صفحه 1:
ديود دکتر سعید شیری فصل سوم از: ] کتاب(/0100۲00۵0/۵۲۵0 ج/ت 01000/۲۳۵ Gedral Gavi:

صفحه 2:
۶ امعدمه © اغلب مداراتی که در فصول قبل با تقويت كننده ها ساختيم بصورت خطى عمل ميكردند. ولى در كاربردهاى زيادى وجود دارند كه فقط توسط مدارات غير خطى قابل يباده سازى هستند. برای مثال تولید سیگنال ‏ از يك منبع تغذيه سينوسى و يا مدارات منطقى و حافظه ها »در اين فصل به بررسى ساده ترين المان غير خطى يعنى ديود مييردازيم. ‎٩‏ دیود همانند مقاومت یک المان دوترمینالی است اما یک مشخصه غیر خطی دارد.

صفحه 3:
دیود ايده آل © ديود داراى دو ترمينال آنود(مثيت) و كاتد (منفى) است: * اگر ولتاژ اعمالی به آند از كاتد باشد ديود در كرايش بوده و جریان ازآن عبور خواهد کرد. * اگر ولتاژ اعمالی به آند کمتر از کاند باشد دیود در گرایش معکوس بوده و بصورت قطع عمل کر ‎Anode Cathode‏ ۳ وت 1 1 لم ‎Forward bias -—~‏ v<0>i=0 Laker (by 7 @ Figure 3.1 The ideal diode: (a) diode circuit symbol; (b) 1-v characteristic; (e) equivalent circuit in the reverse direction; (d) equivalent circuit in the forward direction.

صفحه 4:
** امحافظت از دیود ‎٩‏ در عمل باید توسط مدارات جانبی جریان عبوری از دیود را وقتی که در حال هدایت است و همچنین مقدار ولتاژ معکوسی كه هنكام كرايش معکوس دردو سر آن میافتد را محدود کرد وگرنه دیود آسیب خواهد دید. ‎+0۷ +10 V ‏مد مدر ‎oma‏ حص ور چون جریان قطع است کل ‎OD Fahy‏ . م۵ ‎ov‏ ‏ولت روى ديود ميافتد. ‎Figure 3.2 The two modes of operation of ideal diodes and the use of an external circuit to limit ‘the forward current (a) and the reverse voltage (b).

صفحه 5:
یکسوساز دیودی یکی از کاربردهای اصلی دیود در مدارات ‎Saul (revtPier) Sls pS‏ یک مدار ساده یکسوساز مطابق شکل زیر از یک دیود و یک مقاومت ساخته ميشود. اگر به این مدار ولتاژ سینوسی اعمال شود. در طول سیکل مثبت دیود هدایت کرده و جریان را عبور میدهد. در سیکل منفی ولتاز؛ دیود در گرایش منفی قرار گرفته و جریان را عبور نخواهد داد. Figure 3.3 (a) Rectifier circult. () Input waveform. (¢) Equivalent circuit, ‏مقدار متوسط خروجی صفرنبوته و‎ when v;= 0. (d) Equivalent circuit when v, (0. (e) Output waveform. ‏دارای مقداری (06) خواهد بود.‎

صفحه 6:
‎٩‏ مدار شکل زیر برای شارژ یک باتری 10) ولت استفاده ميشود. اگر منبع سیگنال یک ولتاژ سینوسی با مقدار پیک “©© ولت باشدء مشخص کنید دیود چه مقدار از هر سیکل در حال هدایت است. همچنین مقدار حداکثر جریان عبوری و ولتاژ معکوس آنرا مشخص کنید. ‎100.0 = ‎~*~ a ‎ ‎Figure 3.4 Circuit and waveforms for Example 3.1

صفحه 7:
أ پاسخ ‎٩‏ دیود وقتی هدایت میکند که ولتاژ دو سرآن مثبت باشد یعنی عرر از 65 ولت بیشتر باشد. لذا زاویه هدایت عبارت است از ‎cos@ = 12 —- ۴‏ 24 ‎٩‏ در نتیجه دیود باندازه 480 درجه هدایت خواهد کرد. © مقدار حداکثر جریان: ‎24-12 ‎1, = 24-2 Xo, ‏2د - ‎ae‏ ‏© مقدار حداكثر ولتاز معكوس: ‎24+ 12 - 7 ‎

صفحه 8:
كيت دیودی ‎٩‏ با استفاده از دیود و مقاومت میتوان برخی از مدارات منطقی را پیاده سازی نمود: ‎+5۷ ‎up ‎R ‎ue 1 < v4 Y=A-B-C R Uy ۷ ‎(a) (b) ‎ ‎Figure 3.5 Diode logic gates: (a) OR gate; (b) AND gate (in a positive-logic system),

صفحه 9:
9 با فرض ایده آل بودن دیودها مقدار جریان 1 و ولتاژ 0 را برای هر یک از مدارات زیربدست آورید. 5 ۷ tora ۳ 10۷ Figure 3.6 Circuits for Example 3.2.

صفحه 10:
پاسخ 9 اگر فرض کنیم هر دو دیود در حال هدایت باشند» برای مدار ه داریم: ‎Ve=0 V=0.‏ _ 10-0 © در نقطه () خواهیمداشت: ‎Ip = GS = ۵‏ ‎mA —— Thos D, is conducting as originally assumed‏ [ -7 — (10-)-0 - وب 5 @ برای مدار ما اگر فرض کنیم هر دو دیود در حال هدایت هستند. خواهیمداشت: 10-0 ‏هرح ندج ۳3۳ (زنم -0 10 ‏© در نتيجه بايد فرض را عوض کنیم: . ‎Dyis off and D, ison‏ ‎=133mA Vy = -10+10x 133 - +317‏ ی < مرا ‎T=Oand V=3.3 V‏ ‎our original assumption is not correct

صفحه 11:
525 مشخصات دیود واقعی یکی از دیودهای مهم مورد استفاده دیود پیوندی ساخته شده از سیلیکون است. ‎٩‏ مشخصه ولتاژ-جریان اين دیود دارای 2 قسمت است: ‎1. The forwvard-bias region, determined by v>0 2, The reverse-bias region, determined by v< 0 3. The breakdown region, determined by 0< Voy ‎ ‎Figure 3.8 The diode i-v relationship wi Figure 3.8 The diode i-v relationship with some scales expanded and others compressed in

صفحه 12:
ناحیه گرایش مستقیم © وقتی که ولتاژ دو سر دیود مثبت باشد دیود وارد ناحیه گرایش مستقیم شده و جریان زیر از آن عبور میکند: 7 ۲ ‎he ™r_ 1)‏ ‎٩‏ در اين رابطه مقدار ج41 که جریان اشباع نامیده میشود در یک درجه حرارت ثابت مقداری ثابت خواهد بود ( در حدم ‎(to‏ 2 55 + هی ود 5 مقدار ۳/) که ولتاژ حرارتى ناميده ميشود از رابطه زير بدست ميايد: ان 3 مان ‎=Boltzmann’s constant = 1.38 x 103 joules/kelvin‏ ,“4 ‎T= the absolute temperature in kelvins = 273 + temperature in °C‏ q= the magnitude of electronic charge = 1.60 x 10°? coulomb V, = 25 mV at room temperature.

صفحه 13:
ناحیه گرایش مستقیم * اگر جریان دیود باندازه کافی بزرگ باشد ,و << ۶ میتوان رابطه جریان را بصورت زیر نوشت: ‎free Teg‏ ‎sie aye ۳۹‏ 2 ‎٩‏ در نتیجه ولتاژ دو سر دیود بصورت زیر خواهد بود: © وقتى كه ولتاژ دو سردیود کمتر از 0.0) ولت باشد» جریان دیود بسیارکم خواهد بود. ‎cut-in voltagey:)‏ نامیده میشود. ‎٩‏ بخاطر رابطه نمائی بین ولتاژ و جریان با افزایش جریان ورودی ولتاژ در محدوده 0.0-0.6 باقی خواهد ماند. ‏۶ در نتیجه برای دیودی که در حال هدایت است میتوان فرض کرد که ولتاژ .0 در دو سر آن افت خواهد نمود.

صفحه 14:
ناحیه گرایش معکوس © وقتی که ولتاژدوسردیود معکوس شود دیود وارد ناحیه گرایش معکوس ميشود. اگر این ولتاژ منفی چندین بار از ۲2۵57۷ کوچکتر باشد مقدار جریان معکوس را میتوان بصورت زیر تقریب زد: ولت ‏ | * بعبارت دیگر جریان گرایش معکوس ثابت و برابر با جریان اشباع میباشد. البته در عمل مقدار آن از جریان ح1 خیلی بیشتر خواهد بود.

صفحه 15:
* وقتی که ولتاژ معکوس دو سر دیود از مقدار مشخضی که مقدار شکست تاميده ميشؤد تجاوز کند دیود وارد ناحیه شکست ميشود. * در اين ناحیه جریان بشدت زیاد میشود در حالیکه ولتاژ متناسب با آن فقط اندکی اضافه میشود. * اگر اتلاف حرارتی دیود کنترل شود قرار گرفتن در اين ناحيه مخرب نخواهد بود. © از اين خاصيت براى تنظيم ولتاز استفاده ميشود.

صفحه 16:
© برای آنالیز دقیق دیود در یک مدار از مدل نمائی استفاده ميشود. این مدل غیر خطی و برای استفاده مشکل است. © درمدار شکل مقابل با فرض اينکه رم() از 0.) بیشترباشد تا اينكه ديود در حال هدادت قر ار كبردء جريان ديود از رابطه Vp/n¥, زیر بدست می آید. ‎Ip = Ise‏ ‎Var‏ ‏# از طرفی این جریان برابر است با: ‎be‏ ‏در اين دومعادله دو مجهول وجود دارد كه به د م دوطریق گرافیکی و تکراری قابل حل است. ۳ ‎Ww‏ 521 روآ

صفحه 17:
رسم میشوند. محل تلاقی اين دو نمودار راه حل مسئله خواهد بود. i Veo ‏محل تلاقی نقطه کار‎ R Diode characteristic ‏نامیده میشود و خط رسم‎ ‏شده خط بار نامیده‎ ‏ميشود. 0و‎ ng point) Load line — 2 Yop ou Figure 3.11 Graphical analysis of the circuit in Fig. 3.10 using the exponential diode model.

صفحه 18:
:8 حل به روش تکرار © ياسخ معالات فوق را میتوان به روش تکرار حل نمود. ‎٩‏ متال ‎Sie‏ در شکل قبل مقدار ,«9عمم) و 3<206) اهم باشد و همچنین اگر جریان دیود در ولتاژ 0.2) برابر با ‎AeA‏ بوده و افت ولتاژی برابر با :0.0 در هر دهه از تغيير جريان داشته ‎«adh‏ مقدار م1" و ود) را مشخص کنید. ‎

صفحه 19:
با فرض 2)0.۳,() خواهیمداشت = Vop=Vo ‏موه 3-07 دی‎ R 1 ۷-۷ ۶ 22 ‏سپس با استفاده از رابطه‎ ٩ 1 وجايكزين كردن مقادير 2.31-0.157 2 شط 4.3 - وا فصة بحم 1 -,1,لا 0.7 - خواهیمداشت: ۷ 0.763 < و۷ ۰ اف ا ا عق ‎A‏ 4 ۰ با استفاده از اين مقدار جديد براى ولتاز ديود و تكرار روش فوق داريم: 67 - تقزم روب وووه - ررد حم تجوه - ‎p= S918‏ با تکرار بیشتر مقادیر فوق تغییر چندانی نخواهند نمود: 17 0.762 - و۷ 200 19۸ 4237 -

صفحه 20:
آنالیز سریع ۶ در مواقع زيادى آنالیز دقیق به روش تکراری بسیار وقت گیر خواهد بود. در چنین مواقعی میتوان از یک روش سریع اما با دفت کمتری استفاده کرده و پس از ارزیابی در صورت نیاز به آنالیز دقیق پرداخت. & یک راه حل تقریب زدن مشخصه دیود با یک نمودار خطی است. این مشخصه را میتوان با دو خط یکی با شیب صفر و دیگری با شیب 0/م, تقریب زد. ۸ «may Straight line B Slope = 7 5 7 Straight line A 1 02 07 060۵ 7 0 up OW)

صفحه 21:
‎For the particular example shown, Veo = 0.65 V and rp,‏ وول كوه ,0 < وا ‎tp 2 Vino‏ ۵ /(و و۷ -وت) < وا ‎209 ‎٩‏ چنین مدلی را میتوان با ترکیب یک دیود ایده آل و یک مقاومت نشان داد: وات ‎۸ ‎۳ Ideal 1 Vo. ‎

