در مورد الکترونیک از صفر تا صد هرچی بخوای هست

مقدمه

با توجّه به گسترش علم الکترونیک در جهان و کاربرد آن در رشته های مختلف افراد زیادی به این رشته علاقه مند شده اند.

علم الکترونیک در بسیاری از رشته های دانشگاهی مانند : کامپیوتر، پزشکی، صنایع هسته ای، روباتیک، مخابرات، صنایع نظامی و غیره کاربرد وسیع دارد و امروزه در گوشه و کنارمان وسایل الکترونیکی بسیار زیادی (مانند یخچال، مهتابی، تلفن همراه، تلویزیون و غیره) را مشاهده می کنیم به طوری که بدون آنها زندگی ما مختل می شود.

بعضی افراد فکر می کنند که یادگیری این رشته مختص مهندسان الکترونیک است و فقط آنها توانایی ساخت، طراحی و تحلیل مدار را دارند در حالی که یادگیری این رشته بسیار آسان است (البته اگر به این رشته علاقه مند باشید بسیار آسان تر است!).

هدف این بخش آموزش پلّه به پلّه ی الکترونیک است و آن را با زبانی بسیار ساده به کلیّه علاقه مندان و سایر افراد آموزش می دهد. در ضمن نکته بسیار مهم این است که این رشته حوصله بسیار زیادی لازم دارد!

 

مدار(Circuit): از به هم بسته شدن قطعات الکترونیکی مدار به وجود می آید. در واقع مدار مسیر بسته است که بار الکتریکی در آن حرکت می کند و این مسیر بسته می تواند مسیر بسته ی بین لامپ اتومبیل و باتری اتومبیل و... باشد.

 

پتانسیل: به مقدار انرژی موجود در قسمت های مختلف یک مدار پتانسیل می گویند (مثلاً اگر در یک باطری سر مثبت را به سر منفی وصل کنیم جریان از سر مثبت به سر منفی حرکت می کند چون پتانسیل سر مثبت از سر منفی بیشتر است. و یا مثلاً منبع آبی را که در ارتفاع 5 متری زمین قرار دارد در نظر می گیریم اگر دریچه این منبع را باز کنیم تمام آب منبع به زمین خواهد ریخت چون پتانسیل منبع بیشتر است و علّت سقوط اجسام نیز همین پتانسیل است).

 

ولتاژ : اختلاف پتانسیل میان دو نقطه از مدار را ولتاژ می گویند. در فیزیک ولتاژ معادل نیرو است. هرچه ولتاژ بیشتر باشد، نیرویی که جریان را حرکت می دهد، بیشتر خواهد شد (مثلاً آب دریا را در نظر می گیریم. اگر فشار آب را ولتاژ فرض کنیم، هرچه به عمق دریا نزدیک تر می شویم وزن آب زیادتر می شود، پس فشار آب هم زیادتر می شود و این معادل زیادتر شدن ولتاژ می باشد). واحد ولتاژ ولت (V) است.

 

جریان: عبور الکترونها از یک سیم را جریان می گویند. در فیزیک جریان با سرعت برابر است. هرچه جریان بیشتر باشد، سرعت عبور الکترونها از سیم بیشتر می شود. واحد جریان آمپر (A) است.

توان: حاصل ضرب ولتاژ در جریان (V×I) را توان می گویند و آن را با P نمایش می دهند و واحد آن وات (W) می باشد. در واقع توان نشان دهنده این است که در طول یک بازه ی زمانی چقدر جریان با توجّه ولتاژ مصرف می شود. به توانی که در هر لحظه مصرف می شود، توان لحظه ای می گویند و به توانی که در طول یک مدت زمانی مصرف می شود، توان متوسط می گویند.

اهم(Ohm): به مقدار مقاومت اهم می گویند و واحد آن اهم (Ω) می باشد.

 

فاراد: به مقدار ظرفیت خازن فارادمی گویند و آن را با F نمایش می دهند.

 

هانری: به مقدار ظرفیت سلف (Self) هانری می گویند و آن را با H نمایش می دهند.

