دیودهای سیگنال
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف - معمولا" رادیویی - و کم جریان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است.
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارد، حدود 0.2 ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.

استفاده از دیود سیگنال در مدار رله برای جلوگیری از
ایجاد ولتاژ های ناخواسته زیاد  

بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا" در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند. به شکل اول توجه کنید.  

دیودهای زنر
از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا" از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید.

استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت

دیودهای زنر معمولا" با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و ... و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا" روی دیود نوشته می شود، مانند 4V7 که به معنی 4.7 ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا" مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسیار رایج است.

یکسو ساز نیم موج با استفاده از یک دیود.

دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود.

از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند.

دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد.

یکسو سازی جریان متناوب با یک دیود
شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته می شود.

بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژ مستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود و در نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه، وظیفه تغذیه بار را بعهده خواهد داشت. 

یکسو ساز تمام موج با استفاده از پل دیود.

دیود پل یا Bridge Rectifiers
اما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل دیود همانطور که از شکل دوم مشخص است متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگر متصل هستند وصل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود.

روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند.

همانطور که می دانید دیود ها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود.

از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث میشود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت می باشد. به شکل اول توجه کنید که چگونه برای ولتاژهای مثبت - منظور جهت درست می باشد - تا قبل از 0.7 ولت دیود از خود مقاومت نشان می دهد و سپس به یکباره مقاومت خود را از دست می دهد و جریان را از خود عبور می دهد. 
 

اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معروف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدار های الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تاثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمیگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیود ها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می شود.

در دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالآخره دیود های زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود.

Cell Size : یا Cell type
اندازه سایتها یا Cell ها نظر به شعاع ان به کیلومتر و یا متر و نظر به کاربرد :

1. · Macrocells
2. · Microcells
3. · Selective or sectorized cells
4. · Umbrella cells
5. · Nanocells
6. · Picocells

1- Macrocell: بزرگترین سایز در شبکه GSM است . در حدود 70 کیلومتر که البته این بستگی به پوشش زمین و قدرت کلاس موبایل دارد , یک MS در شبکه GSM میتواند تا هشت وات را ارسال کند اگر مانعی در سر راه نباشد یعنی بالاترین قدرت خروجی در یک Cell
اهداف:
a- در سواحل و مناطق دریا کنار و هموار و کویری
b-نواحی که مشترک کم دارد
c-مناطقی که نیاز به کمترین تعداد Cell داشته باشد
d- مناطق دور دست

---------------------------------------
2- Microcells :
این نوع از سایز وقتی بکار میرود که در یک منطقه کوچک و از حدود 200 متر به بالا نیاز باشد
اهداف :
a- مناطق شهری
b- تعداد مشترک زیادی باشد و یا به علت مانع , قدرت ارسالی کمتری نیاز باشد.



==================================================



================================================
Selective Cells or Sectorized Cells:

=====================================================
Umbrella Cells:
در طول یک بزرگراه وجود سلهای کوچک زیاد باعث Handover های فراوان در سلهای مجاور میشود و برای حل این مشکل ایده این نوع از سل بوجود امد . یک   Umbrella Cells چندین Microcell را تحت پوشش خود قرار داده  و MS را در انتخاب سل کمک میکند , اما چگونه؟
وقتی که  سرعت  MS  بسیار زیاد  باشد  در  طول  مسیر   موبایل  تقاضای  Handover های زیادی  میکند ولی  Umberlla cell  این  موبایل  را  در  پوشش  خود  قفل  کرده  و  اجازه  Handover   را  نمیدهد.



 

ابن رویداد که دست به دست شدن MS از یک BTS به BTS دیگر است وقتی اتفاق می افتد که

1 - لول سیگنال دریافتی MS از BTS از حد مجاز آن کمتر باشد Rx Level
2-کیفیت سیگنال دریافتی MS از BTS از حد مجاز آن کمتر باشد RX Quality
3-فاصله MS از BTS از مجاز زیاد شود Taiming Advance


چهار نوع Handover داریم که به صورت تصویر نشان داده میشود:

۱-

این کوچکترین نوع H.O است وقتی که MS در داخل BTS ترافیک چینل TCHرا تغییر میدهد . وقتی روی میدهد که یا MS یا BTS در هنگام پخش سیگنال دچار نویز شدید شوندو کیفیت صدا پایین بیاید و برای جلوگیری از نویز و توسط BTS این H.O انجام میشود



----------------------------------------------------------------------------------------------
2-
بطور مداوم MS و BTS کیفیت رادیویی را بین یکدیگر اندازه گیری کرده و BTS آنرا کنترل میکند و BTS همواره قدرت ارسالی MS را اندازه گیری و کنترل میکند وقتی که MS از BTSدور میشود قدرت ان نیز کم شده در نتیجه کیفیت صدا پایین امده و BTS دستور H.O را به MS صادر میکند پارامترهای زیادی برای H.O وجود دارد که توسط BSC کنترل و فرمان داده میشود.