صفحه 22:
مثال ‎٩‏ مثال قبل را به روش تقریب خطی دیود حل کنید. * از مقادیر زیر استفاده نمائید: 2 20 = ‎Voy = 0.65 V, rp‏ ‎ ‏وتوا+ وول > ولا ‎= 0.65 +4.26 x 0.02 = 0.735 V ‎ ‎ ‎Pree O. The vrena oP Or .0 uA br de raphe wth wpm ‏وص‎ wl oP Oe, 2.0

صفحه 23:
© یک مدل بسیار ساده تر که در شکل زیر نشان داده شده است» مشخصه دیود ایده آل را با دو خط جایگزین میکند: یکی با شیب صفر و دیگری با شیب بینهایت. اين مدل شبيه به مدل ايده آل است با اين تفاوت كه در حالت كرايش مستقيم افت ولتازى برابر با .02-00 ولت در دو سر ديود در نظر ميكيرد. 00 | | Line ‏اج‎ | | [_tvericaly COT للللللا 1۳۸ (borizonal) 0 02 04 ۷ ‎verted stake (0)‏ © مسومل لمعي ماعط جل ‎he oretntvchegriboy worth cP‏ ل طعي 9.09 سما ‎Pastronn rma: Obmrve bt hr shone wl rey Ow wih £0.40 wer be ore‏ سا موی بلس لا ‏8ك ‎oo OD‏ 0ج جر ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 24:
: امثال ۶ مثال قبل را با مدل افت ولتاژ ثابت حل کنید. ۷ 2 و۷ ip ip ‏جد‎ ‏دلج‎ Vp = 0.7 V: MZ Ideal U 8 ea ‏اس‎ ‎9 ‏ل‎ ‎(a) (b) امعد و لطععي حل عدي ‎webiste tel brulee ele‏ ی ۱۳

صفحه 25:
‎٩‏ در برخی کاربردها دیود بایاس میشود تا در یک نقطه کار عل قرار بگیرد و سپس یک مقدار ی کوچک به آن اضافه میشود. ‏© در جنين مواقعی معمولا از مدل افت ولتاژ ثابت استفاده میشود تا نقطه کار دیود مشخص گردد سپس مشخصه دیود با خطی که شیب آن در نقطه کار از روی منحنی بدست میأید تقریب زده ‎ce

صفحه 26:
دی ین تس ی بیان کین لسن بیتی عل مدل ‎Sew ON? Oualpevest be tole vibes well: One‏

صفحه 27:
Correspondingly. the total instantaneous diode current £p(0 will be is = eo aw Substituting for vp from Ea. (3.10) gives Lec) = tga ONDE which can be rowritzon fn) = Tye Using Ba. (3.2) we obtain in) = pe ‏هر‎ Now If the amplitude of the signal ‏مایت‎ is kept sufficiently ۳ ‏دی‎ ‎then we may expand the exponential of iq. (3.12) in a series and truncate the series after the St two terms to Obiain the approximate expression, مر )+1 ‎tol‏ - هام 3 This is the small-signal approximation. I is valid for signals whose amplitudes are smaller T (see Eq. 3.13 and recall that Vp than about 10 mV for the case = 2 aml mW for تراک ‎From Big. (3,14) we have‏ ‎eis,‏ “Tas, superimposed on the de current Jn. We have a signal current Component directly pro- portional to the by = Tot te G16) an ee ean ‎relnting the signal current i t0 the signal voltage wy has the dimensions of con-‏ یب ‎ductance, mhos (3). und is called the diode small-signal conductance. The inverse of dis‏ ‎Parameter is the diode small-signal resistance, or Incremental resistance, fy.‏ ‎nV ‎ram easy ‎Note that the value of 7, is inversely proportionall to the bias current Zo.

صفحه 28:
استفاده از افت ولتاژ مستقیم دیود برای تنظیم ‎SAL 2:‏ © تنظيم کننده ولتاژ (رگولاتور) مداری است که یک مقدار ولتاژ -ك ثابت بین دو ترمینال آن برقرار میکند. اين ولتاژ بايد علیر غم تغییرات در جریانی که بار از ترمینال تنظیم کننده ولتاژ میکشد و همچنین در صورت تغییر ولتاژ ورودی به تنظیم کننده ولتاژ» ثابت بماند. ۶ از آنجائیکه در حالیکه علیرغم تغییرات زیاد در جریان دیود در حالت گرايش مستقیم ولتاژ دوسرآن تقریبا در مقدار 0.2) ولت ثابت باقی میماند؛ میتوان از دیود بعنوان یک رگولاتور ساده استفاده نمود.

صفحه 29:
۶ در مدار شکل زیرولتاژ تغذیه دارای مقدار عل برابر با 40 ولت و یک ولتاژ سینوسی با پیک )ولت است. با فرض ‎and n=2‏ اجه شا اه ‎0.7-V drop‏ مقدار تغییر در ولتاژ دوسر دیودچقدر است؟ (a) Figure 3.18 (a) Circuit for Example 3.6

صفحه 30:
‎osama vk OO=O0.7 vale‏ = تس ‎ ‎ ‏»در اين نقطه مقاومت دیود برابر است با ‎pa Wr. 2X25 _ sag q‏ ۰ 09 بو ۶۲ ۶ با استفاده از مدل سیگنال كوجك ديود 3 10۷ داریم: : | ‎Ke — ss ug (peak) = "Ran‏ 0.0538 + ‎o+00533 = 225m‏ = + ‏ملاحظه میشود که تغییرات ولتاژ دو سر ‏دیود علیرغم 4 ولت تغييرات در ولتاژ منبع ‎ial gS any‏ = = سح ‎(b) 0‏ ‎Figure 3.18 (b) Circuit for calculating the de operating point. (¢) Small-signal equivalent circuit,

صفحه 31:
# در مدار شکل زیر با سری کردن 9 دیود میتوان به افت 6 ولت رسید. اگر ولتاژ منبع 40 درصد تغیبرات داشته :: (سری کردن چند دیود برای افت ولتاژ بیشتر ار باشد مقدار تغييرات ولتاز لهم برابر است با: جریان دیود ها: ‎7.9mA‏ = 2x مقدار مقاومت هر دیود: ,63.0 = 79 اين مقاومت ها بأ هم سری میتوند. < 37, 18599 مقدار تغییرات سیگنال کوچک برابر است با: 0.0189 Avy = 2, = 2 2 371 ‏اس‎ ‎> 0019+ = 71 V 10+1V A noel Lava dis ۸ - ۵ ‏سم مه‎ ۸, ۵

صفحه 32:
:: (سری کردن چند دیود برای افت ولتاژ بیشتر *با وصل کردن بار ‎)٩۱‏ اين مقاومت جریانی برابر با تق 2 ).0 خواهد کشید که جریان دیود ها را به همین مقدار کاهش خواهد داد. * اینکار باعث میشود تا ولتاژ سم نیز بصورت زیر تغییر کند: 10۱۷ ۸ Aug = -2.1Xr = -2.1x 18.9 = -39.7 mV gn - 14 ‏سهم هر دیود از افت ولتاژ برابر با 09.074 است‎ ‏که باعث میشود تا فرض سیگنال کوچک دیگر درست‎ نباشد. وى مه در اینصورت باید از آنالیز مدل نمائی استفاده نمود که 4 ١ ۸, ۵ 55 a 1 مقدار تغيير ولتاز را بصورت زير بدست : مب و تفاوت چندانی ندارد. Avg = -35.5 mV,

صفحه 33:
© شيب تند جريان در ناحيه شكست ديود و تغيير بسيار كم ولتاز در اين ناحيه باعث ميشود تا بتوان از ديود در ناحيه شكست بعنوان رگولاتور ولتاژ استفاده نمود. ‎٩‏ دیود زنر دیودی است که طراحی شده تا در ناحیه شکست کار کند. ‏# در کار بردهای معمولی اين دیود کاتد به ولتاژ بالاتری نسبت ‏به آند وصل میشود در نتیجه جریانی مطابق شکل از آن عبور ‏خواهد کرد. + | ‎Vz ‎ ‎Pree 2.20 Orea syrobel Por carer tee

صفحه 34:
Ai ‏مطابق منحنی ولتاژ-جربان دیود»‎ ٩ Des Oo aa ی ميشودء اين منحنی تقریبا بصورت یک خط راست در می آید. © معمولاهردیود زنر برای یک ولتاژ بخصوص طراحی میشود. مثلا دیودزنر ۵.0 در ولتاژ معکوس 0.0 ولت جریان وس ۱ ۱ معکوس 000-9 را از خود 8 عبور خواهد داد. با تغییر جریان ‎wed a‏ مقدار ولتاژ دوسردیودنیز تغییر | خواهد نمود. ‎AV = ral‏ 6 ۵۷ arr

صفحه 35:
© مدل دیود در ناحیه شکست در شکل مقابل آورده شده است: Iz a ‏مقاومت سر مقاومت دیود زنر درنقطه کار است که معمولا‎ ٩ ‏بسیار کم و در حد چنداهم است.‎ * ‏ولثاا حن معمولا در حد جند.ولت تا چند ضد ولت در نظر ماس‎ ٩ Ve ‏گرفته ميشود.‎ ‏برای هر دیود زنر مقدار توانی که میتواند تلف کند توسط‎ * ‏سازنده تعیین میشود.‎ لخ ۶ مدل دیود درناحیه شکست بصورت ‎Vz = Vag try‏ است. مر) معمولا نزدیک به 2() است. Figure 3.22 Model for the zener diode.

صفحه 36:
* در شکل زیر 02۸ 2 پا ۵0۵ ,62 20 رش 5 را ۵ 68۷ © مقدار »() در حالت بی باری چقدر است. vt (10+ 1V) = 0.5 kO ۳ Q Dice Requtatio ‏مقدار‎ ۶ ‏چقدر است.‎ )۸۷ ۵/۵ GQ Load ‏مقدار »ول‎ ۶ 69 تغییرات ولتاژ در اثر اتصال باری که 769) جریان میکشد چقدر است. © مقدار م<) برای بارهای 2.86) , 06 اهم چقدر است. ۶ مقدار حداقل راچ) برای اينکه دیود درناحیه زنر باقی بمانک چقدر است؟ ۳ Figure 3.23 (a) Circuit for Example 3.8,

صفحه 37:
1 با قراردادن مقادیر فوق در رابطه ۲,۶ +۲۷2۵ > 2 مقدار جريان در حلك بم باری: ‎mA‏ 6.35 = ۳ 0 = Vz0tIzrs = 6.7 +635 x 0.02 = 6.83 V je ‏داریم:‎ oe ‏برای تغییر +-00 در ولتاژ‎ ٩ 2 دع شح ياغ تكد ۸۷ - و۵۷ ‎BBS mV‏ - ووو 21 اليج 41 + 0 ‎Line regulation = 38,5 mV/V sae‏ Figure 3.23 (b) The circuit with the zener diode replaced with its equivalent circuit model.

صفحه 38:
:: پاسخ © وقتی که بار جریان 9 را بکشد جریان زنر به همین اندازه کم خواهد شد. ‎AVo = r,AL,= 20%-1 = 20 my‏ Load regulation = 4V2 = ‏حسام وو‎ 27 © برای بار 0 مقدار تقریبی جریان برابر است با هم 1۵-34 ۷/2 6.6 این جریان از دیودکم میشود لذا: ‎20X-3.4 = -68 mV‏ ع ره« - م۵۷ Figure 3.23 (b) The circuit with the zener diode replaced with its equivalent circuit model.