 

نکات ایمنی: بعضی از قطعات الکترونیکی به هیچ وجه نباید شکسته شوند چون مواد بسیار سمّی در درون آنها وجود دارد (خازن های تانتالیوم و بعضی از ترانزیستور ها از جمله این قطعات هستند).

هنگام کار با وسایلی که با ولتاژ بالا کار می کنند و همچنین هنگام کار با ولتاژهای زیاد باید نهایت دقت را کرد، چون اگر جریان الکتریکی بیشتر از 0/015 آمپر از بدن انسان عبور کند برای او بسیار کشنده است به طوری که او دیگر نمی تواند سیم برق دار را رها کند (ایست قلبی یکی از خطرات برق گرفتگی است) و ولتاژ های بالا به راحتی این جریان را از بدن انسان عبور می دهند.


مقاومت(Resistor):

قطعه ای است که مانع از عبور جریان می شود. در واقع مقاومت مانند یک سد آب عمل کرده و جلوی عبور جریان را تا حد مشخص می گیرد (که این حد مشخص مقدار مقامت است). این قطعه معمولاْ برای کنترل جریان استفاده می شود.


انواع مقاومت :

 مقاومت ها انواع مختلفی دارند . معمول ترین و متداول ترین نوع مقاومت ها، مقاومت کربنی می باشد که قیمت بسیار پایینی (حدود 20 تومان) دارند و مقادیر آنها از چند صدم اهم تا 10 میلیون اهم است. مقاومت های لایه کربنی، لایه فلزی، اکسید فلزی و سیمی از انواع دیگر مقاومت هستند. در شکل زیر تعدادی مقاومت کربنی مشاهده می کنید:

 

مقاومت متغیر که به آن پتانسیومتر می گویند نوعی از مقاومت است که مقدارش قابل تنظیم می باشد (این نوع مقاومت ها کشویی یا  محوری  می باشند که با چرخاندن محور یا حرکت به بالا و پایین می توان مقدار مقاومت را تنظیم کرد). در شکل زیر چند مقاومت متغیر را مشاهده می کنید:

 

نوع دیگری از مقاومت، مقاومت حرارتی (ترمیستور) می باشد که مقدار آن با تغییرات دما عوض می شود. از این مقاومت دو نوع NTC و PTC وجود دارد که نوع NTC مقاومتش با افزایش دما کاهش می یابد و مقاومت نوع PTC با افزایش دما مقدارش زیاد می شود.

نوع دیگری از مقاومت، مقاومتهای آجری هستند که خیلی بزرگ هستند (به اندازه ی 10cm در 2cm) و می توانند توان های بالا را تحمل کنند و دیر داغ می شوند مانند مقاومت های 5 وات و 10 وات.

نوعی دیگر از مقاومت، مقاومت نوری (LDR) می باشد که اگر نور به آن بتابد مقدارش کم می شود به شکل زیر توجه کنید.

در این قسمت با دو کلمه خیلی مشهور آشنا می شوید :

۱) کیلو اهم(K) : کیلو اهم برابر ۱۰۰۰ اهم است مثلاْ اگر مقدار مقاومتی ۵۶ کیلو اهم باشد یعنی همان ۵۶۰۰۰ اهم است (و وقتی می گوییم یک کیلو گرم همان ۱۰۰۰ گرم است و یا یک کیلو بایت همان ۱۰۰۰ بایت است).

۲) مگا اهم(M) : مگا اهم برابر میلیون اهم است مثلاْ وقتی می گوییم مقدار مقاومتی 1.2 مگا اهم است یعنی ۱۲۰۰۰۰۰ اهم مقاومت دارد

نکته: مقاومت را در مدار با نماد  نشان می دهند و مقاومت متغیر را با نماد  نشان می دهند.

نکته: گاهی اوقات برای نمایش مقدار مقاومت مثلاً 3.6KΩ آن را به صورت 3K6 نشان داده و یا برای نمایش مقاومت1.8Ω یا 10Ω آن را به صورت 1R8 و یا 10Rنشان می دهند. در نقشه های شماتیک (schematic) مقاومت را با حرف R نشان می دهند.


