دیود تاورکرین بکسلی

برای آشنایی بیشتر با کاربرد دیود در تاورکرین بهتر است ابتدا به توضیحاتی در مورد ساختار دیود و انواع آن بپردازیم:

دیود یکی از قطعات الکترونیکی نیمه هادی است که خاصیت یکسو سازی جریان الکتریکی را داراست.نیمه هادی یا Semiconductor گروهی از مواد هستند که از نظر توانایی هدایت الکتریکی، بین هادی و عایق قرار دارند. موضوع قابل توجه در نیمه هادی ها این است که هدایت الکتریکی آنها تحت تاثیر عواملی چون تحریک نوری، افزایش دما و تغییر میزان ناخالصی به نحو قابل ملاحظه ای تغییر میابد. این نکته مهم بنای ساخت بسیاری از قطعه های نیمه هادی الکترونیکی قرار میگیرد.
هدایت الکتریکی در نیمه هادی ها توسط دو نوع حامل بار الکتریکی یعنی الکترونهای آزاد و حفره ها صورت میگیرد. مهمترین هادی ها در الکترونیک سیلیکن (Si) و ژرمانیم (Ge) هستند.برای بالا بردن چگالی حامهای آزاد در نیمه هادی ها، میتوان با تزریق درصد ناچیزی از یک عنصر سه یا پنج ظرفیتی به بلور، آن را تغلیظ نمود. تزریق عناصر پنج ظرفیتی آنیتموان (Sb) ، فسفر (P) و ارسنیک (As) باعث افزایش چگالی الکترونهای آزاد در بلور خواهد شد.
با توجه به اینکه چگالی الکترونهای آزاد در بلور بیشتر باشد یا چگالی حفره ها دو نوع نیمه هادی بدست میایند که به ترتیب به آنها نیمه هادی های نوع N و نیمه هادی های نوع P گفته میشد.که از پیوند این دو نوع نیمه هادی المانی حاصل میشود به نام دیود:

دیود خازنی (Varactor Diod)
در این نوع دیودها میتوان پیوند P-N را به صورت خازنی مدلسازی نمود که در آن، نواحی خنثی مانند دو جوشن خازن و ناحیه تهی مانند دی الکتریک خازن زفتار میکنند.رفتار یک دیود خازنی درست مانند یک خازن متغیر میماند که با توجه به ولتاژ دو سر آن طرفیت خازنی تغییر میکند.
دیودهای خازنی معمولا از جنس سیلیکن و برای طرفیتهای نامی تا 2500pF ساخته میشوند. از دیود خازنی برای تنظیم ولتاژ مدارهای تشدید LC در نوسان سازها و نیز در مدارهای مدولاسیون فرکانس استفاده میشود.

دیود تونلی (Tunel Diod)
تفاوت اساسی ساختماد دیود تونلی با دیودهای معمولی در چگالی بسیار بالای ناخالصی در نیمه هادی های نوع P و N بکار رفته در آنها است. عرض ناحیه تهی با چگالی ناخالصی نسبت عکس دارد بنابراین در دیود تونلی عرض ناحیه تهی بسیار کم بوده و در حدود 0.01 دیودهای معمولی میباشد. این دیود در ولتاژهای معکوس و ولتاژهای مستقیم کوچک دارای مقاومت بسیار کوچکی است. از ویژگیهای بارز دیود تونلی داشتن مقاومت منفی در بخشی از مشخصه اش است.
این دیود در طراحی نوسان سازهای فرکانس بالا استفاده میشود. از مزایای دیود تونلی میتوان قیمت ارزان، اغتشاش کم، سرعت زیاد و توان مصرفی کم را نام برد.