صفحه 39:
برای مقاومت 6.() کیلو اهم مقدار جریان برابر است با: ‎mA‏ 13.6 =6.8/0.5 = اما اين امکان پذیرنیست زیرا جریان ‎٩‏ برابربا 60.6۳0 است. در اینصورت زنر قطع بوده و مقدار ولتاژ برابر خواهد بود با: و کل 0 ما۷ و۷ 7:6 70505 = 5% -_ 0 — برای اينکه زنر در حالت شکست باقی بماند باید جریان آن از 4220.0 و ولتاژ آن از ©6. 02-6 كمتر نشود. در كمترين مقدار ولتاز منبع مقدار جريان © برابر است با 46۸ < 9-67(/0.5) در نتیجه مقدار جریان بار برابر است با هه 46-02-44 ودر آخر ما و 9 < رو 44

صفحه 40:
مدارات یکسو ساز ‎٩‏ اصلی ترین کاربرد دیود درمدارات یکسوساز است. ‏* در اين مدار با استفاده از یک ترانسفورمر برق شهر تا حد لازم کاهش داده میشود. نسبت کاهش ممکن است در حدود 19:0 نیز باشد. ‎٩‏ ثرانسفورمر علاوه بر کاهش ولتاز؛ مدارات دو طرف را از لحاظط الکتریکی نیز عایق میکند که خطر برق گرفتگی در طرف مصرف کننذه را کاهش میدهد. ‎ ‎transformer 0 ‎re‏ ۱ +36" ماع ‎aa ۷ Diode 5 Voltage‏ ‎Load‏ "|| امام ‎Filter‏ و * موه ‎(row) bo bo ‎Figure 3.24 Block diagram of a de power supply. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

صفحه 41:
مدارات یکسو ساز ‎٩‏ خروجی ترانسفورمر به یک مدار یکسوساز دیودی وصل میشود که ولتاژ 9) را به سل تبدیل میکند. ‏* اگرچه خروحی یکسوساز دیودی ‎Gaul do‏ اما دارای نوسان زیادی است. که برای مدارات الکترونیکی مناسب نیست. برای کاهش این نوسان از یک مدار فیلتر استفاده میشود. ‏* معمولا خروجی فیلثر دارای نوسان اندکی خواهدبود که عام نامیده ميشود. برای حذف آن از یک مدار رگولاتور استفاده میشود. ‏ی ‎ac line 5 + ۲‏ * ‎é Diode 5 Voltage‏ ۳ سما إد | ماي ‎ier‏ | + وج ‎L‏ = ¥ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎Figure 3.24 Block diagram of a de power supply. ‎ ‎

صفحه 42:
Ot: epi éa Ideal Vy rp © يكسوساز نيم موج جریان را برای نصف سیکل , م ‎Law‏ 1 | موج ورودى هدايت ميكند. : 4 0 1 م۷ > ,0=% 0" welt yn Pol Vo = Us ~Vig Rare ‏رب‎ %2¥o0 Figure 3.25 (a) Half-wave rectifier. (b) Equivalent circuit of the half-wave rectifier with the diode replaced with its battery-plus-resistance model. (¢) Transfer characteristic of the rectifier circuit, (4) Input and output waveforms, assuming that 1, ! R.

صفحه 43:
یکسوساز تمام موج این آمدار در هر دو نیمه موج سینوسی هدایت میکند. برای ایجاد ولتاژ سل باید جریان سیکل منفی تغییر علامت داده شود. در اين مدار از ترانسفورمری استفاده ميشود که طوری پیچیده شده است تا دو خروجی یکسان تولید وقتی که ورودی مثبت است هر دو سیگنال خروجی ترانسفورمر مثبت در نتیجه 00) هدایت کرده و 8 قطع خواهد بود. در اینحلت جریان 00) همنند ۱ 7 یک یکسوساز نیم موج وارد بار میشود. / وقتی که ورودی متفی میشود هر دو سیگنال خروجی , ترانسفورمرنیز منفی ۵ نت .ه در نتیجه 06) هدایت کرده و 020 قطع خواهد بود. در اینحالت جریان 00) وارد بار ميشود. توجه شود که جریان بار در هر دو حالت در جهت جریان داشته و ازطریق مقاومت بار وارد ترانسفورمر میشود. Figure 3.26 Full-wave rectifier utilizing a transformer with a center-tapped secondary winding (a) circuit; (b) transfer characteristic assuming a constant-voltage-drop model for the diodes;

صفحه 44:
یکسوساز تمام موج oa ‏رن ل‎ eis ne: ‏باشد؛ در اینصورت منحتی مشخصه تبدیل یکسوساز تمام موج بصورت‎ OD ‏ی‎ ‎۱ * برای پیدا کردن (۳16) ( حداکثرولتا که ولتاز کاند 06) برابر ‎Oe eee aay a‏ ۰ ۶ لذا ولتاژ معکوس 020 براید ‏ . (ون +ون) خواهد شاه ماحالمم آن برابز ات باد سس ‎Up is at its peak value of (V,— Vp) a‏ ‎iyi atits peak value of V, ۱‏ PIV =2V,-Vp

صفحه 45:
‎٩‏ یک مدار دیگر برای یکسوساز تمام موج مدار پل است که در آن بجای یک ترانسفورمر با سروسط از یک ترانسفورمر معمولی استفاده میشود. اما در مقابل به “6 دیود نیاز دارد. ‎ ‎Figure 3.27 The bridge rectifier: (a) circuit, (b) input and output waveforms.

صفحه 46:
* در سیکل مثبت ورودی <د) نیز مثبت بوده و 00) هدایت کرده و جریان را از طریق ‎)٩‏ و 08 عبور میدهد. در اين حالت 26,۶ قطع خواهند بود. © چون دو دیود درمسیر جریان قرار دارند خروجی به اندازه افت دو دیود از عر) کمتر خواهد بود. Positive Cycle

صفحه 47:
Negative Cycle ‎adie Ss 2 ©‏ ورودى؛ 05) نيز منفى 5033 ‎DO‏ ر هدایت کرده و جریان را از طریق © و “000 عبور 2 میدهد. در این حالت 00,)0) قطع خواهند بود. .. ۶ ‏۶ جریان بار در هر دو سیکل در یک جهت هدایت خواهد کرد درنتیجه خروجی دارای مقدار ءل مثبت ‎a‏ ‏خواهد بود. ‎ose,‏ را میتوان از حلقه 00,),0) بدست آورد: ‎Up3 (reverse) = vg+ Up, (forward)‏ در نتیجه مقدار ماکزیمم آن برابر است با: ‎PIV = V,-2Vp+Vp = V,-Vp‏

صفحه 48:
أ خلاصه ویژگی های یکسوساز پل ۶ به یک ترانسفورمربا سروسط نیاز ندارد. )272( ‏ولتاژ روشن شدن بالائی دارد‎ ٩ * حد اکثر ولتاژ معکوس آن مو7- ,00-7 9 در اکثر مدارات عملی از آن استفاده میشود. © معمولا میتوان 6۴ دیودپل را در یک بسته بندی تهیه کرد.

صفحه 49:
یکسوساز همراه با فیلتر خازنی © براى كاهش تغييرات ولتاز 7ك در خروجى يكسوساز ميتوان از يك خازن كه با بار موازى است استفاده نمود. © در شكل مقابل اكر ديود ايده آل باشد با افزايش ورودى خروجى نيز زياد ميشود تا به مقدار ييك ‎Op‏ برسد. با كاهش ورودىء ديود در ‎BIS‏ ‏معكوس قرار كرفته و قطع ميشود. © در مدار فوق جون مسيرى براى خالى كردن خازن وجود ندارد» خروجى برابر با مقدار م() شده و همانقدر باقى خواهد ماند. Figure 3.28 (a) A simple circuit used to illustrate the effect of a filter capacitor. (b) Input and output waveforms ‘assuming an ideal diode. Note that the circuit provides a de voltage equal to the peak of the input sine wave. The circuit

صفحه 50:
6٩ ‏اگر به مدار قبل مقاومت بار‎ ٩ ‏وصل شود وقتی که دیود قطع‎ 5 ‏میشود خازن از طریق مقاومت خالی‎ ‏خواهد شد. اينكار تا أنجا ادامه خواهد سد كم‎ داشت كه ورودى از مقدار باقى مانده ولتاز خازن بيشتر شود. در اينصورت دوباره ديود هدايت كرده و خازن را تا مقدار م() شارژ خواهد 7 کرد. © براى اينكه در زمانی که ديود 3 است خازن بطور كامل خالى نشود» خازن بايد طورى انتخاب شود كه ثابت زمانى 0 از زمان تخليه sngeressszuvonagqenac\ irentwavetarmscnane:peacrectifier cueuiiwittl CRT. The

صفحه 51:
۶ اگر <<209) باشد () پریود سیگنال ورودی باشد) داریم: لوه را * ‎vf‏ ‏۶۱ | dy, - Ip = ig ti, = Cath © ديود در مدت كوتاهى هدايت كرده و بارى را كه خازن درمدت بلندتر تخليه از دست داده جبران ميكند.ديود در [» هدايت ودر © قطع ميشود.

صفحه 52:
a ۱ als * اگر نوسان ولتاژ خروجی کوچک باشد: * ولتاژ متوسط خروجی برابر است با: ,۷-1۷ < ۲۷ »در مدت قطع بودن دیود داریم: ۷ ون 9 2 درانتهای زمان تخلیه دادیم: ...م۷ ريا © اكر 00 خيلى بزرك باشد تقريبا داريم: رمرم »تم »در اينصورت: دع يلك نا حا بر لات ,لا © براى زمان هدايت ديود اكر أنرا باندازه كافى كوجى بدانيم داریم: ۰ 1-1)02/۴-(0۵)« 1 V, cos (@At) = V,-V, wAt = ,)2V,/V,

صفحه 53:
61 «| e ‏تحلیل فیلتر‎ ‏برای تعیین جریان متوسط دیود داریم:‎ ٩ ‏دیود باری برابر با مقدار زیر به خازن تحویل میدهد:‎ & ‏میا < نردم‎ At icay < ‏جوا‎ ‏در زمان تخلیه خازن بار زیر را از دست میدهد: ,۷ ح بیم:9‎ * ۶ با استفاده از ابط بالا داریم: و ۳ ‎ing =1,(1 + 2,/2V,/V,)‏ inmay = 1(1 + 22)2V,/V,)

صفحه 54:
ایکسو کننده دقیق: سوپر دیود “Superdiode” مدارات یکسو کننده ای که بررسی شد قادر نیستند سیگنالهای کوچک رایکسو کنند زیرا تا ورودی به 40.2 نرسد دیود در حالت قطع خواهدبود. در مدار مقابل به محض اینکه وزودی مثبت میشود خروجی مثبت شده و دبود هدایت میکند و یک فیدبک شف تن کرو ی و وا و عفى اراز سر واقع به محض اینکه ورودی از مقدار 0.0 تقسیم بر کم تداریان لب ام پیش شود دبرد خزراع به مایت خواهد نمود. اگرٍ ورودی منفی شود خروجی نیز منفی شده و دیود قطع میشود. در نتیجه ولتاژ خروجی صفر شده و جریان بار نيز صفر ميشود. اين باعث ميشود تا اب امب بصورت مدار باز كار كند و خروجى آن در اشبآع منفى قرار as مشخصه این مدار در شکل مقابل نشان داده شده است. 0 Figure 3.31 The “superdiode” precision half-wave rectifier and its almost-ideal transfer characteristic. Note that when v, > ‘anid the dinde conducts: the op amp supplie: ths losd current, snd the source le conveniently Iuffered, ex added

صفحه 55:
مدار محدود کننده * مداری است که در محدوده معینی بصورت خطی عمل کرده و خروجی آن بصورت :062 عمل میکند که 0<>) است. ولی وقتی که ورودی از اين محدوده خارج میشود خروجی ) ‎Figure 3.32 General transfer characteristic for a limiter circuit!‏ درمقدار مشخصی ثابت نگه میدارد. ۶ انواع مختلفی از محدود کننده ولتاژ را میتوان با دیود و زنر ساخت. © كاربرد اين مدار در محافظت از ورودى به مدارات ديكر نظير اب امب, 2 هادر مقابل اضافه ولتاز است. Figure 3.33 Applying a sine wave to a limiter can result in clipping off its two peaks.

صفحه 56:
Figure 3.35 A variety of basic limiting circuits.

صفحه 57:
مدار کلمپ خا در مدار شکل زیر که مشابه فیلتر خازنی است» خروجی به جای خازن از دیود گرفته شده است. وقتی که وردی برای مثال برابر با 6 ولت میشود دیود هدایت کرده و 60200 میشود. در این حالت خازن شارژ میشود. جهت نصب دیود باعث میشود تا پولاری ولتاژی که خازن به آن شارژ میشود بصورت نشان داده شده در شکل باشد. در سیکل مثبت ورودی دیود قطع شده و خروجی برابر با مجموع ولتاژ منبع و ولتاژ خازن یعنی ‎ists OvEHIO‏ بدین ترئیب مقدار سطح بالا و پائین خروجی نسبت به ورودی جابجا میشود. با تعویض جهت دیود خروجی بين (1 , -(00 قرار میگیرد. 9 0۷ + 1 +4۷ ۲ 5 +017 ‌ , 3 i [۲ -۷ ‘ 0 = = 1 0 0 0 Figure 3.36 The clamped capacitor or de restorer with a square-wave input and no load.

صفحه 58:
مدار کلمپ خازنی ۶ با افزودن مقاومت بار به مدار کلمپ خروجی تغییرات زیادی میکند. 7 R % 7 Figure 3.37 The clamped capacitor with a load resistance R.

