จากภาพถ้าต่อขั้วแบตเตอรีให้เป็นแบบไบอัสตรงไดโอดจะเปรียบเป็นเสมือนกับสวิทช์ที่ปิด (Close Switch) หรือไดโอดลัดวงจร (Short Circuit) Id ไหลผ่านไดโอดได้ แต่ถ้าต่อขั้วแบตเตอรีแบบไบอัสกลับ ไดโอดจะเปรียบเป็นเสมือนสวิทช์เปิด (Open Switch) หรือเปิดวงจร (Open Circuit) ทำให้ Id เท่ากับศูนย์
ไดโอดในทางปฏิบัติ
(Practical Diode)
ไดโอดในทางปฏิบัติมีการแพร่กระจายของพาหะส่วนน้อยที่บริเวณรอยต่ออยู่จำนวนหนึ่ง
ดังนั้น ถ้าต่อไบอัสตรงให้กับไดโอดในทางปฏิบัติก็จะเกิด
แรงดันเสมือน
(Ge >= 0.3V ; Si >= 0.7V ) ซึ่งต้านแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายเพื่อการไบอัสตรง
ดังรูป
ขนาดของแรงดันเสมือนจึงเป็นตัวบอกจุดทำงาน
ดังนั้น จึงเรียก
แรงดันเสมือน
อีกอย่างหนึ่งว่า
แรงดันในการเปิด
(Turn-on Voltage ; Vt )
กรณีไบอัสกลับ
เราทราบว่า
Depletion Region จะขยายกว้างขึ้น
แต่ก็ยังมีพาหะข้างน้อยแพร่กระจายที่รอยต่ออยู่จำนวนหนึ่ง
แต่ก็ยังมีกระแสรั่วไหลอยู่จำนวนหนึ่ง
เรียกว่า กระแสรั่วไหล
(Leakage Current) เมื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขึ้นเรื่อยๆ
กระแสรั่วไหลจะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดทีไดโอดนำกระแสเพิ่มขึ้นมาก
ระดับกระแสที่จุดนี้
เรียกว่า กระแสอิ่มตัวย้อนกลับ
(Reverse Saturation Current ; Is ) แรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้
เรียกว่า แรงดันพังทลาย
(Breakdown Voltage) และถ้าแรงดันไบกลับสูงขึ้นจนถึงจุดสูงสุดที่ไดโอดทนได้
เราเรียกว่า
แรงดันพังทลายซีเนอร์
(Zener Breakdown Voltage ; Vz) ถ้าแรงดันไบอัสกลับสูงกว่า
Vz จะเกิดความร้อนอย่างมากที่รอยต่อของไดโอด
ส่งผลให้ไดโอดเสียหายหรือพังได้
แรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้เราเรียกว่า
แรงดันพังทลายอวาแลนซ์
(Avalance Breakdown Voltage) ดังนั้น
การนำไดโอดไปใช้งานจึงใช้กับการไบอัสตรงเท่านั้น
ผลกระทบของอุณหภูมิ
(Temperature Effects)
จากการทดลองพบว่า
Is ของ Si จะมีค่าเพิ่มขึ้นเกือบ
2 เท่า ทุกๆ ครั้งที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
10 องศาเซลเซียส
ขณะที่ Ge ม ีค่า
Is เป็น 1 หรือ 2 micro-amp
ที่ 25 องศาเซลเซียส
แต่ที่ 100 องศาเซลเซียสจะมีค่า
Is เพิ่มขึ้นเป็น
100 micro-amp ระดับกระแสไฟฟ้าขนาดนี้จะเป็นปัญหาต่อการเปิดวงจรเรื่องจากได้รับการไบอัสกลับ
เพราะแทนที่
Id จะมีค่าใกล้เคียงศูนย์
แต่กลับนำกระแสได้จำนวนหนึ่งตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
ซีเนอร์ไดโอด
(Zener Diode)
