دنياي بزرگ مهندسي پزشكي

ديود:

دیودها جريان الكتريكي  را دریک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند.. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که با برقرار کردن ولتاژدر جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار شده باشد. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا(forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 ولت می‌‌باشد.

نيمه هادي ها :

نيمه هادي ها اجسامي هستند كه از نظر رسانايي بين هادي و عايق قرار دارند . در وسايل الكترونيكي مثل ديود و ترانزيستور نيمه هادي هاي سيليسيم و ژرمانيوم استفاده مي شود . اين نيمه هادي ها 4 ظرفيتي هستند . نمونه اي از اين نيمه هادي ها كربن ، سيليسيم ، ژرمانيوم  و اكسيد مس مي باشد .

 ديود:

دیودها جريان الكتريكي را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند.. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار شده باشد. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.6 ولت می‌‌باشد.

اگر اتم هاي سيليسيم يا ژرمانيوم بطور منظم كنار هم قرار گيرند  ، شبكه ي كريستالي بوجود مي آورند كه در فضاي 3 بعدي هر اتم با 4 اتم اطرافش فاصله اي مساوي خواهد داشت .

4 الكترون فسفر با اتم هاي اطراف پيوند كوالانسي مي دهد و يك الكترون آزاد باقي مي ماند . هر چه مقدار ناخالصي بيش تر باشد تعداد الكترون هاي آزاد بيش تر است . چون بار الكترون منفي است به اين نيمه هادي نوع N مي گويند .

3 الكترون بور يا الكترون هاي ژرمانيوم پيوند كوالانسي مي دهد و يك جاي خالي براي الكترون چهارم  باقي مي ماند ، به جاي خالي الكترون حفره مي گويند . چون حفره بارش مثبت است به اين نيمه هادي نوع P  مي گويند .

ديود از اتصال يك نيمه هادي نوع  N و يك نيمه هادي نوع  P  بوجود مي آيد و با حرف D  نشان داده مي شود .

باياس : اتصال يك قطعه الكترونيكي به منبع تغذيه ي DC را باياس مي گويند .

انواع باياس ديود :

1-     باياس مستقيم : اگر ديود با رعايت پلاريته به منبع تغذيه بسته شود باياس مستقيم است .

2-     باياس معكوس : اگر ديود بدون رعايت پلاريته به منبع تغذيه وصل شود باياس معكوس يا مخالف مي باشد .

دسته بندی دیودها

در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

و حال توضيحات كامل تري از اين تقسيم بندي:

1-     ديود ركتيفاير – ديودي است كه برق متناوب را به برق مستقيم تبديل مي كند . ديودهاي يكسوساز براي فركانس برق شهر استفاده مي شود .

2-     ديود زينر ( زنر) – براي تثبيت ولتاژ استفاده ميشود.اين ديود اگر در باياس مستقيم قرار گيرد مثل ديود معمولي عمل ميكند ،اما اگر در باياس معكوس قرار گيرد ،حتي اگر ولتاژش از ولتاژ شكست معكوس بيشتر شود ،نميسوزد بلكه ولتاژ دوسرش ثابت ميماند.(هميشه ديود زينر در مدار به صورت معكوس قرار ميگيرد)

3-     ديود نوراني (LED) : ديود نوراني يا LED اگر در باياس معكوس قرار گيرد روشن نميشود اما در باياس مستقيم با عبور جريان از خود نور مي دهند ، به عنوان لامپ كم مصرف در مدارات الكترونيك استفاده ميشود.ولتاژ مجاز ديود نوراني 1/5ولت و جريان مجازش 18-20 ميلي آمپر است

4-   ديود نوري (فتو ديود ) – اين ديود در مدار به صورت معكوس قرار ميگيرد و سد پتانسيل آن با تابش نور شكسته ميشود و جريان عبور ميكند.

هرچه شدت نور تابيده شده بيش تر باشد جريان معكوس بيش تر است .

5-     ديود خازني – نوعي ديود است كه در مدار به صورت معكوس استفاده ميوشد با افزايش ولتاژ معكوس عرض منطقه تخليه افزايش مي يابد و در نتيجه مقدار ظرفيت خازني كاهش مي يابد ايده اصلي استفاده از وركتور تغيير ظرفيت با اعمال ولتاژ متغير است .همينطوربراي تثبيت فركانس در نوسان ساز ها استفاده مي شود .

6-     ديود تانلي – مانند يك مقاومت منفي عمل مي كند .

7-     ديود آشكار ساز –اين ديود براي آشكار نمودن صدا در راديو و آشكار سازي صدا وتصوير در تلوزيون به كار ميرود اين ديود ها براي فركانس هاي بالاتر از برق شهر به كار ميرود .

8-   پين ديود (PIN ) – در فركانسهاي بالاتر از  1 MHZ خاصيت يك مقاومت متغير را دارد .مقدار مقاومت را مي توان توسط جريان مستقيمي كه از ديود مي گذرد تغيير داد .

9-     پل ديود : مدارات الكترونيك با ولتاژ dc كار ميكنند پس بايد برق شهر به ولتاژdc تبديل كرد به عمل تبديل ولتاژ AC به DC يكسو سازي ميگويند . پل ديود به همراه ترانس كاهنده ،مقاومت، ديود زينروخازن صافي عمل يكسوسازي را انجام ميدهند .

 تست ديود:                     

تست دیود  با اهم متر دیجیتال:

  ابتدا رنج سلکتور را در علامت دیود قرار دهید بعد پایه ای مثبت اهم متر را به پایه آند دیود  و پایه ای منفی اهم متر را به کاتد دیود بزنید اگر در صفحه نمایش عدد1يا 0.7  یا 0.3 نمایش داده شد فعلا دیود سالم است حال جای پایه ها را جابه جا کنید یعنی پایه مثبت اهم متر به پایه ای کاتد دیود و پایه منفی اهم متر به پایه مثبت دیود وصل کنید اگر در صفحه نمایش  عدد 1 یا عدد باطری را دیدید دیود سالم است اگر از هر دو طرف عدد 0.3 یا 0.7  نمایش داد شد دیود شما اتصال کوتاه است و معیوب مباشد و اگر از هر دو طرف عدد 1 یا عدد باطری نمایش داده شد دیود شما قطع می باشد و معیوب میباشد.

تست ديود (با اهم متر آنالوگ):

 اهم متر را در رنج R×10  قرار ميدهيم .اگر وقتي فيش ها را به دو سر ديود زديم عقربه حركت كرد(درباياس مستقيم قرار دارد) و با عوض كردن فيش ها عقربه حركت نكرد(در باياس معكوس قراردارد) نشان دهنده اين است كه ديود سالم است .

 اگر با اتصال اهم متردر دوجهت  عقربه حركت نكند ديود قطع است ،اگر با اتصال اهم متر به دو سر ديود در دو جهت عقربه حركت كند ديود اتصال كوتاه شده است.

دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود. از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند. دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد. یکسو سازی جریان متناوب با یک دیود شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته می شود.
بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژ مستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود و در نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه، وظیفه تغذیه بار را بعهده خواهد داشت.
   

پل دیود یا Bridge Rectifiers