Diode (Điốt) là linh kiện rất phổ biến trong điện tử học. Bạn sẽ thấy nó trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay. Trong bài này, Điện Tử Số 4.0 sẽ cùng bạn tìm hiểu về cấu tạo và ứng dụng của nó.
Diode là gì? Cấu tạo của Diode
Diode là linh kiện bán dẫn có cấu tạo cơ bản trên chuyển tiếp P-N và được kết nối với bên ngoài thông qua hai điện cực kim loại Anode và Kathode.
Điốt bán dẫn là một loại linh kiện bán dẫn được chế tạo từ hợp chất là Silic, Photpho và Bori chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều duy nhất mà không theo chiều ngược lại. Có nhiều loại diode bán dẫn, như diode chỉnh lưu thông thường, diode Zener, LED.
Ký hiệu Đi ốt
Biểu tượng của một diode được hiển thị dưới đây. Đầu mũi tên chỉ hướng của dòng điện quy ước trong điều kiện phân cực thuận. Điều đó có nghĩa là cực dương được kết nối với phía p và cực âm được kết nối với phía n.
Chúng ta có thể tạo ra một đi-ốt tiếp giáp PN đơn giản bằng cách pha tạp chất hóa trị năm hoặc tạp chất cho vào một phần và tạp chất hóa trị ba hoặc tạp chất nhận vào phần còn lại của khối tinh thể silicon hoặc germanium.
Những pha tạp này tạo ra một đường giao nhau PN ở phần giữa của khối. Chúng ta cũng có thể tạo thành một điểm nối PN bằng cách nối chất bán dẫn loại p và chất bán dẫn loại n với nhau bằng một kỹ thuật chế tạo đặc biệt. Thiết bị đầu cuối được kết nối với loại p là cực dương. Thiết bị đầu cuối được kết nối với phía loại n là cực âm.
7 Loại diode phổ biến hiện nay
Diode chỉnh lưu
Cấu tạo là một chuyển tiếp P-N, tiếp xúc mặt. Do vậy điốt chỉnh lưu có khả năng chịu được dòng tải lớn. Ứng dụng trong các mạch chỉnh lưu. Diode chỉnh lưu là một thành phần quan trọng trong nguồn cung cấp điện, dùng để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành một chiều.
Vai trò chủ yếu của loại điốt này là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (Điện thế từ 50Hz đến 60Hz) về dòng điện một chiều.
Điốt chỉnh lưu thường hoạt động ở dải tần thấp, chịu được dòng điện lớn và có áp ngược chịu đựng dưới 1000V.
Diode cao tần
Cấu tạo là một chuyển tiếp P-N, phiến bán dẫn P là kim bán dẫn, N là tấm bán dẫn. Chuyển tiếp P-N có kích thước cực nhỏ do vậy diode cao tần có điện dung tiếp xúc bé, hoạt động được ở tần số cao. Ứng dụng trong các mạch biến tần, dao động và mạch tách sóng cao tần.
Diode Zener
Cấu tạo cơ bản trên chuyển tiếp P-N, vật liệu của chuyển tiếp P-N là vật liệu chịu nhiệt và toả nhiệt tốt, do đó nó chịu được dòng ngược lớn. Hoạt động chủ yếu ở vùng phân cực ngược. Ứng dụng trong các mạch ổn áp, tạo điện áp chuẩn.
Đây là loại đi-ốt hữu ích nhất vì nó có thể cung cấp điện áp tham chiếu ổn định. Chúng được vận hành theo xu hướng ngược lại và bị hỏng khi có một điện áp nhất định. Nếu dòng điện đi qua điện trở bị hạn chế, điện áp ổn định sẽ được tạo ra. Điốt Zener được sử dụng rộng rãi trong các bộ nguồn để cung cấp điện áp tham chiếu.
Diode biến dung (varicap)
Cấu tạo trên chuyển tiếp P-N, phân cực ngược có điện dung thay đổi theo điện áp ngược đặt vào. Ứng dụng trong các mạch tự điều chỉnh tần số cộng hưởng, mạch khuếch đại, biến tần,…
Diode tunnel (diode xuyên hầm)
Cấu tạo cơ bản trên chuyển tiếp P-N có nồng độ tạp chất cao dựa trên hiệu ứng xuyên hầm. Hiệu ứng này tạo đặc tính dẫn điện 2 chiều của điốt. Ứng dụng trong các mạch tạo dao động siêu cao tần…
Diode schottky
Cấu tạo cơ bản trên P-N, tiếp xúc Schottky gồm bán dẫn với kim loại: không có sự tích luỹ hạt dẫn do đó tụ điện tương đương nhỏ nên chuyển mạch nhanh. Ứng dụng trong các mạch yêu cầu tốc độ chuyển mạch nhanh, khoá điện tử, mạch lọc sóng, tách sóng,…
Diode phát quang (LED – Light Emitting Diode)
Các bộ hiển thị trong máy tính số, trong đồng hồ số và trong một số thiết bị thường dùng led phát quang hoặc LCD (liquid crytal display). Led phát quang là một điốt có cấu trúc đặc biệt có thể phát ra ánh sáng khi chuyển tiếp P-N được cung cấp một điện trường thích hợp.
Trong một vài nguyên tố theo cấu trúc của Bo, khi điện tử chuyển động chiếm giữ mức năng lượng cao hơn hoặc tái hợp, các electron sẽ phát ra một năng lượng lượng tử, năng lượng lượng tử này có bước sóng và tần số xác định. Trong một số vật liệu Gallium arsenide phosphide (GaAsP hoặc Gallium Phosphide (Gap), năng lượng này phát sáng và có tần số xác định.)