ซีเนอร์ไดโอดเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่นำกระแสได้เมื่อได้รับไบอัสกลับ
และระดับแรงดันไบอัสกลับที่นำซีเนอร์ไดโอดไปใช้งานได้เรียกว่า
ระดับแรงดันพังทลายซีเนอร์
(Zener Breakdown Voltage ; Vz)
จากภาพ ทำให้ทราบว่าการใช้งานซีเนอร์ไดโอดเราจะต่อแบบไบอัสกลับ
กราฟแสดงคุณลักษณะของซีเนอร์ไดโอด
จะเห็นได้ว่าขณะไบอัสซีเนอร์ไดโอด
แรงดันไบอัสกลับ
(Vr) จะมีค่าน้อยกว่า
Vz เล็กน้อย
ไดโอดประเภทนี้เหมาะที่จะนำไปใช้ควบคุมแรงดันที่โหลดหรือวงจรที่ต้องการแรงดันคงที่
เช่น ประกอบอยู่ในแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง
หรือโวลเทจเรกูเลเตอร์
ไดโอดวาแรกเตอร์หรือวาริแคป
(Varactor or Varicap Diode)
ไดโอดวาแรกเตอร์หรือวาริแคปเป็นไดโอดที่มีลักษณะพิเศษ
คือ สามารถปรับค่าคาปาซิแตนซ์เชื่อมต่อ
(Ct) ได้โดยการปรับค่าแรงดันไบอัสกลับ
ไดโอดประเภทนี้มีโครงสร้างเหมือนกับไดโอดทั่วไปและมีลักษณะ
ดังรูป
ขณะแรงดันไบอัสกลับ
(Reverse Bias Voltage ; Vr) มีค่าต่ำ
Depletion Region จะแคบลงทำให้
Ct ครงรอบต่อมีค่าสูง
แต่ในทางตรงข้ามถ้าเราปรับ
Vr ให้สูงขึ้น
Depletion Region จะขยายกว้างขึ้น
ทำให้ Ct มีค่าต่ำ
จากลักษณะดังกล่าว
เราจึงนำวาริแคปไปใช้ในวงจรปรับความถี่
เช่น วงจรจูนความถี่อัตโนมัติ
(Automatic Fine Tunning ; AFC) และวงจรกรองความถี่ซึ่งปรับช่วงความถี่ได้ตามต้องการ
(Variable Bandpass Filter) เป็นต้น
แอลอีดี
(Light Emitting Diode ; LED)
LED เป็นไดโอดที่ใช้สารประเภทแกลเลี่ยมอาร์เซ็นไนต์ฟอสไฟต์
(Gallium Arsenide Phosphide ; GaAsP) หรือสารแกลเลี่ยมฟอสไฟต์
(Gallium Phosphide ; GaP) มาทำเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด
p และ n แทนสาร
Si และ Ge มีสัญลักษณ์
ดังรูป
สารเหล่านี้มีคุณลักษณะพิเศษ คือ สามารถเรืองแสงได้เมื่อได้รับไบอัสตรง การเกิดแสงที่ตัว LED นี้เราเรียกว่า อิเล็กโทรลูมินิเซนต์ (Electroluminescence) ปัจจุบันนิยมใช้ LED แสดงผลในเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่องคิดเลข,นาฬิกา เป็นต้น
โฟโตไดโอด
(Photo Diode)
โฟโตไดโอด
เป็นไดโอดที่อาศัยแสงจากภายนอกผ่านเลนซ์
ซึ่งฝังตัวอยู่ระหว่างรอยต่อ
p-n เพื่อกระตุ้นให้ไดโอดทำงาน
การต่อโฟโตไดโอดเพื่อใช้งานจะเป็นแบบไบอัสกลับ
ทั้งนี้เพราะไม่ต้องการให้โฟโตไดโอดทำงานในทันทีทันใด
แต่ต้องการให้ไดโอดทำงานเฉพาะเมื่อมีปริมาณแสงสว่างมากพอตามที่กำหนดเสียก่อน
กล่าวคือ เมื่อเลนซ์ของโฟโตไดโอดได้รับแสงสว่างจะเกิดกระแสรั่วไหล
ปริมาณกระแสรั่วไหลนี้เพิ่มขึ้นตามความเข้มของแสง
มีสัญลักษณ์
ดังรูป
ไดโอดกำลัง
(Power Diode)