-------------------------------------------------------------------------------------------
3-
به دلیل محدودیت ظرفیت BSC که تعداد محدود BTS را ساپورت میکند ,وقتی که MS درخواست H.O میکند اگر BTS در محدوده یک BSC دیگر باشد , NSS برای کاهش و انتقال ترافیک به BSC دیگر عمل H.O را به BTS مربوطه دستور میدهد

-------------------------------------------------------------------------
4-
بزرگترین نوع H.O در شبکه GSM است وقتی که MS در یک MSC تقاضای H.O نماید ولی BTS درخواست شده در MSC دیگری باشد اتفاق می افتد.

تکنولوژی ساخت پیوندها مبحث بسیار گسترده‌ای است که دانش و تجربه گروههای تحقیقاتی و تولیدی متعددی را در این زمینه در بر می‌گیرد. با این وجود بدون سعی در تشریح دقیق این روشهای ساخت ، می‌توان برخی از روشهای بنیادی تشکیل پیوندها و زدن اتصالات مناسب به آنها را مورد بررسی قرار داد.

 

 

 

 

 

 

ساخت پیوندهای p - n

پیوندهای رشد یافته

یکی از روشهای اولیه ساخت پیوند ، روش پیوند رشد یافته ‌است. در این روش حین رشد بلور ، نوع ناخالصی در ماده مذاب به‌صورت ناگهانی عوض می‌شود. این روش ابتدایی رشد پیوند ، توسط روشهای انعطاف‌پذیرتری که در آنها پیوند بعد از رشد بلور ایجاد می‌شود، جایگزین شده ‌است. البته یک استثنا مهم در این مورد رشد رونشستی پیوندهای p - n است که بطور گسترده در مدارهای مجتمع و سایر کاربردها استفاده می‌شود.

پیوندهای آلیاژی

یک روش مناسب برای ساخت پیوندهای p - n ، آلیاژ کردن یک فلز حاوی اتمهای ناخالصی روی نیم رسانایی با ناخالصی مخالف است. این روش در دهه 1950 برای تولید دیود و ترانزیستور مورد استفاده قرار گرفت. به ‌این منظور ، نمونه‌ای که جهت آلیاژ انتخاب شده با ماده مورد نظر پوشش داده می‌شود و بعد از حرارت ، منطقه مذاب ایجاد می‌شود. با کاهش دما ، ناخالصی ماده پایین می‌آید و در مرز مشترک یک ناحیه دوباره رشد یافته ‌از بلور ناخالص تشکیل می‌شود.

پیوندهای نفوذی

در دهه 1960 روش نفوذی به عنوان یکی از متداولترین روشهای تشکیل پیوند p - n جایگزین روش آلیاژی شد. نفوذ ناخالصیها در یک جامد بر حسب حاملین بار اضافی است. نفوذ نتیجه حرکت تصادفی اتمها بوده و ذرات در جهت کاهش شیب تراکم ناخالصی نفوذ می‌کنند، البته در اینگونه موارد دما بالاست. بنابراین نفوذ ناخالصیهای آلاینده در یک نیم رسانا بسیاری از اتمهای نیم رسانا را از جای خود در شبکه خارج کرده و مکانهای خالی ایجاد می‌کند که توسط ناخالصیها پر می‌شود و بعد از سرد شدن بلور در آنجا می‌مانند.

 

 

 

 

 

 

کاشت یون

یک جایگزین مناسب برای نفوذ در دماهای بالا کاشت مستقیم یونهای انرژی‌دار در داخل نیم رسانا است. در این روش پرتوی از یونهای ناخالصی آن چنان شتاب می‌گیرد که ‌انرژی جنبشی آن می‌تواند از چندین kev تا چندین Mev متغیر باشد و سپس به سمت سطح نیم رسانا هدایت می‌شود. اتمهای ناخالصی بعد از ورود به بلور انرژی خود را از طریق برخورد ، به شبکه داده و در یک عمق نفوذ متوسط موسوم به برد کاشت متوقف می‌گردند.

