Diode và các thông tin quan trọng liên quan

Diode và các thông tin quan trọng liên quan

Diode là một thiết bị điện bán dẫn điện tử cho phép dòng điện di chuyển qua nó theo một hướng dễ dàng hơn nhiều so với thiết bị kia.

– Chất bán dẫn là gì?

+ Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử ngày nay.

+ Chất bán dẫn là những chất có đặc điểm trung gian giữachất dẫn điện và chất cách điện, về phương diện hoá học thì bán dẫn là những chất có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng của nguyên tử, đó là các chất Germanium (Ge) và Silicium (Si)

+ Từ các chất bán dẫn ban đầu (tinh khiết) người ta phải tạo ra hai loại bán dẫn là bán dẫn loại N và bán dẫn loại P, sau đó ghép các miếng bán dẫn loại N và P lại ta thu được Diode hay Transistor.

 - Chất bán dẫn loại N

+ Khi ta pha một lượng nhỏ chất có hoá trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị, nguyên tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và trở thành điện tử tự do => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa điện tử (mang điện âm) và được gọi là bán dẫn N (Negative: âm).

- Chất bán dẫn loại P

+ Ngược lại khi ta pha thêm một lượng nhỏ chất có hoá trị 3 như Indium (In) vào chất bán dẫn Si thì 1 nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị và liên kết bị thiếu một điện tử  => trở thành lỗ trống (mang điện dương)  và được gọi là chất bán dẫn P.

– Diode (Đi ốt) Bán dẫn

+ Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

+ Phân cực thuận cho Diode.

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V).

+ Phân cực ngược cho Diode.

- Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

==>>  Kết luận: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V.

- Phương pháp đo kiểm tra Diode

- Đo kiểm tra Diode

+ Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω, đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :

+ Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt        

+ Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.

+ Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.

+ Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt, Diode D2 bị chập và D3 bị đứt   

+ Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò.

-  Ứng dụng của Diode bán dẫn. 

+ Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch ghim áp phân cực cho transistor hoạt động, trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu.

- Các loại Diode thường dùng 

+ Diode chỉnh lưu: Các diode này được sử dụng để chỉnh lưu nguồn xoay chiều đầu vào thành nguồn cung cấp. Một diode chỉnh lưu hay diode nguồn là một diode tiêu chuẩn có thông số dòng điện tối đa cao hơn nhiều.

+ Diode tín hiệu: Một diode tín hiệu là một chất bán dẫn phi tuyến tính nhỏ thường được sử dụng trong các mạch điện tử, nơi tần số cao và dòng nhỏ, trong mạch vô tuyến truyền hình, máy phát thanh và trong các mạch logic số.

+ Diode Schottky: Điểm đặc trưng của các diode loại này là chúng có điện áp rơi thấp hơn so với các diode tiếp giáp P-N thông thường. Điện áp rơi vào khoảng 0,15 -0,4 V cho những dòng thấp, so với 0,6 V của diode Silic.

+ Diode Zener (còn gọi là diode hạn chế mức điện áp, diode ổn áp): Diode Zener là những diode khác biệt so với dòng diode thông thường. Chúng thường được sử dụng để điều khiển dòng ngược. Zener được thiết kế để có một điện áp đánh thủng rất chính xác, được gọi là đánh thủng zener hoặc điện áp zener. Khi dòng ngược đủ lớn thông qua zener, điện áp sụt giảm trên nó sẽ được ghim giữ ở mức điện áp đánh thủng cố định. Tận dụng đặc tính của điện áp đánh thủng, các diode Zener thường được sử dụng để tạo ra một điện áp tham chiếu chính xác làm điện áp Zener. Chúng có thể được sử dụng như một bộ điều chỉnh điện áp cho các tải nhỏ, nhưng thực ra chúng không tạo sự ổn áp cho các mạch điện mà sẽ tiêu hao một lượng lớn của dòng điện.

+ Diode phát sáng (LEDs): Cũng giống như diode thông thường, đèn LED chỉ cho phép dòng điện chạy qua theo một hướng..

+ Photodiode (diode quang): Diode quang được sử dụng để phát hiện ánh sáng, ranh giới độ rộng, độ trong suốt.

+ Diode Laser: Đây là một kiểu khác của diode phát quang – đèn LED, nhưng nó tạo ra ánh sáng chùm kết hợp. Những diode này được ứng dụng làm mắt đọc trong ổ đĩa DVD và CD, con trỏ laser, v.v… Diode laser đắt hơn so với đèn LED. Tuy nhiên, chúng rẻ hơn so với các loại máy phát laser. Ngoài ra, các diode laser có tuổi thọ ngắn.

(Nguồn sưu tầm và biên dịch)