صفحه 59:
* مدار شکل مقابل از یک کلمپ (0,)0)) و یک پیک دیتکتور (69,)09) تشکیل شده است. مدار کلمپ باعث میشود تا ولتاژ دیود 0 بافرض ايده آل بودن ديود مطابق شكل ما شود. © با اعمال اين ولتاز به پیک دیتکتور خروجی در مقدار پیک (-900۳) ثابت باقی خواهد ماند. 0 Figure 3.38 Voltage doubler: (a) circuit, (b) waveform of the voltage across D,.

صفحه 60:
يزيك دیود © ديود هاى نيمه هادى از يك بيوند مم ساخته ميشوند كه از كنار هم قرار گرفتن یک نيمه هادى نوع م با يك نيمه هادى نوع - ساخته میشوند. ‎٩‏ امروزه عمده مدارات نیمه هادی از سیلیکون ساخته میشوند. ‎Metal contact Metal contact ‎ ‎ ‎p-ype n-type silicon silicon ‎ ‎ ‎Anode Cathode ‎Figure 3.39 Simplified physical structure of the junction diode. (Actual geometries are given

صفحه 61:
Valence Covalent electrons bonds ‏طبیعی دارایایک‎ gales © ساختار شبکه ای است که در یس آن هر اتم سيليكون توسط 1 + پیوندهای کووالانسی با چهار | / ‎i‏ ‏اتم دیگر پیوند برقرار میکند ‎Silicon atoms‏ | | | 6 در دای اتاق»:حرارت باعت — میشود تا تعدادی از پیوندهای کووااضی شکدته شده و الکترونهای آزاد بوجود آیند. Figure 3.40 Two-dimensional representation of the silicon crystal. The circles represent the inner core of silicon atoms, with +4 indicating its positive charge of +4q, which is neutralized by the charge of the four valence electrons. Observe how the covalent bonds are formed by sharing of the valence electrons. At 0K, all bonds are intact and no free electrons are available for current conduction.

صفحه 62:
حفره و الکترون * وفتی که یک پیوند کووالاتسی شکسته میشود؛ یک الکترون آتم اصلی خود را ترک میکند آنچه که بر جای میماند یک ام با بار مثبت است که آماده پذیرش یک الکترون را دارد. اين محل خالی یک 3 نامیده میشود. * این حفره میتواند توسط الکترونی که از اتم ف جذا سد بز شود ایتکار باع ميشود .قا ‎ENN is‏ ی تشکیل شود. بدین ترتیب با جابجا شدن الکترونها حفره ها هم جابجا خواهند شد. یعنی جریانی از حفره ها! & مقداربارالکتریکی حفره برابر با بار الکترون اما ‎fo iad eats‏ عمل تعدان حفره هااو الکتروتهای آزاد با هم برابر‌هستند لذا بارالکتریکی کل نیمه ‎Cis] pics Gai a‏

صفحه 63:
تولید و ترکیب # در حالت تعادل حرارتی پدیده تولید الکترون آزاد و ترکیب الکترون و حفره با نرخ واحدى رخ ميدهند. 9 در یک درجه حرارت مشخص تعداد حفره ها و الکترونها برابر است با: ۳ ۶ که ب برای نیمه هادی خالص از رابطه زیر حساب میشود: ‎Eg is bandgap energy > ۱۰12 electron volts (eV) for silicon‏ و هر ‎‘is Boltzmann's constant= 8.62 x 103 eViK Bis a material-dependent parameter = 5.4 x 10" for siticon ‏۶ در دمای اتاق داریم: ‎absolute temperature T ‎300K), n, ~ 1.5 x 10" caniersfem? ۳‏ = 7) فقط یکی از هر میلیارد الکترون آزاد است ۳

صفحه 64:
2 پدیده های میس رب © الکترون و حفره بر مبنای دو پدیده در داخل نیمه هادی حرکت میکنند: ‎‘iP Putin &‏ لگر تعداد اسلکترونها و حفرم ها در ب خش‌هنی‌از یکنیمه هدوب رلبر نباشند» الکترونها از جائی‌که بیشتر هستند بسه سمتمحلی‌که اسلکترونک مترودارد حرکتخولهند کرد. لین‌پدیدم نفوذ نامیده میشود که باعنجریانویه نام جریانن فوذی‌میگردد. ‎٩‏ البته در یک نیمه هادی خالص در تمام نقاط توازن بین حفره و الکترون وجود داشته و چنین پدیده ای رخ نمیدهد.

صفحه 65:
‎$f‏ امثالی از پدیده نفوذ ‏* در نیمه هادی شکل زیر با اعمال ناخالصی ترکیب حفره ها در طول نیمه هادی به هم خورده است. وجود این نایکنواختی باعث مشود تا جریانی از حفره در امتداد بر بوجود آید. مقدار جریان با شیب پروفایل غلظت حفره ها مرتبط خواهد بود: ‎dy 9 ‏بار اللكتري‎ Lao AEs dn ‏ملدانسیته جریان‎ ‏رابطه مشابه براى جريان الكترون ‏ ,9۳ = ‎In‏ ‎Hole concentration, ‏م‎ ‎@ 0 ‎yer OPO 9 ‏سوسا‎ are whos (1) sswhch br hoe enews pre shows (b) ker bees erred crn be ote by? ‏ات ینیزنب‎

صفحه 66:
© 7) یا رلنش‌مکانیزم دیگویلستکه باعبوجود آمدن جریان‌دردلخل‌نیمه هلدی‌ميشود. © رانش ناقلها هنگامی اتفاق می افتد که یک میدان الکتریکی به دوسر نیمه هادی اعمال میشود. الکترونها و حفره ها در اثر این میدان شتاب گرفته و به سرعتی میرسند که سرعت رانش گفته ميشود. © حفره ها در اثر میدان 8) درراستای آن به سرعتی برابر با ميم - بيه ميرسند. در اين رابطه مم موبیلیتی حفره ها بوده و برحسب ‎rele‏ بيان ميشود.

صفحه 67:
۶ اگر در یک نیمه هادی چگالی حفره ها برابر با م و چگالی الکترونها برابر با ب بوده و به اين نیمه هادی میدان الکتریکی 8 اعمال درد هر دو ناقل مجبور به حرکت خواهند شد» ناقلهاى مثبت يا همان حفره ها در جهت ميدان و ناقلهاى منفى يا الکترونها » خلاف جهت آن. © مقدار اين جريان براى حفره برابر است با یل 40 < به-م1 * و براى الكترونها داريم: قينا 8و د ون بل © در نتيجه كل جريان حاصل از رانش برابر خواهد بود با: ت(لزا: +ملاط )9 - بول

صفحه 68:
:: افزودن ناخالصی به نیمه هادی * در یک نیمه هادی خالص تعداد حفره ها و الکتروتها برایر است. اما میتوان با افزودن ناحالصی به نیمه هادی اين برابری را به هم زد © یک نیمه هادی ناخالص که تعداد الکترونهای آزاد آن بیشتر از حفره هایش باشد سرب و نیمه هادی با کثریت حفره ها ‎Prue‏ ‏نامیده میشود. © برای ساختن نیمه هادی نوع ب به سیلیکون یک ناخالصی مثل فسفر که در لایه ولانس خود 6 الکترون دارد اضافه میشود. ۰

صفحه 69:
#: اافزودن ناخالصی به نیمه هادی © با افزودن ناخالصی. » اتم های فسفر جایگزین برخی ازاتم های سیلیکون شده و هر یک با 6۳ چهار اتم های مجاور پیوند کووالانسی برقرار میکنند. آما فقط <۵ الکترون لایه آخر آن در پیوند با 6۶ همسایه شرکت کرده و یک الکترون لایه آخر Pentavaent impurity بصورت آزاد باقی میماند که باعث ‎(dan)‏ ‏تبدیل نیمه هادی به نوع مب میشود. ‎٩‏ ثاخالصی مثل افسفر که یک الکترون راد به ‎aed edna‏ مرک ‎Sion atoms‏ ‎Ooo‏ نامیده ميشود. ‎Figure 3.43 A silicon crystal doped by a pentavalent element. Each dopant atom donates a free electron and is thus called a donor. The doped semiconductor becomes n type.

صفحه 70:
25 |افزودن ناخالصی به نیمه هادی * اگر غلظت اتمهای بخشنده برابر60() باشد در حالت تعادل حرارتی غلظت الکترونهای آزاد برابرخواهد بود با . و - 7,0 ۶ بر طبق اصول فیزیک نیمه هادی ها در تعادل حرارتی حاصلضرب غلظت الکترون و حفره ثابت است: ۰« < ورموره ۶ لذا تعداد حفره های حاصل از یونیزه شدن حرارتی برابر است با: ‎Pro ™ a‏ © نیمه هادی ناخالص از لحاظ الکتریکی خنثی است زیرا بار حاملهای اکثریت با بار اتمها خنثی ميشود.

صفحه 71:
© اگر ناخالصی اضافه شده ماده ای د مد نظير برم ‎a‏ ال الکترونهای ‎Silicon atom‏ لایه آخر ان 9 عدد است. هر اتم | ناخالصی فقط با 9 اتم سیلیکون پیوند کووالانسی برقرار کرده و ایجاد یک حفره خواهد نمود. ‎Trivalent impurity‏ atom (acceptor) ‏تعداد این حفره ها در تعادل حرارتی‎ © ‏با غلظت اتمهای ناخالصی رابطه‎ Hole Ppo = Na ‏دارد:‎ © تعداد الكترونهاى آزاد برابر است 5 ‎th‏ هيب ‎2 ‏با:‎ ‏ار‎ Rg Oe ۳۹ ‏دك‎ Ns ‎Figure 3.44 A silicon crystal doped with a trivalent impurity. Each dopant atom gives rise to a hole, and the semiconductor becomes p type.

صفحه 72:
© پیوند ‎pa‏ در حالت مدار باز © اكر دو قطعه نيمه هادى نوع > و لجرا اسهم Bound charges م به هم متصل شوند» در محل م | © | © | ‎Hoe‏ ‏اتصال غلظت الکترونها و حفره ‎ce‏ ‏ها با هم برابر نبوده و لذا حفره ها ‎+e tt‏ از ناحيه م به سمت ناحیه و ‎pe‏ ‏حرکت کرده و یک جریان نفوذی ‎Depletion region‏ از م به سمت ب خواهیم داشت. 7 © به همين ترتيب الكترونها نيز از ناحيه » به ناحيه م نفوذ خواهند نمود و یک مولفه دیگر به جريان نفوذی اضافه خواهند کرد. مجموع این دوجریان یک جریان نفوذی ‎ee‏ ‏برابر با 160 ایجادخواهد کرد. 2 Potential 0 Figure 3.45 (a) The pn junction with no applied voltage (open-circuited terminals). (b) The ‘potential distribution along an axis perpendicular to the junction.

صفحه 73:
ناحیه تخلیه * حفره هائی که از ناحیه مج به ناحیه ب نفوذ میکنند به سرعت با الکترونهای آزادی كه به وفور در 1 ذ ‎yt‏ دی ار نا را زگرد ونم فعالیت خارج میکنند. این آمر باعت میشود تا حالت تعادلی که قبلا بین ‏ ‎ale‏ مق ین ‎oo Vetta gt‏ رفته دشر یلق ای بوچود آید که فاقد الکترون آزاد باشد. در نتیجه این قسمت از لحاظ الکتریکی خنقی نبوده ودارای بار متبت خواهد هد سای ۶ به اين ناحیه ناحیه تخلیه گفته ميشود. و ‎Bound chars‏ * يديده مشابهى براي الکترونهانی تت | © © | عر Tete Gone ‏اه‎ us tee a ‏داده‎ :::: ‏واه‎ " Joey ‏تخلیه‎ ee تزديكى مرر بوجود أيد. Depletion region 0 ا ۱ پر تیک کی مشود 5 Figure 3.49 tay 1ne prjuncton vatn no applied voltage (open-circuited terminals). (b) The ‘jovantlel dketslbiiHod along an ais parpeadiedlas te the inetigh

صفحه 74:
مقدار ولتاژ ناحیه تخلیه ‎٩‏ در غیاب میدان الکتریکی خارجی, ول است از: ات ‎Vo=‏ ‏که مقدار آن برای سیلیکون در درجه حرارت معمولی برابر با 9) تا 2.0) ولت است. ‏© توجه شود که اگر ولتاز دو سر یک دیود در حالت باز اندازه گیری شود برابر با صفر خواهد بود زیرا در نقطه اتصال فلز به نیمه هادی ولتاژ کنتاکتی وجود دارد که مقدار آن دقیقا برابر ‎ ‎ ‏ناحیه تخلیه عبارت ‏با اين ولتاژ خواهد شد.

