Bài viết được dịch từ trang web Instructables

Giới thiệu về: Diode

Diode là một linh kiện điện tử chuyên dụng với hai điện cực gọi là cực dương và cực âm. Hầu hết các diode được chế tạo với các vật liệu bán dẫn như silicon, germanium, hoặc selen. Diode có thể được sử dụng làm chỉnh lưu, bộ hạn chế tín hiệu, điều chỉnh điện áp, công tắc, bộ điều biến tín hiệu, bộ trộn tín hiệu, bộ giải điều chế tín hiệu và bộ dao động.

Đặc tính cơ bản của một diode là nó có xu hướng điều khiển dòng điện chỉ theo một hướng. Khi cathode được tích điện âm so với anode, tại một điện áp lớn hơn mức tối thiểu nhất định mà cho phép dòng điện chạy qua diode gọi là breakover (điện áp thông dòng). Nếu tại cathode có mức điện áp dương hơn hoặc bằng so với anode, hoặc lúc này điện áp cấp cho diode thấp hơn mức điện áp breakover, thì diode không dẫn dòng qua. Bằng cách này, diode hoạt động như là một chỉnh lưu, chuyển mạch và bộ hạn chế. Các điện áp breakover là khoảng 6/10 của một volt (0,6 V) cho các vật liệu silicon, 0,3 V cho vật liệu germanium, và 1 V cho vật liệu selen.
 
Điện áp Breakdown (Điện áp đánh thủng)

Nếu một lượng lớn điện áp đủ âm được cấp cho diode, nó sẽ cho phép dòng điện đi theo hướng ngược lại. Điện áp âm này được gọi là điện áp đánh thủng. Một số diode được thiết kế để hoạt động trong khu vực điện áp đánh thủng, nhưng đối với hầu hết các diode bình thường thì không sẵn sàng hoạt động với điện áp âm lớn. Đối với diode thông thường, điện áp đánh thủng là khoảng -50V đến -100V, hoặc thậm chí nhỏ (âm) hơn nữa.

Các loại Diode

Ngày nay, nhiều loại diode khác nhau đang được sử dụng trong lĩnh vực điện tử. Mỗi loại đều có công dụng đặc biệt riêng. Sau đây là một số loại diode phổ biến.

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. Hệ số dòng điện cao hơn này thường dẫn tới phải cung cấp một điện áp chuyển tiếp lớn hơn. Ví dụ, Diode 1N4001, có thông số dòng điện là 1A và điện áp chuyển tiếp 1.1V.

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. Các diode tín hiệu nhỏ có kích thước nhỏ hơn so với diode nguồn. Chúng thường có một điện áp rơi chuyển tiếp tương đối cao và một hệ số dòng điện cực đại thấp. Một ví dụ phổ biến của một diode tín hiệu là loại 1N4148. Thông số đặc trưng của nó là điện áp rơi 0.72V và chỉ số dòng điện chuyển tiếp cực đại là 300mA.

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. Để đạt được hiệu suất này, các diode được chế tạo khác với diode thông thường, với tiếp xúc bán dẫn kim loại. Diode Schottky được sử dụng trong các ứng dụng RF (cao tần), các ứng dụng chỉnh lưu và mạch ghim.

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. Chúng cũng có một hệ số điện áp thông dòng (VF- Voltage forward), đó là điện áp cần thiết để chúng sáng lên. Hệ số VF của một đèn LED thường là lớn hơn so với một diode bình thường (1.2 ~ 3V), và nó phụ thuộc vào màu sắc của đèn LED phát ra. Ví dụ, hệ số điện áp thông dòng của một Super Bright Blue LED (led xanh dương siêu sáng) là khoảng 3.3V, trong khi đó VF của Super Bright Red LED (Led đỏ siêu sáng) cùng kích cỡ chỉ là 2.2V. 

Photodiode (diode quang):

Diode quang được sử dụng để phát hiện ánh sáng, ranh giới độ rộng, độ trong suốt. Nói chung, các diode hoạt động theo xu hướng ngược lại, trong đó thậm chí một dòng điện nhỏ dịch chuyển, kết quả của nguồn ánh sáng, cũng có thể được phát hiện một cách dễ dàng. Các photodiode cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện, được sử dụng như là các tế bào pin năng lượng mặt trời và thậm chí dùng trong thiết bị đo ánh sáng.

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.

Các bài viết liên quan:

Tham khảo:

Khóa học Điện tử Thực hành tại TechMaster được dạy qua những thí nghiệm, mạch thực tế: nhìn được, đo được. Thiết bị hiện đại, đầy đủ, cho từng học viên. Giảng viên kinh nghiệm, tận tình hướng dẫn. Kiến thức căn bản thực tế áp dụng cho IoT và các kỹ thuật nâng cao... Thông tin chi tiết bạn xem tại đây.