تشخیص مقدار مقاومت:

برای تشخیص مقدار مقاومت به حلقه های رنگی روی بدنه آن توجّه می کنیم مقاومت ها چهار یا پنج حلقه رنگی روی بدنه خود دارند ؛ در مقاومت هایی با چهار حلقه رنگی حلقه اوّل و دوم نشان دهنده عددی است که با توجّه به جدول می توان مقدار آن را مشخص کرد ؛ حلقه سوم مضربی از ده می باشد(0/01، 0/1، 1، 10، 100، 1000، 10000 و...) که با رنگ خاصی مشخص می شود؛ حلقه چهارم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد. (به جدول های زیر توجّه کنید) :

جدول 1

سیاه 0 قهوه ای 1 قرمز 2 نارنجی 3 زرد 4 سبز 5 آبی 6 بنفش 7 خاکستری 8 سفید 9
جدول 2
نقره ای 0/01× طلایی 0/1× سیاه قهوه ای 10× قرمز 100× نارنجی 1000× زرد 10000× سبز 100000× آبی 1000000×
جدول 3
قرمز 2% خطا طلایی 5% خطا نقره ای 10% خطا بدون حلقه ی رنگی 20% خطا


جدول 4

قهوه ای 1% خطا قرمز 2% خطا طلایی 5% خطا نقره ای 10% خطا بدون حلقه ی رنگی 20% خطا

همان طور که مشاهده می کنید جدول 1 مقدار دو حلقه اوّل مقاومت چهار حلقه را نشان می دهد و جدول 2 مقدار حلقه سوم و جدول 3 مقدار حلقه چهارم را نشان می دهد. لازم به ذکر است که حلقه چهارم فاصله بیشتری نسبت به سایر حلقه ها دارد.

در مقاومت های پنج حلقه حلقه اوّل، دوم و سوم نشان دهنده عددی می باشند، حلقه چهارم مضربی از ده است و حلقه پنجم نیز درصد خطای مقاومت را نشان می دهد.جدول 1 مربوط به سه حلقه رنگی اوّل در مقاومت پنج حلقه می باشد و جدول 2 مربوط به حلقه چهارم مقاومت پنج حلقه و جدول 4 مربوط به حلقه پنجم می باشد و همیشه حلقه پنجم در مقاومت پنج حلقه از بقیه ی حلقه ها فاصله ی بیشتری دارد.


نکته: اگر مقاومت بیش از اندازه گرم شود ممکن است مقدار آن (که بر حسب اهم است) تغییر پیدا کند و یا در بدترین شرایط آتش بگیرد!


نکته: مقدار توان یک مقاومت برحسب معیار استانداردی سنجیده می شود و این توان بر حسب وات (W) است توانهای معمول در مقاومت ها 1/32 وات، 1/16 وات، 1/8 وات، 1/4 وات ،1/2 وات، 1وات به بالا می باشد. در شکل زیر از چپ به راست دو مقاومت اوّل 1/8 وات، دو مقاومت دوم 1/4 وات، دو مقاومت سوم 1/2 وات، مقاومت هفتم 1W و مقاومت هشتم 2W می باشند که در کنار یک LED قرار دارند (LED در ادامه تعریف شده است).

 

نکته: هرچه توان مقاومت بیشتر شود، اندازه ی آن  بزرگتر می شود.

در مثال های زیر نحوه تشخیص حلقه ها را می بینید:

در شکل های زیر مقدار مقاومت را مشخص کنید:

 

در شکل بالا حلقه قرمز رنگ (حلقه ی اوّل) نشان دهنده عدد2، حلقه زرد (حلقه ی دوم) نشان دهنده عدد 4، حلقه قهوه ای (حلقه ی سوم) نشان دهنده عدد1 و حلقه ی چهارم که با سایر حلقه ها فاصله بیشتری دارد (حلقه قهوه ای رنگ)، نشان دهنده درصد خطای 1% است. پس مقدار این مقاومت برابر 240Ω با خطای 1% است.