دیود زنر (Zener Diod)
دیودهایی که به منظور استفاده در ناحیه شکست معکوس ساخته شده اند به دیود زنر معروف اند. البته اینکه این دیودها را زنر نامیده اند بدان مفهوم نیست پدیده ضرب بهمنی در آنها صورت نمیگیرد، بلکه هر دو پدیده ضرب بهمنی و شکست زنر میتواند در ایجاد شکست در این دیودها نقش داشته باشند.
مقدار ولتاژ شکست در دیود زنر به میزان پگالی ناخالصی بستگی دارد. با افزایش چگالی ناخالصی ولتاژ شکست دیود کاهش میابد. دیودهای زنر تجارتی با ولتاژ زنر از 2.4 تا 200 ولت و تا توانهای حدود 100 وات ساخته میشوند.
از این دیودها جهت تنظیم ولتاژ در مدارهای تنظیم کننده ولتاژ مثلا در منابع تغذیه استفاده میشود.

دیود نورانی (LED—Light Emitted Diod)
فکر کنم که این نوع دیود را همه در وسایلی که به صورت روزمره از آنها استفاده میکنیم دیده باشیم. مثلا نمایشگر پنل جلوی رسیور از این نوع دیودها ساخته شده است. دیودها نورانی از بلور نیمه هادی گالیم ارسنیک (Ga-AS) ساخته میشوند.در این بلور بازده ترکیب مجدد الکترون آزاد و حفره بسیار بیشتر از بلورهای سیلیکن و ژرمانیم است.نکته دیگر در مورد این دیود این است که آزاد شدن انرژی در هر ترکیب مجدد به صورت تابش یک فوتون نوری است. در بلورهای سیلیکن و ژرمانیم این انرژی به شکل دما تلف میشود.ولتاژ آستانه هدایت دیودهای نورانی مادون قرمز تاسبز از 1.4 تا 2.9 ولت تغییر میکند.این دیودها به صورت مستقیم بایاس میشوند. با افزایش جریان مستقیم، تولید فوتونهای نوری زیادتر شده و ر نتیجه شدت نور تابشی افزایش میابد.
دیودهای نورانی همانطور که پیشتر گفتم در نمایشگرهای دیجیتال برای نشان دادن اعداد و یا حروف مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله موارد مهم کاربرد دیودهای نورانی مادون قرمز، مخابرات فیبر نوری است.

محدودیتهای کاربردی دیود

در کاربرد دیود پیوندی نیز مانند سایر تجهیزات الکترونیکی با محدودیتهایی مواجه هستیم. آشنایی با این محدودیتها طراح را در انتخاب دیودی که بتواند شرایط مورد نیاز مدار دلخواهش را براورده سازد یاری مینماید. از محدودیتهای عمده دیود حداکثر جریان، حداکثر ولتاژ، حداکثر توان قابل تلف و سرعت قطع و وصل آن را میتوان نام برد. مقادیر نامی کمیتهای مذکور در برگه های اطلاعاتی دیود یافت میشود.

دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰.۶ تا ۰.۶ ولت می‌‌باشد.

و اما در تاور کرین از دو خاصیت یکسوسازی و تثبیت ولتاژ دیود استفاده میشود:

جهت تثبیت ولتاژ که کاربرد بالایی در مدار قدرت تابلو قلاب تاورکرین دارد از دیود های بکسلی استفاده میشود که این دیود ها با توانایی تحمل بالای جریانی که دارند کنترل ولتاژ برای ایجاد دنده های متفاوت برای الکتروموتورهای تاورکرین را امکاپذیر می کنند.

و اما پل دیود که از ترکیب چهار دیود یکسوساز تشکیل میشود همانطور که از نامش پیداست جریان متناوب یا AC را به جریان مستقیم یا DC تبدیل میکند که کاربرد بالایی در سیستم ترمز تاورکرین دارد. همانطور که در توضیحات مربوط به مگنت و سیستم ترمز تاورکرین در همین سایت دادم گفته شد که مگنت ها با ولتاژ DC

کار میکنند که این ولتاژ با استفاده از دیود پل ایجاد میشود.