ไดโอดคืออะไร

ไดโอดคืออะไร

       ไดโอดเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำ ที่เราสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของมันได้   ปกติวัสดุสารกึ่งตัวนำเป็นตัวนำไฟฟ้าที่เลว  ถ้าเราใส่สารเจือปนเข้าไป  เราสามารถควบคุมการนำไฟฟ้าให้มากหรือน้อยได้   เราเรียกวิธีนี้ว่า  การโดปปิ้ง  (doping) 
      ส่วนใหญ่หลอด  LED  ใช้สาร  อลูมิเนียมกัลเลียม อาร์เซไนล์  ( alumnium-gallium-arsenide ) ย่อเป็น  AlGaAs  เป็นสารกึ่งตัวนำ ถ้ายังไม่ได้ใส่สารเจือปน  พันธะในอะตอมจะเกาะกันอย่างแข็งแรง  ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ  (  ประจุไฟฟ้าลบ) หรือมีอยู่น้อย  ดังนั้นมันจึงไม่ค่อยจะนำกระแส   แต่เมื่อทำการโดป  โดยการเติมสารเจือปน  ทำให้ความสมดุลของวัสดุเปลี่ยนไป 
       เมื่อเราใส่สารเจือปนแล้วทำให้อิเล็กตรอนอิสระในสารกึ่งตัวนำเพิ่มขึ้น   เรียกว่าสารประกอบชนิด  N    ส่วนสารกึ่งตัวนำที่ใส่สารเจือปนแล้ว มีประจุไฟฟ้าบวกหรือมีหลุมและ โฮลเพิ่มขึ้น   เรียกว่าสารประกอบชนิด  P    โฮล (hole) ในภาษาอังกฤษมีความหมายว่าหลุม  โดยเปรียบอิเล็กตรอนอิสระได้กับลูกหิน และปรจุบวกเป็นหลุมหรือโฮล ที่ลูกหินจะไหลมาตกนั่นเอง
      ไดโอดเกิดจากการนำสารกึ่งตัวนำชนิด  N  ติดเข้ากับสารกึ่งตัวนำชนิด  P   เชื่อมสายไฟเข้ากับขั้วไฟฟ้าทั้งสอง    เมื่อยังไม่มีการให้แรงดันไฟฟ้า  อิเล็กตรอนอิสระจาก  N  จะเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อไปที่ P   เกิดโซนดีพลีชั่น (depletion)  ขึ้น  โซนนี้เปรียบเทียบได้กับกำแพงป้องกันการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ถ้าโซนนี้มีขนาดใหญ่ขึ้น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระจะยากขึ้น    และอาจทำให้อิเล็กตรอนหยุดการเคลื่อนที่ได้  อย่างไรก็ตามถ้าควบคุมให้โซนนี้เล็กลง การเคลื่อนที่ก็จะง่ายขึ้น
าควบคุมให้โซนนี้เล็กลง การเคลื่อนที่ก็จะง่ายขึ้น

อิเล็กตรอนอิสระจาก  N  เคลื่อนที่ข้ามรอยต่อไปลงหลุมที่ P   ทำให้เกิดโซนดีพลีชั่น เป็นฉนวนกั้นการไหลของอิเล็กตรอน

      เพื่อจะทำให้อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ผ่านโซนนี้ได้ง่ายขึ้น  เราต้องทำให้โซนนี้แคบลง  โดยการต่อขั้ว  N  ของไดโอดเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่   และขั้วบวกเข้ากับขั้ว P   ทำให้อิเล็กตรอนอิสระใน N ถูกดันด้วยแรงดันทางไฟฟ้า  ส่วนโฮลขั้ว P  จะถูกดันด้วยแรงทางไฟฟ้าเช่นเดียวกัน    ถ้าเราให้แรงดันทางไฟฟ้ามากพอ โซนนี้จะแคบจนหายไป  และอิเล็กตรอนอิสระสามารถเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อได้อย่างง่ายดาย  เหมือนกับไม่มีแรงเสียดทาน หรือความต้านทาน

      

เมื่อต่อขั้วลบของแบตเข้ากับ N  และขั้วบวกเข้ากับ P  ทำให้อิเล็กตรอนอิสระสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ  เหมือนกับไม่มีความต้านทาน

     ในทางกลับกัน  ถ้าคุณต่อขั้วลบเข้ากับ P  และขั้วบวกเข้ากับ N   การไหลของอิเล็กตรอนจะเป็นไปได้ยาก เพราะการเคลื่อนที่เป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม  โซนดีพลีชั่นจะหนาขึ้น  เป็นกำแพงกั้นการไหลของกระแสไฟฟ้า

เมื่อต่อขั้วบวกของแบตเข้ากับ N  และขั้วลบเข้ากับ P โซนดีพลีชั่นมีขนาดกว้างขึ้น   อิเล็กตรอนและโฮลไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ 

http://www.atom.rmutphysics.com/charud/howstuffwork/LED/thaiLED1.htm 

http://knowledge58.blogspot.com/