دیود چیست ؟

ابتدا باید برای اینکه متوجه شوید دیود چیست باید گریزی کوتاه به شیمی بزنیم.

کوچکترین جز یک ماده

کوچکترین جز یک ماده اتم است .

اتم از اجزای الکترون و پرتون و نترون تشکیل شده است .

الکترون دارای بار الکتریکی منفی و پرتون دارای بار الکتریکی مثبته .

الکترون توی یه مدار به دور پرتون و نترون که توی هسته اتم قرار دارن درحاله چرخشه

لایه والانس

به آخرین لایه ای که یا مداری که الکترون روی اون درحال حرکته لایه والانسی می گن

توی این لایه حد اکثر  هشت تا الکترون می تونه باشه.

وقتی ما به یه جسمی نیرو وارد می کنیم داریم به اتم های اون جسم نیرو وارد می کنیم

هرچی توی لایه ی  اخر تعداد الکترون ها بیشتر باشه اون الکترون سخت تر از لایه اخر جدا می شه .

و هرچی توی لایه اخر تعداد الکترون ها کمتر باشه اون الکترون اسون تر از لایه اخر جدا میشه

مثال یه چوب رومیشه اسون شکست ولی یه دسته چوب روبه سختی میشه شکست.

انواع مواد از نظر هدایت الکتریکی

هادی

همونطور که گفتیم هرچی  لایه والانس یک اتم الکترون کمتری داشته باشه الکترون راحتر ازش جدا میشه .

به ماده ای که الکترون هاش  به راحتی آزاد می شن  ، رسانا می گیم . اتم های رسانای خوب فقط ۱ یا ۲ الکترون در لایه آخر دارند.

عایق 

موادی که آزاد کردن الکترون لایه آخر به سختی انجام میشه رو عایق می گن .

عایق ها معمولا در لایه آخر دارای ۸ یا ۴ الکترون و بیشتر هستند.

اگر به عایق انرژی بدهیم انرژی بین الکترون های لایه آخر تقسیم شده و چون تعدادشون زیاده ،

و هر الکترون انرژی کمتری دریافت می کنه و نمی تواند به راحتی آزاد بشه .

نیمه هادی ( نیمه رسانا)

همونطور که گفتیم  لایه آخر رسانا ها کمتر از ۴ الکترون و عایق ها بیشتر از ۸ الکترون داره . اتم هایی که در لایه آخر ۴ الکترون دارند نیمه هادی گویند. مانند سیلیکون و ژرمانیم

نیمه هادی ها

حالا برای اینکه از نیمه هادی ها استفاده کنن میان اتم اون رو با یه اتم دیگه ترکیب می کنن یا به اصطلاح اتم رو ناخالص می کنن برا چی ؟ برای اینکه به سمت عایق یا هادی بره

کلا نیمه هادی ها دو نوع اند نوع اول N که خلاصه کلمه منفی Negative و نوع دوم نوع P  که خلاصه مثبت یا Positive هست .

نیمه‌هادی نوع N

نیمه‌هادی نوع اِن گونه‌ای از نیمه‌هادی‌های غیرذاتی است که آلایش آن به وسیلهٔ اتم‌های دهنده انجام شده‌است و به این وسیله الکترون‌های آزاد بیشتری در مادهٔ نیمه‌رسانای میزبان فراهم آمده است. (برای نمونه با تزریق فسفر در سیلیسیم)

به بیان دیگر نیمه‌هادی‌های نوع اِن، از ترکیب یک نیمه‌هادی خالص با عناصری که دارای اتم‌های پنج‌ظرفیتی هستند (مانند آرسنیک) به دست می‌آید.

در پیوند کووالانسی بین اتم ناخالصی با اتم‌های نیمه‌هادی میزبان، یک الکترون اضافه به وجود خواهد آمد که از مدار والانس یک اتم به اتم دیگر حرکت نامنظمی دارد و پایدار نیست.

با توجه به بیشتر بودن تعداد الکترون‌ها از حفره‌ها در نیمه‌هادی نوع اِن، در این نیمه‌هادی به الکترون‌ها حامل‌های اکثریت و به حفره‌ها حامل‌های اقلیت گفته می‌شود.

نیمه هادی نوع P

نیمه‌هادی نوع پی گونه‌ای از نیمه‌هادی‌ها است که به وسیلهٔ آلایش یک نیمه‌ رسانای با اتم‌های پذیرنده به دست می‌آید و از این راه حامل‌های بار آزاد مثبت (حفره‌ها) در نیمه‌هادی افزایش می‌یابند.

در لایهٔ آخر نیمه‌هادی‌های خالص مانند سیلیسیم یا ژمانیم تنها چهار الکترون والانس وجود دارد.

