دیاک :

دیاک : دياك عنصري دوپايه است و مشابه ترانزيستوري است كه بيس ندارد. از هر دو طرف (باياس مستقيم و معكوس ) جریان را عبور مي دهد و روشن شدن آن بستگي به ولتاژ آستانه تعريف شده ( يا شكست ) دارد. دیاک درتوليد پالس بكار برده مي شود.در واقع دیاک و تریستور و ترایاک هم خانواده اند و همگی در حالت کلی مانند دیود خاصیت هدایت کنندگی دارند اما با این تفاوت که تریستور و ترایاک عناصر سه پایه ای هستند که تکامل یافته اند و علاوه بر اینکه از هر دو طرف جریان را عبور میدهند دارای پایه گیت برای کنترل زمان عبور جریان نیز میباشند. ترایاک : ترایاک نمونه پیشرفته تر تریستور است ٬ که هدایت دو طرفه ولتاژ از مشخصه های آن به شمار می آید. این قطعه نیز 3 پایه دارد که ((ترمینال شماره ی یک ولتاژ اصلی یا MT1)) و (( ترمینال شماره دو ولتاژ اصلی یا MT2 )) و ((گیت)) نامیده میشوند. ولتاژ اعمال شده به MT2 نسبت به ولتاژ MT1 چه مثبت باشد و چه منفی میتوان پالسهای تحریک مثبت و منفی را به گیت اعمال کرد(نسبت به MT1).بنابر این ترایاک برای کنترل تمام موج سیگنال AC مناسب بوده و آن را مانند تریستور میتوان مورد استفاده قرار داد. روشن و خاموش شدن تریستور و ترایاک با سرعت بسیار زیادی صورت میپذیرد در نتیجه پالسهای گذرای بسیار کوتاهی ایجاد میشود ٬ که ممکن است مسافت بسیار زیادی را در طول سیم طی کنند.برای جلوگیری از ایجاد چنین نویزهایی ٬ معمولا استفاده از نوعی فیلتر LC ضروری خواهد بود. تریستورها : تریستورها(که به آنها یکسوسازهایی با کنترل سیلیکونی نیز میگویند) 3 پایه داشته ٬ و میتوان آنها را برای قطع و وصل و یا کنترل توان سیگنالهای AC نیز مورد استفاده قرار داد.ترمیستور نیز مانند دیود ((آند)) و ((کاتد)) دارد. اما علاوه بر آنها پایه سومی به نام ((گیت)) نیز وجود دارد ٬ که با اعمال پالس جریانی کوتاه مدت از آن طریق ٬ میتوان تریستور را تحریک کرد. ترانزیستور قابل تحریک PNPN بود که تریستور یا همان یکسو کننده کنترل شونده سیلیکونی SCR نام گرفت. از زمانی که اولین تریستور ازنوع یکسو کننده کنترل شونده سیلیکونی در اواخر سال 1957 اختراع شد تا زمان حاضر،پیشرفت های زیادی در الکترونیک قدرت رخ داده است. تا سال1970 تریستورهای معمولی منحصرا برای کنترل توان در کاربردهای صنعتی بکار میرفتند. از سال 1970 به بعد انواع مختلفی از عناصر نیمه هادی قدرت ساخته شد و به بازار آمد. میشه به پنج طبقه تقسیم کرد: -1دیودهای قدرت -2تریستورها -3ترانزیستورهای پیوند دوقطبی قدرتBJT ها MOSFET-4 های قدرت 5-ترانزیستورهای دوقطبی باگیت عایق شدهIGBT , و ترانزیستورهای با القای استاتیکی SIT بسته به شرایط موجود این قطعه با سرعت زیادی از حالت هدایت به حالت قطع میرود.در حالت ((قطع)) فقط جریان نشتی بسیار اندکی از تریستور عبور میکند که میتوان آن را نادیده گرفت(مقاومت بسیار بزرگی از خود نشان میدهد) ٬ اما مقاومت آن در حالت (( روشن)) بسیار اندک است.وقتی تریستور روشن شود در همان حالت باقی میماند ( یعنی در واقع در همان حالت قفل میشود) و تا زمانی که جریان مستقیم آن قطع نشده باشد ٬ در این حالت برقرار خواهد ماند. در مدارهای DC تا زمانی که ولتاژ تغذیه قطع نشود ٬ تریستور همچنان روشن خواهد ماند اما در مدارهای AC با هر بار معکوس شدن قطبیت سیگنال AC ترمیستور به صورت خودکار خاموش خواهد شد. تریستورها را میتوان به 8 طبقه تقسیم کرد: الف) تریستورها با کموتاسیون اجباری ب) تریستور با کموتاسیون خط ج) تریستور خاموش شونده از طریق گیت GTO د) تریستورهای هدایت معکوسRCT ه) تریستور با القای استاتیک SITH و) تریستورهای کمک گیرنده از گیت برای خاموشیGATT ز) یکسو کننده های کنترل شونده سیلیکونی فعال شونده با نور LASCR ح) تریستورهای کنترل شونده(MOS ( MCT تریستور سه سر دارد: آند ، ماتد و گیت.