دیود

دیود (به انگلیسی: Diode)، قطعه ای الکترونیکی است که دو سر دارد، و جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهد (در این حالت، مقاومت دیود ناچیز است) و در جهت دیگر، در مقابل گذر جریان مقاومت بسیار بالایی (در حالت ایده آل، بی نهایت) از خود نشان می دهد. این خاصیت دیود، باعث شده بود تا در سال های اولیهٔ ساخت این قطعهٔ الکترونیکی، به آن «دریچه» نیز اطلاق شود.
جریان متوسط یا If که بیشینهٔ مقدار مجاز جریان در بایاس مستقیم است.
جریان بیشینه یا IM که بیشترین جریانی است که اگر با بازه های زمانی ۱۰ میلی ثانیه به دیود اِعمال گردد، به دیود آسیبی نخواهد رسید و می توان به آن بیشینهٔ جریان تکراری نیز گفت.
بیشینهٔ جریان لحظه ای غیر تکراری یا IFSM بیشینهٔ جریانی است که دیود در بازه های زمانی کوتاه تنها برای یکبار می تواند تحمل کند.
بیشینهٔ ولتاژ معکوس تکراری یا VRRM بیشینهٔ ولتاژی است که در بایاس معکوس به دیود، آسیبی نخواهد رساند.
بیشینهٔ ولتاژ معکوس غیر تکراری یا VRSM بیشینهٔ ولتاژ لحظه ای قابل تحمل برای دیود در بایاس معکوس است.
رایج ترین گونهٔ دیود از بلور نیمه رسانا ساخته می شود. دیود را از اتصال دو نیمه رسانای نوع P و N می سازند. به پایه ای که به نیمه هادی N متصل است «کاتُد» و به پایه ای که به نیمه رسانا نوع P متصل است «آنُد» گفته می شود. دیود، اولین قطعه تولید شده با نیمه رساناها است.
مهم ترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (به انگلیسی: diode's forward direction) و ممانعت از گذر جریان در جهت دیگر (به انگلیسی: reverse direction) است (یکسو سازی). در نتیجه می توان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یک طرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می شود.
به لحاظ الکتریکی، یک دیود، هنگامی جریان را از خود می گذراند که با برقرار کردن ولتاژ (بایاس کردن) در جهت درست (+ به آنُد و - به کاتُد؛ که به آن بایاس مستقیم می گویند)، آمادهٔ کار شود. مقدار ولتاژی که باعث می شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی کند، ولتاژ آستانه یا (threshold voltage) نامیده می شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت (برای دیودهای سیلیکون) و ۰٫۲ تا ۰٫۳ ولت (برای دیود ژرمانیوم) است. اما هنگامی که ولتاژ معکوس به دیود متصل شود، (+ به کاتُد و - به آنُد؛ که به آن بایاس معکوس می گویند) جریانی از آن نمی گذرد؛ مگر جریان بسیار کمی که به «جریان نشتی» معروف است و در حدود چند میکروآمپر یا حتی کمتر است. این مقدار جریان معمولاً در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل چشم پوشی است و تأثیری در رفتار سایر المان های مدار نمی گذارد.

دیود (diode)
ترکیب یک آند سرد و یک کاتد گرم شده، یا هم ارز نیم رسانای آن، با پیوند پی ـ اِن (← دیود نیم رسانا). هر دو وسیله عبور جریان الکتریکی مستقیم را یک طرفه می کنند و به همین سبب، در یک سوکننده ها برای تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) به کار می روند. دیودهای نیم رسانا را از موادی با پایۀ سیلیسیم می سازند. این دیودها بیشتر در مدارهای الکترونیکی به کار می روند تا جریان الکتریکی یک طرفه شود. سیلیسیم به تنهایی چنین خاصیتی ندارد و مواد دیگری به آن اضافه می کنند تا خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب را پیدا کند. اتم های ناخالصی موقعیت های متفاوتی را در بلور سیلیسیم اشغال می کنند. به این ترتیب، دو نوع پیوند ایجاد می شود: پیوند نوع پی و پیوند نوع اِن. سیلیسیم پیوند نوع پی، در لایۀ خارجی خود چهار الکترون ظرفیت (آزاد) دارد. به این سیلیسیم اتم های بور اضافه می کنند که فقط سه الکترون ظرفیت دارند. اتم های سیلیسیم الکترون های ظرفیت خود را با الکترون های ظرفیت اتم های بور به اشتراک می گذارند. این عمل در بافتی از اتم های سیلیسیم صورت می گیرد که اتم های بور به آن ها اضافه شده است و اتم های بور یک الکترون کم دارند تا پیوند چهارم را با اتم های سیلیسیم ایجاد کنند. این نوع پیوند را پی می نامند. حرف پی به مثبت بودن اتم های بور به علت کمبود یک الکترون اشاره دارد. ممکن است الکترونی از اتم مجاور وارد حفرۀ نوع پی شود و آن را اشغال کند. در این حالت، حفرۀ نوع پی به نقطۀ جدیدی از بافت منتقل می شود. وقتی حفرۀ نوع پی از نقطه ای به نقطۀ دیگری می رود، جریانی از الکترون ها را نیز با خود حمل می کند. پیوند نوع اِنِ فسفر پنج الکترون ظرفیت دارد. بنابراین، اگر اتم های فسفر را به نانک (ویفر) های سیلیسیم اضافه کنند، این اتم ها الکترون اضافی اهدا می کنند. این نوع پیوند را پیوند نوع اِن می نامند. حرف اِن به منفی بودن فسفر به علت وجود الکترون اضافی اشاره دارد. در پیوند نوع پی ـ اِن در دیودها، با گرم کردن نانک ها و مواد اضافه شده در کوره، نانک های نوع پی و اِن در هم نفوذ می کنند. نانک سیلیسیم نوع اِن را روی نانک نوع پی قرار می دهند تا در محل تماس این دو پیوند تشکیل شود. در نیم رسانای سیلیسیمی، الکترون ها فقط در یک جهت جریان پیدا می کنند. دیودهای نیم رسانا انواع گوناگون دارند، ازجمله دیودِ انتشاردهندۀ نور (اِل ایی دی) که از فسفید آرسنید گالیوم ساخته می شود و اشعۀ الکترومغناطیس گسیل می کند، و دیود نوری (فتودیود) که در معرض نور تولید جریان الکتریکی می کند.