دیود شاکلی (Shockley diode) نحوه عملکرد و کاربرد مهندسی برق الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر ( افشین رشید)

نکته : دیودهای چهار لایه ، از چهار لایه ی PNPN تشکیل شده اند و خواص الکتریکی جا لبی دارند . 

دیود شاکلی (Shockley diode) یک دیود چهارلایهٔ PNPN است. پایه‌های خارجی این دیود آند و کاتد نام دارند. از ویژگی‌های این دیود این است که در حالت قطع می‌تواند ولتاژ زیادی (در حدود چندصد ولت) را تحمل کند، و وقتی دیود در حالت وصل قرار می‌گیرد می‌تواند جریان‌های زیاد تا چند آمپر را نیز از خود عبور دهد. با توجه به این مشخصه‌ها می‌توان از این دیود به عنوان کلید الکترونیکی در صنعت استفاده کرد.

دیودهای چهار لایه ، از چهار لایه ی PNPN تشکیل شده اند و خواص الکتریکی جا لبی دارند . ازجمله اینکه در حالت قطع می توانند ولتاژ های زیاد ( در حدود چند صد ولت ) را تحمل کنند و در حالیکه هادی باشند ، قادرند جریان های زیاد ( در حدود چند صد آمپر ) را از خود عبور دهند . ( در حدود چند صد آمپر ) را از خود عبور دهند .

ساختمان داخلی دیود شاکلی

دیود شاکلی یک دیود چهار لایه ی PNPN است که تنها دو سر خارجی به نام های آند و کاتد دارد . آسانترین روش برای شناخت طرز کار این دیود ، تقسیم کردن آن به دو نیمه ی جداگانه است .نیمه سمت چپ یک ترانزیستور PNP و نیمه ی سمت راست یک ترانزیستور NPN را نشان می دهد. این دو ترانزیستور به یکدیگر کوپلاژ مستقیم شده اند . این مجموعه به قفل ترانزیستور ی معروف است .قفل ترانزیستوری ، قفل بسته و قفل بازوقتی که هر دو ترانزیستور در حالت اشباع باشند ، قفل بسته و هنگامی که هر دو ترانزیستور قطع باشند ، قفل باز است . 

عمل قفل ترانزیستوری به این شرح انجام می پذیرد :

اتصال کلکتور به بیس دو ترانزیستور  یک فیربک مثبت ایجاد می کند. هر تغییری در جریان در هر نقطه از حلقه ی فیربک تقویت می شود و با همان فاز به نقطه ی شروع بر می گردد .بالا رفتن جریان ها ادامه می یابد تا اینکه هر دو ترانزیستور به اشباع بروند ، در این حالت ، این وسیله قفل می شود و مانند یک کلید بسته عمل می کند .این عمل ادامه می یابد تا این که هر دو  ترانزیستور به قطع می روند . در این هنگام ، این وسیله قفل کننده شبیه به یک کلید باز (قطع ) عمل می کند .

مشخصه ولت آمپر دیود شاکلی :

با توجه به بایاس موافق K,A اتصال  در بایاس موافق واتصال  در بایاس مخالف قرار دارد . اگر ولتاژ  افزایش یابد ، جریان نشتی بسیار کمی از اتصال  عبور می کند وقتی ولتاژ دو سر دیود به ولتاژ عبور از شکست می رسد ، دیود هادی می شود و ولتاژ دو سر آن ( بسته به مقدار جریان عبور کننده ) تا مقدار معینی افت می کند . برای قطع کردن دیود شاکلی باید ولتاژ 7/1 کاهش داد تا جریان عبوری از دیود کم شود و به جریان نگه دارنده ی  برسد .

در صورتیکه بعد از آن هدایت دیود ، ولتاژ ورودی افزایش یابد، مشخصه ی آن مانند یک دیود معمولی خواهد بود .

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر ( افشین رشید)