مطالب تخصصی و فوق تخصصی (برق _الکترونیک) و (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)

________________________________________
🌸🌸 وَ إِن یَکَادُ الَّذِینَ کَفَرُوا لَیُزْلِقُونَکَ بِأَبْصَارِهِمْ لَمَّا سَمِعُوا الذِّکْرَ وَ یَقُولُونَ إِنَّهُ لَمَجْنُونٌ وَ مَا هُوَ إِلَّا ذِکْرٌ لِّلْعَالَمِینَ 🌸🌸 سوره مبارکه قلم ؛ جزء ۲۹ قرآن کریم ؛ آیات ۵۱ و ۵۲
________________________________________

انتشار مطالب فقط با ذکر نام نویسنده بلامانع میباشد(مطالعه تمامی‌مطالب این وب سایت برای عموم رایگان میباشد.)مطالب آموزشی _ پژوهشی این سایت متنوع و ابتدا در زمینه دکترای نانو و میکرو الکترونیک از زیر مجموعه علوم نانو و برق _الکترونیک میباشد. این سایت برای همه مخاطبان با هر سطح از آشنایی به علوم نانو بیولوژی ، نانو شیمی‌، نانو الکترونیک و برق _ الکترونیک میباشد. و علاقه تحقیقی نویسنده بیشتر در زمینه مطالب علوم نانو و میکرو الکترونیک میباشد.

_ بخش دیود سیگنال «دیود پَسیو شده شیشه ‌ای»

( زمان بازیابی معکوس) در دیود سیگنال (Signal Diode)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : زمان بازیابی معکوس یک عامل ضروری برای انتخاب دیود سیگنال در برنامه‌های سوئیچینگ است. زمان بازیابی معکوس دیودسیگنال 150-200 ns است.

مهمترین کاربرد دیود‌های سیگنال در هدایت DC نیست، آنها در واقع در مدارهای AC هستند. این واقعیت که مدارهای AC وابسته به زمان هستند همچنین به این معنی است که دیود‌ها دارای ویژگی‌‌های وابسته به زمان هستند که بر عملکرد تأثیر می‌ گذارند، اما اینها همیشه در کلاس دستگاه‌‌های نیمه‌ رسانا پوشش داده نمی‌ شوند. برای طراحان سیستم، ویژگی‌‌های وابسته به زمان یک دیود سیگنال از دیدگاه مدار‌های الکتریکی نیز مهم است زیرا رفتار وابسته به زمان قطعه می‌ تواند یک فیلتر تابشی و هدایت‌ شده ایجاد کند.یکی از مشخصات اصلی که رفتار وابسته به زمان یک دیود را تعریف می‌کند، زمان بازیابی معکوساست. این مشخصات تعریف ساده‌‌‌ای دارد و می‌توان آن را به عنوان یک ثابت زمانی مورد نیاز برای جابجایی بین حالت‌های بایاس رو به جلو و معکوس در نظر گرفت.

دیود‌های سیگنال دارای ویژگی‌های خاصی هستند که به دلیل ساختار داخلی دستگاه و ویژگی‌های نیمه‌هادی آنها می‌توان آنها را تحت رانندگی AC مشاهده کرد. دیود‌ها خاصیتی به نام ظرفیت اتصال دارند که به خواص مواد نیمه‌هادی و هندسه دیود مربوط می‌شود. همراه با میانگین زمان نو ترکیبی حامل شارژ، زمانی که دیود با ولتاژ AC هدایت می‌شود، مقداری تأخیر یا تأخیر در پاسخ دیود وجود خواهد داشت.

_ بخش دیود سیگنال «دیود پَسیو شده شیشه ‌ای»

(اِتلاف توان کل) در دیود سیگنال (Signal Diode)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : حداکثر توانی که دیود می‌ تواند در بایاس ارسال سیگنال تلف کند، اتلاف توان کلشناخته می‌ شود. ما قبلاً بحث کرده‌ ایم که این دیود‌ها انرژی را به شکل گرما در سراسر محل اتصال پخش می‌ کنند. جریان جریان به صورت تصاعدی در سرتاسر دیود افزایش می‌ یابد تا تغییری جزئی در ولتاژ پیشرو داشته باشد. اتلاف توان را می‌توان از طریق ضرب ولتاژ جریان و جلو در سراسر دیود به دست آورد. بنابراین، کل اتلاف توان این دیود در محدوده 500 مگاوات در دمای 25 درجه سانتی گراد است.

