دیود tvs چیست و چه کاربردی دارد؟

حفاظت از سیستم‌های مدار در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ و جریان اضافی

یکی از مهترین کاربرد دیود tvs این است که با استفاده از آنها می‌توانید سیستم‌های مداری خود را از اضافه ولتاژ و البته جریان اضافی محافظت کنید. این دیودها به طور مداوم و در حین کار، برای محافظت از مدار شما در برابر گرما فعالیت می‌کنند. با کاهش هر گونه ولتاژ کاری گذرا در نیمه‌هادی‌ها و IC ها، دیودها می‌توانند میزان گرمای تولید شده را کاهش دهند و در نتیجه به افزایش طول عمر مدار کمک کنند.

وقوع اضافه ولتاژ، مانند افزایش ناگهانی ولتاژ، زمانی رخ می‌دهند که ولتاژ در مدار از محدوده حد طراحی آن بیشتر باشد. این موضوع می‌تواند به افزایش نوسانات ولتاژ منجر شده و در نتیجه آسیب قابل توجهی به دستگاه‌های الکترونیکی وارد کند. در چنین شرایطی، دیودهای tvs در درجه اول به عنوان محافظ اضافه ولتاژ عمل می‌کنند و از آسیب به قطعات الکترونیکی و تخلیه الکترونیکی جلوگیری می‌کنند. به این ترتیب، از طریق استفاده از دیودtvs ، می‌توانید از آسیب به مدارات الکترونیکی خود در نتیجه وقوع اضافه ولتاژ جلوگیری کنید و عمر مفید آنها را افزایش دهید.

بیشتر بخوانید: آداپتور سوئیچینگ – منبع تغدیه      

استفاده از آنها به عنوان گیره ولتاژ برای کنترل و محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا

دیگر کاربرد دیود tvs این است که آنها به عنوان یک نوع گیره ولتاژ در سیستم‌های مداری استفاده می‌شوند تا اضافه ولتاژهای گذرا را کنترل کرده و به محافظت از مدارات الکترونیکی کمک کنند.

وقتی ولتاژ آستانه جریان بالاتر از حد تعیین شده افزایش می‌یابد، دیود tvs فعال می‌شود و به عنوان یک دستگاه بستن عمل می‌کند. در این حالت، دیود ولتاژ اضافی ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ را جذب می‌کند تا از آسیب به مدار جلوگیری کند. همچنین، زمانی که ولتاژ القایی از ولتاژ شکست بیشتر می‌شود، دیود tvs انرژی اضافی، اضافه ولتاژ را جذب می‌کند تا مدار را در برابر خطرات محافظت کند.

هنگامی که اضافه ولتاژ به حالت عادی یا کمتر از حد آستانه ولتاژ از پیش تعیین شده کاهش می‌یابد، دیود tvs به حالت غیر رسانا و مدار به حالت عادی خود بازمی‌گردد. به این ترتیب، دیودهای tvs به عنوان یک گیره ولتاژ کار می‌کنند و به مدارات الکترونیکی کمک می‌کنند تا از ولتاژ‌های گذرا و افزایش ناگهانی ولتاژ محافظت شوند.

بهبود کنترل و محدود کردن دامنه به سطح قابل کنترل تر

برای بالا بردن دامنه به سطح قابل کنترل تر، وسایل حفاظتی می‌بایست به سرعت و به صورت فوری برای کنترل جریان و ولتاژ در یک مدار عمل کنند. دیودهای tvs به عنوان نمونه‌ای از وسایل حفاظتی، این کار را با سرعت بالا و به صورت فوری انجام می‌دهند. علت این امر این است که آنها از دستگاه‌های حالت جامد هستند که قادرند به سرعت و به صورت فوری به اثرات ناگهانی یا گذرا اضافه ولتاژ واکنش نشان دهند و آن را با تنظیم دامنه و رساندن آن به سطح ایمن جذب کنند.

دیودهای tvs از حفاظت گسترده‌ای در یک منطقه عملیاتی ایمن برخوردارند تا به محافظت سریع در برابر ولتاژها و جریان‌های بیش از حد بپردازند. این ویژگی باعث می‌شود که دیودهای tvs بخشی ضروری از دستگاه‌های حفاظت از اجزای نیمه‌هادی باشند و بتوانند دامنه را محدود کرده و مدار را در برابر ولتاژها و جریان‌های بیش از حد محافظت کنند.

بیشتر بخوانید: اتصال ال سی دی گرافیکی به آردوینو

ساختار دیود tvs چیست؟

اگر شما نیز می خواهید بدانید که ساختار دیود tvs چیست، باید بگوییم که ساختار دیود tvs به طور عمده شامل دو لایه نیمه‌هادی است که با هم ترکیب می‌شوند. این دو لایه معمولاً از مواد نیمه‌هادی مختلفی مانند سیلیکون یا کربید سیلیکون (SiC) تشکیل شده‌اند. دو لایه اصلی در دیود tvs شامل لایه آند و لایه کاتد است.

1. لایه آند (Anode):
   • در دیود tvs، لایه آند به عنوان قسمت مثبت دیود شناخته می‌شود که دارای قدرت بیشتری است و جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهد.
2. لایه کاتد (Cathode):
   • لایه کاتد در دیودtvs ، قسمت منفی دیود است. این لایه کمترین توان را دارد و عملیات انتقال ولتاژ را انجام می‌دهد.