 

شکل بالا نشان دهنده مقاومت 5 حلقه می باشد و همان طور که مشاهده می کنید حلقه پنجم (قرمز رنگ) که نشان دهنده خطای 2 % مقاومت است با سایر حلقه ها فاصله بیشتری دارد. حلقه قهوه ای رنگ نشان دهنده عدد 1، دو حلقه سیاه بعد از آن نشان دهنده عدد صفر و حلقه سیاهی که به حلقه قرمز نزدیک تر است نشان دهنده عدد1 است. پس این مقاومت مقدارش 100Ω با خطای 2% است.

 

شکل بالا مقاومت 6/5 کیلو اهم با خطای 5% را نشان می دهد.

 

 شکل بالا مقاوت 6/5 کیلو اهم با خطای 20% نشان می دهد.


 سؤال: توان در مقاومت چیست؟

وقتی که جریان از درون مقاومت عبور می کند، این قطعه شروع به داغ شدن می کند (مقداری از جریان تلف می شود و به گرما تبدیل می شود). در این صورت هرچه ولتاژ اعمال شده به مقاومت بیشتر باشد، گرمای تولید شده هم بیشتر خواهد شد. بنابراین برای مقاومت ها توان تعریف می کنیم و توان یک مقاومت میزان تحمل گرما توسط مقاومت را نشان می دهد هرچه توان مقاومتی بیشتر باشد، اندازه ی آن مقاومت بزرگتر می شود و می تواند بهتر گرمای خود را به محیط اطراف منتقل کند.


خازن (Capacitor):

خازن: قطعه ای است که در خود انرژی ذخیره می کند (ولتاژ را ذخیره می کند). خازن مانند مقاومت، انواع مختلفی دارد. متداول ترین نوع خازن، خازن الکترولیتی و سرامیکی می باشد که قیمت بسیار پایینی دارد (حدود 40 تومان برای خازن سرامیکی و 120 تومان برای خازن الکترولیتی).


نکته: هرچه ظرفیت خازن و یا ولتاژ کار خازن بیشتر شود، قیمتش نیز بیشتر خواهد شد.


خازنهای سرامیکی ظرفیت بسیار کمی دارند (مشهور ترین نوع خازن سرامیکی خازن عدسی است که شبیه به عدس است). در شکل زیر چند خازن عدسی می بینید:

 

خازنهای لایه فلزی، تانتالیوم (این نوع خازن قیمت بالایی دارد و بسیار سمّی است و به هیچ وجه نباید شکسته شود)، میکا، پلی استیرن، پلی کربنات، پلی پیروپیلن و پلی استر از انواع دیگر خازن هستند.

خازن را در نقشه های شماتیک با حرف C نشان می دهند و خازن غیر قطبی را با نماد  و خازن متغیر را با نماد  و خازن قطبی (مانند خازن الکترولیتی) را با نماد  یا  نمایش می دهند.


نکته: در بعضی از کتاب های قدیمی به خازن ظرفیت می گویند.


معرفی چهار واحد بسیار مشهور:

1)میلی (m): میلی یعنی هزارم (10 به توان 3-). مثلاً وقتی می گوییم یک میلی متر یعنی یک هزارم متر و وقتی می گوییم ده میلی فاراد یعنی 0.010 فاراد.

2)میکرو (m): میکرو یعنی میلیونیوم (10 به توان 6-). مثلاً 3.6mF یعنی 0.0000063 فاراد.

3)نانو (n): نانو یعنی میلیاردیوم (10 به توان 9-). مثلاً 3nF یعنی 0.000000003 فاراد.

4)پیکو (p): پیکو یعنی تریلیونیم (10 به توان 12-). مثلاً 63pF یعنی 0.0000000000634 فاراد.


تشخیص مقدار خازن ها:

خازنهای الکترولیتی ظرفیت بسیار بالایی دارند که این ظرفیت بر روی بدنه شان نوشته شده است (بر حسب µF). این نوع خازنها قطبی هستند یعنی دارای سر مثبت و سر منفی هستند که معمولاً سر منفی بر روی بدنه خازن مشخص شده است و باید دقت کرد که سر منفی و مثبت اشتباه وصل نشوند چون در این صورت مایع الکترولیت داخل آن به گاز تبدیل می شود و احتمالاً باعث منفجر شدن خازن می شود و یا آن کاز از خازن خارج می شود در این صورت ظرفیت خازن تا حد زیادی کم خواهد شد و دیگر خازن به درد نمی خورد. در شکل زیر چند خازن الکترولیتی را می بینید:

 

 همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید، ظرفیت خازن و حداکثر ولتاژ کارش بر روی بدنه ی خازن نوشته می شود. به سر منفی مشخص شده بر روی بدنه ی خازن توجّه کنید.