صفحه 75:
عرض ناحیه تخلیه © عرض ناحيه تخليه در دو طرف یکسان نبوده و بستگی به مقدار ناخالصی دو طرف دارد. اگر سطح مقطع این ناحیه @ باشد برای برقراری تعادل الکتریکی داریم: _ ود ‎x‏ 2 ور دنفرت © بعلت اختلاف زياد غلظت دو طرف ممكن است عمده ناحيه تخلیه در يكطرف نيمه هادى قرار بكيرد. عرض كل ناحيه از رابطه زير بدست مى آيد كه معمولا بين ».0 تا [) ميكرومتر است ۰ Warp = Xn tp =

صفحه 76:
:2 اناحیه پیوندی بم تحت ولتاژ معکوس * اگر رفتار دیود در گرایش معکوس را با منبع جریانی برابر با حا» نشان دهیم» این جریان باید توسط مدار خارجی الکترونها را از ناحيه » به ناحيه م ببرد. خروج الکترون از ناحیه ب باعث خواهد شد تا تعداد بارهای مثبت آن افزایش یابد كه خود به معناى اضافه شدن به عرض ناحیه تخلیه است. ۶ اتفاق مشابهی برای حفره ها در ناحیه م می افند و با حذف آنها از این ناحیه عرض ناحیه تخلیه زیاد شده و در نتیجه ولتاژ ناحیه تخلیه 1 نيز افزايش يافته و باعث کاهش جریان نفوذی در ناحیه تخلیه ميشود. |

صفحه 77:
ييوند وم در ناحيه شكست ۰ اگر به دیود جریان معکوسی بزرگتر از -1/ اعمال شودء دو پدیده جدید با نامهای اثر زنر و اثر بهمنی در دیود اتفأق ميافتند. پدیده زثر که ولتاژ شکست آنها کمتر از 6 ولت باشد. وقتی که ولتاژ معکوس از این حد فراتر میرود میتواند باعث شکسته شدن پیوند کووالانسی و آزاد شدن الکترون حفره در ناحیه پیوندی شود. تعداد آنها بقدری خواهد بود که جریان مورد نیار مذار غارحي در نلحيه شكست را تامن تمايلد. *_پدیده بهمنی وقتي اتفاق می افتد که الکترونها تحت تاثیر میدان خارجی از پیوند خود جدا شده و با سرعت به حرکت در می آیند. اين الکترونهای سریع در اثر برخورد با اتمهای مجاور باعث ازاد دن حقزة الكتزون تيكرى ميشوند كه به نزيه خود ميتولتد الكتروتهاى ديكرى رأ أزاد كتد. * مقدار جريانى كه در اين يديده ها از ديود عبور ميكند توسط مدار خارجى محدود خواهد شد. له درو 9 ‎evoke‏ سه ا شه سس سس ف ا سي وميه كاش اا صل ‎ila Lo pa cee ee‏

صفحه 78:
!2 پیوند سم در گرایش مستقیم © در گرایش مستقیم جهت جریان بگونه ای است که باعث تزریق الکترون به ناحیه ب و حفره به ناحیه مر میشود. تزریق حاملهای اکثریت باعث میشود تا تعدادی از بارهای ناحیه تخلیه خنثی شده و از عرض ان کاسته شود. © با کاسته شدن عرض ناحیه تخلیه ولتاژ بسا آن کاسته شده و اجازه عبور تعداد بیشتری حفره و الکترون از این ناحیه داده میشود که باعث افزایش جریان نفوذی میگردد. ttt ++4t +P ++ +++

صفحه 79:
توزیع حاملهای تزریق شده تزیق حاملهای اقلیت به نواحی باعث میشود تا غلظت آن در هر ناحیه از مقدار تعادل حرارتی بیشتر شود که توزیع آن مطابق شکل زیر خواهد بود. این توزیع باعث افزایش جریان نفوذ و بیشتر شدن آن از مقدار ع ميشود. ۱ I > region pregion ast Excess concentration pal) Thermal equilibrium value 1 1 ‎opts ie women bet he preg» wre heady dyed‏ اوه هو مو و6 960 وق ‎trou ber aren; Dy @ 0‏ ‎

صفحه 80:
‎ss‏ ارابطه جریان و ولتاژ دیود ‏© توزیع حاملها در گرایش مستقیم در لبه ناحیه تخلیه از رابطه زیر پیروی میکند. | ‎٩‏ و مقدار آن برای سایر نواحی بز اساس فاضتله از" زابطه زیر ‏تبعیت میکند 0 لور - ها + ورم > دایم

صفحه 81:
تسس ‎Lr‏ ‏00 LEQ]? * در یک پیوند (۳6) که در گرایش مستقیم قرار داشته باشد تعداد زیادی الکترون و حفره از مرز پیوند عبور کرده و با حفره و الکترونهای ناحیه ‎Se‏ مجاور ترکیب ميشوند. در اثر اين ‎ee‏ ‏روبجم مناسب مقداری نور تو ‎ey‏ میشود. ‎yee‏ ‏© ديود (20)ر| بنحوى ساخته ميشود كه 2 ‎٩‏ ‏این نور قابل مشاهده باشد. "۳ !| ‎١‏ / ۹ 4

صفحه 82:
:: ادیود نوری ‎(pRotdiode)‏ © اين دیود ها برای تشخیص نور ساخته میشوند. دارای محفظه ای هستند که نور را به سطح پیوند میتاباند. ۶ اين دیود در گرایش معکوس مورد استفاده قرار میگیرد. فوتون های نوری که به ناحیه تخلیه میتابد باعث تولید الکترون و حفره میشوند که به سرعت توسط میدان الکتریکی اعمالی جذب ميشوند. © اگر عرض ناحیه تخلیه نسبت به عرض دیود بسیار کم باشد جریانی که در ناحیه پیوند ایجاد میشود با شدت نور متناسب خواهد بود. ‎Y gare ©‏ از مواد نیمه هادی نظیر گالیم آرسناید ساخته میشوند. ‎ec‏ hf