ساختار اصلی دیود tvs شبیه به ساختار دیود زنر است، اما با دو لایه نیمه‌هادی اصلی که به عنوان یک سد در برابر ولتاژ‌های گذرا عمل می‌کنند، تفاوت دارد. زمانی که ولتاژ در مدار به طور ناگهانی افزایش می‌یابد، دو لایه نیمه‌هادی به صورت هادی فعال در می‌آیند و جریان لحظه‌ای را به خود جذب می‌کنند، که باعث کاهش سریع ولتاژ می‌شود و در نتیجه از خرابی المان‌های الکترونیکی جلوگیری می‌کند.

با توجه به مواد نیمه‌هادی مورد استفاده و ساختار داخلی، دیود‌های tvs می‌توانند ویژگی‌های مختلفی از جمله ولتاژ کاری، سرعت عمل، و قدرت تحمل جریان داشته باشند.

بیشتر بخوانید: خازن الکترولیتی چیست

انواع دیود tvs

دیودهای TVS (Transient Voltage Suppression) بر اساس نوع ساختار و کاربردشان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. برخی از انواع رایج عبارتند از:

• دیودهای TVS تک‌جهته: این دیودها برای حفاظت از مدارهای DC استفاده می‌شوند و تنها در یک جهت جریان را مسدود می‌کنند.
• دیودهای TVS دوجهته: این دیودها برای حفاظت از مدارهای AC و DC مناسب هستند و می‌توانند جریان را در هر دو جهت مسدود کنند.
• دیودهای TVS خاص منظوره: این دیودها برای کاربردهای خاص مانند حفاظت از پورت‌های USB، اترنت و HDMI طراحی شده‌اند.

انتخاب نوع مناسب دیود TVS بستگی به نوع مدار، ولتاژ کاری و میزان جریانی دارد که باید محافظت شود.

تفاوت دیودهای معمولی و دیود tvs چیست؟

• کاربرد: دیودهای معمولی برای یکسو‌سازی جریان در مدارهای DC و AC استفاده می‌شوند، در حالی که دیود TVS (Transient Voltage Suppression) برای محافظت از مدارها در برابر ولتاژهای ناگهانی (مانند صاعقه یا نویزهای الکتریکی) طراحی شده است.همچنین دیودهای TVS در حفاظت از پورت‌های ارتباطی، منابع تغذیه و مدارهای حساس الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• ساختار: دیودهای معمولی معمولاً دارای افت ولتاژ کم و توانایی هدایت در یک جهت هستند، اما دیودهای TVS به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در هنگام افزایش ناگهانی ولتاژ، سریعاً هدایت کرده و اضافه ولتاژ را منحرف کنند.
• پاسخ‌دهی: دیود TVS واکنش سریعی در سطح نانوثانیه دارد، در حالی که دیودهای معمولی چنین سرعتی را ندارند.
• تحمل توان: دیودهای TVS توانایی دفع انرژی‌های ناگهانی بالا را دارند، اما دیودهای معمولی چنین قابلیتی ندارند.

نحوه تست دیود tvs به چه شکل است؟

نحوه تست دیود tvs که همان (Transient Voltage Suppressor) است، به این شکل است که می توانید از یک مولتی متر (multimeter) استفاده کنید. این روش بسیار ساده و مؤثر است. اما قبل از هر چیز، اطمینان حاصل کنید که دیود tvs تست شده از مدار خارج شده و هیچ ولتاژی به آن وصل نشده است.

مراحل تست دیود tvs به شرح زیر است:

1. تنظیم مولتی متر: ابتدا مولتی متر را بر روی حالت تست دیود (Diode Test) قرار دهید. این حالت برای تست دیود‌ها مناسب است.
2. اتصال کاتد و آند: کابل قرمز مولتی متر را به سر آند و کابل سیاه را به سر کاتد دیود متصل کنید.
3. خواندن نتایج: با اتصال کابل ها به درستی، مولتی متر باید یک ولتاژ مشخص نشان دهد. اگر مقدار نشان داده شده صفر باشد، دیود خراب است. اگر مقدار نشان داده شده بیشتر از حداقل ولتاژ دیود باشد، دیود درست عمل نمی کند.
4. تست دو طرفه: همچنین می توانید کابل های مولتی متر را برعکس وصل کرده و تست را دوباره انجام دهید تا از صحت نتایج اطمینان حاصل کنید.

با انجام این مراحل، می توانید دیود tvs خود را تست کرده و از صحت عملکرد آن مطمئن شوید. نحوه انتخاب دیود tvs باید بر اساس نتایج تست انجام شود. شاید مطالعه مقاله مربوط به قطعات الکترونیکی SMD نیز برای شما مفید باشد.

جمع بندی

در این مقاله به سوال ساختار دیود tvs چیست به طور کامل پاسخ داده و کاربرد های آن را بررسی کردیم. همانگونه که ذکر شد، دیود tvs یک قطعه الکترونیکی بسیار حیاتی است که در محافظت از سیستم‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی در برابر ولتاژ‌های گذرا و ناگهانی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. این دیودها با سرعت بالا و با جذب انرژی اضافی تولید شده توسط تغییرات ناگهانی ولتاژ، از ایجاد آسیب به سیستم مورد حفاظت جلوگیری می‌کنند و به عنوان گیره ولتاژ برای کنترل و محدود کردن ولتاژهای اضافه گذرا در سیستم‌های مداری عمل می‌کنند.