 

نکته: هرچه ولتاژ کار و ظرفیت خازن الکترولیتی بیشتر شود، اندازه ی آن بزرگتر خواهد شد (شکل بالا را مشاهده کنید).


نکته: خازن های جدید از نظر حجمی کوچکتر از خازن های قدیمی با همان ظرفیت هستند مثلاً خازن 50V/1µF را در نظر می گیریم، نوع جدید این خازن کمتر از نوع قدیمی همین خازن حجم دارد.

در خازن های عدسی و پلی استر معمولاً عدد 1، 2 یا 3 رقمی بر روی بدنه آنها درج شده است که مقدار ظرفیت این نوع خازن را مشخص می کنند و نحوه تشخیص ظرفیت بدین صورت است: اگر عدد 1 یا 2 رقمی بر روی بدنه این خازنها درج شده بود همان عدد مقدار ظرفیت خازن بر حسب pF(پیکو فاراد)، و اگر عدد 3 رقمی بر روی بدنه آنها نوشته شده بود، (مثلاً 223) دو رقم سمت چپ را می نویسیم (یعنی 22) و به جای شماره رقم سمت راست صفر می گذاریم (یعنی 22000) و این عدد بیانگر مقدار خازن بر حسب pF است. در شکل زیر چند خازن پلی استر مشاهده می کنید:

  

نکته مهم: همه ی خازن ها و مقاومت ها مقدار استانداردی دارند. مثلاً مقاومت 35Ω هرگز ساخته نشده است و فقط مقدار استاندارد 36Ω، 33Ω و 39Ω وجود دارد و یا خازن 11uF وجود ندارد و فقط خازن 10uF وجود دارد.


نکته: بر روی بدنه بعضی از خازنها(ترجیحاً قدیمی) اعداد رنگی مانند مقاومت ها چاپ می شود که مقدار ظرفیت خازن را مشخص می کنند که از پرداختن به آنها خودداری می کنیم.


سلف(Self):

قطعه ای است که انرژی در میدان مغناطیسی خود ذخیره می کند (جریان را ذخیره میکند). در شکل زیر چند نوع سلف مشاهده می کنید:

 

نکته: در شکل زیر نوعی سلف مشاهده می کنید که بسیار شبیه مقاومت است و تفاوت آن با مقاومت در این است که قسمت میانی آن فشردگی بیشتری نسبت به مقاومت دارد.

 

نیمه هادی ها (Semiconductors):

قطعاتی هستند که از وسایل نیمه رسانا (مثل سیلیکون[Si]، ژرمانیوم[Ge] و...) ساخته شده اند. نیمه هادیها اصل انقلاب الکترونیک دیجیتال (رقمی) را تشکیل می دهند و انواع بسیار مختلفی دارند مانند: دیود، ترانزیستور، تریستور، ترایاک، دایاک و آی سی.


1)       دیود(Diode):

دیود: قطعه ای است که جریان برق را از یک طرف عبور میدهد(بعداْ می گوییم از یک طرف یعنی چه؟). دیود ها انواع مختلفی دارند مانند LED و غیره که ادامه به شرح آنها می پردازیم. (شکل زیر را ببینید).

 

نکته: قسمت بالای دیود ها در شکل بالا کاتد آنها را نشان می دهد (کاتد سر منفی دیود است که با یک خط در دیود مشخص می شود).

همان طور که درقبلا گفته شد، دیود جریان را یکسو می کند. دیود ها انواع گوناگونی دارند. دیود زنر، دیود سیلیکونی، دیود ژرمانیوم و فتو دیود، از انواع دیود هستند. فتودیودها (Photo Diode) که به آنها دیود نوری گفته می شود، وقتی نور به آنها بتابد، جریان را از خود عبور می دهند.


