Diode là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của diode

04/09/2022 18:59 UTC - Lượt xem: 4900

Diode là gì? Đây đang là câu hỏi được rất nhiều người quan tâm. Đây là một linh kiện được dùng rất nhiều trong trong ngành công nghiệp điện tử. Để tìm hiểu rõ hơn về thiết bị này cũng như nguyên lý và ứng dụng của nó trong đời sống thì mời bạn theo dõi bài viết của AME Group dưới đây.

diode là gì

Diode là gì?

Diode hay còn gọi là Điốt, đây là một loại linh kiện điện tử bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không được chạy ngược lại. Điốt bán dẫn thường có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode.

diode là gì

Thông số kỹ thuật của diode là gì?

Để hiểu rõ hơn về diode thì dưới đây là thông số của nó mà bạn cần biết:

  • Dòng điện thuận qua điốt không > 1A.
  • Điện áp ngược cực đại đặt lên điốt không > 1000V.
  • Điện áp thuận (tức UAK) có thể tăng đến 1,1V nếu dòng điện thuận bằng 1A. Cũng cần lưu ý rằng đối với các điốt chỉnh lưu nói chung thì khi UAK = 0,6V thì điốt đã bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0,7V thì dòng qua điốt đã đạt đến vài chục mA

Cấu tạo diode

Diode (Điốt) là một linh kiện điện tử bán dẫn được chế tạo từ hợp chất là Silic, Photpho và Bori.

Ba nguyên tố này được pha tạp với nhau tạo ra hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau.

  • Một cực của diode (đi ốt ) đấu với lớp P được gọi là Anot, cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Katot.
  • Đặc tính cơ bản nhất của một diode ( đi ốt ) đó là chỉ cho phép dòng điện đi từ A sang K.

Các điện tử dư thừa có chứa trong N sẽ khuếch tán sang vùng P (lấp chỗ trống vùng P), từ đó tạo thành lớp lon trung hòa về điện. Tạo các miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

Cấu tạo diode

Diode được chế tạo từ hợp chất là Silic, Photpho và Bori

Phân loại diode

Có rất nhiều loại diode khác nhau hiện đang được phân phối trên thị trường. Dưới đây là một số loại diode mà bạn có thể lựa chọn:

Diode chỉnh lưu

Mạch chỉnh lưu là một mạch điện tử được tạo thành từ các linh kiện điện tử có chức năng biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Điốt bán dẫn là linh kiện không được thiếu trong mạch.

Diode chỉnh lưu có khá nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác nhau như : mạch diode chỉnh lưu bán chu kỳ, toàn chu kỳ, mạch chỉnh lưu nhân 2,…

Diode xung

Đây là diode chuyên cùng cho các mạch có tần số cao như KHz và MHz. Cấu tạo và hình dáng của chúng gần giống với diode thường. Đặc điểm nhận biết giữa 2 linh kiện này đó là vòng đánh dấu đứt hoặc đánh dấu bằng 2 vòng.

Diode phát quang

Đây là diode phát sáng hay còn được biết đến với cái tên gọi quen thuộc đó là đèn LED. Nguồn gốc của đèn là các diode có khả năng phát ra những ánh sáng hay tia hồng ngoại hoặc tử ngoại.

Diode tách sóng

Đây là loại diode nhỏ có vỏ làm bằng thủy tinh hay còn được gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa 2 chất bán dẫn P-N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh. Chúng hay được dùng trong mạch cao tần để tách sóng tín hiệu.

Diode cầu

Đây là loại diode có cấu tạo ở bên trong có 4 hoặc 6 con diode để chỉnh lưu 1 pha hoặc là 3 pha xoay chiều ra điện áp DC.

Các kí hiệu của diode là gì?

Trong bài viết về diode là gì, AME Group sẽ giới thiệu đến bạn các ký hiệu của điốt nhé! Để có thể nhận biết và phân biệt được các diode thì bạn có thể quan sát bảng ký hiệu dưới đây:

Các kí hiệu của diode là gì

Các kí hiệu diode

Nguyên lý hoạt động của diode là gì?

Diode hoạt động theo nguyên tắc dòng điện đi từ cực Anot sang cực Katot mà không cho phép dòng điện đi theo chiều ngược lại.

Khối bán dẫn P chứa nhiều chỗ trống mang điện tích dương, khi ghép vào khối N thì các phần trống chuyển động và bắt đầu khuếch tán sang khối N. Đồng thời khối P lại nhận thêm điện tích âm từ khối N chuyển sang. Kết quả P mang điện tích âm còn N thì mang điện tích dương.

Tại các ranh giới liền kề, một số nguyên tử bị  hút và liên kết để tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình chuyển đổi có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng để tạo thành điện áp tiếp xúc.

Điện tích  âm trên khối P và điện tích dương trên khối N tạo thành một hiệu điện thế gọi là hiệu điện thế tiếp xúc (UTX). Điện trường do hiệu điện thế tạo ra  cản trở chuyển động khuếch tán và sau một thời gian chuyển động dừng lại, điện áp tiếp xúc và đưa khối N và khối P về trạng thái cân bằng.  Si là 0,6V, GE là 0,3V.

Điốt chỉ cho phép dòng điện chạy khi  điện áp được đặt theo một hướng cụ thể.

Nguyên lý hoạt động của diode là gì

Đi từ cực Anot sang cực Katot mà không cho phép dòng điện đi theo chiều ngược lại

Mạch chỉnh lưu của diode là gì?