در ساختمان داخلی دیود سیگنال تا زمانی که محدوده ثابتی از ولتاژ اعمال نشود، هدایت نمی‌شود. در اینجا، محدوده ولتاژ جریان را بر اساس ولتاژ مانع آن اتصال PN خاص اجازه می‌دهد. هنگامی‌که سطح ولتاژ اعمال می‌شود از ولتاژ مانع عبور می‌کند، اتصال PN دیود اجازه عبور جریان را از طریق آن می‌دهد. بنابراین رابطه اصلی بین ولتاژ و جریان غیر خطی یا نمایی است که در ناحیه بایاس رو به جلو، هنگامی‌که ولتاژ کمی‌افزایش می‌یابد، جریان جریان به سرعت افزایش می‌یابد.

دیود سیگنال جریان جریان را در شرایط بایاس معکوس محدود می‌کند تا زمانی که محدوده ثابتی از ولتاژ به دست آید به عنوان شناخته شده است. ولتاژ شکست جریان جاری به جز در جهت مخالف و در پدیده‌های مختلف مشابه جریان بایاس رو به جلو است. در منطقه خرابی، اگر درجه اتلاف توان دیود به خطر نیفتد، دیود سیگنال خرد نمی‌شود.

در مدار‌های الکترونیکی دیود سیگنال به عنوان سوئیچ بسته در بایاس رو به جلو عمل می‌کند و بنابراین برای هدایت جریان صرفاً در یک جهت (از ترمینال مثبت به ترمینال منفی) اتصال کوتاه دارد. از سوی دیگر، دیود سیلیکونی به عنوان سوئیچ باز در بایاس معکوس عمل می‌کند و بنابراین مدار باز را برای مسدود کردن جریان جریان در دیود انجام می‌دهد. دیودهای سیگنال در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند. دیودهای سیگنال به عنوان یکسو کننده، محدود کننده جریان، محدود کننده ولتاژ یا کلید برای مدارهای شکل دهنده شکل موج استفاده می‌شوند.

_ بخش دیود سیگنال «دیود پَسیو شده شیشه ‌ای»

حداکثر ولتاژمعکوس در دیود سیگنال (Signal Diode)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

نکته : در ساختمان داخلی دیود سیگنال (Signal Diode) حداکثر ولتاژعملکرد معکوس بدون خرابی و آسیب معکوس به این دیود اعمال می‌شود. در مقایسه با ولتاژ شکست بهمن، این ولتاژ کمتر است که از چند ولت تا 1000 ولت متغیر است.

هنگامی‌که یک منبع ولتاژ به یک دیود به روشی که آند به (+) وصل می‌شود و کاتد به پایانه (-) منبع تغذیه متصل می‌شود، گفته می‌شود که دیود سیگنال در جهت روبه جلو (بایاس به جلو) کار می‌کند. معکوس شدن پایانه‌های تامین، باعث می‌شود دیود در جهت معکوس عمل کند . در یک دیود ایده آل بایاس رو به جلو، دیود/سوئیچ بسته می‌شود و حداکثر جریان با کسری از ولتاژ اعمال شده شروع به جریان می‌کند. در جهت معکوس، دیود ایده‌آل در حالت باز عمل می‌کند و بدون توجه به ولتاژ اعمال شده، هیچ جریانی جریان نمی‌یابد. دیود ایده آل حالت‌های سوئیچ یعنی ON و OFF را تحت بایاس رو به جلو و معکوس توصیف می‌کند.

دیودهای سیگنال اجزای همه کاره‌‌‌ای هستند که در کاربردهای مختلف الکترونیکی استفاده می‌شوند:

1 - یکسوسازی : تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC).

2 - قطع و محدود کردن ولتاژ : محافظت از مدارها در برابر ولتاژ بیش از حد با محدود کردن سطح ولتاژ.

3 - محدودیت جریان : جلوگیری از جریان بیش از حد جریان که می‌تواند به اجزای دیگر آسیب برساند.

4 - سوئیچینگ : برای سوئیچینگ سیگنال‌ها در مدارهای شکل دهنده شکل موج، به ویژه در پردازش سیگنال دیجیتال و آنالوگ استفاده می‌شود.

دیودهای سیگنال با اندازه کوچک، ویژگی‌های سوئیچینگ سریع و توانایی مدیریت فرکانس‌های بالا، اجزای ضروری در الکترونیک مدرن هستند. از یکسوسازی گرفته تا قطع سیگنال، کاربردهای آنها متنوع است، که آنها را برای مدارهای مختلف الکترونیکی کم مصرف بسیار مهم می‌کند. درک نحوه عملکرد دیودهای سیگنال و خواص مواد آنها به انتخاب دیود مناسب برای کارهای خاص کمک می‌کند.