معرفی (Light Emission Diod) LED

LED ها نیز نوعی دیود هستند که به آنها دیود نورانی می گویند و از از خود نور تولید می کنند (نورهای مادون قرمز، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، سفید و ماورای بنفش از جمله نور های تولید شده LEDهستند).. در شکل زیر چند عددLED مشاهده میکنید:

 

لازم به ذکر است که حداکثر جریان قابل تحمل LED ،50mA است (اگر جریان LED را زیاد کنیم، نور آن بیشتر می شود ولی از جریان 20mA به بعد، تغییر محسوسی در افزایش نور آن مشاهده نمی- شود) و اگر جریان بیشتر از 50mA از LEDبگذرد، LED می سوزد و برای جلوگیری از این حالت، باید LED را با یک مقاومت سری کنیم. مثلاً ولتاژ لازم برای روشن شدن LED قرمز حدود 2.1 ولت می باشد و اگر ما بخواهیم این LED را با ولتاژ 4 ولت روشن کنیم و مصرف جریان LED ،20mAباشد، به مقاومتی به میزان زیر نیاز داریم:

(4-2.1)/20mA=95 ohm

که این مقاومت باید با LED سری شود (چون این مقاومت را نداریم، از مقاومت استاندارد 100 اهم استفاده می کنیم) و در حالت کلّی مقدار این مقامت به صورت زیر بدست می آید:

مقدار مقاومت لازم بر حسب اهم=(جریان مورد نظر برای LED)÷[(ولتاژ لازم برای روشن شدن LED)-(ولتاژ اعمال شده به LED)]

نکته: هر چقدر رنگ LED به سمت ماورای بنفش میل می کند، ولتاژ لازم برای روشن شدن LEDبیشتر می شود (مثلاً LED های ماورای بنفش برای روشن شدن، به حدود 7/3 ولت نیاز دارند).

نکته: انواع اندازه ی LED: LED ها اندازه های مختلفی دارند که این اندازه طول قسمت پلاستیکی LED می باشد که بر حسب میلی متر است.متداول ترین این اندازه ها 1mm، 2mm، 4mm و 8mm می باشند.برای تشخیص پایه ی کاتد و آند در LED به ادامه ی این بخش مراجعه کنید. در شکل های بالا LED پنج میلیمتری را مشاهده می کنید.


سؤال: دیود سیلیکونی و دیود ژرماتیوم چیست؟

دیود سیلیکونی از سیلیسیوم (Si) ساخته می شود و دیود ژرمانیوم نیز از ژرمانیوم ساخته می شود. این نوع دیودها انواع گوناگونی دارند مانند دیود شاتکی، دیود زنر و... . حدود 25 درصد مواد سازنده ی زمین را سیلیکون تشکیل می دهد؛ امّا استخراج آن به صورت خالص بسیار دشوار است. سیلیکون در دمای بالا حدود 1400 درجه سانتی گراد و هنگام ذوب شدن در کوره، نسبت به مواد دیگر واکنش بسیار نشان می دهدو بیشتر مواد موجود در کوره را جذب می کند. کاربرد دیود ژرمانیوم کمتر از دیود سیلیکون است.


سؤال: کاتد و آند در دیود چیست؟

به سری از دیود کاتد می گویند که به قطب منفی وصل می شود و به سری از دیود آند می گویند که به قطب مثبت وصل می شود.

در بیشتر دیودها پایه ی کاتد را علامت گذاری می کنند تا از پایه ی آند تشخیص داده شود (مانند حلقه های رنگی مقاومت ها). در دیود های معمولی پایه کاتد را با یک خط مشکی نشان می دهند که به صورت  است. دیود معمولی ممکن است دیود شاتکی، دیود زنر و یا هر دیود سیلیکونی یا دیود ژرمانیوم باشد (به غیر از دیود قدرت و LED) که آنها را در ذیل تعریف کرده ایم. اگر در دیود، کاتد و آند را به همین تر تیبی که گفته شد به منبع وصل کنیم، به شرط اینکه ولتاژ لازم برای روشن شدن دیود کافی باشد(در دیود سیلیکونی معمولی این ولتاژ 0.7V و در دیود ژرمانیوم 0.3V می باشد)، جریان قابل توجّهی از دیود عبور می کند و در این صورت می گوییم دیود به حالت هدایت رفته است (یا می گوییم دیود در بایاس مستقیم قرار دارد) یعنی از خود جریان عبور می دهد.


