیت دارند.
سخن پایانی
در این مقاله سعی کردیم نقش دیود ها را در حفاظت از مدار الکتریکی را به طور کامل به شما آموزش دهیم و همچنین کاربرد دیود ها را در دیگر زمینه ها را بررسی کردیم اگر درباره دیود ها سوالی دارید که با مطالعه این مقاله به پاسخ خود نرسیدید حتما سوال خود را در بخش نظرات مطرح کنید تا در اسرع وقت به آن پاسخ دهیم. برای مطالعه بیشتر مقالات مربوط به صنعت الکترونیک به سایت ایلیا الکترونیک مراجعه کنید.
