วงจรเรียงกระแสไดโอดทำงานและการใช้งาน

ไดโอดเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ไดโอดเรียงกระแสเป็นสารกึ่งตัวนำสองตะกั่วที่ยอมให้กระแสไหลผ่านไปในทิศทางเดียวเท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว P-N ไดโอดทางแยก เกิดขึ้นจากการรวมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n และชนิด p เข้าด้วยกัน ด้านชนิด P เรียกว่าขั้วบวกและด้านชนิด n เรียกว่าแคโทด ไดโอดหลายประเภทใช้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ไดโอด Rectifier เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในอุปกรณ์จ่ายไฟที่ใช้ในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ซีเนอร์ไดโอด ใช้สำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าป้องกันการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต้องการของอุปกรณ์จ่ายกระแสตรงภายในวงจร

สัญลักษณ์ของไดโอด

สัญลักษณ์ของไดโอดวงจรเรียงกระแสแสดงอยู่ด้านล่างหัวลูกศรชี้ไปในทิศทางของการไหลของกระแสทั่วไป

สัญลักษณ์ไดโอด Rectifier

วงจรเรียงกระแสไดโอดทำงาน

วัสดุทั้งชนิด n และชนิด p ถูกรวมกันทางเคมีด้วยเทคนิคการประดิษฐ์พิเศษซึ่งส่งผลให้เกิดการเชื่อมต่อ p-n จุดเชื่อมต่อ P-N นี้มีขั้วสองขั้วซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นอิเล็กโทรดและด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า 'ไดโอด' (Di-ode)

หากแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงภายนอกถูกนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ผ่านขั้วของมันจะเรียกว่าไบซิง

ไดโอด Rectifier ที่ไม่เอนเอียง

• เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับไดโอดเรียงกระแสจะเรียกว่า Unbiased Diode ฝั่ง N จะมีอิเล็กตรอนเป็นส่วนใหญ่และมีรูจำนวนน้อยมาก (เนื่องจากการกระตุ้นด้วยความร้อน) ในขณะที่ด้าน P จะมีประจุส่วนใหญ่ รูพาหะและอิเล็กตรอนจำนวนน้อยมาก
• ในกระบวนการนี้อิเล็กตรอนอิสระจากฝั่ง N จะกระจาย (แพร่กระจาย) ไปทางด้าน P และรวมตัวกันใหม่ในรูที่มีอยู่ที่นั่นโดยปล่อยให้ไอออน + ve ไม่เคลื่อนที่ (เคลื่อนย้ายไม่ได้) ในด้าน N และสร้าง -ve ไอออนที่เคลื่อนที่ไม่ได้ใน P ด้านข้างของไดโอด
• ไม่เคลื่อนที่ในด้านประเภท n ใกล้กับขอบแยก ในทำนองเดียวกันอิออนที่เคลื่อนที่ไม่ได้ในด้าน p-type ใกล้ขอบทางแยก ด้วยเหตุนี้จำนวนของไอออนบวกและไอออนลบจะสะสมที่จุดเชื่อมต่อ พื้นที่ที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่าพื้นที่พร่อง
• ในพื้นที่นี้สนามไฟฟ้าสถิตย์ที่เรียกว่า Barrier Potential ถูกสร้างขึ้นบนทางแยก PN ของไดโอด
• มันต่อต้านการอพยพของหลุมและอิเล็กตรอนเพิ่มเติมข้ามทางแยก

ไดโอดไม่เอนเอียง (ไม่มีแรงดันไฟฟ้า)

ส่งต่อ Biased Diode

• การให้น้ำหนักไปข้างหน้า: ในไดโอดทางแยก PN ขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันจะเชื่อมต่อกับด้านชนิด p และขั้วลบเชื่อมต่อกับด้านชนิด n ไดโอดกล่าวว่าอยู่ในสภาพไบแอสการส่งต่อ
• อิเล็กตรอนจะขับไล่โดยขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและลอยไปทางขั้วบวก
• ดังนั้นภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้การล่องลอยของอิเล็กตรอนนี้ทำให้กระแสไหลในเซมิคอนดักเตอร์ กระแสนี้เรียกว่า“ กระแสดริฟต์” เนื่องจากพาหะส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนกระแสในประเภท n คือกระแสอิเล็กตรอน
• เนื่องจากรูเป็นพาหะส่วนใหญ่ในประเภท p สิ่งเหล่านี้จะถูกขับไล่โดยขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ DC และเคลื่อนข้ามทางแยกไปยังขั้วลบ ดังนั้นกระแสใน p-type คือกระแสของรู
• ดังนั้นกระแสโดยรวมเนื่องจากผู้ให้บริการส่วนใหญ่จะสร้างกระแสไปข้างหน้า
• ทิศทางของกระแสทั่วไปไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่ในทิศทางของกระแสไฟฟ้าทั่วไปจะตรงข้ามกับการไหลของอิเล็กตรอน

