Mục lục
Diode hay đi-ốt là gì?
Diode (phiên âm Tiếng Việt là Đi-ốt) là bán dẫn hai cực sử dụng hiệu ứng phát xạ của các nguyên tử trong chất bán dẫn nhằm cho phép chỉ dẫn dòng điện theo một chiều duy nhất. Diode là thành phần linh kiện cơ bản nhất trong các mạch điện tử.
Cụ thể, diode có hai điện cực là anode và catode. Khi điện áp dương được áp vào anode và điện áp âm vào catode (chiều thuận) thì diode mới dẫn, ngược lại diode sẽ cách ly.
Ký hiệu trên mạch điện:
Các ứng dụng chính của diode
- Chỉnh lưu: Là ứng dụng quan trọng nhất của diode, cho phép chuyển đổi nguồn xoay chiều AC thành một chiều DC cung cấp cho các thiết bị.
- Đèn LED: Ứng dụng diode phát quang trong các thiết bị hiển thị, tín hiệu,đèn flash…
- Bảo vệ mạch: Diode đóng vai trò như van một chiều bảo vệ thiết bị trước quá áp dao động.
- Điện trở ký sinh: Tính chất của diode được sử dụng trong các ứng dụng đo lường điện trở.
- Cảm biến: Diode photodiode dùng làm cảm biến ánh sáng, ảnh nhiệt, hồng ngoại.
- Hiển thị số: Ứng dụng trong màn hình LED 7 segment, ống tia âm cực…
- Cổng Logic: Trong các mạch logic sử dụng tính chất chỉ cho phép dòng điều hướng của diode.
Nguyên lý và cấu tạo diode
Diode được cấu tạo bởi sự kết hợp của hai lớp bán dẫn loại P và bán dẫn loại N. Ở lớp P các lỗ trống mang điện tích dương và tại lớp N, các điện tử mang điện tích âm. Phía P gọi là anode còn phía N gọi là cathode.
Khi chúng tiếp xúc với nhau, các điện tử sẽ di chuyển sang lớp P còn các lỗ trống sẽ đi sang lớp N để triệt tiêu nhau => sinh ra một lớp trung hòa về mặt điện giữa P và N gọi là lớp nghèo. Sự chênh lệch điện tích giữa P và N làm phát sinh một điện trường nội tại gây ra hiệu điện thế tiếp xúc giữa chúng.
- Hoạt động ở trạng thái thuận chiều: Khi đặt cực dương của nguồn vào anode và cực âm vào cathode, các electron từ phía N sẽ bị hút sang phía P, tạo thành dòng điện thuận chiều qua mạch ngoài.
- Chặn dòng ngược chiều:Khi đảo cực nguồn, khoảng cách rỗng tích điện dương ngăn cản dòng electron ngược lại chuyển động, dòng điện không thể đi qua diode.
Các thông số kỹ thuật cần quan tâm của diode
- Dòng điện thuận tối đa cho phép là Ip (mA)
- Điện áp ngược chiều tối đa là Vr (V)
- Tốc độ phản ứng của quá trình chuyển cực tính
- Dòng điện định mức (IF): Là dòng điện tối đa mà diode có thể chịu đựng trong điều kiện hoạt động bình thường.
- Điện áp ngược tối đa (VR): Là giá trị cực đại của điện áp ngược mà diode có thể chịu đựng mà không bị hỏng.
- Điện áp rơi (VF): Là điện áp bị sụt khi điện áp diode dẫn thuận chiều và hoạt động bình thường.
- Điện áp ngưỡng (Uo): Điện áp mà tại đó diode bắt đầu dẫn điện.
- Điện trở động (Rd): Điện trở của diode khi nó dẫn điện.
- Nhiệt trở xác lập (Rth): Độ nóng tăng lên cho mỗi watt công suất bị tiêu hao trong diode.
- Nhiệt độ tối đa của miền quá độ (Tj): Nhiệt độ tối đa mà diode có thể chịu đựng.
