Diode là gì? Diode thường được dùng để làm gì?

Mặc dù Diode được xem là linh kiện bán dẫn đơn giản nhất. Nhưng nó thực hiện rất nhiều chức năng quan trọng, bao gồm: điều khiển dòng điện. Bài viết dưới đây của Uniduc sẽ giới thiệu tổng quan về những thông tin cơ bản và cần thiết của Diode.

Diode là gì?

Đầu tiên, chúng ta sẽ đi tìm hiểu Diode là gì?

Diode là một linh kiện điện tử, có hai đầu dây dẫn điện cùng đi theo một hướng. Trong đó, một đầu có điện trở cao, một đầu có điện trở thấp.

Diode được sử dụng để bảo vệ mạch bằng cách hạn chế điện áp và cũng để biến đổi AC thành DC. Các chất bán dẫn như silicon và germani được sử dụng để tận dụng tối đa các Diode. Mặc dù chúng truyền dòng điện theo một hướng duy nhất, nhưng cách chúng truyền tải lại không giống nhau. Ở thời điểm hiện tại, có rất nhiều loại diode với các ứng dụng và chức năng khác nhau.

Nguyên lý làm việc 

Diode được coi là một linh kiện bán dẫn có hai dây dẫn và có chức năng như một cửa một chiều cho dòng điện. Chất bán dẫn ở đây có thể là chất cách điện hoặc chất dẫn điện.

Ngoài ra, chúng ta hoàn toàn có thể kiểm soát được sức đề kháng của Diode bằng cách thêm các nguyên tử tạp chất vào vật liệu.

Hiện nay, có hai loại vật liệu bán dẫn:

• Vật liệu loại N – thêm một lượng asen, phốt pho, antimon, bitmut và các nguyên tố ngũ bội khác có thể tạo ra vật liệu bán dẫn loại N. Nó có thêm các electron. Các hạt mang điện tích âm phụ của nó di chuyển từ vùng tích điện âm sang vùng tích điện dương.
• Vật liệu loại P – thêm một lượng nhôm, gali, boron, indium và các chất khác có thể tạo ra vật liệu bán dẫn loại P. Nó có thêm lỗ.

Có lỗ trống nghĩa là không có electron và có điện tích dương. Mỗi khi một điện tử di chuyển vào một lỗ trống, nó sẽ tạo ra một lỗ trống khác phía sau vì chúng chuyển động ngược hướng với các điện tử. Kết hợp vật liệu loại N và loại P tạo thành mối nối P-N. Bạn có thể thấy vùng cạn kiệt ở hai bên của đường giao nhau Diode. Vùng này bị cạn kiệt các electron và lỗ trống tự do. Các electron từ phía loại N lấp đầy các lỗ ở phía loại P.

Cấu tạo Diode

Diode có thể được làm bằng một trong hai vật liệu bán dẫn là silicon và germani. Khi điện áp anot dương hơn điện áp catot, diode được cho là phân cực thuận và nó dẫn điện dễ dàng với sự sụt giảm điện áp tương đối thấp. Tương tự như vậy, khi điện áp cực âm dương hơn cực dương, diode được cho là phân cực ngược. Mũi tên trong biểu tượng diode đại diện cho hướng của dòng điện thông thường khi diode dẫn điện.

Bài viết này cho chúng ta hiểu chi tiết về các loại Diode.

Diode là gì? – Các loại Diode

Diode phát sáng (LED)

Khi một dòng điện giữa các điện cực đi qua Diode này, ánh sáng được tạo ra. Nói cách khác, ánh sáng được tạo ra khi một lượng dòng điện chuyển tiếp đủ đi qua nó. Trong nhiều Diode khác, ánh sáng tạo ra này không thể nhìn thấy được vì chúng là các mức tần số không cho phép hiển thị. 

Đèn LED có nhiều màu sắc khác nhau. Có đèn LED ba màu có thể phát ra ba màu cùng một lúc. Màu ánh sáng phụ thuộc vào khoảng trống năng lượng của chất bán dẫn được sử dụng.

Diode Laser

Diode laser có khả năng tạo ra ánh sáng mạch lạc. Nó được sử dụng nhiều trong ổ đĩa CD, DVD và các thiết bị laser. Khi so sánh giá, mô hình này có giá cao hơn đèn LED nhưng lại rẻ hơn so với các máy phát laser khác.

Tuổi thọ thấp là nhược điểm duy nhất của các Diode này.

Xem thêm: Cảm biến laser dùng trong những sản phẩm nào?

Diode tuyết lở

Diode này thuộc loại phân cực ngược và hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng tuyết lở. Khi điện áp giảm không đổi và không phụ thuộc vào dòng điện, sự cố lở tuyết sẽ xảy ra. Chúng thể hiện mức độ nhạy cao, do đó, được sử dụng để phát hiện ảnh.