دیود دکتر سعید شیری :فصل سوم از MICROELECTRONIC کتاب CIRCUITS 5/e Sedra/Smith Amirkabir University of Technology Computer Engineering & Information Technology Department مقدمه اغلب مداراتی که در فصول قبل با تقویت کننده ها ساختیم بصورت خطی عمل میکردند .ولی در کاربردهای زیادی وجود دارند که فقط توسط مدارات غیر خطی قابل پباده سازی هستند. برای مثال تولید سیگنال dcاز یک منبع تغذیه سینوسی و یا مدارات منطقی و حافظه ها در این فصل به بررسی ساده ترین المان غیر خطی یعنی دیود میپردازیم. دیود همانند مقاومت یک المان دوترمینالی است اما یک مشخصه غیر خطی دارد. دیود ایده آل ‏ دیود دارای دو ترمینال آنود(مثبت) و کاتد (منفی) است: اگر ولتاژ اعمالی به آند بیشتر از کاتد باشد دیود در گرایش مستقیم بوده و جریان ازآن عبور خواهد کرد. اگر ولتاژ اعمالی به آند کمتر از کاتد باشد دیود در گرایش معکوس بوده و بصورت قطع عمل خواهد کرد. ‏Figure 3.1 The ideal diode: (a) diode circuit symbol; (b) i–v characteristic; (c) equivalent ‏circuit in the reverse direction; (d) equivalent circuit in the forward direction. محافظت از دیود در عمل باید توسط م_دارات جانبی جریان عبوری از دیود را وقتی که در حال هدایت است و همچنین مقدار ولتاژ معکوسی که هنگام گرایش معکوس دردو سر آن میافتد را محدود کرد وگرنه دیود آسیب خواهد دید. چون جریان قطع است کل ولتاژ 10 ولت روی دیود میافتد. ‏Figure 3.2 The two modes of operation of ideal diodes and the use of an external circuit to limit ‏the forward current (a) and the reverse voltage (b). یکسوساز دیودی ‏ یکی از کاربردهای اصلی دیود در مدارات یکسوساز ( )rectifierاست. یک مدار ساده یکسوساز مطابق شکل زیر از یک دیود و یک مقاومت ساخته م_یشود .اگ_ر به این مدار ولتاژ سینوسی اعمال شود ،در طول سیکل مثبت دیود هدایت کرده و جریان را عبور میدهد .در سیکل منفی ولتاژ ،دیود در گ_رایش منفی قرار گرفته و جریان را عبور نخواهد داد. مقدار متوسط خروجی صفرنبوده و_ دارای مقداری DCخواهد بود. ‏Figure 3.3 (a) Rectifier circuit. (b) Input waveform. (c) Equivalent circuit ‏when vI  0. (d) Equivalent circuit when vI  0. (e) Output waveform. مثال مدار شکل زیر برای شارژ یک باتری 12ولت استفاده میشود .اگر منبع سیگنال یک ولتاژ سینوسی با مقدار پیک 24ولت باشد ،مشخص کنید دیود چه مقدار از هر سیکل در حال هدایت است .همچنین مقدار حداکثر جریان عبوری و ولتاژ معکوس آنرا مشخص کنید. ‏Figure 3.4 Circuit and waveforms for Example 3.1. پاسخ دیود وقتی هدایت میکند که ولتاژ دو سرآن مثبت باشد یعنی vs از 12ولت بیشتر باشد .لذا زاویه هدایت عبارت است از: در نتیجه دیود باندازه 120درجه هدایت خواهد کرد. مقدار حداکثر جریان: مقدار حداکثر ولتاژ معکوس: گیت دیودی با استفاده از دیود و مقاومت میتوان برخی از مدارات منطقی را پیاده سازی نمود: ‏Figure 3.5 Diode logic gates: (a) OR gate; (b) AND gate (in a positive-logic system). مثال با فرض ایده آل بودن دیودها مقدار جریان Iو ولتاژ Vرا برای هر یک از مدارات زیربدست آورید. ‏Figure 3.6 Circuits for Example 3.2. پاسخ اگر فرض کنیم هر دو دیود در حال هدایت باشند ،برای مدار a داریم: در نقطه Bخواهیمداشت: برای مدار bاگر فرض کنیم هر دو دیود در حال هدایت هستند، خواهیمداشت: غیر ممکن ! در نتیجه باید فرض را عوض کنیم: مشخصات دیود واقعی یکی از دیودهای مهم مورد استفاده دیود پیوندی ساخته شده از سیلیکون است. مشخصه ولتاژ-جریان این دیود دارای 3قسمت است: ‏Figure 3.8 The diode i–v relationship with some scales expanded and others compressed in ناحیه گرایش مستقیم وقتی که ولتاژ دو سر دیود مثبت باشد دیود وارد ناحیه گرایش مستقیم شده و جریان زیر از آن عبور میکند: در این رابطه مقدار Isکه جریان اشباع نامیده میشود در یک ) درجه حرارت ثابت مقداری ثابت خواهد بود ( در حد مقدار VTکه ولتاژ حرارتی نامیده میشود از رابطه زیر بدست میآید: ناحیه گرایش مستقیم ‏ اگر جریان دیود باندازه کافی بزرگ باشد را بصورت زیر نوشت: در نتیجه ولتاژ دو سر دیود بصورت زیر خواهد بود: ‏ وقتی که ولتاژ دو سردیود کم_تر از 0.5ولت باشد ،جریان دیود نامیده میشود. بسیارکم خواهد بود .این ولتاژ بخاطر رابطه نمائی بین ولتاژ و جریان با افزایش جریان ورودی ولتاژ در محدوده 0.8-0.6باقی خواهد ماند. در نتیجه برای دیودی که در حال هدایت است م_یتوان فرض کرد که ولتاژ 0.7در دو سر آن افت خواهد نم_ود. ‏ ‏ ‏ میتوان رابطه جریان ناحیه گرایش معکوس وقتی که ولتاژدوسردیود معکوس شود ،دیود وارد ناحیه گرایش معکوس میشود .اگر این ولتاژ منفی چندین بار از کوچکتر باشد ،مقدار جریان معکوس را میتوان بصورت زیر تقریب زد: بعبارت دیگر جریان گرایش معکوس ثابت و برابر با جریان اشباع میباشد .البته در عمل مقدار آن از جریان Isخیلی بیشتر خواهد بود. ناحیه شکست ‏ ‏ ‏ ‏ وقتی که ولتاژ معکوس دو سر دیود از مقدار مشخصی که مقدار شکست نامیده میشود تجاوز کند دیود وارد ناحیه شکست میشود. در این ناحیه جریان بشدت زیاد م_یشود در حالیکه ولتاژ م_تناسب با آن فقط اندکی اضافه میشود. اگر اتالف حرارتی دیود کنترل شود قرار گرفتن در این ناحیه م_خرب نخواهد بود. از این خاصیت برای تنظیم ولتاژ استفاده میشود. آنالیز مدارات دیودی :آنالیز دقیق برای آنالیز دقیق دیود در یک مدار از مدل نمائی استفاده میشود .این مدل غیر خطی و برای استفاده مشکل است. درمدار شکل مقابل با فرض اینکه VDDاز 0.5بیشترباشد تا اینکه دیود در حال هدایت قرار گیرد ،جریان دیود از رابطه زیر بدست می آید. از طرفی این جریان برابر است با: در این دومعادله دو مجهول وجود دارد که به دوطریق گرافیکی و تکراری قابل حل است. آنالیز گرافیکی مدل نمائی برای آنالیز گرافیکی ،دو معادله فوق در نمودار ولتاژ-جریان رسم میشوند .محل تالقی این دو نمودار راه حل مسئله خواهد بود. محل تالقی نقطه کار نامیده میشود و خط رسم شده خط بار نامیده میشود. ‏Figure 3.11 Graphical analysis of the circuit in Fig. 3.10 using the exponential diode model. حل به روش تکرار پاسخ معاالت فوق را میتوان به روش تکرار حل نمود. مثال اگر در شکل قبل مقدار VDD=5vو R=1Kاهم باشد و همچنین اگر جریان دیود در ولتاژ 0.7برابر با 1mAبوده و افت ولتاژی برابر با 0.1vدر هر دهه از تغییر جریان داشته باشد ،مقدار IDو VDرا مشخص کنید. پاسخ با فرض VD=0.7خواهیمداشت: سپس با استفاده از رابطه وجایگزین کردن مقادیر خواهیمداشت: با استفاده از این مقدار جدید برای ولتاژ دیود و تکرار روش فوق داریم: با تکرار بیشتر مقادیر فوق تغییر چندانی نخواهند نمود: آنالیز سریع ‏ ‏ در مواقع زیادی آنالیز دقیق به روش تکراری بسیار وقت گیر خواهد بود .در چنین مواقعی میتوان از یک روش سریع اما با دقت کمتری استفاده کرده و پس از ارزیابی نتیجه در صورت نیاز به آنالیز دقیق پرداخت. یک راه حل تقریب زدن مشخصه دیود با یک نمودار خطی است .این مشخصه را میتوان با دو خط یکی با شیب صفر و دیگری با شیب rD/1تقریب زد. تقریب خطی مشخصه دیود در تقریب خطی مشخه دیود را میتوان بصورت زیر نشان داد: چنین مدلی را میتوان با ترکیب یک دیود ایده آل و یک مقاومت نشان داد: .Figure 3.13 Piecewise-linear model of the diode forward characteristic and its equivalent circuit representation مثال . مثال قبل را به روش تقریب خطی دیود حل کنید : از مقادیر زیر استفاده نمائید .Figure 3.14 The circuit of Fig. 3.10 with the diode replaced with its piecewise-linear model of Fig. 3.13 مدل افت ولتاژ ثابت یک مدل بسیار ساده تر که در شکل زیر مشخصه دیود ایده،نشان داده شده است یکی با:آل را با دو خط جایگزین میکند .شیب صفر و دیگری با شیب بینهایت این مدل شبیه به مدل ایده آل است با این تفاوت که در حالت گرایش مستقیم افت ولت در دوV=0.7 ولتاژی برابر با .سر دیود در نظر میگیرد Figure 3.15 Development of the constant-voltage-drop model of the diode forward characteristics. A vertical straight line (B) is used to approximate the fast-rising exponential. Observe that this simple model predicts VD to within 0.1 V over the current .range of 0.1 mA to 10 mA مثال . مثال قبل را با مدل افت ولتاژ ثابت حل کنید .Figure 3.16 The constant-voltage-drop model of the diode forward characteristics and its equivalent-circuit representation مدل سیگنال کوچک در برخی کاربردها دیود بایاس میشود تا در یک نقطه کار dc قرار بگیرد و سپس یک مقدار acکوچک به آن اضافه میشود. در چنین مواقعی معموال از مدل افت ولتاژ ثابت استفاده میشود تا نقطه کار دیود مشخص گردد سپس مشخصه دیود با خطی که شیب آن در نقطه کار از روی منحنی بدست میآید تقریب زده میشود. مدل سیگنال کوچک .Figure 3.17 Development of the diode small-signal model. Note that the numerical values shown are for a diode with n = 2 استفاده از افت ولتاژ مستقیم دیود برای تنظیم ولتاژ تنظیم کننده ولتاژ (رگوالتور) مداری است که یک مقدار ولتاژ dcثابت بین دو ترمینال آن برقرار میکند .این ولتاژ باید علیرغم تغییرات در جریانی که بار از ترمینال تنظیم کننده ولتاژ میکشد و همچنین در صورت تغییر ولتاژ ورودی به تنظیم کننده ولتاژ ،ثابت بماند. از آنجائیکه در حالیکه علیرغم تغییرات زیاد در جریان دیود در حالت گرایش مستقیم ولتاژ دوسرآن تقریبا در مقدار 0.7 ولت ثابت باقی میماند؛ میتوان از دیود بعنوان یک رگوالتور ساده استفاده نمود. مثال در مدار شکل زیرولتاژ تغذیه دارای مقدار dcبرابر با 10 ولت و یک ولتاژ سینوسی با پیک 1ولت است .با فرض مقدار تغییر در ولتاژ دوسر دیودچقدر است؟ ‏Figure 3.18 (a) Circuit for Example 3.6. پاسخ با فرض VD=0.7داریم: در این نقطه مقاومت دیود برابر است با با استفاده از مدل سیگنال کوچک دیود داریم: مالحظه میشود که تغییرات ولتاژ دو سر دیود علیرغم 1ولت تغییرات در ولتاژ منبع بسیار کم است. ‏Figure 3.18 (b) Circuit for calculating the dc operating point. (c) Small-signal equivalent circuit. سری کردن چند دیود برای افت ولتاژ بیشتر در مدار شکل زیر با سری کردن 3دیود میتوان به افت ولتاژ 2.1ولت رسید .اگر ولتاژ منبع 10درصد تغییرات داشته باشد مقدار تغییرات ولتاژ رگوالتور برابر است با: جریان دیود ها: مقدار مقاومت هر دیود: این مقاومت ها با هم سری میشوند. مقدار تغییرات سیگنال کوچک برابر است با: .Figure 3.19 Circuit for Example 3.7 سری کردن چند دیود برای افت ولتاژ بیشتر با وصل کردن بار Rlاین مقاومت جریانی برابر با تقریبا 2.1maخواهد کشید که جریان دیود ها را به همین مقدار کاهش خواهد داد. اینکار باعث میشود تا ولتاژ voنیز بصورت زیر تغییر کند: سهم هر دیود از افت ولتاژ برابر با 13.2mVاست که باعث میشود تا فرض سیگنال کوچک دیگر درست نباشد. در اینصورت باید از آنالیز مدل نمائی استفاده نمود که مقدار تغییر ولتاژ را بصورت زیر بدست میدهد که البته تفاوت چندانی ندارد. .Figure 3.19 Circuit for Example 3.7 دیود زنر شیب تند جریان در ناحیه شکست دیود و تغییر بسیار کم ولتاژ در این ناحیه باعث میشود تا بتوان از دیود در ناحیه شکست بعنوان رگوالتور ولتاژ استفاده نمود. دیود زنر دیودی است که طراحی شده تا در ناحیه شکست کار کند. در کار بردهای معمولی این دیود کاتد به ولتاژ باالتری نسبت به آند وصل میشود در نتیجه جریانی مطابق شکل از آن عبور خواهد کرد. .Figure 3.20 Circuit symbol for a zener diode دیود در ناحیه شکست ‏ ‏ مطابق م_نحنی ولتاژ-جریان دیود، وقتی که جریان معکوس دیود از مقدار Izkبیشتر میشود ،این م_نحنی تقریبا بصورت یک خط راست در م_ی آید. معموالهردیود زنر برای یک ولتاژ بخصوص طراحی میشود. مثال دیودزنر 6.8در ولتاژ مع_کوس 6.8ولت_ جریان مع_کوس 10mAرا از خود عبور خواهد داد .