ناخالصی تزریق‌شده به نیمه‌هادی عنصری با اتم‌های سه‌ظرفیتی مانند آلمینیوم است.

در نتیجه در چهار پیوند کووالانسی ایجاد شده به بین اتم‌های ناخالصی و نیمه‌هادی، یکی از پیوندها ناقص خواهد شد و حفره‌ای به وجود می‌آید که الکترون‌های لایهٔ والانس اتم‌های مجاور دائماً سعی می‌کنند آن را پر کنند و بنابراین حفره پایدار نخواهد ماند.

با توجه به بیشتربودن تعداد حفره‌ها از الکترون‌ها در این نیمه‌هادی به حفره‌ها حامل‌های اکثریت و به الکترون‌ها حامل‌های اقلیت گفته می‌شود و کریستال حاصل را نیمه‌هادی نوع پی (پی مخفف positive در انگلیسی و به معنای مثبت است) می‌گویند.

اتصال P-N

از اتصال یه نیمه هادی نوع ان با یه نمیه هادی نوع پی اتصال پی ان تشکیل می شه.

این اتصال تشکیل دهنده همون دیود خودمونه.

این اتصال رو می‌توان با روش کاشت یون، نفوذ دادن ناخالصی در نیمه‌رسانا به وجود آورد.

این اتصال در ساخت دیود، دیود ال ای دی ، ترانزیستور، ترانزیستور دوقطبی پیوندی و سلول خورشیدی کاربردداره.

با توجه به گفته های بالا نیمه رسانا ها رو با افزودن ناخالصی تبدیل به رسانا خوبی کردیم

ولی هردو نیمه رسانا در مکان اتصال  مشترک بین همدیگه ، نا رسانا هستند.

نارسانایی برای اینه که درنیمه‌رسانای مثبت، حفره‌های الکترونی با بار مثبت

و در نیمه‌رسانای منفی، الکترون‌ها بابارمنفی حامل بارالکتریکی‌اند

و در محل اتصال به هم رسیده و همدیگر را خنثی می‌کنند. به این منطقه، ناحیه تخلیه می‌گویند.

دیود چگونه کار می کند

با یاس مستقیم دیود

با اضافه کردن الکترون و حرفه این دیود یا وصل کردن برق به اون می تونیم دیود رو روشن کنیم

اگه ما به قطب مثبت دیود قطب مثبت باطری و به قطب منقفی دیود قطب منفی دیود رو بزنیم .

توی محل اتصال بین دو قطب الکترون ها و حفره ها شروع به تبادل می کنن و راه برای عبور جریان بازمیشه

به این عمل بایاس مستقیم دیود می گن.

بایاس معکوس دیود

اگه ما به قطب مثبت دیود قطب منفی باطری و به قطب منفی دیود قطب مثبت باطری رو بزنیم .

توی محل اتصال بین دو قطب الکترون ها و حفره ها مثه یه سد جلوی عبورجریان رو می گیرن و جریانی عبور نمیکنه

به این عمل بایاس معکوس دیود میگن.

در ناحیه P-N چه اتفاقی رخ می دهد؟

وقتی ما یه دیود معمولی رو بایاس مستقیم می کنیم انرژی حاصله به توی کریستال بین دو تا نیمه هادی تبدیل به گرمه می شه .

توی ال ای دی کریستال بین دو نیمه هادی از نوع شفافه و  از انرژی حاصله بین دو نیمه هادی نور ساطع می شه .

دیود چیست

ال ای دی یا دیود نوری یا دیود نور دهنده

دیود نور دهنده از دو نیمه هادی نوع N و P ساخته شده است .

هرگاه این دیود رو توی بایاس مستقیم قرار بدیم و جریان به اندازه کافی باشه  دیود از خودش نور تولید میکنه

نور تولیدی در محل اتصال نیمه هادی های N و P ایجاد میشه .

رنگ نور تولیدی به جنس نیمه هادی های استفاده شده در دیود بستگی داره

این دیودها معمولاً دارای نورهایی به رنگ های آبی ، قرمز ، زرد ، نارنجی ، سفید و سبز هستند .

نور تولید شده ، نتیجه بعضی از ترکیبات بین الکترونها و حفره ها می باشد که به صورت پالس های نور ظاهر می شود .

این عمل برای دیودهای معمولی نیز اتفاق می افتد ولی در این دیودها فرکانس نور تولید شده به اندازه ای است که نور قابل رؤیت نمی باشد.

بیشترین نور در محل اتصال نیمه هادی های نوع N و P تولید می شود.

زیرا در این محل ، الکترونها و حفره های بیشتری با یکدیگر ترکیب می شوند.