Mạch chỉnh lưu là một mạch điện được tạo thành từ các linh kiện điện  tử  dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều. Các mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các  mạch phát hiện sóng  vô tuyến cho nguồn điện DC và thiết bị không dây. Các phần tử tích cực của mạch chỉnh lưu có thể là  điốt bán dẫn,  đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.

Mạch chỉnh lưu nửa sóng

Mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ có một nửa sóng dương hoặc âm có thể  đi  qua diode mà không có vấn đề gì, nhưng nửa còn lại sẽ bị chặn tùy thuộc vào cách lắp diode. Mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyền tải công suất rất thấp vì chỉ chỉnh lưu một nửa số chu kỳ. Mạch chỉnh lưu nửa sóng có thể  chỉ có một điốt bán dẫn trong mạch nguồn một pha.

Mạch chỉnh lưu nửa sóng

Mạch lưu nửa sóng

Mạch chỉnh lưu toàn sóng

Bộ chỉnh lưu toàn sóng là một mạch có thể chuyển đổi các thành phần lưỡng cực  của dạng sóng đầu vào thành dòng điện một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, một mạch  không có trung tâm biến áp  sẽ yêu cầu bốn điốt thay vì một như bộ chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là kết nối điện áp đầu ra yêu cầu hai điốt để chỉnh lưu.

Ví dụ: 1 đối với điểm X dương,  1 đối với điểm X âm. Nguồn điện đầu ra còn lại phải hoàn toàn giống nhau, vì vậy cần  phải có 4 điốt. Các điốt được sử dụng cho kết nối này được gọi là cầu chỉnh lưu.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra có một chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửa chu kỳ âm (hoặc dương) của dạng sóng xoay chiều . Nửa còn lại được kết hợp với nửa còn lại để tạo thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh. Khi sử dụng máy biến áp tâm điểm cho nguồn điện xoay chiều một pha, chỉ có hai điốt  đấu ngược nhau (nghĩa là cực dương – cực dương hoặc cực âm với cực âm), có thể tạo thành  mạch chỉnh lưu toàn sóng.

Mạch chỉnh lưu toàn sóng

Mạch lưu toàn sóng

Mạch chỉnh lưu sử dụng đèn chân không điển hình sử dụng một bóng đèn có một cực âm và hai cực dương trong cùng một vỏ. Trong trường hợp này,  chỉ cần một van chân không cho hai điốt. Đèn 5U4 và 5Y3 là những ví dụ phổ biến nhất của loại mạch này.

Một mạch ba pha cần sáu điốt. Thông thường cần 3 cặp, nhưng chúng không phải là loại  điốt kép giống nhau được sử dụng trong bộ chỉnh lưu toàn sóng một pha. Thay vào đó, một cặp diode nối tiếp được sử dụng (cực âm kết nối với cực dương). Điốt kép thường được đặt trên 4 chân để chúng có thể được kết nối trong mạch chỉnh lưu toàn sóng một pha hoặc mạch cầu một pha và ba pha.

Các nguyên tắc cần tuân thủ khi sử dụng diode là gì?

Mọi diode chỉnh lưu đều không dẫn điện theo chiều ngược lại nhưng nếu trong trường hợp điện áp ngược quá lớn, vượt ngưỡng chịu đựng của diode thì diode sẽ bị đánh thủng, dòng điện sẽ tăng nhanh và đốt cháy diode. Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ những điều sau đây:

  • Dòng điện thuận qua diode không được vượt quá giá trị lớn nhất cho phép (do nhà sản xuất quy định và có thể tìm thấy trong tài liệu của nhà sản xuất).
  • Điện áp phân cực ngược (tức là UKA) không được vượt quá VBR (ngưỡng đánh thủng diode do nhà sản xuất quy định).
  • Dòng điện thuận chạy qua diode không được vượt quá 1A.
  • Điện áp ngược tối đa đặt vào diode không được vượt quá 1000V.
  • Với dòng điện thuận là 1A, điện áp thuận (tức là UAK) có thể lên đến 1,1V. Cũng lưu ý rằng đối với  điốt chỉnh lưu nói chung  thì ở UAK = 0,6 V điốt  bắt đầu dẫn điện và ở UAK = 0,7 V dòng điện qua điốt đạt đến hàng chục mA.

Ứng dụng của diode là gì?

Có các điốt khác nhau cho các môi trường và mục đích sử dụng khác nhau, có thể kể đến linh kiện này thường được sử dụng cho:

  • Dùng để chỉnh lưu dòng điện: Biến dòng điện từ xoay chiều thành dòng điện 1 chiều.
  • Giảm áp: Chúng ta biết rằng mỗi diode sẽ bị giảm điện áp sau khi dòng điện chạy qua nó. Mọi người thường sử dụng  tính năng này để giảm áp. Ví dụ, nếu bạn có một  đài 3v với bộ sạc 5v, bạn có thể đặt 3 điốt nối tiếp và sau đó kết nối nó với thiết bị đầu  cuối 5v. Có một điện áp xấp xỉ 3V trên đầu ra cuối cùng của diode.
  • Bảo vệ chống cắm nhầm cực: Nhiều thiết bị điện tử một chiều không chịu được công suất phân cực ngược. Nếu đảo cực, thiết bị sẽ nhanh chóng bị hỏng. Để giữ an toàn cho thiết bị của bạn, hãy thêm một diode trước khi kết nối thiết bị để  cho phép dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Bằng cách đó, thiết bị an toàn khi được cấp nguồn với cực tính đảo ngược.

Ứng dụng của diode

Ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp điện tử

Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản về diode là gì? Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu. Cùng đón chờ những bài viết tiếp theo của AME Group nhé. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết của chúng tôi.

 




Bài xem nhiều