وقتی جریان کوچکی از سر گیت به کاتد برود به شرط آنکه پتانسیل آند از کاتد بیشتر باشد تریستور هدایت میکند.هنگامی که تریستور در حال هدایت کردن است مدار گیت کنترلی ندارد و تریستور به هدایت کردن ادامه میدهد. زمانی که تریستور در حال هدایت است افت ولتاژ مستقیم روی آن مقدار کمی بین 5. تا 2 ولت دارد.برای خاموش کردن تریستور میتوان ولتاژ آند را مساوی یا کوچکتر از کاتد کرد. تریستور ها با کموتاسیون خط بخاطر شکل طبیعی سینوسی ولتاژ ورودی خودشان خاموش میشوندو تریستورها با کموتاسیون اجباری توسط یک مدار اضافی که مدار کموتاسیون نام دارد خاموش میشوند. ترمیستورها : یکی از مشخصه های مورد نظر در مورد مقاومتهای معمولی این است که در محدوده وسیعی از تغییرات دمای محیطی ٬ مقاومت آنها تغیر نکند. اما تر میستورها(یعنی مقاومتهای حرارتی) آگاهانه بصورتی ساخته شده اند کهمشخصه هایشان با تغییر دمای محیط تغییر کند.به این ترتیب آنها را میتوان به عنوان سنسور ٬ و یا قطعات جبران کننده تغییرات حرارتی مورد استفاده قرار داد. دو نوع ترمیستور اصلی وجود دارد : با ضریب حرارتی منفی (N.T.C) و ضریب حرارتی مثبت ( P.T.C) . در دمای 25 درجه سانتیگراد ٬ مقاومت نمونه های معمول N.T.C در حدود چند صد اهم (یا چند کیلو اهم) میباشد که با افزایش دما تا 100 درجه سانتیگراد ٬ مقاوت آن تا حد دهها اهم کاهش می یابد .اما مقاومت P.T.C در محدوده صفر تا 75 درجه سانتیگراد تقریبا ثابت است(معمولا در حدود 100 اهم).در درجه حرارت بالاتر از این حد(معمولا 120 _ 80 درجه سانتیگراد)مقاومت آن به سرعت بالا میرود(حد اکثر تا 10 کیلو اهم). ترمیستورهای مدرن (ترمیستورهای نیم رسانا( حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را می‌توان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان می‌دهد. در ابتدا انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از حرکت گرمایی یعنی انرژی داخلی نیم رساناها ، تأمین می‌شد. ولی این انرژی را جسم می‌تواند در ضمن جذب انرژی نور به الکترون انتقال دهد. مقاومت چنین نیم رساناهایی بر اثر نور به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. این پدیده را نور رسانش فوتو رسانش یا اثر فوتو الکتریکی ذاتی گویند. اصطلاح ذاتی در اینجا تأکید بر این واقعیت دارد که الکترونهای آزاد شده با نور ، مانند انتشار الکترون از فلز درخشانی که به “اثر فوتوالکتریک غیر ذاتی“ معروف است، مرزهای جسم را ترک نمی‌کنند. این الکترونها در جسم باقی می‌مانند و دقیقا رسانندگی آن را تغییر می‌دهند. دستگاههایی که بر پایه این پدیده ساخته می‌شوند را در مقیاس صنعتی برای دستگاههای اعلان و خودکار بکار می‌برند (مانند دزدگیر و ...). فقط بخش کوچکی از الکترونهای آزاد نیم رسانا در حالت آزادند و در جریان شرکت می‌کنند. اما درست این است که بگوییم همین الکترونها بطور دائم در حالت آزادند و دیگران در حالت مقید. بر عکس ، در نیم رساناها همزمان دو فرآیند رخ می‌دهد: از یک طرف با صرف انرژی داخلی یا انرژی نورانی فرآیند آزادسازی الکترونها اتفاق می‌افتد. از طرف دیگر ، فرآیند ربایش الکترونهای آزاد ، یعنی ترکیب مجدد آنها با بعضی از یونهای باقیمانده (یعنی ، اتمهایی که الکترونهایشان را از دست داده‌اند) مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، هر الکترون آزاد شده فقط مدت کوتاهی (از 3-10 تا 8-10 ثانیه) آزاد می‌ماند. همواره الکترونهایی وجود دارد که پیوسته جایشان را با الکترونهای مقید عوض می‌کنند. تعادل بین الکترونهای آزاد و مقید از نوع تعادل دینامیکی است. فوتوسل نور مي تواند به الكترونهاي موجود در يك فلز انرژي بدهد و موجب شود كه اين الكترونها با انرژي جنبشي خاصي سطح فلز را ترك كنند . چون فلز در بدو امر بدون بار است از دست رفتن الكترونها در فلز بار مثبت به جا مي گذارد . هر گاه يك رسانا در جايي گذاشته شود كه بتواند الكترونها را جمع آوري كند اين رسانا بار منفي پيدا مي كند . چنين وسيله اي كه چشم الكتروني ناميده ميشود مي تواند براي توليد جريان الكتريكي از نور خورشيد مورد استفاده قرار گيرد . توجه داشته باشيد كه وقتي تجمع بار زياد مي شود الكترونها به علت بار منفي موجود در كلكتور رانده مي شوند ( و بار فلز فرار الكترونها را مشكل تر مي كند) و در نتيجه الكترونها سرگردان شده و به راه ( نادرستي ) مي روند . آن چه براي رفع اين مشكل لازم است نوعي (راهرو يك طرفه ) است كه امكان مي دهد الكترون ها فقط در يك جهت جريان پيدا كنند . اين كار تا اندازه محدودي با ساختن صفحه اي حساس به نور ، از فلزي كه الكترونها ي خود را به سهولت آزاد كند ، و ساختن كلكتوري از يك فلز كه چنين خاصيتي را نداشته باشد ، انجام مي شود . اما تاكنون چشمي الكتروني كه بتواند به عنوان يك منبع انرژي مفيد به كار آيد ساخته نشده است . يك ( راهرو يك طرفه ) بهتر ممكن است به صورت ساندويچي از دو لايه ماده متفاوت ساخته شود به طوري كه نور را جذب كند و الكتريسيته را بسيار بهتر از يك عايق ولي نه به خوبي يك فلز هدايت كند . سيليسم و ژرمانيوم نمونه هاي خوبي از اين گونه موادند ( كه نيم رسانا ناميده مي شوند) . خاصيت اتصالي بين دو نيم رسانا ي مناسب اين است كه جريان الكتريكي در آن ها فقط در يك جهت مي تواند جريان پيدا كند. هرگاه نور به اتصال مذكور برخورد كند ، همچنان كه درباره چشم الكتروني ديديم ، سبب جدايي بار مي شود . جدايي بار بين دو لايه اختلاف پتانسيل ايجاد مي كند ، اين فرايند را اثر فوتوولتايي مي‌گويند زيرا نور ولتاژ ايجاد مي كند . هرگاه مداري آن دو را به هم متصل كند ولتاژ جريان الكتريكي به وجود مي‌آورد . اين(ساندويچ )را فوتوسل يا سلول خورشيدي مي نامند . چند چيز مانع مي شود كه سلول خورشيدي تمام انرژي نور را به الكتريسيته تبديل كند . نخست آن كه مقداري از نور باز تابيده مي شود و مقداري از آن هم به طور مستقيم از سلول مي گذرد ، اين نور هرگز مورد استفاده سلول قرار نمي گيرد . دوم آن‌كه هرچند اتصال مذكور (راهروي يك طرفه ) خوبي است ولي كامل نيست . بدين معني از بارهاي + و – ايجاد شده در واقع بار ديگر درون سلول با هم تركيب مي‌شوند اين زاييده را (بار تركيب) مي‌گويند . نتيجه كلي اين رويداد آن است كه مقداري از انرژي به الكتريسيته تبديل نشده بلكه سبب گرم كردن سلول مي شود . پژوهشگران در اين‌باره دو هدف عمده را براي اصلاح سلولهاي خورشيدي دنبال مي كنند -1باز تركيب بارهاي + و – را كاهش ميدهند تا سلول در حد ممكن كارآيي پيدا كند . -2سلول هايي بسازند كه توليد انبوه آن‌ها به طور ارزان امكان پذير باشد . ديودها (Diodes) همانطور که مي دانيد ديود ها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي دهند و در جهت ديگر