Đi ốt Là Gì

Có thể nói Diode là một linh kiện bán dẫn đầu tiên và được ông Ferdinand – Nhà vật lý học phát hiện được khả năng chỉnh lưu của nó. Trong bài viết này chúng ta sẽ tìm hiểu về diode để biết được những điều cơ bản về cách chúng hoạt động như thế nào. Chúng được sử dụng ở đâu và tại sao chúng ta lại phải sử dụng diode ? Trước tiên chúng ta sẽ tìm hiểu đi ốt là gì nhé.

diode là gì
Đi-ốt là gì ?

1. Đi ốt là gì ?

hình dạng của đi ốt
Hình dạng và ký hiệu của Điốt

Một con đi ốt sẽ có hình dạng như hình trên và chúng sẽ có nhiều kích cỡ khác nhau. Diode thường có thân hình trụ màu đen; có sọc ở một đầu. Đây là dấu hiệu dễ nhận biết nhất của đi-ốt khi quan sát bằng mắt thường. Trong đó, một đầu gọi là cực dương hay là anode. Đầu còn lại là cực âm hay cathode.

Có nhiều loại diode khác nhau như: diode zener hoặc diode phát sáng; laser diode; photo diode. Di ot la gi.

mô tả nguyên lý hoạt động của điốt
Nước chảy qua đường ống theo chiều thuận với van một chiều

Đi-ốt chỉ cho dòng điện chạy theo một chiều. Để dễ hình dung các bạn có thể tưởng tượng diode giống như van 1 chiều trong đường ống nước như hình mô tả ở trên. Khi nước chảy qua đường ống đúng chiều thì nó sẽ đi qua một cách dễ dàng. Ngược lại, nếu nước thay đổi hướng và chảy ngược lại thì van sẽ đóng và ngăn không cho nước chảy qua. Do đó, nước chỉ có thể chảy theo 1 hướng duy nhất. 

nguyên lý hoạt động của diode
Khi nước đổi chiều thì van sẽ đóng lại và không cho nước chảy ngược lại

Diode hoạt động cũng tương tự như vậy nhưng là để điều khiển dòng điện trong mạch điện. Trong điện một chiều (DC) thì chúng ta chỉ sử dụng dòng điện đi từ cực dương sang cực âm. Vì vậy trong bài viết này tôi sẽ chia sẻ dòng điện của diode chạy theo phương pháp truyền thống là từ anode qua cathode.

2. Điốt phân cực thuận và điốt phân cực nghịch

diode phân cực thuận
Đi ốt phân cực thuận

Tuỳ thuộc vào cách đi ốt được mắc vào mạch điện mà nó có thể hoạt động như chất dẫn điện hoặc là chất cách điện. Để diode hoạt động như một chất dẫn điện thì đầu có sọc của diode phải được nối với cực âm; phần màu đen còn lại thì được nối với cực dương của nguồn điện. Đây được gọi là phân cực thuận; lúc này diode sẽ cho dòng điện chạy qua nó. Nếu quay ngược đầu diode lại thì nó sẽ hoạt động như 1 chất cách điện; khi đó dòng điện sẽ không thể chạy qua nó được. Đây được gọi là phân cưc nghịch.

đi ốt phân cực ngược
Đi ốt phân cực nghịch

3. Diode có cấu tạo như thế nào ?

cấu tạo của đi ốt
Cấu tạo cơ bản của đi ốt

Chúng ta cũng đã biết silicon là một ví dụ về chất bán dẫn, vật liệu này có từ một cho đến rất nhiều electron ở lớp vỏ ngoài cùng để nó có thể trở thành chất dẫn điện nhưng nó lại là một chất cách điện. Tuy nhiên, do dải dẫn nằm khá gần với lớp vỏ ngoài cùng nên nếu cung cấp thêm một lượng năng lượng vừa đủ từ bên ngoài vào thì một số electron sẽ thu đủ năng lượng để thực hiện bước nhảy từ lớp vỏ hoá trị để vào dải dẫn và trở nên tự do. Do đó vật liệu này có thể hoạt động như là 1 chất dẫn điện hoặc là 1 chất cách điện.

Có 2 loại bán dẫn là loại P và bán dẫn loại N. Khi kết hợp 2 loại bán dẫn này với nhau thì sẽ hình thành diode. Bên trong diode được cấu tạo bởi 2 dây dẫn là anode và cathode được nối với 1 số tấm kim loại mỏng, giữa các tấm này có 1 lớp bán dẫn loại P ở phía anode và 1 bán dẫn loại N ở phía cathode, toàn bộ đều được bao bọc trong nhựa để cách điện và bảo vệ vật liệu.

4. Nguyên lý hoạt động của đi-ốt

nguyên lý hoạt động của đi ốt
Nguyên lý hoạt động của đi-ốt

Khi kết nối bán dẫn loại P và bán dẫn loại N này lại thì một bên có quá nhiều electron và bên còn lại thì quá ít electron nên được gọi là mối nối P-N (P-N Junction). Ngay tại nơi tiếp xúc của mối nối P-N sẽ hình thành một khu vực gọi là vùng suy giảm (Depletion Region). Trong khu vực này; một số electron từ khu vực thừa electron N sẽ di chuyển sang chiếm các lỗ trống ở phía P. Sự di chuyển này sẽ thành rào cản tích tụ electron và lỗ trống ở hai phía đối diện. Các electron được tích điện âm và các lỗ được coi là tích điện dương.