با تغییر جریان مقدار ولتاژ دوسردیودنیز تغییر خواهد نمود. .Figure 3.21 The diode i–v characteristic with the breakdown region shown in some detail مدل دیود زنر در ناحیه شکست مدل دیود در ناحیه شکست در شکل م_قابل آورده شده است: مقاومت rzمقاوم_ت دیود زنر درنقطه ک_ار است که مع_موال بسیار کم و در حد چنداهم است. ولتاژ Vzمعم_وال در حد چند ولت تا چند صد ولت در نظر گ_رفته میشود. برای هر دیود زنر مقدار توانی که میتواند تلف ک_ند توسط سازنده تعیین میشود. مدل دیود درناحیه شکست بصورت است Vzo .م_عموال نزدیک به Vzاست. ‏Figure 3.22 Model for the zener diode. مثال ‏ در شکل زیر مقدار Voدر حالت بی باری چقدر است. مقدار Line Regulationیا چقدر است. مقدار Load Regulationیا تغییرات ولتاژ در اثر اتصال باری که 1mAجریان میکشد چق_دراست. مقدار Voبرای بارهای 2K , 0.5Kاهم چقدر است. مقدار حداقل RLبرای اینکه دیود درناحیه زنر باقی بماند چق_در است؟ ‏Figure 3.23 (a) Circuit for Example 3.8. پاسخ با قراردادن مقادیر فوق در رابطه مقدار جریان در حالت بی باری: لذا: برای تغییر 1V-+در ولتاژ منبع داریم: لذا: ‏Figure 3.23 (b) The circuit with the zener diode replaced with its equivalent circuit model. پاسخ وقتی که بار جریان 1mAرا بکشد جریان زنر به همین اندازه کم خواهد شد. برای بار 2kمقدار تقریبی جریان برابر است با این جریان از دیودکم میشود لذا: ‏Figure 3.23 (b) The circuit with the zener diode replaced with its equivalent circuit model. پاسخ ‏ برای مقاومت 0.5کیلو اهم م_قدار جریان برابر است با: ‏ اما این امکان پذیرنیست زیرا جریان Rبرابربا 6.4mAاست. در اینصورت زنر قطع بوده و مقدار ولتاژ برابر خواهد بود با: ‏ برای اینکه زنر در حالت شکست باقی بماند باید جریان آن از Iz=0.2 و ولتاژ آن از Vzk=6.7ک_متر نشود .در ک_مترین مقدار ولتاژ منبع م_قدار جریان Rبرابر است با در نتیجه مقدار جریان بار برابر است با ودر آخر ‏ ‏ ‏ مدارات یکسو ساز ‏ ‏ ‏ اصلی ترین کاربرد دیود درم_دارات یکسوساز است. در این مدار با استفاده از یک ترانسفورمر برق شهر تا حد الزم کاهش داده میشود .نسبت کاهش ممکن است در حدود 15:1نیز باشد. ترانسفورمر عالوه بر کاهش ولتاژ ،مدارات دو طرف را از لحاظ الکتریکی نیز عایق میکند که خطر برق گرفتگی در طرف مصرف کننذه را کاهش میدهد. 220 V )(rms 50Hz ‏Figure 3.24 Block diagram of a dc power supply. مدارات یکسو ساز ‏ ‏ ‏ خروجی ترانسفورمر به یک مدار یکسوساز دیودی وصل میشود که ولتاژ Acرا به dcتبدیل میکند. اگرچه خروحی یکسوساز دیودی dcاست اما دارای نوسان زیادی است_ که برای مدارات الکترونیکی مناسب نیست .برای کاهش این نوسان از یک م_دار فیلتر استفاده میشود. معموال خروجی فیلتر دارای نوسان اندک_ی خواهدبود که rippleنام_یده میشود .برای حذف آن از یک مدار رگ_والتور استفاده میشود. 220 V )(rms 50Hz ‏Figure 3.24 Block diagram of a dc power supply. یکسوساز نیم موج یکسوساز نیم موج جریان را برای نصف سیکل .موج ورودی هدایت میکند Figure 3.25 (a) Half-wave rectifier. (b) Equivalent circuit of the half-wave rectifier with the diode replaced with its battery-plus-resistance model. (c) Transfer characteristic of the rectifier circuit. (d) Input and output waveforms, assuming that rD ! R. یکسوساز تمام موج ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ این مدار در هر دو نیمه موج سینوسی هدایت میکند. برای ایجاد ولتاژ dcباید جریان سیکل منفی تغییر عالمت داده شود. در این مدار از ترانسفورمری استفاده میشود که طوری پیچیده شده است تا دو خروجی یکسان تولید نماید. وقتی که ورودی مثبت است هر دو سیگنال خروجی ترانسفورمر مثبت هستند در نتیجه D1هدایت کرده و D2قطع خواهد بود .در اینحالت جریان D1همانند یک یکسوساز نیم موج وارد بار میشود. وقتی که ورودی منفی میشود هر دو سیگنال خروجی ترانسفورمرنیز منفی شده در نتیجه D2هدایت کرده و D1قطع خواهد بود .در اینحالت جریان D2وارد بار میشود. توجه شود که جریان بار در هر دو حالت در یک جهت جریان داشته و ازطریق مقاومت بار وارد ترانسفورمر میشود. ‏Figure 3.26 Full-wave rectifier utilizing a transformer with a center-tapped secondary winding: ;(a) circuit; (b) transfer characteristic assuming a constant-voltage-drop model for the diodes یکسوساز تمام موج ‏ اگر افت ولتاژ دیود VDباشد ،در اینصورت منحنی مشخصه تبدیل یکسوساز تمام موج بصورت زیر خواهد شد. برای پیدا کردن ( PIVحداکثرولتاژ معکوس) وقتی که D1هدایت میکند و D2قطع است، ولتاژ کاتد D2برابر Voو آند آن برابر – vsخواهد شد. لذا ولتاژ معکوس D2برابر خواهد شد که ماکزیمم آن برابر است با: لذا: یکسوساز پل یک مدار دیگر برای یکسوساز تمام موج مدار پل است که در آن بجای یک ترانسفورمر با سروسط از یک ترانسفورمر معمولی استفاده میشود .اما در مقابل به 4دیود نیاز دارد. ‏Figure 3.27 The bridge rectifier: (a) circuit; (b) input and output waveforms. طرز کاریکسوساز پل دیودی در سیکل مثبت ورودی Vsنیز مثبت بوده و D1هدایت کرده و جریان را از طریق Rو D2عبور میدهد .در این حالت D3,D4قطع خواهند بود. چون دو دیود درمسیر جریان قرار دارند، خروجی به اندازه افت دو دیود از Vsکمتر خواهد بود. طرز کاریکسوساز پل دیودی در سیک_ل منفی ورودی Vs ،نیز منفی بوده و D3 هدایت کرده و جریان را از طریق Rو D4عبور میدهد .در این حالت D1,D2قطع خواهند بود. جریان بار در هر دو سیکل در یک جهت هدایت خواهد کرد درنتیجه خروجی دارای مقدار dcمثبت خواهد بود. ولتاژ معکوس D3را میتوان از حلقه D3,R,D2بدست آورد: در نتیجه مقدار ماکزیمم آن برابر است با: خالصه ویژگی های یکسوساز پل به یک ترانسفورمربا سروسط نیاز ندارد. ولتاژ روشن شدن باالئی دارد حد اکثر ولتاژ معکوس آن در اکثر مدارات عملی از آن استفاده میشود. معموال میتوان 4دیودپل را در یک بسته بندی تهیه کرد. یکسوساز همراه با فیلتر خازنی ‏ ‏ ‏ برای کاهش تغییرات ولتاژ dcدر خروجی یکسوساز میتوان از یک خازن که با بار موازی است_ استفاده نمود. در شکل مقابل اگر دیود ایده آل باشد با افزایش ورودی خروجی نیز زیاد میشود تا به مقدار پیک Vpبرسد .با کاهش ورودی ،دیود در گرایش معکوس قرار گرفته و قطع میشود. در مدار فوق چون مسیری برای خالی کردن خازن وجود ندارد ،خروجی برابر با مقدار Vpشده و همانقدر باقی خواهد ماند. ‏Figure 3.28 (a) A simple circuit used to illustrate the effect of a filter capacitor. (b) Input and output waveforms ‏assuming an ideal diode. Note that the circuit provides a dc voltage equal to the peak of the input sine wave. The circuit یکسوساز همراه با فیلتر خازنی ‏ ‏ اگر به مدار قبل مقاوم_ت بار R وصل شود ،وقتی که دیود قطع م_یشود خازن از طریق مقاوم_ت خالی خواهد شد .اینکار تا آنجا ادامه خواهد داشت که ورودی از م_قدار باقی مانده ولتاژ خازن بیشتر شود .در اینصورت دوباره دیود هدایت کرده و خازن را تا مقدار Vpشارژ خواهد کرد. برای اینکه در زم_انی که دیود قطع است خازن بطور کامل خالی نشود، خازن باید طوری انتخاب شود که ثابت زمانی RCاز زمان تخلیه خیلی بیشتر باشد. ‏Figure 3.29 Voltage and current waveforms in the peak rectifier circuit with CR @ T. The تحلیل فیلتر اگر CR>>Tباشد ( Tپریود سیگنال ورودی باشد) داریم: دیود در مدت کوتاهی هدایت کرده و باری را که خازن درمدت بلندتر تخلیه از دست داده جبران میکند.دیود در t1هدایت و در t2قطع میشود. تحلیل فیلتر اگر نوسان ولتاژ خروجی کوچک باشد: ولتاژ متوسط خروجی برابر است با: در مدت قطع بودن دیود داریم: و درانتهای زمان تخلیه داریم: اگر RCخیلی بزرگ باشد تقریبا داریم: در اینصورت: برای زمان هدایت دیود اگر آنرا باندازه کافی کوچک بدانیم داریم: تحلیل فیلتر برای تعیین جریان متوسط دیود داریم: دیود باری برابر با مقدار زیر به خازن تحویل میدهد: در زمان تخلیه خازن بار زیر را از دست میدهد: با استفاده از روابط باال داریم: یکسو کننده دقیق :سوپر دیود ‏ ‏ ‏ ‏ مدارات یکسو کننده ای که بررسی شد قادر نیستند سیگنالهای کوچک رایکسو کنند زیرا تا ورودی به 0.7 نرسد دیود در حالت قطع خواهدبود. در مدار مقابل به محض اینکه ورودی مثبت میشود خروجی مثبت شده و دیود هدایت میکند و یک فیدبک منفی بین خروجی و ورودی منفی برقرار میشود .در واقع به محض اینکه ورودی از مقدار 0.6تقسیم بر گین مدارباز اپ امپ بیشتر شود دیود شروع به هدایت خواهد نمود. اگر ورودی منفی شود خروجی نیز منفی شده و دیود قطع میشود .در نتیجه ولتاژ خروجی صفر شده و جریان بار نیز صفر میشود .این باعث میشود تا اپ امپ بصورت مدار باز کار کند و خروجی آن در اشباع منفی قرار گیرد. مشخصه این مدار در شکل مقابل نشان داده شده است. > Figure 3.31 The “superdiode” precision half-wave rectifier and its almost-ideal transfer characteristic. Note that when vI 0 and the diode conducts, the op amp supplies the load current, and the source is conveniently buffered, an added مدار محدود کننده ‏ ‏ ‏ مداری است که در محدوده معینی بصورت خطی عم_ل کرده و خروجی آن بصورت KViعمل میکند که K<=1است .ولی وقتی که ورودی از این محدوده خارج میشود خروجی راFigure 3.32 General transfer characteristic for a limiter circuit. درمقدار مشخصی ثابت نگه میدارد. انواع مختلفی از محدود کننده ولتاژ را میتوان با دیود و زنر ساخت. کاربرد این مدار در محافظت از ورودی به م_دارات دیگر نظیر اپ امپ ها در مقابل اضافه ولتاژ است. ‏Figure 3.33 Applying a sine wave to a limiter can result in clipping off its two peaks. مثالهائی از محدود کننده ولتاژ Figure 3.35 A variety of basic limiting circuits. مدار کلمپ خازنی ‏ ‏ ‏ ‏ در مدار شکل زیر که مشابه فیلتر خازنی است ،خروجی به جای خازن از دیود گرفته شده است .وقتی که وردی برای مثال برابر با 6-ولت میشود دیود هدایت کرده و Vo=0 میشود .در این حالت خازن شارژ میشود .جهت نصب دیود باعث میشود تا پوالریته ولتاژی که خازن به آن شارژ میشود بصورت نشان داده شده در شکل باشد. در سیکل مثبت ورودی دیود قطع شده و خروجی برابر با مجموع ولتاژ منبع و ولتاژ خازن یعنی Vo=+10میشود. بدین ترتیب مقدار سطح باال و پائین خروجی نسبت به ورودی جابجا میشود. با تعویض جهت دیود خروجی بین 10- , 0قرار میگیرد. ‏Figure 3.36 The clamped capacitor or dc restorer with a square-wave input and no load. مدار کلمپ خازنی با افزودن مقاومت بار به مدار کلمپ خروجی تغییرات زیادی میکند. ‏Figure 3.37 The clamped capacitor with a load resistance R. مدار دو برابر کننده ولتاژ ‏ ‏ مدار شکل مقابل از یک کلمپ ( )C1,D1و یک پیک دیتکتور ()C2,D2 تشکیل شده است .مدار کلمپ باعث م_یشود تا ولتاژ دیود D1بافرض ایده آل بودن دیود مطابق شکل bشود. با اعمال این ولتاژ به پیک دیتکتور خروجی در مقدار پیک ( )2VP-ثابت باقی خواهد ماند. ‏Figure 3.38 Voltage doubler: (a) circuit; (b) waveform of the voltage across D1. فیزیک دیود دیود های نیمه هادی از یک پیوند pnساخته میشوند که از کنار هم قرار گرفتن یک نیمه هادی نوع pبا یک نیمه هادی نوع n ساخته میشوند. امروزه عمده مدارات نیمه هادی از سیلیکون ساخته میشوند. ‏Figure 3.39 Simplified physical structure of the junction diode. (Actual geometries are given سیلیکون طبیعی سیلیکون طبیع_ی دارای یک ساختار شبکه ای است ک_ه در آن هر اتم سیلیکون توسط پیوندهای کوواالنسی با چهار .اتم دیگر پیوند برقرار میکند حرارت باعث،در دمای اتاق میشود تا تعدادی از پیوندهای کوواالنسی شکسته شده و .الکترونهای آزاد بوجود آیند Figure 3.40 Two-dimensional representation of the silicon crystal. The circles represent the inner core of silicon atoms, with +4 indicating its positive charge of +4q, which is neutralized by the charge of the four valence electrons. Observe how the covalent bonds are formed by sharing of the valence electrons. At 0 K, all bonds are intact and no free electrons are available for current conduction.   حفره و الکترون ‏ ‏ ‏ وقتی که یک پیوند کوواالنسی شکسته میشود ،یک الکترون اتم اصلی خود را ترک میکند آنچه که بر جای میماند یک اتم با بار مثبت است که آماده پذیرش یک الکترون را دارد .