Diode Zener

Đây là loại diode hữu ích nhất vì nó có thể cung cấp điện áp chuẩn ổn định. Chúng được vận hành theo phân cực ngược và bị phá vỡ khi có sự xuất hiện của một điện áp nhất định. Nếu dòng điện chạy qua điện trở bị hạn chế, một điện áp ổn định sẽ được tạo ra. Diode Zener được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn để cung cấp điện áp tham chiếu

Diode quang

Diode quang là diode phân cực ngược. Nó được ứng dụng trong lĩnh vực quang kế và pin mặt trời. Bên cạnh đó, người ta cũng sử dụng diode quang để tạo ra điện. Nó có thể xác định ngay cả một lượng nhỏ dòng điện phát ra từ ánh sáng, do đó nó rất được ưa chuộng trong việc phát hiện ánh sáng.

Xem thêm: Cảm biến quang dùng để làm gì?

Diode Schottky

Mô hình này được sử dụng nhiều trong các ứng dụng chỉnh lưu. Nghiên cứu cho thấy: Schottky có điện áp chuyển tiếp thấp hơn so với các Diode tiếp giáp silicon PN khác. Sự sụt giảm sẽ được nhìn thấy ở nơi có dòng điện thấp và ở giai đoạn đó, điện áp nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,4 volt. Chúng được xây dựng khác nhau để có được hiệu suất đó. 

Diode nối P-N

Diode tiếp giáp P-N còn được gọi là Diode chỉnh lưu. Các Diode này được sử dụng cho quá trình chỉnh lưu và được tạo thành từ vật liệu bán dẫn:

• Vật liệu loại P.
• Vật liệu loại N.

Sự kết hợp của cả hai lớp kiểu P và N này tạo thành một đường giao nhau được gọi là đường giao nhau P-N. Do đó, tên gọi diode tiếp giáp P-N.

Đặc điểm 

Diode phân cực thuận

Có một sự sụt giảm điện áp nhỏ trên diode khi diode được phân cực thuận và dòng điện đang dẫn. Đối với Diode silicon, điện áp thuận là 690 mV và đối với germani, 300mV là điện áp thuận. Thế năng trên vật liệu loại p là dương và trên vật liệu loại n, thế năng là âm.

Diode phân cực ngược

Một diode được cho là phân cực ngược khi điện áp của pin bị giảm hoàn toàn. Đối với Diode silicon, điện áp ngược là -20μA và đối với germani, -50μA là điện áp ngược. Thế năng trên vật liệu loại p là âm và trên vật liệu loại n, thế năng là dương.

Diode không phân cực

Khi diode được phân cực bằng 0, hiệu điện thế trên diode bằng không.

Diode được sử dụng để làm gì?

Diode là linh kiện vô cùng cần thiết và được sử dụng rộng rãi trong công nghệ hiện đại.

Diode phát quang (đèn LED)

Có lẽ ứng dụng hiện đại được biết đến rộng rãi nhất của Diode là trong đèn LED. Chúng được thêm một tạp chất đặc biệt để khi một electron vượt qua tiếp giáp n-p, một photon được phát ra, tạo ra ánh sáng. Khi có điện áp dương, đèn LED sẽ tự động phát sáng. 

Loại tạp chất này có thể tùy chỉnh để phát ra bất kỳ tần số (màu) ánh sáng nào, từ tia hồng ngoại đến tia cực tím.

Chuyển hóa điện năng

Mặc dù đèn LED được xem là ứng dụng được biết đến rộng rãi nhất, nhưng ứng dụng phổ biến và nhiều nhất của diode cho đến nay là việc sử dụng Diode để chỉnh lưu nguồn AC thành nguồn DC.

Diode được ứng dụng để tạo ra các loại mạch chỉnh lưu khác nhau. Một trong số đó là mạch chỉnh lưu nửa sóng, trung tâm sóng đầy đủ và chỉnh lưu toàn cầu. Những thứ này cực kỳ quan trọng trong bộ nguồn điện tử. Ví dụ, bộ sạc của máy tính xách tay. Trong đó dòng điện xoay chiều, lấy từ nguồn điện chính, phải được chuyển đổi thành dòng điện một chiều để sau đó có thể được lưu trữ.

Bảo vệ quá áp

Các thiết bị điện tử nhạy cảm cần được bảo vệ khỏi sự gia tăng điện áp và diode là lựa chọn hoàn hảo cho việc này. Nó có thể xử lý mức tăng đột biến điện năng lớn trong khoảng thời gian ngắn. Sự tăng đột biến điện năng lớn chính là nguyên nhân làm hỏng các bộ phận nhạy cảm của thiết bị điện tử.