دیود سیگنال کوچک ایده آل جریان را در یک جهت (رسانش به جلو) و جریان را در جهت دیگر قطع می‌کند (مسدود معکوس). دیود سیگنال به عنوان کلید بسته در بایاس رو به جلو عمل می‌کند و بنابراین برای هدایت جریان صرفاً در یک جهت (از ترمینال مثبت به ترمینال منفی) اتصال کوتاه می‌کند. از سوی دیگر، دیود سیلیکونی به عنوان سوئیچ باز در بایاس معکوس عمل می‌کند و بنابراین مدار باز را برای مسدود کردن جریان جریان در دیود انجام می‌دهد. دیودهای سیگنال در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند. دیودهای سیگنال به عنوان یکسو کننده، محدود کننده جریان، محدود کننده ولتاژ یا کلید برای مدارهای شکل دهنده شکل موج استفاده می‌شوند.

منحنی مشخصه VI (ولتاژ-جریان) یک دیود سیگنال سیلیکونی به نشان دادن رفتار آن در شرایط بایاس رو به جلو و معکوس کمک می‌کند:

_ در بایاس رو به جلو، دیود افت ولتاژ شدیدی را با شروع جریان نشان می‌دهد.

_ در بایاس معکوس، دیود مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد و جریان را مسدود می‌کند.

_ بخش دیود سیگنال «دیود پَسیو شده شیشه ‌ای»

حداکثر جریان رو به جلو در دیود سیگنال (Signal Diode)

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

در ساختمان داخلی دیود سیگنال (Signal Diode) حداکثر جریان رو به جلو به این صورت است که هنگامی‌که دیود اتصال PN در بایاس رو به جلو متصل می‌شود، جریان جریان در سراسر آن به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد، بنابراین دیود انرژی را به شکل گرما تلف می‌کند. هنگامی‌که جریان رو به جلو بیشتری در سراسر دیود تامین می‌شود، می‌توان مقدار زیادی گرما را در سراسر محل اتصال آن تولید کرد. بنابراین دیود ممکن است آسیب ببیند زیرا یک دیود اتصال PN ایده آل می‌تواند جریان تا 10 میلی آمپر را تحمل کند. به همین دلیل است که این دیودها حداکثر جریان رو به جلو تا 100 میلی آمپر دارند.

دیودهای سیگنال دو ترمینال کوچکی هستند که هنگام بایاس رو به جلو جریان را هدایت می‌کنند و هنگام بایاس معکوس جریان را مسدود می‌کنند. دیود‌های سیگنال نیمه‌هادی یک قطعه نیمه‌هادی غیر خطی کوچک است که عموماً در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود، جایی که جریان‌های کوچک یا فرکانس‌های بالا مانند مدارهای رادیویی، تلویزیونی و منطق دیجیتال درگیر هستند.حداکثر جریان رو به جلو مجاز برای عبور از دستگاه دارد. هنگامی‌که دیود در شرایط بایاس رو به جلو هدایت می‌شود، مقاومت بسیار کمی‌«روشن» در سراسر اتصال PN دارد و بنابراین، قدرت در این اتصال (قانون اهم) به شکل گرما تلف می‌شود. سپس، تجاوز از مقدار آن ( I F(max) ) باعث می‌شود که گرمای بیشتری در سراسر اتصال تولید شود و دیود به دلیل اضافه بار حرارتی از کار بیفتد که معمولاً پیامدهای مخربی دارد. هنگامی‌که دیودها در حدود حداکثر جریان خود کار می‌کنند، همیشه بهتر است خنک کننده اضافی برای دفع گرمای تولید شده توسط دیود فراهم شود.

دیودهای سیگنال و سوئیچینگ کوچک در مقایسه با دیودهای یکسو کننده قدرت و جریان بسیار پایین تری دارند، در حدود 150 میلی آمپر، حداکثر 500 میلی وات، اما می‌توانند در کاربردهای فرکانس بالا یا در کاربردهای قطع و سوئیچینگ که با شکل موج‌های پالس کوتاه مدت سروکار دارند، عملکرد بهتری داشته باشند.یک دیود سیگنال کوچک ایده آل جریان را در یک جهت (رسانا به جلو) و جریان را در جهت دیگر مسدود می‌کند (مسدود معکوس). دیودهای سیگنال در طیف گسترده‌‌‌ای از کاربردها مانند سوئیچ در یکسو کننده‌ها، محدود کننده‌های جریان، کاهش دهنده‌های ولتاژ یا در مدارهای شکل دهنده موج استفاده می‌شوند.

پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)

دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک