دیودهای نور گسیل

اختصاصی از کوشا فایل دیودهای نور گسیل دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 37

دیودهای نور گسیل

-1- مقدمه

هر اتم از یک باند ظرفیت و یک باند هدایت تشکیل شده است. بعد از باند ظرفیت اتم، باند هدایت قرار گرفته است که در حالت عادی خالی است. الکترونهای باند ظرفیت با گرفتن انرژی کافی به ممانه هدایت رفته یک جفت الکترون حفره ایجاد می‌کنند. حال اگر الکترونها در معرض تغییرات انرژی کافی در اثر بایار مناسب قرار گیرند. الکترونها دوباره از باند ممنوعه پرش کرده و به باند مجاور می رود و هنگام این پرش از باند ممنوعه مقداری انرژی از دست می دهند و این اتلاف انرژی همراه با تشعشع به همراه مقداری انرژی مشخص است. این مکانیزم مدارهای نوری مورد استفاده قرار می گیرد.

2-1- مولدهای نوری

دو نوع ابزار مولد نور مورد استفاده قرار می گیرند که LEDها و لیزرها هستند. LEDها و لیزرها دو تفاوت اساسی دارند.

1- LED یک ابزار نیمه هادی است که با استفاده از یک فرآیند تبدیل توان به شکل جریان ورودی و فوتون خروجی، نور ساطع می کند در حالیکه لیزر یک ابزار مولد تشدید در حفره است که ممکن است به عنوان واسطه فعال خود، از یک گاز، یک مایع یا یک جسم جامد استفاده کند و به عنوان محصول فرآ‌یند افزایش شار فوتونی نور ساطع نماید.

2- LED نوری با باند عریض ساطع می کند که در آن فوتونها مستقیماً وابسته به فاز نیستند در حالیکه لیزر یک نوع نوری با باند باریک ساطع می کند که در آن فوتونهای تابشی یا فوتونهای مولد همفازند و به همین جهت نور laser برخلاف LED می تواند در یک نقطه دور و بسیار کوچک متمرکز شود و در نتیجه در محل تمرکز نور چگالی توان بسیار بالایی داشته باشد.

در حال حاضر دیودهای نور گسیل نسبت به laser دارای اشکالات بیشتری است از جمله:

الف- قدرت نوی پایین تر

ب- پهنای باند مدولاسیون نسبتاً کوچکی دارند (کمتر از MHZ50)

ج- انحراف هارمونیکی دارند

با وجود اشکالات فوق دیودهای نور گسیل مزایایی دارند که کا ربرد آنها را در مخابرات نوری بسیار برجسته کرده است که عبارتند از:

الف- ساخت ساده تر در آن هیچ تراش منعکس کننده ای وجود ندارد و در بعضی از انواع ساختاری آن Striped Geometry وجود ندارد.

ب- هزینه کمتر بخاطر ساختار ساده تر

ج- وابستگی دمایی کمتر آن. مشخصات خروجی نور در مقابل جریان آن نسبت به مشخصات لیزر کمتر تحت تاثیر قرار می گیرد و مسائل مربوط به پایداری جریان آستانه و جبران حرارتی را ندارد.

د- خطی بودن. یک دیود نور گسیل دارای خروجی نوری خطی در قبال مشخصات جریان می باشد (برخلاف لیزر اتصالی) که این امر در مواردی که مدولاسیون آنالوگ مورد نظر است، سودمند است.

3-1- کارایی دیودهای نور گسیل

عدم وجود تقویت نوری از طریق نشر تحریک شده در دیود نور گسیل، سبب محدود شدن کارائی کمی درونی دیود (نسبت فوتونهای تولید شده به الکترونهای تزریق شده) می گردد. تکیه بر نشر خودبخودی، بدلیل وجود نقص ها و ناخالصی ها اجازه جا گرفتن ترکیبات مجدد غیر تابشی را درون ساختار می دهد و در نتیجه در بهترین حالت، کارایی داخل 50% را برای دستگاههای ساده ای با اتصال Homojvnetion را می دهد اگرچه کارایی کمی درونی می تواند بطور نسبی بالا باشد، ولی شکل نامبرده برای دیود نور گسیلی که از طریق یک سطح مسطح منتشر می شود ضرورتاً به صورت Lambertion می باشد چرا که تشعشع سطحی قدرت تابیده شده از یک فضای واحد به یک زاویه سه بعدی در تمام جهات ثابت می باشد. توزیع شدت Lambertion در شکل 1-1 نشان داده شده است. J0 شدت ماکزیمم بر سطح مسطح عمودی می باشد ولی به طرفین کاهش می یابد (متناسب با کسینوس زاویه تصویر 5) این مساله بهره قدرت خروجی را به میزان چند درصد کاهش می دهد.

بهره قدرت خروجی ، به عنوان نسبت قدرت نوری منتشر شده خروجی Pe، به قدرت الکتریکی تامین شده برای دستگاه، P، می باشد که می توان آن را بصورت زیر نوشت:

شکل

همچنین قدرت نوری منتشر شده (Pe) به درون محیطی با مشخصه انکسار پایین، n، از سطح یک دیود نور گسیل مسطح ساخته شده از موادی با مشخصه انکسار nx، تقریباً بصورت زیر داده می شود:

که در این رابطه Pint قدرت تولید شده داخلی و F فاکتور انتقال از سطح مشترک نیمه هادی- خروجی، می باشد. از این رو تخمین زدن درصد قدرت نوری منتشر شده، ممکن می باشد.

موقعی که خروجی نور به یک فیبر متصل می گردد، اتلاف بیشتری به وجود می‌آید. اگر برای فیبری با مشخصه پله ای فرض شود که تمام نور به انتهای فیبر، درون زاویه قابل

مقاله دیودهای قدرت

اختصاصی از کوشا فایل مقاله دیودهای قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقاله  دیودهای قدرت مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۲۰  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود مقاله  دیودهای قدرت نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد.

فهرست مطالب

انواع دیودهای قدرت ۴
دیودهای همه منظوره ۴
دیودهای بازیابی سریع ۵
دیودهای شاتکی ۵
اثرات زمان بازیابی معکوس و مستقیم ۶
انواع تریستورها ۷
تریستورهای کنترل فاز ۸
تریستورهای کلیدزنی سریع ۹
تریستورهای خاموش شونده با گیت ۹
مزایای GTO نسبت به SCR 10
تریستورهای دو جهته یا تریاک ۱۱
تریستورهای هدایت معکوس ۱۲
ترانزیستورهای پیوند دو قطبی ۱۳
MOSFET های قدرت ۱۳
محافظت از وسایل و مدارها ۱۴
خنک سازی و گرماگیر ها ۱۵
حفاظت ولتاژ با دیودهای سلنیوم ومقاومتهای متغیر اکسید فلزی ۱۸
حفاظت جریان ۱۹
استفاده از فیوز ۲۰

انواع دیودهای قدرت

در حالت ایده آل دیود نباید هیچ زمانی بازیابی معکوسی داشته باشد که هزینه ساخت دیود را افزایش می دهد . در بسیاری از کاربردهای اثرات زمان بازیابی معکوس چندان اهمیت ندارند و می توان از دیود از دیودهای ارزان استفاده کرد . بسته به مشخصه های بازیابی و روشهای ساخت ، دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد . مشخصه ها و محدودیت های عملی هر گروه کاربردشان را مشخص می کند .

۱-   دیودهای استاندارد یا همه منظوره

۲-    دیودهای بازیابی سریع

۳-    دیودهای شاتکی

دیودهای همه منظوره

دیودهای یکسو کننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتاً زیادی دارند که در حدودs μ ۲۵ است و در کاربردهای سرعت پایین بکار می روند که زمان بازیابی چندان اهمیتی ندارد (برای مثال در یکسو کننده ها و مبدلهای دیودی در کاربردهای فرکانس رودی کم تا ۱KHz ومبدلهای کموتاسیون خط )  .محدوده جریان این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰v تا حدود ۵kv می باشد . این دیودها معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند . با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاههای جوشکاری بکار می روند از لحاظ هزینه به صرفه تر هستند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰A و ۱۰۰۰V می رسد .

دیودهای بازیابی سریع

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچکی (به طور معمول کمتر از s μ ) دارند . این دیودها در مدارهای مبدل dc به dc,dc,dc به ac که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی ای دارد بکار می روند . محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ v تا حدود ۳kv است .

برای محدوده ولتاژ بالای ۴۰۰v ،‌دیودهای بازیابی سریع عموماً به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی بوسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود . برای محدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ v دیودهای اپی تکسال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت به دیودهای دیفیوژنی دارند . دیودهای اپی تکسال پهنای بیس کمی دارند که باعث      می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند .

دیودهای شاتکی

مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف (یا حداقل ) شده است . این کار از طریق ایجاد یک سد پتانسیل که میان یک فلز و یک نیمه هادی متصل       می شود ، انجام می پذیرد . یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شوند . سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n را شبیه سازی می کند . عمل یکسو کنندگی فقط به حاملهای اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حاملهای اقلیت اضافی ای برای ترکیب شدن وجود ندارند . اثر بازریابی منحصراً به خاطر ظرفیت خازنی خودپیوند نیمه هادی است .

بار الکتریکی بازیابی یافته در یک شاتکی خیلی کمتر از یک دیود پیوند p-n معادل است . از انجایی که این بار ناشی از ظرفیت خازنی پیوند است تا حد زیادی مستقل از di/dt معکوس می باشد . دیودهای شاتکی افت ولتاژ مستقیم نسبتاً کوچکی دارند .

جریان نشتی دیودهای شاتکی بیشتر از دیودهای پیوند p-n است . یک دیود شاتکی با ولتاژ هدایت نسبتاً کم ، جریان نشتی نسبتاً زیادی دارد و برعکس . در نتیجه حداکثر ولتاژ مجاز آن معمولاً به ۱۰۰v محدود می شود . محدوده جریان کاری دیودهای شاتکی از ۱ تا ۳۰۰A می باشد . دیودهای شاتکی برای بکار گیری در منابع تغذیه dc با ولتاژ کم و جریان بالا ایده آل هستند . اگر چه به منظور بالا بردن بازده ، این دیودها در منابع تغذیه با جریان کم نیز استفاده می شوند .

اثرات زمان بازیابی معکوس و مستقیم

اهمیت این پارامترها را می توان از روی شکل توضیح داد . اگر کلید sw در لحظه  t=o بسته شود و به حد کافی بسته باقی بماند ، یک جریان حالت پایدار                از بار خواهد گذشت و دیود هرز گرد Dm جریان خواهد یافت . حالا اگر کلید دوباره در t= t1 بسته شود دیود Dm مثل یک اتصال کوتا ه عمل می کند . سرعت افزایش جریان مستقیم کلید (و دیود  D1) و سرعت کاهش جریان مستقیم دیود Dm  خیلی زیاد خواهد بود و به بی نهایت میل می کند . پیک جریان معکوس دیود  Dm         می تواند خیلی زیاد باشد و دیود های D1 و Dm ممکن است آسیب ببیند .

این مشکل را اغلب می توان با اتصال یک سلف Ls محدود کننده   di /dt حل کرد .

دیودهای واقعی به زمان معینی برای روشن شدن نیاز دارند تا اینکه تمامی سطح پیوند رسانا شود و di/dt باید کم نگه داشته شود تا محدودیت زمان روشن شدن رعایت شود . این زمان گاهی اوقات با نام زمان باز یابی مستقیم tf   نیز ذکر می شود .

دانلود مقاله دیودهای نورانی چگونه کار می کنند

اختصاصی از کوشا فایل دانلود مقاله دیودهای نورانی چگونه کار می کنند دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

دیودهای نورانی چگونه کار می کنند؟  

دیودهای نورانی که به آنها دیودها نیز گفته می شود و در دنیای الکترونیک به این نام شناخته می شوند کابرد زیادی دارند. آنها برای اهداف گوناگون در لوازم و تجهیزات مختلف بکار گرفته می شوند. آنها برای پالسهای ساعت دیجیتال digital clocks ، انتقال اطلاعات و سیگنالها از کنترلهای راه دور و روشن کردن فضای ساعت استفاده می شوند. آنها را بصورت مجموعه ای (به تعداد زیاد) می توان در برخی تلویزیونها (jumbo TV) و چراغهای راهنمایی رانندگی یافت. اصولاً LED ها، لامپهایی هستند که براحتی در مدار الکترونیکی قابل نصب هستند. برخلاف لامپهای متداول دیگر دارای رشته های نازک و مارپیچ نیستند. آنها در حین کار تولید گرمای زیاد نمی کنند. این دیودها بر اثر عبور الکترونها از ماده نیمه هادی نورافشانی می کنند، انواع کنونی آن به اندازه یک ترانزیستور استاندارد است.

در این مقاله اصول ساده عملکرد این دیود توضیح داده می شود و برخی اصول مربوط به نورافشانی و فرآیند ایجاد شده در حین روشن شدن آن تشریح شده اند.

یک دیود چیست؟

دیود ساده ترین نوع یک قطعه نیمه هادی است. در بیان متداول، نیمه هادی، ماده ای است که توانایی عبور جریانهای گوناگون را دارد. اکثر نیمه هادیها دارای خاصیت هدایت ضعیف هستند و این ویژگی بدلیل وجود ناخالصی در آنها ایجاد شده است. فرآیند افزودن ناخالصی به ماده را doping می نامند. در مورد LED ها، داده های نوعاً آلومینیم، گالیم و آرشیک است. تمام آنها دارای مقادیری ناخالصی بوده، محدوده و فضای اتمی آنها در کنار هم قرار دارند و هیچ الکترون آزادی برای عبور جریان الکتریکی از آنها جدا نمی شود. در اینگونه مواد، توازن و تعادل اتمی بر هم خورده و سبب جابجایی الکترونها یا حفره ها می شوند. این امر سبب می شود که خاصیت هدایت آنها افزایش پیدا کند. یک نیمه هادی با الکترونهای اضافی (بیشتر)، داده نوع N نامیده می شود و دارای ذرات با بار حتمی زیاد است. در ماده نوع N الکترونهای آزاد بصورت بار منفی آزادانه به طرف فضای مثبت حرکت می کنند. یک نیمه هادی با حفره های زیاد، نیمه هادی نوع P نامیده می شود. در این ماده ذرات دارای بار مثبت زیادی هستند. الکترونها در این حالت می توانند از یک حفره به حفره دیگر پرش کنند و سبب شود که فضای منفی به طرف فضای مثبت کشیده و جذب آن شود. در نتیجه بنظر می رسد که حفره ها در حال حرکت هستند. یک دیود دارای بخشی از ماده N و بخشی ماده P است که در دو انتهای آن دو الکترود وجود دارد. این آرایش توانایی هدایت جریان تنها در یک جهت را دارد. وقتی هیچ ولتاژی اعمال نشود الکترونها و حفره ها در ناحیه اتصال دو نیمه هادی تجمع می کنند این ناحیه بنام ناحیه تهی نامیده می شود. در این ناحیه قطعه بصورت عایق عمل می کند و حفره ها (تا حد امکان) نگهداشته می شوند و هیچ الکترون آزادی قادر به گذر از این ناحیه نیست. برای کوچک کردن و عبور از این ناحیه الکترونها و حفره ها باید در جهت مخالف یکدیگر از این ناحیه عبور کنند و وارد مواد نوع N و P شوند. برای این منظور پایه منفی دیود باید به ولتاژ منفی و پایه مثبت به ولتاژ مثبت متصل شود. در این حالت الکترونها یکدیگر را رانده و از فضای تهی عبور می کنند، از طرفی دیگر حفره ها به طرف نیمه هادی N کشیده می شوند. اگر اختلاف ولتاژ به اندازه کافی زیاد باشد تا الکترونها بتوانند از ناحیه تهیه گذر کنند، حفره ها نیز از آن طرف قادر به انتقال خواهند بود. در این حالت ناحیه تهی به حداقل رسیده و الکترونها آزادانه در دیود حرکت می کنند. اگر بخواهید الکترونها را به جهت مخالف هدایت کنید، کافی است جهت اتصال به باطری را برعکس کنید. در این حالت الکترونها جذب قطب مثبت باطری می شوند. و سبب می شود هیچ جریانی از دیود عبور نکند. در این حالت ناحیه تهی بزرگ می شود. بر هم کنشی بین الکترونها و حفره ها در LED سبب تولید نور می شود. در بخش بعد این مطلب را دقیقاً توضیح می دهیم.

10 صفحه فایل ورد قابل ویرایش