ส่งต่อ Biased Rectifier Diode

ไดโอดแบบย้อนกลับ

• สภาพความลำเอียงย้อนกลับ: ถ้าไดโอดเป็นขั้วบวกของแรงดันต้นทางเชื่อมต่อกับปลายชนิด n และขั้วลบของแหล่งกำเนิดเชื่อมต่อกับส่วนปลายชนิด p ของไดโอดจะไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่าน ไดโอดยกเว้นกระแสอิ่มตัวย้อนกลับ
• เนื่องจากในสภาวะที่มีอคติย้อนกลับชั้นการพร่องของทางแยกจะกว้างขึ้นพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าแบบย้อนกลับที่เพิ่มขึ้น
• แม้ว่าจะมีกระแสเล็ก ๆ ไหลจาก n-type ไปยัง p-type end ในไดโอดเนื่องจากพาหะของชนกลุ่มน้อย กระแสนี้เรียกว่า Reverse Saturation Current
• พาหะของชนกลุ่มน้อยส่วนใหญ่สร้างอิเล็กตรอน / โฮลด้วยความร้อนในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p และเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ตามลำดับ
• ตอนนี้ถ้าแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับที่ใช้กับไดโอดเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องหลังจากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนชั้นพร่องจะทำลายซึ่งจะทำให้กระแสย้อนกลับขนาดใหญ่ไหลผ่านไดโอด
• หากกระแสไฟฟ้านี้ไม่ได้ถูก จำกัด จากภายนอกและเกินค่าที่ปลอดภัยไดโอดอาจถูกทำลายอย่างถาวร
• อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วเหล่านี้จะชนกับอะตอมอื่น ๆ ในอุปกรณ์เพื่อทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากพวกมัน ดังนั้นอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะปล่อยอิเล็กตรอนออกจากอะตอมได้มากขึ้นโดยการทำลายพันธะโควาเลนต์
• กระบวนการนี้เรียกว่าการคูณตัวพาและนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมากในการไหลของกระแสผ่านทางแยก p-n ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องเรียกว่า Avalanche Breakdown

ไดโอดแบบย้อนกลับ

แอพพลิเคชั่นบางตัวของ Rectifier Diode

ไดโอดมีแอพพลิเคชั่นมากมาย แอพพลิเคชั่นทั่วไปบางส่วนของไดโอด ได้แก่ :

• การแก้ไขแรงดันไฟฟ้าเช่นการเปลี่ยน AC เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง
• การแยกสัญญาณจากแหล่งจ่าย
• อ้างอิงแรงดันไฟฟ้า
• การควบคุมขนาดของสัญญาณ
• การผสมสัญญาณ
• สัญญาณการตรวจจับ
• ระบบแสงสว่าง
• เลเซอร์ไดโอด

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

หนึ่งในการใช้งานทั่วไปสำหรับไดโอดคือการแก้ไขไฟล์ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จัดหา. เนื่องจากไดโอดสามารถนำกระแสได้ทางเดียวเท่านั้นเมื่อสัญญาณอินพุตเป็นลบจะไม่มีกระแส สิ่งนี้เรียกว่าไฟล์ วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น . รูปด้านล่างแสดงวงจรไดโอด half wave rectifier

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

• ถึง วงจรไดโอดเรียงกระแสคลื่นเต็ม สร้างด้วยไดโอดสี่ตัวโดยโครงสร้างนี้เราสามารถทำให้ทั้งสองครึ่งของคลื่นเป็นบวกได้ สำหรับวัฏจักรทั้งบวกและลบของอินพุตจะมีเส้นทางเดินหน้าผ่าน สะพานไดโอด .
• ในขณะที่ไดโอดสองตัวมีความเอนเอียงไปข้างหน้าอีกสองตัวจะเอนเอียงย้อนกลับและตัดออกจากวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ เส้นทางการนำทั้งสองทำให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวกันผ่านตัวต้านทานโหลดซึ่งจะทำการแก้ไขคลื่นเต็มรูปแบบ
• วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นใช้ในอุปกรณ์จ่ายไฟเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ควบคู่ไปกับตัวต้านทานโหลดเอาต์พุตจะช่วยลดการกระเพื่อมจากกระบวนการแก้ไข รูปด้านล่างแสดงวงจรไดโอดเรียงกระแสคลื่นเต็มรูปแบบ

วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น

ดังนั้นนี่คือข้อมูลเกี่ยวกับ Rectifier Diode และการใช้งาน คุณรู้จักไดโอดอื่น ๆ ที่ใช้เป็นประจำในระบบไฟฟ้าแบบเรียลไทม์และ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ เหรอ? จากนั้นโปรดแสดงความคิดเห็นของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ พื้นที่พร่องเกิดขึ้นได้อย่างไรใน D ไอโอดีน?