Diode là một linh kiện điện tử bán dẫn hai cực, có khả năng cho dòng điện đi qua theo một chiều và chặn dòng điện theo chiều ngược lại. Nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng điện tử, từ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) đến bảo vệ mạch điện tử khỏi hư hỏng.
Diode được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn ghép nối với nhau, tạo thành một mối nối p-n. Hai lớp bán dẫn này được tạo ra bằng cách pha tạp các nguyên tố khác nhau vào silicon nguyên chất.
Khi hai lớp bán dẫn loại P và N tiếp xúc với nhau, tạo ra tiếp giáp p-n. Tại tiếp giáp p-n, các electron từ lớp N sẽ khuếch tán sang lớp P, kết hợp với các lỗ trống ở đó. Quá trình này tạo ra một vùng nghèo điện tích, nơi không có cả electron tự do và lỗ trống. Do sự khuếch tán electron từ lớp N sang lớp P, lớp N sẽ tích điện dương và lớp P sẽ tích điện âm. Hiệu điện thế giữa hai lớp bán dẫn được gọi là điện thế khuếch tán. Điện thế khuếch tán này tạo ra một rào cản điện, ngăn cản dòng điện di chuyển ngược chiều.
Cực kết nối với lớp bán dẫn P được gọi là Anode hay chân dương của diode. Cực kết nối với lớp bán dẫn N được gọi là Cathode hay chân âm của diode.
Để phân tích hoạt động của diode trong các mạch điện tử, người ta sử dụng ba mô hình xấp xỉ chính như sau:
a. Mô hình xấp xỉ thứ nhất:
Mô hình này giả định rằng diode là một công tắc lý tưởng, chỉ cho phép dòng điện đi qua theo một chiều và hoàn toàn chặn dòng điện theo chiều ngược lại. Mô hình này đơn giản và dễ sử dụng, nhưng nó không hoàn toàn chính xác khi mô tả hoạt động của diode trong thực tế.
b. Mô hình xấp xỉ thứ hai:
Trong mô hình xấp xỉ thứ hai, diode được coi là diode phân cực thuận nối tiếp với pin để bật thiết bị. Để diode silicon bật, nó cần 0,7V. Điện áp 0,7V trở lên được cấp để bật diode phân cực thuận. Diode sẽ tắt nếu điện áp nhỏ hơn 0,7V.
c. Mô hình xấp xỉ thứ ba:
Mô hình xấp xỉ thứ ba của diode bao gồm điện áp trên diode và điện áp trên khối điện trở RB. Khối điện trở thấp, chẳng hạn như nhỏ hơn 1 ohm và luôn nhỏ hơn 10 ohm. RB tương ứng với điện trở của vật liệu p và n. Điện trở này thay đổi dựa trên lượng điện áp chuyển tiếp và dòng điện chạy qua diode tại bất kỳ thời điểm nào.
Độ giảm điện áp trên diode được tính bằng công thức
Vd = 0,7V + Id *RB
Và nếu RB < 1/100 RTh hoặc RB < 0,001 RTh, chúng ta bỏ qua điều đó
Diode được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên cấu tạo, chức năng và ứng dụng. Một số loại diode phổ biến bao gồm:
Diode được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
Khi lựa chọn diode, cần lưu ý một số yếu tố sau:
Bài viết có tham khảo:
[1] El-Pro-Cus, What is Diode Approximation: Types and Diode Models, https://www.elprocus.com/diode-approximation-types-and-diode-models/