در مقابل عبور جريان از خود مقاومت بالايي نشان مي دهند. اين خاصيت آنها باعث شده بود تا در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي ، به آن دريچه يا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتريکي يک ديود هنگامي عبور جريان را از خود ممکن مي سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنيد. مقدار ولتاژي که باعث ميشود تا ديود شروع به هدايت جريان الکتريکي نمايد ولتاژ آستانه ناميده مي شود که چيزي حدود 0.6 تا 0.7 ولت مي باشد. دو نمونه از انواع ديودها و منحني مشخصه يك ديود اما هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل مي کنيد (+ به کاتد و - به آند) جرياني از ديود عبور نمي کند، مگر جريان بسيار کمي که به جريان نشتي يا Leakage معرف است که در حدود چند µA يا حتي کمتر مي باشد. اين مقدار جريان معمولآ در اغلب مدار هاي الکترونيکي قابل صرفنظر کردن بوده و تاثير در رفتار ساير المانهاي مدار نميگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام ديود ها يک آستانه براي حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بيش از آن شود ديود مي سوزد و جريان را در جهت معکوس هم عبور مي دهد. به اين ولتاژ آستانه شکست يا Breakdown گفته مي شود. انواع ديودهای قدرت بسته به مشخصه های بازيابی و روشهای ساخت ديودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسيم کرد. ۱-ديودهای استاندارد يا همه منظوره ۲-ديودهای بازيابی معکوس ۳-ديودهای شاتکی ديودهای همه منظوره ديودهای يکسوکننده همه منظوره زمان بازيابی معکوس نسبتا زيادی دارند که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پايين بکار می روند که زمان بازيابی چندان اهميت ندارد محدوده جريان اين ديودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کيلو ولت می باشد . اين ديودها معمولا به روس ديفيوژن ساخته می شوند . با اين وجود يکسو کننده های آلياژی که در منابع تغذيه دستگاههای جوشکاری بکار می روند از لحاظ هزينه به صرفه ترند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد. ديودهای بازيابی معکوس ديودهای بازيابی سريع زمان بازيابی کوچک در حدود ۵μs دارند. اين ديودها در مدارهای مبدل های dc به dc و dc به ac که سرعت بازيابی اغلب اهميت بحرانی دارد بکار ميروند. محدوده جريانی کارکرد اين ديودها از کمتر از يک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کيلو ولت است. برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت ديودهای بازيابی سريع معمولا به روش ديفيوژن ساخته می شوند و زمان بازيابی بوسيله ديفيوژن طلا يا پلاتين کنترل می شود.برای مخدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت ديود های اپی تکسيال سرعت کليد زنی بيشتری نسبت به ديود های ديفيوژنی دارند. ديود های اپی تکسيال ژهنای بيس کمی دارند که باعث می شود زمان بازيابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند . ديودهای شاتکی مشکل ذخيره بار در پيوند p-n در ديودهای شاتکی حذف با به حداقل رسيده است.اين کار از طريق يک سد پتانسيل که ميان يک فلز ويک نيمه هادی وصل می شودانجام می پذيرد. يک لايه فلزی روی يک لايه اپی تکسيال باريک از سيليکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسيل رفتار يک پيوند p-n شبيه سازی می کند. عمل يکسو سازی فقط به حامل های اکثريت بستگی دارد و در نتيجه حامل های اقليت اضافی برای ترکيب شدن وجود ندارند. اثر بازيابی منحصرا به خاطر ظرفيت خازنی خود پيوند نيمه هادی است انواع دسته بندي ديودها در دسته بندي اصلي ، ديودها را به سه قسمت اصلي تقسيم مي کنند : ديودهاي سيگنال (Signal) که براي آشکار سازي در راديو بکار مي روند و جرياني در حد ميلي آمپر از خود عبور مي دهند ، ديودهاي يکسوکننده (Rectifiers) که براي يکسوسازي جريانهاي متناوب بکاربرده مي شوند و توانايي عبور جريانهاي زياد را دارند و بالآخره ديود هاي زنر (Zener) که براي تثبيت ولتاژ از آنها استفاده مي شود. 1- ديودهاي سيگنال اين نوع از انواع ديودها براي پردازش سيگنالهاي ضعيف - معمولا" راديويي - و کم جريان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترين و پر استفاده ترين آنها که ممکن است با آن آشنا باشيد ديود 1N4148 است که از سيليکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقيم آن 0.7 ولت است. اما برخي از ديود هاي سيگنال از ژرمانيم هم ساخته مي شوند ، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقيم پايينتري دارد ، حدود 0.2 ولت. به همين دليل از اين نوع ديود بيشتر براي آشکار سازي امواج مدوله شده راديويي استفاده مي شود. بصورت يک قانون کلي هنگامي که ولتاژ شکست مستقيم ديود خيلي مهم نباشد ، از ديودهاي سيليکون استفاده مي شود. دليل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محيط يا حرارت هنگام لحيم کاري و نيز مقاومت الکتريکي کمتر در ولتاژ مستقيم است. همچنين ديود هاي سيليکوني سيگنال معمولا" در ولتاژ معکوس جريان نشتي بسيار کمتري نسبت به نوع ژرمانيم دارند. از کاربرد ديگري که براي ديودهاي سيگنال وجود دارد مي توان به استفاده از آنها براي حفاظت مدار هنگامي که رله در يک مدار الکترونيکي قرار دارد نام برد. 2- ديودهاي زنر از اين ديودها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي شود. اين نوع از ديود ها براي شکسته شدن با اطمينان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند ، بنابراين بدون ترس مي توان آنها را در جهت معکوس باياس کرد و از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده نمود. 3- ديود هاي يکسوساز ديود هاي يکسوساز عموما" در مدارهاي جريان متناوب بکار برده مي شوند تا با کمک آنها بتوان جريان متناوب (AC) را به مستقيم (DC) تبديل کرد. اين عمليات يکسوسازي يا Rectification ناميده مي شود. از مشهورترين اين ديودها مي توان به انواع ديودهاي 1N400x و يا 1N540x اشاره کرد که داراي ولتاژ کاري بين 50 تا بيش از 1000 ولت هستند و مي توانند جريان هاي بالا را يکسو کنند. ديودهاي يکسوساز معمولآ از سيليکون ساخته مي شوند و ولتاژ باياس مستقيم آنها حدود 0.7 ولت مي باشد. يکسو ساز نيم موج با استفاده از يک ديود. انواع ديودها 1- ديود تونلي ديود تونلی يک قطعه پيوندی p-n است که بر اساس تونل زنی مکانيک کوانتومی الکترونها از درون سد پتانسيل پيوند عمل می‌کند. چگونگی تونل زنی برای جريان معکوس در اصل اثر زنر است ، هر چند مقدار اندکی گرايش معکوس برای شروع آن در ديودهای تونلی لازم است. نمودار جريان- ولتاژ اين ديود نشاندهنده يك خاصيت بسيار جالب آن ، بنام مقاومت منفي مي باشد. مقاومت منفي ديود تونل را مي‌توان براي کليد زني ، نوسان ، تقويت و ساير عمليات مداري مورد استفاده قرار داد. اين حوزه وسيع کاربردي همراه با اين واقعيت که فرايند تونل زني تاخير زماني رانش و نفوذ را ندارد ، ديود تونلي را يک انتخاب طبيعي براي مدارهاي بسيار سريع ساخته است. 2- ديودهاي نور گسل در ديودي که باياس مستقيم دارد ، الکترونهاي نوار رسانش از پيوندگاه عبور کرده و به داخل حفره‌ها مي‌افتند. اين الکترونها به هنگام صعود به نوار رسانش انرژي دريافت کرده بودند که به هنگام برگشت به نوار ظرفيت انرژي دريافتي را مجددا تابش مي‌کنند. در ديودهاي يکسوساز اين انرژي به صورت گرما پس داده مي‌شود ، ولي ديودهاي نور گسل LED اين انرژي را به صورت فوتون تابش مي‌کنند. 3- فوتوديودها انرژي گرمايي باعث توليد حامل‌هاي اقليتي‌ در ديود مي‌گردد. با افزايش دما جريان ديود در باياس معکوس افزايش مي‌يابد. انرژي نوري هم همانند انرژي گرمايي باعث بوجود آمدن حاملهاي اقليتي ‌مي‌گردد. کارخانه‌هاي سازنده با تعبيه روزنه‌اي کوچک براي تابش نور به پيوندگاه ديودهايي را مي‌سازند که فوتوديود ناميده مي‌شوند. وقتي نور خارجي به پيوندگاه يک فوتوديود که بايس مستقيم دارد فرود آيد ، زوجهاي الکترون _ حفره در داخل لايه تهي بوجود مي‌آيند. هرچه نور شديدتر باشد ، مقدار حاملهاي اقليتي ‌نوري افزايش يافته ، در نتيجه جريان معکوس بزرگتر مي‌شود. به ‌اين دليل فوتوديودها را آشکارسازهاي نوري گويند. 4- ديود خازني ( وراکتور ) نواحي p و n در دو طرف لايه تهي را مي‌توان مانند يک خازن تخت موازي در نظر گرفت، ظرفيت اين خازن تخت موازي را ظرفيت خازن انتقال يا ظرفيت پيوندگاه گويند. ظرفيت خازن انتقال CT هر ديود با افزايش ولتاژ معکوس کاهش مي‌يابد. ديودهاي سيلسيم که براي اين اثر ظرفيتي طراحي و بهينه شده‌اند ، ديود با ظرفيت متغيير يا وارکتور نام دارند. وراکتور موازي با يک القاگر تشکيل يک مدار تشديد را مي‌دهد که با تغيير ولتاژ معکوس وراکتور مي‌توانيم فرکانس تشديد را تغيير بدهيم. 6- ديودهاي زنر اين ديود سيليسيم براي کار در ناحيه شکست طراحي و بهينه شده است ، گاهي آن را ديود شکست هم مي‌گويند. با تغيير ميزان آلايش ، کارخانه‌هاي سازنده مي‌توانند ديودهاي زنري بسازند که ولتاژ شکست آنها از دو تا دويست ولت تغيير کند. با اعمال ولتاژ معکوس که ‌از ولتاژ شکست زنر بگذرد ، وسيله‌اي خواهيم داشت که مانند يک منبع ولتاژ ثابت عمل مي‌کند. وقتي غلظت آلايش در ديود خيلي زياد باشد ، لايه تهي بسيار باريک مي‌شود. ميدان الکتريکي در لايه تهي بسيار شديد است. ميدان چنان شديد است که ‌الکترونها را از مدارهاي ظرفيت خارج مي‌کند. ايجاد الکترونهاي آزاد به ‌اين روش را شکست زنر مي‌ناميم. استفاده از ديود زنر براي تهيه ولتاژ ثابت ديودهاي زنر معمولا" با حروفي که در آنها Z وجود دارد نامگذاري مي شوند مانند BZX يا BZY و ... و ولتاژ شکست آنها نيز معمولا" روي ديود نوشته مي شود، مانند 4V7 که به معني 4.7 ولت است. همچنين توان تحمل اين ديود ها نيز معمولا" مشخص است و شما هنگام خريد بايد آنرا به فروشنده بگوييد ، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسيار رايج است. کاربردها قطعات پيوندي p - n در صنعت الکترونيک از اهميت ويژه‌اي برخوردارند. به عنوان مثال ديودهاي نور افشان LED در نمايشگرهاي ديجيتالي و گسيلنده‌هاي نور قرمز GaAs و InP بويژه براي سيستمهاي مخابرات نوري مناسب هستند. آرايش ليزر نيم رسانا ، آشکارساز نوري را مي‌توان در سيستم ديسک فشرده براي خواندن اطلاعات ديجيتال از ديسک چرخان مورد استفاده قرار داد. کاربرد بسيار مهم پيوندها به عنوان باتري‌هاي خورشيدي است که ‌انرژي نوري جذب شده را به انرژي ‌الکتريکي مفيد تبديل مي‌کنند. ديودهاي با ظرفيت متغير در توليد رموني‌ها ، مخرب فرکانس‌هاي مايکروويو و فيلترهاي فعال است. ديودهاي زنر به عنوان مرجع در مدارهايي که نيازمند مقدار معيني از ولتاژ هستند ، استفاده مي‌شوند. یک سو سازی و اینورت کردن اجزا یک سو کننده و اینورت کننده سیستم های اولیه از یک سو سازهای آرک ـ جیوه استفاده می کردند که قابل اعتماد نبودند. برای اولین بار شیرهای تریستوری در 1960م به کار گرفته شدند. تریستور یک نیمه هادی حالت جامد مشابه دیود است اما با یک ترمینال کنترلی اضافی که از آن در یک لحظه معین در سیکل جریان متناوب برای دادن فرمان به تریستور استفاده می شود. امروزه از ترانزیستور دو قطبی گیت عایق شده (IGBT) نیز به جای تریستور استفاده می شود. به دلیل اینکه ولتاژ در HVDC گاهاً حول 500 کیلو ولت است و از ولتاژ شکست دستگاه های نیمه هادی بیشتر است، مبدل های HVDC با استفاده از تعداد زیادی نیمه هادی ساخته می شوند که سری شده اند. با این کار عملا ولتاژی که روی هر نیمه هادی می افتد کاهش می یابد و می توان از نیمه هادی های با ولتاژ شکست پایین تر که ارزان تر نیز هستند استفاده کرد. برای دادن فرمان به تریستور ها نیاز به یک مدار فرمانی داریم که با ولتاژی پایین عمل می کند و می بایست از مدار ولتاژ بالای سیستم جدا شود. این کار معمولا به صورت اپتیکی یا نوری انجام می شود. در یک سیستم کنترل هایبرید تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پایین پالس های نوری را در طول فیبرهای نوری به بخش ولتاژ بالا کنترل الکترونیکی ارسال می کنند. یک عنصر کلید زنی کامل بدون در نظر گرفتن ساختارش عموما یک شیر خوانده می شود. سیستم های یک سو سازی و اینورتری یک سوسازی و اینورژن اساسا یک مکانیزم را دارا هستند. بسیاری از پست های برق بگونه ای ساخته شده اند تا بتوانند هم به صورت یک سوساز و هم به صورت اینورتر عمل کنند. در سر جریان متناوب یک دسته از ترانسفورماتورها قرار داده می شوند که اغلب سه ترانسفورماتور تک فاز جدا از هم هستند که ایستگاه مورد نظر را از تغذیه جریان متناوب جدا می کنند تا بتوانند یک زمین محلی را ایجاد کنند و نیز تا یک ولتاژ مستقیم نهایی صحیح را تضمین کنند. سپس خروجی این سه ترانسفورماتور به یک پل یک سوساز شامل تعدادی شیر وصل می شود. ساختار اصلی شامل شش شیر است که هر سه شیر هر سه فاز را به یکی از دو سر ولتاژ مستقیم وصل می کند. اما به هر حال در این سیستم، به دلیل اینکه هر 60 درجه یک تغییر فاز داریم یا به عبارتی یک ولتاژ شش پالسه داریم، هارمونیک های این ولتاژ هم قابل ملاحضه اند. یک ساختار بهبود یافته این سیستم از 12 شیر (که اغلب به عنوان سیستم 12 شیره شناخته شده) استفاده می کند. در این سیستم جریان متناوب ورودی را قبل از ترانسفورماتور ها به دو بخش تقسیم می کنیم. یک بخش را به یک اتصال ستاره از ترانسفورماتورها اعمال می کنیم و بخش دیگر را به یک اتصال مثلث از ترانسفورماتورها در نظر می گیریم. در این صورت شکل موج خروجی این دو ترانسفورماتور سه فاز با هم 30 درجه اختلاف فاز خواهد داشت. حال 12 شیری که داریم هر یک از این دو دسته سه فاز را به ولتاژ مستقیم وصل می کنند و در این صورت هر 30 درجه یک تبدیل فاز خواهیم داشت، یا یک ولتاژ 12 پالسه خواهیم داشت که این به معنی کاهش قابل ملاحضه هارمونیک ها است. علاوه بر تغییر دادن ترانسفورماتورها و شیرها، می توان توسط اجزا راکتیو، پسیو و مقاومتی مختلفی برای حذف هارمونیک های موجود بر روی ولتاژ مستقیم استفاده کرد.

دیاک :

مطالب مشابه :

دیاک :

دیود چیست ؟

ترانزیستور (مقاله وتحقیق)

دیود زنر چیست؟