پیوندهای فلز نیم رسانا

بسیاری از ویژگیهای سودمند یک پیوند p - n را با تشکیل اتصال مناسب فلز - نیم رسانا می‌توان بدست آورد. بدیهی است که چنین رویکردی به دلیل سادگی ساخت آن جالب توجه ‌است. پیوندهای فلز – نیم رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید می‌باشند. وقتی که فلزی به نیم رسانایی متصل می‌شود، انتقال بار تا آنجا ادامه می‌یابد که ترازهای فرعی در حال تعادل هم سطح شوند. به ‌این منظور ، پتانسیل نیم رسانا نسبت به فلز افزایش می‌یابد. پتانسیل اتصال از نفوذ الکترونها از نوار رسانش نیم رسانا به فلز جلوگیری می‌کند.

پیوندهای ناهمگون

سومین رده مهم از پیوندها شامل پیوند بین نیم رسانای با شبکه تطبیق یافته ولی با شکاف نوار متفاوت است. مرز مشترک بین اینگونه نیم رساناها عاری از نقایص بلوری بوده و می‌تواند بلورهای پیوسته‌ای شامل یک یا چند پیوند ناهمگون بوجود آورد. قابلیت دسترسی به پیوندهای ناهمگون و ساختارهای چند لایه در نیم رساناهای مرکب افق وسیعی از امکان گسترش قطعات الکترونیک را در پیش رو قرار داده‌ است. در پیوندهای ناهمگون ترازهای فرعی دو نیم رسانا را هم سطح می‌کنند و یک فضای خالی برای ناحیه گذر در نظر می‌گیرند، پیوندگاه در نزدیکی طرف با ناخالصی شدیدتر قرار داده می‌شود. با ثابت نگه داشتن شکاف نواری در هر ماده نواحی نوار هدایت و ظرفیت بهم متصل می‌شود.

کاربردها

قطعات نیم رسانای p - n در صنعت الکترونیک نقش اساسی دارند. از جمله پیوندهای رشد یافته بویژه در مدارهای مجتمع حایز اهمیت است، چرا که توانسته ‌است مدارهای پیچیده شامل هزاران ترانزیستور ، دیود و مقاومت و خازن را روی یک تراشه نیمه رسانا جای دهد. پیوندهای نفوذی در ساخت IC ها نقش اساسی دارند که ‌امکان ساخت هزاران قطعه با پیوند p - n را در یک تراشه سیلیسیمی ‌با اتصالات داخلی مناسب فراهم می‌سازد.

کاشت یون بخصوص در ساخت مدارهای مجتمع سیلیسیم بسیار مورد توجه ‌است. پیوندهای فلز - نیمه رسانا در یکسوسازی بسیار سریع مفید می‌باشد و پیوندهای ناهمگون در ترانزیستورهای دو قطبی ، ترانزیستورهای اثر میدانی و لیزرهای نیمه رسانا مورد توجه‌اند.

معمولاُ اجسام از لحاظ عبور یا عدم عبور الکتریسیته به دو دسته رسانا و عایق تقسیم می‌شود. اما گروه دیگری از اجسام نیز وجود دارد که نه بطور کامل رسانا و نه بطور کامل نارساناست. این گروه خاص از اجسام را نیم رسانا می‌گویند.

 

 

 

 

• انواع نیم رسانا

نیم رسانای ذاتی

بخش عمده الکترونیک نوین ، وابسته به کاربرد مواد نیرم رسانا است. دیودهای نورگسیل « LEDها) ترانزیستورها و باتریهای خورشیدی از جمله عناصر الکترونیکی متداولی هستند که از نیم رساناها استفاده می‌کنند. نیم رساناهایی مانند Cds و ورمیلیون (Hgs) رنگهای درخشان دارند و هنرمندان نقاشی ، از آنها استفاده می‌کنند. آنچه که تعیین کننده خواص الکترونیکی نیم رسانا است گاف انرژی (گاف نواری). بین ظرفیت و نوار و رسانش است. در بعضی مواد مانند Cds این شکاف اندازه ثابتی دارد. این مواد ، نیم رساناهای ذاتی نامیده می‌شود.

هنگامی که نور سفید ، با نیم رسانا برهمکنش می‌کند الکترونها تحریک شده و به نوار رسانش می‌روند. Cds ، نور بنفش و تا حدودی نور آبی را در می‌آشامد. اما انرژی سایر بسامدها ، کمتر از انرژی لازم برای برانگیختن یک الکترون ورای گاف انرژی است. این بسامدها بازتاب می‌یابند و رنگی که مشاهده می‌کنیم، زرد است. در برخی نیم رساناها مانند GoAS و Pbs ، گاف نواری ، چنان کوچک است که تمام بسامدهای نور مرئی در آنها دیده می‌شوند. هیچ نور مرئی بازتابی وجود ندارد و ماده تیره رنگ است.