Ví dụ, diode 1N4001 có các thông số kỹ thuật sau:
Dòng điện thuận trung bình: 1A
Dòng điện đỉnh không lặp lại: 30A
Dòng điện ngược: 5uA
Điện áp ngược định mức RMS: 35V
Điện áp ngược lặp lại cao nhất: 50V
Các loại diode thông dụng
Các diode chỉnh lưu thông thường
Các mã thông dụng như:
- 1N5822
- 1N4001
- 1N4007
- 1N4148
- 1N5408
- 6A10 (6A)
Diode Zener
Diode Zener: Diode Zener là một loại diode được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Khi sử dụng diode này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của diode thì diode sẽ cho dòng điện đi qua.
Diode Zener có các loại 1/2W, 1W, 5W… và có các mức điện áp 2V7, 3V3, 5V1, 5V6, 6V8, 8V2, 9V1, 12V, 15V, 18V, 20V, 27V, 36V
Các mã diode thông dụng như:
- 1N5824
- 1N4733A
- 1N4729A
Diode phát quang (LED)
Xem thêm về LED
Diode Schottky
Diode Schottky là một loại diode bán dẫn với một điện áp rơi phân cực thuận thấp và ngắt rất nhanh. Nó được đặt tên theo nhà vật lý người Đức Walter H. Schottky
Diode Schottky được tạo thành bằng sự kết hợp giữa một kim loại và một chất bán dẫn, thường là silic. Điều này tạo ra một ngưỡng năng lượng thấp, cho phép dòng điện chuyển động qua một cách nhanh chóng.
Một trong những ưu điểm nổi bật của diode Schottky là khả năng chuyển đổi nhanh giữa trạng thái mở và đóng. Thời gian chuyển đổi ngắn giúp chúng hoạt động hiệu quả trong các mạch yêu cầu sự phản ứng nhanh chóng.
Diode Schottky có điện áp rơi thuận thấp hơn so với diode thông thường, thường chỉ từ 0,15 đến 0,45V. Điều này tạo ra một hiệu suất năng lượng cao và giảm thiểu tổn thất nhiệt độ.
Diode Schottky được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm các mạch chỉnh lưu, mạch đa cấp, và bộ nguồn chuyển đổi. Sự linh hoạt và hiệu suất của chúng khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong thiết kế mạch điện tử.
Các mã Diode Schottky thông dụng như:
- 1N5824
- 1N5822
- 1N5819
Diode xung
Diode xung, một thành viên đặc biệt trong họ diode, khác biệt với các loại diode thông thường bởi sự hoạt động chủ yếu trên tần số cao, thường lên đến vài chục kHz. Điều này tạo nên một số đặc điểm độc đáo và không thể thay thế bằng các loại diode thông thường.
Sẽ gặp nhiều nhất trong các mạch nguồn xung hay cách mạch tính hiệu.
Các diode chỉnh lưu thông thường có tần số trong khoảng tần số của điện lưới 50-60Hz.
- HER508
- HER308
- HER107
- FR107 – FR207 -FR 307
- RHRP15120
- MUR3040PT (diode kép)
Diod cầu hay Cầu diode
Diod cầu thường được tạo thành từ bốn diod đơn, được kết hợp theo cấu trúc một hình vuông. Cấu tạo này tạo nên khả năng chỉnh lưu hiệu quả ở cả hai chiều của dòng điện.
Diod cầu thường được sử dụng trong các bộ nguồn và các mạch điều chỉnh dòng điện AC.
Diode biến dung
Diode biến dung, còn được gọi là varactor hoặc varicap hoạt động như một tụ điện có khả năng thay đổi điện dung bằng cách điều chỉnh mức điện áp tác dụng vào nó.
Một số mạch sử dụng diode
Mạch chỉnh lưu nửa sóng
Sử dụng một diode đấu ngược với nguồn xoay chiều để chỉnh lưu nửa sóng dương.
Được sử dụng trong các mạch cấp nguồn nhỏ đơn giản.
Mạch chỉnh lưu toàn sóng
Sử dụng cầu diode đấu ngược xen kẽ để chỉnh lưu cả hai nửa sóng.
Cung cấp nguồn cho các thiết bị yêu cầu dòng xoay chiều.
Mạch ổn áp bằng Diode Zener
Sử dụng tính chất phá phá để giữ cho điện áp đầu ra luôn cao hơn hoặc bằng điện áp Zener.
Dùng trong các mạch cần điện áp đầu ra ổn định.
Mạch bảo vệ bằng Diode
Đặt diode ngược hướng với mạch cần bảo vệ để chống lại điện áp cao có hại.