Vì vậy sự tích điện này sẽ tạo ra một vùng tích điện dương và một vùng tích điện âm. Sự tích điện âm bên P và tích điện dương bên N sẽ hình thành điện áp gọi là điện áp tiếp xúc. Điện trường sinh ra bởi điện áp tiếp xúc có hướng từ N đến P sẽ cản trở sự khuếch tán của các electron và lỗ trống đi qua vùng suy giảm. Sau một thời gian kể từ lúc ghép hai khối bán dẫn với nhau thì quá trình khuếch tán sẽ chấm dứt và tồn tại điện áp tiếp xúc. Lúc này ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng và điện áp khoảng 0.6V đối với diode làm bằng bán dẫn silic.

nguyên lý hoạt động của đi-ốt
Chế độ phân cực nghịch trong đi ốt

Khi kết nối nguồn điện bên ngoài vào diode với cực dương vào Anode và cực âm của nguồn vào Cathode. Sẽ tạo ra phân cực thuận làm cho sự khuếch tán của electron và lỗ trống không còn ngăn bởi điện áp tiếp xúc nữa. Kết quả là sẽ có dòng điện chạy qua diode. Nguồn điện áp bên ngoài phải lớn hơn điện áp tiếp xúc (tức là phải lớn hơn 0.6V). Nếu không thì các electron và các lỗ trống sẽ không thể chạy qua vùng suy giảm được.

Khi thực hiện đảo ngược nguồn điện cung cấp để cực dương được nối với cathode và cực âm được nối với anode. Khi đó các lỗ trống được kéo về phía cực âm còn các electron được kéo về phía cực dương. Điều này sẽ khiến cho vùng suy giảm được mở rộng ra lúc này diode đóng vai trò như một chất cách điện để ngăn không cho dòng điện đi qua.

5. Ký hiệu của diode và cách kiểm tra điốt bằng VOM

ký hiệu của đi ốt
Ký hiệu của một số loại đi ốt thông dụng hiện nay

Như hình trên, chúng ta thấy rằng có nhiều loại đi ốt khác nhau trên thị trường. Mỗi loại sẽ được ký hiệu bằng một hình vẽ khác nhau. Tuy nhiên chúng ta hay sử dụng hai loại chính là: Diode và LED. Đối với diode thì ngoài việc nhìn vào ký hiệu thì chúng ta cũng có thể nhận biết bằng cách quan sát trực quan bên ngoài. Còn đối với LED thì rất dễ dàng để nhận biết bằng mắt thường.

Trong quá trình sử dụng thì không ít lần chúng ta phải đối mặt với câu hỏi “Đi ốt có bị hỏng hay không ?”. Do đó trong phần này tôi sẽ hướng dẫn các bạn cách kiểm tra đi ốt bằng VOM đơn giản nhất.

♥ Trường hợp 1: Đi ốt hoạt động bình thường

kiểm tra diode bằng vom
Đi ốt hoạt động bình thường

Trên đồng hồ VOM, chúng ta xoay để chọn thang đo có ký hiệu đi ốt. Sau đó dùng que đo màu đỏ kẹp vào chân Anode, que màu đen kẹp vào chân Cathode. Nếu hiển thị điện áp lên màn hình thì điốt không bị hỏng. Tuy nhiên nếu điện áp nhỏ hơn 0.5V thì có khả năng đi ốt đó đã bị lỗi.

♥ Trường hợp 2: Đi ốt bị hỏng

kiểm tra đi ốt bị hỏng
Đi ốt bị hỏng

Thực hiện tương tự như trường hợp 1. Nếu kết quả hiển thị OL thì có nghĩa là diode đó đã bị hỏng.

6. Đi-ốt được sử dụng ở đâu ? Đi ốt là gì ?

ứng dụng làm mạch chỉnh lưu của đi ốt
Mạch chỉnh lưu sử dụng đi ốt

Khi nhắc đến các ứng dụng của đi ốt thì chúng ta sẽ nghĩ ngay đến mạch chỉnh lưu đã được học trên ghế nhà trường. Đấy là ứng dụng cơ bản nhất và phản ánh đúng nhất nguyên lý hoạt động của nó. Ngoài ứng dụng trong mạch chỉnh lưu thì diode còn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác như:

  • Để điều khiển hướng của dòng điện trong các vi mạch điện tử như: mạch điện tử trong máy vi tính. Các linh kiện điện tử trong mạch điện tử này thường được cung cấp nguồn điện 1 chiều. Nên 1 số linh kiện có thể bị hư hỏng khi bị cấp nguồn không đúng cực âm và dương. Vì vậy, các diode sẽ được gắn vào mạch điện để có thể chặn dòng điện và bảo vệ cho các linh kiện quan trọng được an toàn
  • Chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành một chiều. Ứng dụng này có ý nghĩa rất lớn trong kỹ thuật điện tử.
  • Dùng làm các công tắc điện đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp

Tóm lại đi ốt là linh kiện bán dẫn đơn giản; dễ sử dụng và đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống cũng như trong công nghiệp. Bên cạnh diode thì còn có transistor; thyristor; điện trở; biến trở… Hy vọng bài chia sẻ này sẽ cung cấp những kiến thức hữu ích cho các bạn. Mọi thắc mắc các bạn có thể liên hệ với tôi qua Zalo: 0868.31.39.86 (Mr. Dương).