Diode là gì ? Ứng dụng của diode trong thực tế

        Để trở thành một người học điện tử chuyên nghiệp và bài bản  thì bạn phải nắm rõ và hiểu về một  linh kiện bán dẫn rất phổ biến  còn được gọi là Diode? Vậy diode là gì? Chúng được cấu tạo thế nào và hình dáng bên ngoài ra sao? Cách thức  sử dụng diode trong thực tế cũng như cần quan tâm những thông số gì của diode khi thiết kế mạch điện tử hoặc sửa chữa điện tử.

Diode trong mạch điện

Diode là gì?

      Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn được chế tạo bởi hợp chất giữa Silic, Photpho và Bori. 3 nguyên tố này được pha tạp với nhau tạo ra hai lớp bán dẫn loại P và loại N được tiếp xúc với nhau.  Một cực của diode đấu với lớp P được gọi là Anot, cực còn lại đấu với lớp N được gọi là Katot. Đặc tính cơ bản nhất của một diode đó là chỉ cho phép dòng điện đi từ A sang K.

Cấu tạo và ký hiệu của diode

Trước hết chúng ta sẽ đi nhìn tổng quan về một số hình dạng diode trong thực tế để có thể nhận biết được diode trong mạch điện

Diode chỉnh lưu 1n4007

Diode công suất lớn

Diode schottky loại nhỏ

Diode chỉnh lưu dòng lớn

Diode xung 1n4148

Diode xung Fr107

Nguyên tắc hoạt động của diode

         Diode chỉ cho phép dòng điện đi từ cực Anot sang cực Katot mà không cho phép dòng điện đi theo chiều ngược lại. Có thể coi diode là một van điện một chiều, trong nhiều mạch điện chúng ta chỉ muốn dòng điện đi theo một chiều cố định thì cần dùng diode để làm nhiệm vụ này.

Nguyên tắc hoạt động của diode

        Cực Anot luôn được ký hiệu là tam giác và cực Katot của diode được ký hiệu là một gạch ngang. Nhìn như hình trên ta thấy rằng khi mắc cực dương của nguồn với Anot thì diode cho dòng điện chạy qua làm bóng đèn sáng, còn khi mắc cực dương của nguồn vào chân Katot thì diode không cho dòng điện chạy qua làm bóng đèn không sáng. Người ta gọi cách mắc như hình bên trái là phân cực thuận, cách mắc như hình bên phải là phân cực ngược.
      Một diode lý tưởng sẽ là một van điện một chiều không gây ra bất cứ một sụt áp nào. Tuy nhiên trong thực tế thì khi có dòng điện chạy qua diode thì nó sẽ gây ra một sụt áp giữa Anot và Katot một điện áp khoảng 0,2 đến 1,4 V tùy vào diode. Điện áp này còn gọi là VF. Để rõ hơn các bạn hãy quan sát một sơ đồ dưới đây.

Sụt áp trên diode khi có dòng điện qua nó

       Vậy là bóng đèn của chúng ta không được cấp trực tiếp một nguồn điện 12V mà chỉ còn 11.3 V do diode đã gây ra một sụt áp 0.7V trên nó. Đây là một điểm bất lợi khi dòng điện qua tải lớn vì nó sinh ra một công suất tiêu tán trên chính diode.

Các thông số quan trọng khi sử dụng diode

+ Dòng điện định mức đi qua diode: Đây là thông số cần quan tâm đầu tiên trước khi chúng ta sử dụng diode trong mạch điện. Mỗi một diode chỉ cho phép một dòng điện tối đa nào đó đi qua. Dòng điện định mức này còn được gọi là IF. Nếu mắc diode trong mạch điện có dòng điện lớn hơn IF của nó thì diode sẽ chết. Ví dụ diode chỉnh lưu 1n4007 có IF =1A. Xem bảng ở dưới .

 + Điện áp ngược chịu đựng: Khi phân cực ngược, diode sẽ không cho dòng điện đi qua nhưng đồng nghĩa nó phải chịu một điện áp ngược dồn vào giữa hai đầu Katot và Anot. Giả sử bạn có một nguồn điện một chiều  có giá trị điện áp khoảng 60V.  Bạn chỉ cần cho một diode 1n4001 đấu Anot với (-) nguồn và đấu Katot với (+) nguồn thì diode này sẽ bị phá hủy ngay mặc dù nó không dẫn điện vì phân cực ngược nhưng điện áp ngược chịu đựng của nó chỉ là 50V (xem ở bảng dưới).  Điện áp ngược chịu đựng của mỗi diode được ghi trong datasheet và ký hiệu là VRRM

Hai thông số quan trọng khi sử dụng diode

+ Tần số đáp ứng của diode: Mỗi một diode chỉ hoạt động ở một tần số tín hiệu cho phép. Nếu một diode chỉ chịu được ở tần số thấp mà mắc vào mạch điện cao tần thì diode sẽ hỏng.

Phân loại diode và công dụng của chúng trong mạch điện

    Diode được chia làm các loại chính sau:
+ Diode chỉnh lưu: Thường hoạt động ở dải tần thấp, chịu được dòng điện lớn và có áp ngược chịu đựng dưới 1000V. Những diode này chủ yếu để dùng chỉnh lưu dòng điện xoay chiều sang một chiều.

+ Diode xung: Là những diode có tần số đáp ứng cao từ vài chục kilo Hecz đến cả Mega Hezt. Những diode này thường được sử dụng nhiều trong các bo nguồn xung, các thiết bị điện tử cao tần.

+ Diode phát quang: Là những đèn LED được sử dụng nhiều làm đèn chiếu sáng, đèn báo hiệu, đèn quảng cáo . Các bạn có thể đọc thêm bài này để hiểu rõ hơn về LED--> Đèn LED là gì

 + Diode ổn áp zenner:  Được sử dụng rất nhiều trong các mạch nguồn điện áp thấp bởi đặc tính ổn áp của nó. Đây là một diode có chức năng hoạt động rất đặc biệt vì có thể cho dòng điện chạy từ K sang A nếu như nguồn điện áp đủ lớn hơn điện áp ghim của nó. Khi có dòng điện ngược chạy qua thì nó ghim lại một điện áp ghim như thông số trên datasheet của nó.

Ứng dụng của diode trong thực tế:

-Dùng để chỉnh lưu dòng điện: Biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Một mạch chỉnh lưu cầu sử dụng 4 diode

Một bo mạch chỉnh lưu sử dụng diode

- Dùng để giảm áp: Ta biết rằng sau khi dòng điện đi qua diode thì mỗi một diode sẽ gây ra một sụt áp trên nó. Trong nhiều trường hợp người ta sử dụng đặc tính này để giảm áp. Ví dụ bạn có một cái đài chạy 3V mà có cục sạc 5V thì bạn có thể đấu nối tiếp 3 con diode với nhau rồi đấu với đầu 5V . Tại đầu ra cuối cùng của diode có một điện áp khoảng gần bằng 3V

Giảm 5V xuống gần 3V bằng 3 diode nối tiếp

- Dùng để bảo vệ chống cắm nhầm cực: Rất nhiều thiết bị điện tử một chiều không cho phép cấp nguồn ngược cực. Nếu ngược cực thì thiết bị sẽ hỏng ngay. Để bảo vệ thiết bị được an toàn người ta đấu thêm vào một diode trước khi bắt ra cực của thiết bị để chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều duy nhất. Khi đó dù bạn có cấp nguồn ngược cực tính thì thiết bị vẫn được an toàn.

Diode bảo vệ chống cắm nhầm cực

      Còn nhiều ứng dụng nữa của diode mà trong bài viết này chúng tôi không thể liệt kê hết ở đây. Hi vọng sau những kiến thức được trang bị ở trên bạn có thể trả lời được câu hỏi " Diode là gì ? " và biết cách sử dụng diode trong công việc thiết kế và sửa chữa điện tử