عملکرد دیود در مدار
الکترونیک شامل مباحثی است که شامل قطعات تشکیل دهنده روی یک مدار است. اگر کارایی قطعات الکترونیک را بشناسیم براحتی میتوانیم یک برد را عیب یابی و تعمیر کنیم.
آموزش دیود
در مبحث الکترونیک برای آموزش الکترونیک یک سری نکات را باید در نظر داشت اگر مطابق شکل زیر دیود را طوری به یک باتری وصل کنیم که قطب مثبت باتری به نیمرسانای نوع n و قطب منفی باتری به نیمرسانای نوع p وصل شود بعد از بستن کلید چه اتفاقی می افتد؟
 |
 |
آیا جریانی برقرار می شود؟
اگر جای قطب های باتری را عوض شود چطور؟
در مدار الکتریکی وقتی در حالت اول کلید وصل می شود قطب های باتری باعث می شوند الکترون ها و حفره ها از پیوندگاه دور شوند (در شکل بالا الکترون ها به سمت راست و حفره ها به سمت چپ حرکت کنند) و این باعث می شود ناحیه تهی بزرگ تر شود.
این ناحیه که از حامل های بار الکتریکی خالی شده به صورت یک عایق الکتریکی خیلی خوب عمل می کند. به عبارتی می توانیم بگوییم میدان الکتریکی که توسط باتری ایجاد شده موافق میدان الکتریکی ناحیه تهی است بنابراین افزایش میدان الکتریکی در ناحیه تهی از حرکت بارهای الکتریکی جلوگیری می کند. پس در این حالت دیود از عبور جریان الکتریکی جلوگیری می کند.
ولی وقتی مطابق شکل مقابل باتری (برعکس حالت قبل) وصل شود – یعنی قطب مثبت باتری به نیمرسانای نوع p و قطب منفی باتری به نیمرسانای نوع n وصل شود. الکترون ها به سمت نیمرسانای نوع p و حفره ها به سمت نیمرسانای نوع n (الکترون ها به سمت چپ و حفره ها به سمت راست) حرکت می کنند و بدین ترتیب ناحیه تهی از بین رفته و بار الکتریکی در جهت میدان حرکت می کند.
در تعمیر بورد های الکترونیکی باید توجه نمود که میدان الکتریکی باتری خلاف جهت میدان الکتریکی در ناحیه تهی است و این باعث می شود جریان الکتریکی در مدار برقرار شود.
دیود در مدار الکترونیکی
در این حالت دیود اجازه می دهد جریان الکتریکی عبور کند.
حال از دیدگاه پتانسیل الکتریکی مسئله وصل شدن باتری به دیود را بررسی می کنیم.
همانطور که در شکل سمت راست، می بینید میدان الکتریکی ایجاد شده در ناحیه تهی به این معنی است که برای بردن یک بار مثبت از ناحیه p به ناحیه n باید کار انجام دهیم (که بر اثر آن انرژی پتانسیل الکتریکی بار مثبت افزایش می یابد).
بنابراین پتانسیل الکتریکی ناحیه n از ناحیه p بیشتر است. اگر اختلاف پتانسیل الکتریکی ناحیه n و ناحیه p را برابر ∆v در نظر بگیریم، آن گاه برای جا به جایی هر بار مثبت از ناحیه p به ناحیه n باید به اندازه e∆v انرژی بدهیم.
بنابراین وقتی قطب مثبت باتری به نیمرسانای نوع n و قطب منفی باتری به نیمرسانای نوع p وصل کنیم در واقع یک پتانسیل الکتریکی بیشتر (قطب مثبت) را به نوع n و یک پتانسیل الکتریکی کمتر (قطب منفی) به نوع p وصل کرده ایم و این چنین اختلاف پتانسیل الکتریکی ناحیه n و p را افزایش داده ایم.
پس برای حرکت حفره از ناحیه p به ناحیه n یا حرکت الکترون از ناحیه n به ناحیه p به انرژی بیشتری نسبت به قبل از اتصال باتری نیاز داریم. پس وصل شدن باتری به این شکل نمی تواند جریان الکتریکی را از دیود عبور دهد. در این حالت می گوییم ما یک “پیش ولت مخالف” به دیود وصل کرده ایم.
حال وقتی قطب مثبت را به نیمرسانای نوع p و قطب منفی را به نیمرسانای نوع n وصل می کنیم در واقع پتانسیل الکتریکی کمتر (قطب منفی) را به نوع n و پتانسیل الکتریکی بیشتر (قطب مثبت) را به نوع p وصل کرده ایم، بنابراین اختلاف پتانسیل موجود از بین رفته و اختلاف پتانسیل بین دو ناحیه به وجود می آید، در نتیجه پتانسیل الکتریکی ناحیه p از پتانسیل الکتریکی ناحیه n بیشتر می شود.
بنابراین باعث حرکت حفره ها به سمت ناحیه n و الکترون ها به سمت ناحیه p خواهد شد. پس با وصل کردن باتری به این شکل جریان الکتریکی از دیود عبور می کند. در این حالت می گوییم “پیش ولت موافق” به دیود وصل شده است.
در شکل زیر نمودار جریان الکتریکی برحسب ولتاژ دو سر دیود رسم شده است. همان طور که می بینید پیش ولت مخالف (معکوس) جریانی برقرار نکرده است ولی با افزایش “پیش ولت موافق” (مستقیم) جریانی در مدار برقرار شده است.
بیشتر بخوانید :