سؤال: ولتاژ شکست (ولتاژ بایاس معکوس) در دیود چیست؟

اگر در دیود کاتد و آند را بر عکس به برق وصل کنیم (یعنی سر کاتد را به قطب مثبت وصل کنیم و سر آند را به قطب منفی وصل کنیم) هر چقدر ولتاژ بالا باشد، جریان کمی دیود عبور می کند (که به این جریان، جریان اشباع معکوس می گویند) تا اینکه به ازای یک ولتاژ بالا (حدود 800 ولت برای دیود سیلیکون و 300V برای دیود ژرمانیوم) ناگهان جریان زیادی از دیود عبور می کند که به آن ولتاژ شکست دیود می گویند. یعنی در این ولتاژ دیود دیگر جریان را یکسو نمی کند و کل برق را از خود عبور می دهد. در این حالت ممکن است که دیود بسوزد.

 

نکته: در دیود های معمولی جریان اشباع معکوس در حد µA می باشد و به ازای هر 10˚C مقدار آن 2 برابر می شود. هرچه اندازه ی دیود بزرگتر باشد، جریان اشباع معکوس بیشتر می شود مثلاً در دیود قدرت جریان اشباع معکوس در حد mA می باشد.


نکته: دیود المان (یا همان قطعه) غیر قابل کنترل می باشد؛ یعنی روشن شدن و خاموش شدنش در اختیار ما نیست، یک دیود با ولتاژ مناسب (حدود 0.7V ولت) روشن می شود و زمانی خاموش می شود که جریان عبوری از آن صفر شود.


سؤال: برق متناوب (AC) چیست؟

برق مستقیم (DC) را ادیسون اختراع کرد (ولی در اصل کاشف برق DC ایرانیان بوده اند) ولی برق متناوب را دانشمندی به نام نیکولا تسلا ابداع کرد. برق متناوب، برقی است که در یک لحظه مثبت و در لحظه ای دیگر منفی است (چه از نظر ولتاژ وچه از نظر جریان). کار دیود این است که فقط قسمت منفی (یا مثبت) برق متناوب را از خود عبور می دهد. (مگر در حالتی که دیود دچار شکست شده باشد که در این صورت تمام برق متناوب را از خود عبور میدهد).


نکته: ولتاژ و جریان برق AC را می توان به راحتی و با استفاده از ترانس (که در ادامه تعریف شده است) کم یا زیاد کرد ولی ولتاژ و جریان برق DC را به همین سادگی نمی توان تغییر داد و باید از مدار های خاصی برای این کار استفاده کنیم.


سؤال: دیود محافظ چیست؟ در بعضی از مدارها دو سر + و – باتری، نباید اشتباه وصل شود (قطبیت معکوس نداشته باشد) چون در این صورت ممکن است که مدار آسیب ببیند دیود محافظ جلوی این اتفاق را می گیرد.

ظرفیت خازنی دیود: در اکثر دیودها کمی ولتاژ در دیود ذخیره می شود (مانند خازن) که به این ولتاژ ظرفیت خازنی دیود می گویند.


سؤال: دیود زنر چیست؟

دیود زنر دیودی است که ولتاژ معکوس را دائماً ارائه می کند. مثلاً دیود زنر 3.6V را در نظر می گیریم این دیود اگر به برق 12V وصل شود ولتاژ خروجی آن فقط 3.6V خواهد بود. دیود زنر را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند و پایه ی آند و کاتد آن را نیز مشاهده می کنید. دیود زنر به صورت معکوس در مدار قرار می گیرد یعنی باید کاتد آن را به قطب مثبت و آند آن را به قطب منفی وصل کرد و در غیر این صورت، این دیود مانند دیود معمولی عمل می کند.