 

 

 

 

 

 

نیم رسانای مصنوعی

در بیشتر نیم رساناها که غیر ذاتی نامیده می‌شوند، اندازه گاف نواری ، با افزودن دقیق ناخالصیهایی کنترل می‌شود، که این فرآیند تقویت نامیده می‌شود. سیستم عمل تقویت روی سیلیکون یکی از متداولترین نیم رساناهاست.

نیم رسانای نوع n

وقتی به سیلیکون ، ناخالصی فسفر افزوده شود، تراز انرژی اتمی فسفر ، دقیقا در زیر نوار رسانش سیلیکون قرار می‌گیرد.
هر اتم فسفر ، 4 الکترون از 5 الکترون ظرفیتش را تشکیل نمونه با 4 اتم si مجاور بکار می‌برد و انرژی گرمایی به تنهایی کافی است تا باعث شود، الکترون اضافی ظرفیت به نوار رسانش بر انگیخته شده به یک یون p غیر متحرک را بر جای گذارد. اتمهای فسفر ، دهنده نامیده می‌شود. رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا در اثر حرکت الکترونهای حاصل از اتمهای دهنده در نوار رسانش، به وجود می‌آید. این نوع نیم رسانا نوع n نامیده میشود که در آن n به معنی منفی است، این نوعی بار الکتریکی که توسط الکترونها حمل می‌شود.

نیم رسانای نوع p

وقتی به سیلیکون ناخالص آلومینیم افزوده می‌شود. تراز انرژی اتمهای AL که اتمهای پذیرنده نامیده می‌شوند، درست بالای نوار ظرفیت سیلیکون قرار می‌گیرد. با سه اتم Si مجاور پیوند جفت الکترونی منظمی تشکیل می‌دهد. اما با چهارمین اتم Si فقط یک پیوند تک الکترونی تشکیل می‌دهد. یک الکترون به راحتی از نوار ظرفیت یک اتم آلومینیوم در تراز پذیرنده بر انگیخته می‌شود. در نهایت ، یک یون منفی تا A غیر متحرک بوجود می‌آمد و در نتیجه این فرآیند یک حفره مثبت در نوار ظرفیت پدیدار می‌شود. از آنجا که رسانش الکتریکی در این نوع نیم رسانا عمدتا شامل حرکت حفره‌های مثبت است این نوع نیم رسانا ، نوع P نامیده می‌شود.

کاربرد نیم رساناها در باطری خورشیدی

یک سلول خورشیدی که از نیم رساناها ساخته شده از سیلیکون استفاده می‌شود. لایه نازکی از نیم رسانای نوع P با یک نیم رسانای نوع n ، در ناحیه‌ای به نام پیوندگاه در تماس است. عمدتا عبور الکترونها و حفره‌های مثبت از میان پیوندگاه بسیار محدود است. زیرا چنین حرکتی ، منجر به تفکیک بار می‌شود: حفره‌های سبک ناشی از نیم رسانای نوع p که از پیوندگاه عبور می‌کنند ناگزیر از یونهای غیر متحرک تا A جدا خواهند شد و الکترونهای ناشی از نیم رسانای نوع n که از پیوندگاه عبور می‌کنند به ناچار از یونهای غیر متحرک ⁺P جدا می‌شوند.

حال در نظر بگیرید که نیم رسانای نوع p در معرض باریکه‌ای از نور قرار گیرد. الکترونهای واقع در نوار ظرفیت ، می‌توانند انرژی ، در آشامیده و همراه با ایجاد حفره‌های مثبت در نوار ظرفیت ، به لایه رسانش ارتقاء یابند. الکترونهای رسانش بر خلاف حفره‌های مثبت می‌توانند به راحتی از پیوندگاه عبور کرده وارد نیم رسانای نوع n شوند. این عمل ، سفارش الکترونها (جریان الکتریکی) را برقرار می‌کند. الکترونها می‌توانند توسط سیمها از میان یک مصرف کننده خارجی مانند لامپها ، موتورهای الکتریکی و … انتقال پیدا کنند و سرانجام به نیم رسانای نوع p باز گردند. جایی که آنها حفره‌های مثبت را پر می‌کنند.