این محل خالی یک حفره نامیده میشود. این حفره میتواند توسط الکترونی که از اتم دیگری جدا شده پرشود .اینکار باعث میشود تا حفره در محل دیگری تشکیل شود .بدین ترتیب با جابجا شدن الکترونها حفره ها هم جابجا خواهند شد .یعنی جریانی از حفره ها! مقداربارالکتریکی حفره برابر با بار الکترون اما مثبت است .در عمل تعداد حفره ها و الکترونهای آزاد با هم برابرهستند لذا بارالکتریکی کل نیمه هادی برابر با صفر است. ‏Figure 3.41 At room temperature, some of the ‏covalent bonds are broken by thermal ionization. Each ‏broken bond gives rise to a free electron and a hole, both .of which become available for current conduction تولید و ترکیب در حالت تعادل حرارتی پدیده تولید الکترون آزاد و ترکیب الکترون و حفره با نرخ واحدی رخ میدهند. در یک درجه حرارت مشخص تعداد حفره ها و الکترونها برابر است با: که niبرای نیمه هادی خالص از رابطه زیر حساب میشود: در دمای اتاق داریم: فقط یکی از هر میلیارد الکترون آزاد است پدیده های Diffusionو ِDrift الکترون و حفره بر مبنای دو پدیده در داخل نیمه هادی حرکت میکنند: :Diffusion ا_گر ت___ع_داد ا__لکترونه_ا و حفره_ ها در ب___خشهائیاز ی__ک__یمه_ هادیب___را_بر ن__باشند ،ا__لکترونه_ا از ج_ائیک___ه_ ب___یشتر ن هستند ب___ه_ س__متمحلیک___ه_ ا__لکترونک___متریدارد ح_رک_تخ_وا_هند ک___رد .ا_ینپ___دیده_ ن__فوذ ن__امیده_ میشود ک___ه_ ب___اعثج_ریانیب___ه_ ن__ام_ ج_ریانن _ف_وذیمیگردد. البته در یک نیمه هادی خالص در تمام نقاط توازن بین حفره و الکترون وجود داشته و چنین پدیده ای رخ نمیدهد. مثالی از پدیده نفوذ در نیمه هادی شکل زیر با اعمال ناخالصی ترکیب حفره ها در طول نیمه هادی به هم خورده است .وجود این نایکنواختی باعث میشود تا جریانی از حفره در امتداد xبوجود آید .مقدار جریان با شیب پروفایل غلظت حفره ها مرتبط خواهد بود: qب___ار ا__لکتریکیا__لکترون Dpمقداریا_ستث___ابت ‏Jpدا_نسیته_ ج_ریان رابطه مشابه برای جریان الکترون ‏Figure 3.42 A bar of intrinsic silicon (a) in which the hole concentration profile shown in (b) has been created along the x-axis by .some unspecified mechanism پدیده drift Drift ی__ا را_نشمکانیزم_ دیگریا_ستک___ه_ ب___اعثب___وجود آ_مدن ج_ریاندردا_خلن__یمه_ هادیمیشود. رانش ناقلها هنگامی اتفاق می افتد که یک میدان الکتریکی به دوسر نیمه هادی اعمال میشود .الکترونها و حفره ها در اثر این میدان شتاب گرفته و به سرعتی میرسند که سرعت رانش گفته میشود. حفره ها در اثر میدان Eدرراستای آن به سرعتی برابر با میرسند .در این رابطه pموبیلیتی حفره ها بوده و برحسب cm2/msبیان میشود. جریان رانش اگر در یک نیمه هادی چگالی حفره ها برابر با pو چگالی الکترونها برابر با nبوده و به این نیمه هادی میدان الکتریکی Eاعمال شود هر دو ناقل مجبور به حرکت خواهند شد، ناقلهای مثبت یا همان حفره ها در جهت میدان و ناقلهای منفی یا الکترونها در خالف جهت آن. مقدار این جریان برای حفره برابر است با و برای الکترونها داریم: در نتیجه کل جریان حاصل از رانش برابر خواهد بود با: افزودن ناخالصی به نیمه هادی در یک نیمه هادی خالص تعداد حفره ها و الکترونها برابر است. اما میتوان با افزودن ناحالصی به نیمه هادی این برابری را به هم زد. یک نیمه هادی ناخالص که تعداد الکترونهای آزاد آن بیشتر از حفره هایش باشد n-typeو نیمه هادی با کثریت حفره ها p-type نامیده میشود. برای ساختن نیمه هادی نوع nبه سیلیکون یک ناخالصی مثل فسفر که در الیه والنس خود 5الکترون دارد اضافه میشود. ‏ افزودن ناخالصی به نیمه هادی با افزودن ناخالصی ،اتم های فسفر جایگزین برخی ازاتم های سیلیکون شده و هر یک با 4چهار اتم های مجاور پیوند کوواالنسی برقرار میکنند .اما فقط 4الکترون الیه آخر آن در پیوند با 4همسایه شرکت کرده و یک الکترون الیه آخر بصورت آزاد باقی میماند که باعث تبدیل نیمه هادی به نوع nمیشود. ناخالصی مثل فسفر که یک الکترون آزاد به نیمه هادی اضافه میکند Donerنامیده میشود. ‏Figure 3.43 A silicon crystal doped by a pentavalent element. Each dopant atom donates a free ‏electron and is thus called a donor. The doped semiconductor becomes n type. افزودن ناخالصی به نیمه هادی اگر غلظت اتمهای بخشنده برابر NDباشد در حالت تعادل حرارتی غلظت الکترونهای آزاد برابرخواهد بود با بر طبق اصول فیزیک نیمه هادی ها در تعادل حرارتی حاصلضرب غلظت الکترون و حفره ثابت است: لذا تعداد حفره های حاصل از یونیزه شدن حرارتی برابر است با: نیمه هادی ناخالص از لحاظ الکتریکی خنثی است زیرا بار حاملهای اکثریت با بار اتمها خنثی میشود. نیمه هادی نوع p ‏ ‏ ‏ اگر ناخالصی اضافه شده ماده ای نظیر برم باشد که تعداد الکترونهای الیه آخر ان 3عدد است ،هر اتم ناخالصی فقط با 3اتم سیلیکون پیوند کوواالنسی برقرار ک_رده و ایجاد یک حفره خواهد نمود. تعداد این حفره ها در تعادل حرارتی با غلظت اتم_های ناخالصی رابطه دارد: تعداد الکترونه_ای آزاد برابر است با: ‏Figure 3.44 A silicon crystal doped with a trivalent impurity. Each dopant ‏atom gives rise to a hole, and the semiconductor becomes p type. پیوند pnدر حالت مدار باز ‏ ‏ اگر دو قطع_ه نیمه هادی نوع nو pبه هم متصل شوند ،در م_حل اتصال غلظت الکترونها و حفره ها با هم برابر نبوده و لذا حفره ها از ناحیه pبه سمت ناحیه n حرکت کرده و یک جریان نفوذی از pبه سم_ت nخواهیم داشت. به هم_ین ترتیب الکترونها نیز از ناحیه nبه ناحیه pنفوذ خواهند نمود و یک مولفه دیگر به جریان نفوذی اضافه خواهند کرد .مجموع این دوجریان یک جریان نفوذی برابر با IDایجادخواهد کرد. ‏Figure 3.45 (a) The pn junction with no applied voltage (open-circuited terminals). (b) The ‏potential distribution along an axis perpendicular to the junction. ناحیه تخلیه ‏ ‏ حفره هائی که از ناحیه pبه ناحیه nنفوذ میکنند به سرعت با الکترونهای آزادی که به وفور در این ناحیه وجود دارند ترکیب شده و تعدادی از آنها را از گردونه فعالیت خارج میکنند .این امر باعث میشود تا حالت تعادلی که قبال بین الکترونها و بارهای مثبت این ناحیه وجود داشت از بین رفته و در مرز بین دو ناحیه، منطقه ای بوجود آید که فاقد الکترون آزاد باشد .در نتیجه این قسمت از لحاظ الکتریکی خنثی نبوده ودارای بار مثبت خواهد شد. به این ناحیه ناحیه تخلیه گفته میشود. ‏ ‏ پدیده مشابهی برای الکترونهائی که از ناحیه nبه ناحیه pنفوذ میکنند رخ داده و باعث میشود تا یک ناحیه تخلیه فاقد حفره در نزدیکی مرز بوجود آید. وجود بار مثبت و منفی در اطراف ناحیه تخلیه باعث میشود تا یک میدان الکتریکی در این ناحیه بوجود آید. ‏Figure 3.45 (a) The pn junction with no applied voltage (open-circuited terminals). (b) The ‏potential distribution along an axis perpendicular to the junction. مقدار ولتاژ ناحیه تخلیه در غیاب میدان الکتریکی خارجی ،ولتاژ ناحیه تخلیه عبارت است از: که مقدار آن برای سیلیکون در درجه حرارت معمولی برابر با 0.6تا 0.8ولت است. توجه شود که اگر ولتاژ دو سر یک دیود در حالت باز اندازه گیری شود برابر با صفر خواهد بود زیرا در نقطه اتصال فلز به نیمه هادی ولتاژ کنتاکتی وجود دارد که مقدار آن دقیقا برابر با این ولتاژ خواهد شد. عرض ناحیه تخلیه عرض ناحیه تخلیه در دو طرف یکسان نبوده و بستگی به مقدار ناخالصی دو طرف دارد .اگر سطح مقطع این ناحیه Aباشد برای برقراری تعادل الکتریکی داریم: بعلت اختالف زیاد غلظت دو طرف ممکن است عمده ناحیه تخلیه در یکطرف نیمه هادی قرار بگیرد .عرض کل ناحیه از رابطه زیر بدست می آید که معموال بین 0.1تا 1میکرومتر است ‏ ناحیه پیوندی pnتحت ولتاژ معکوس اگر رفتار دیود در گرایش معکوس را با منبع جریانی برابر با Is نشان دهیم ،این جریان باید توسط مدار خارجی الکترونها را از ناحیه nبه ناحیه pببرد .خروج الکترون از ناحیه nباعث خواهد شد تا تعداد بارهای مثبت آن افزایش یابد که خود به معنای اضافه شدن به عرض ناحیه تخلیه است. اتفاق مشابهی برای حفره ها در ناحیه pمی افتد و با حذف آنها از این ناحیه عرض ناحیه تخلیه زیاد شده و در نتیجه ولتاژ ناحیه تخلیه نیز افزایش یافته و باعث کاهش جریان نفوذی در ناحیه تخلیه میشود. ‏Figure 3.46 The pn junction excited by a constant-current source I in the reverse direction. To avoid breakdown, I is kept ‏smaller than IS. Note that the depletion layer widens and the barrier voltage increases by VR volts, which appears between the ‏terminals as a reverse voltage. پیوند pnدر ناحیه شکست ‏ ‏ ‏ اگر به دیود جریان معکوسی بزرگتر از Isاعمال شود ،دو پدیده جدید با نامهای اثر زنر و اثر بهمنی در دیود اتفاق میافتند .پدیده زنر برای دیود هائی اتفاق میافتد که ولتاژ شکست آنها کمتر از 5 ولت باشد .وقتی که ولتاژ معکوس از این حد فراتر میرود میتواند باعث شکسته شدن پیوند کوواالنسی و آزاد شدن الکترون حفره در ناحیه پیوندی شود .تعداد آنها بقدری خواهد بود که جریان مورد نیاز مدار خارجی در ناحیه شکست را تامین نمایند. پدیده بهمنی وقتی اتفاق می افتد که الکترونها تحت تاثیر میدان خارجی از پیوند خود جدا شده و با سرعت به حرکت در می آیند .این الکترونهای سریع در اثر برخورد با اتمهای مجاور باعث ازاد شدن حفره الکترون دیگری میشوند که به نوبه خود میتواند الکترونهای دیگری را آزاد کند. مقدار جریانی که در این پدیده ها از دیود عبور میکند توسط مدار خارجی محدود خواهد شد. ‏Figure 3.48 The pn junction excited by a reverse-current source I, where I > IS. The junction breaks down, and a voltage .VZ , with the polarity indicated, develops across the junction پیوند pnدر گرایش مستقیم در گرایش مستقیم جهت جریان بگونه ای است که باعث تزریق الکترون به ناحیه nو حفره به ناحیه pمیشود .تزریق حاملهای اکثریت باعث میشود تا تعدادی از بارهای ناحیه تخلیه خنثی شده و از عرض ان کاسته شود. با کاسته شدن عرض ناحیه تخلیه ولتاژ barrierآن کاسته شده و اجازه عبور تعداد بیشتری حفره و الکترون از این ناحیه داده میشود که باعث افزایش جریان نفوذی میگردد. ‏Figure 3.49 The pn junction excited by a constant-current source supplying a current I in the forward direction. The depletion ‏layer narrows and the barrier voltage decreases by V volts, which appears as an external voltage in the forward direction. توزیع حاملهای تزریق شده ‏ تزیق حاملهای اقلیت به نواحی باعث میشود تا غلظت آن در هر ناحیه از مقدار تعادل حرارتی بیشتر شود که توزیع آن مطابق شکل زیر خواهد بود .این توزیع باعث افزایش جریان نفوذ و بیشتر شدن آن از مقدار Isمیشود. ‏Figure 3.50 Minority-carrier distribution in a forward-biased pn junction. It is assumed that the p region is more heavily doped ‏than the n region; NA @ ND. رابطه جریان و ولتاژ دیود توزیع حاملها در گرایش مستقیم در لبه ناحیه تخلیه از رابطه زیر پیروی میکند. و مقدار آن برای سایر نواحی بر اساس فاصله از رابطه زیر تبعیت میکند LED در یک پیوند PNکه در گرایش مستقیم قرار داشته باشد تعداد زیادی الکترون و حفره از مرز پیوند عبور کرده و با حفره و الکترونهای ناحیه مجاور ترکیب میشوند .در اثر این ترکیب به شرط داشتن یک bandgapمناسب مقداری نور تولید میشود. دیود LEDبنحوی ساخته میشود که این نور قابل مشاهده باشد. دیود نوری ()photodiode این دیود ها برای تشخیص نور ساخته میشوند .دارای محفظه ای هستند که نور را به سطح پیوند میتاباند. این دیود در گرایش معکوس مورد استفاده قرار میگیرد .فوتون های نوری که به ناحیه تخلیه میتابد باعث تولید الکترون و حفره میشوند که به سرعت توسط میدان الکتریکی اعمالی جذب میشوند. اگر عرض ناحیه تخلیه نسبت به عرض دیود بسیار کم باشد جریانی که در ناحیه پیوند ایجاد میشود با شدت نور متناسب خواهد بود. معموال از مواد نیمه هادی نظیر گالیم آرسناید ساخته میشوند.
39,000 تومان