سؤال: دیود شاتکی چیست؟

وقتی دیود در حالت هدایت به سر می برد برای رفتن به حالت عدم هدایت مدت زمانی لازم دارد که به خاطر ظرفیت خازنی دیود است. در دیود شاتکی که اتصال بین یک نیمه رسانا و یک فلز صورت می گیرد، این ظرفیت خازنی تا حدود زیادی کم شده است. کاربرد این دیود در آشکار سازها و سوئیچ های سریع است. سرعت قطع و وصل این دیود به مراتب بیشتر از دیود معمولی می باشد چون این دیود از اتصال بین یک نیمه هادی و یک فلز ساخته می شود و به دلیل اینکه بارهای الکتریکی در فلز راحت تر از نیمه هادی جابه جا می شوند، در نتیجه سرعت قطع و وصل این دیود بیشتر است. در این دیود ولتاژ کمتری روی آند-کاتد آن افت می کند (حدود 0.2V). ولتاژ شکست دیود شاتکی کمتر از دیود سیلیکونی می باشد بنابراین از آن در مدارهایی با ولتاژ کم و جریان زیاد استفاده می کنیم. دیود شاتکی را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن را نیز مشاهده می کنید.


سؤال: تانل دیود چیست؟

تفاوت این دیود با دیود های عادی، در چگالی بالای ناخالصی در نیم رساناها است. سرعت قطع و وصل این دیود بسیار سریع است. این دیود در ولتاژهای خاصی دارای مقاومت منفی (به مقاومتی منفی می گویند که به مدار توان می دهد) است. تانل دیود را در نقشه های شماتیک با   نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن نیز در شکل مشخص است.


دیود های قدرت: این دیودها مانند دیودهای معمولی است با این تفاوت که این دیود ها می توانند گذر جریانی از 6 آمپر تا 250 آمپر را تحمّل کنند و اندازه این دیودها نسبت به دیود معمولی بسیار بسیار بزرگتر است. در این دیود ها جریان اشباع معکوس در حد mA است و ولتاژ شکست دیود قدرت از دیود معمولی بیشتر می باشد (حدود 1500V). در حالت بایاس مستقیم دیود قدرت حدود 2V افت ولتاژ بر روی آند-کاتدش ایجاد می شود.


دیود واراکتور: به دیودی که ظرفیت خازنی آن مورد استفاده قرار گیرد، دیود واراکتور می گویند. در این دیود با تغییر ولتاژ معکوس، ظرفیت خازنی اش تغییر می کند بنابراین به عنوان خازن متغیر با ولتاژ عمل می کند و کاربرد آن در تنظیم خودکار گیرنده های رادیویی است و محدوده ظرفیت این دیودها حدود 2500 پیکو فاراد است. دیود واراکتور را با   یا  نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن را در شکل مشاهده می کنید.


فتو دیود (Photo Diode): به دیودی می گویند که جریان اشباع معکوس با شدت نور تابیده شده به سطح آن تقریباً متناسب است. بنابراین از آن به عنوان آشکار ساز نوری استفاده می شود. فتو دیود به صورت معکوس در مدار قرار می گیرد. به فتو دیود، دیود نوری نیز می گویند (آن را با دیود نورانی LED اشتباه نگیرید چون به LED دیود نورانی می گویند و به فتو دیود، دیود نوری می گویند).

فتو دیود را در نقشه های شماتیک با  نمایش می دهند که پایه ی کاتد و آند آن را در شکل مشاهده می کنید.


نکته: در نقشه های شماتیک کلیّه ی دیودها را با نام D و فتودیود را با نام PD مشخص می کنند.

نکته: دیود ها انواع دیگری نیز دارند مانند دیود وارون، دیود گان، دیود پین و دیود لیزری.

نکته: هدف از سری کردن دیودها، افزایش ولتاژ شکست دیود و نیز هدف از موازی کردن دیودها، افزایش جریان عبوری از آنهاست.


سؤال: فرکانس چیست؟

به تغییراتی که متحرک در یک ثانیه انجام می دهد

/ 0 نظر / 3092 بازدید