Diode là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại diode thông dụng

Tìm hiểu Diode là gì?

Diode là gì? Là một trong những loại linh kiện bán dẫn đóng vai trò giống như công tắc một chiều (chỉ dẫn dòng điện theo một chiều nhất định). Một diode lý tưởng sẽ có điện trở bằng 0 theo hướng thuận và điện trở sẽ là vô hạn theo hướng ngược lại. Diode được sử dụng trong rất nhiều các mạch nguồn chuyển đổi.

Tìm hiểu Diode là gì?

Diode là gì? Cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động
Diode là gì? Cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động

Diode là một trong những linh kiện bán dẫn, nó đóng vai trò giống như một công tắc 1 chiều. Nó chỉ cho phép dòng điện chảy theo một hướng và hạn chế tối đa dòng điện chạy theo hướng ngược lại. 

Diode hay còn được gọi là chỉnh lưu vì chúng có thể thay đổi dòng điện xoay chiều AC thành dòng 1 chiều DC. 

Mặc dù ở ngoài thực tế, diode không thể đạt được điện trở bằng 0 hoặc vô hạn. Nhưng chúng vẫn có điện trở rất thấp khi dòng điện chạy theo đúng hướng và sẽ có điện trở rất cao để ngăn chặn dòng điện chạy theo hướng ngược lại.

Diode có cực tính, được xác định bởi cực dương (anode) và cực âm (cathode). Hầu hết các diode đều cho phép khi điện áp dương được đặt vào cực anode, lúc này diode phân cực thuận. Ngược lại khi phân cực ngược nó sẽ hoạt động giống như một chất cách điện và không cho phép dòng điện chạy qua. 

Cấu tạo và ký hiệu của diode

Cấu tạo và ký hiệu của diode
Cấu tạo và ký hiệu của diode

Diode bán dẫn được tạo ra từ các chất bán dẫn pha tạp hoặc được tạo ra từ các tinh thể silicon hoặc Gemani và tạo thành một điểm nối PN bằng cách nối một chất bán dẫn P và N lại với nhau. Chất bán dẫn P được nối với 1 đầu là là cực dương và chất bán dẫn N được nối với cực âm.

Ký hiệu của diode tiêu chuẩn có hình tam giác hướng theo hình một đường thẳng. Đầu của hình tam giác là hướng của dòng điện khi diode được phân cực thuận. 

Nguyên lý hoạt động của diode

Nguyên lý làm việc của một diode phụ thuộc vào sự tương tác của chất bán dẫn loại n và loại p. Một chất bán dẫn loại n có rất nhiều electron tự do và rất ít lỗ trống.

Nguyên lý hoạt động của diode
Nguyên lý hoạt động của diode

Nói cách khác, chúng ta có thể thấy rằng mật độ của các electron tự do cao và các lỗ trống rất thấp trong chất bán dẫn loại n. Các electron tự do trong chất bán dẫn loại n được gọi là các chất mang điện tích đa số và các lỗ trống trong chất bán dẫn loại n được gọi là chất mang điện tích thiểu số.

Một chất bán dẫn loại p có mật độ lỗ trống lớn và nồng độ electron tự do thấp. Các lỗ trống trong chất bán dẫn loại p là các hạt mang điện đa số và các electron tự do trong chất bán dẫn loại p là các hạt mang điện thiểu số.

Khối bán dẫn P chứa nhiều lỗ trống mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N thì các lỗ trống này sẽ có xu hướng khuếch tán sáng khối bán dẫn N. Cùng lúc thì khối bán dẫn P lại nhận thêm các electron (mang điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P nhận các electron dẫn đến tình trạng thiếu hụt lỗ trống và dư thừa hạt mang điện, trong khi khối N lại tích điện dương dẫn đến thiếu hụt các electron mang điện tích âm và dư thừa lỗ trống. 

Hai bên của mặt tiếp giáp của 2 chất bán dẫn PN là vùng các điện tử và lỗ trống dễ dàng gặp nhau nhất nên ở vùng này quá trình tái hợp thường xảy ra và hình thành các nguyên tử trung hòa. Vì vậy, ở khu vực vùng biến giới tiếp giáp rất hiếm các hạt mang điện tự do nên đây được gọi là vùng nghèo.

Vùng nghèo này không dẫn điện tốt, trừ khi điện áp tiếp xúc được cần bằng bởi điện áp ở bên ngoài. Đây cũng chính là cốt lõi nguyên lý hoạt động của diode. Điện áp ngoài cùng chiều với điện áp tiếp xúc sẽ ngăn dòng điện.  Nếu trường hợp đặt điện áp bên ngoài ngược chiều với điện áp tiếp xúc thì sự khuếch tán của các electron và lỗ trống không bị cản trở bởi điện áp tiếp xúc và vùng tiếp giáp lúc này sẽ dẫn điện tốt. 

Các loại diode thông dụng

Dưới đây là một số loại diode thông dụng thường được sử dụng trong các mạch điện tử như: 

  1. Diode Zener;
  2. Diode chỉnh lưu;
  3. Diode biến thiên;
  4. Diode Schottky;
  5. Photodiode; 
  6. PIN diode;
  7. Laser diode;
  8. Diode hầm;
  9. Diode phát sáng.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *