دیود گازی (Gas-Filled Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود گازی (Gas-Filled Diode) :
دیود گازی (Gas-Filled Diode) نوعی لامپ خلأ است که در آن به جای خلأ بالا، از گازهای بی اثر (مانند آرگون، نئون، یا جیوه) با فشار کم استفاده می شود. وجود گاز در محفظه باعث تغییر اساسی در رفتار الکتریکی دیود می شود. دیودهای گازی معمولا برای یکسوسازی ولتاژها و جریان های بالا در کاربردهای صنعتی و منابع تغذیه قدیمی استفاده می شدند.
مکانیزم کار دیود گازی متفاوت از دیود خلأ است. در ولتاژهای پایین، مانند دیود خلأ عمل می کند و جریان کمی عبور می دهد. اما با افزایش ولتاژ، میدان الکتریکی درون گاز آنقدر قوی می شود که الکترون های شتاب گرفته با اتم های گاز برخورد کرده و آنها را یونیزه (Ionize) می کنند. این فرآیند یونیزاسیون ایجاد بهمن (Avalanche) کرده و جریان به شدت افزایش می یابد.
پس از یونیزاسیون، یک پلاسمای رسانا (Conductive Plasma) درون لامپ تشکیل می شود که مقاومت بسیار کمی دارد. در این حالت، ولتاژ دو سر دیود به ولتاژ نگهدارنده (Maintaining Voltage) که تقریبا ثابت است (معمولا ۱۰-۲۰ ولت) کاهش می یابد. این رفتار شبیه یک لامپ نئون (Neon Lamp) یا تایراترون (Thyratron) است.
مهم ترین مزیت دیود گازی نسبت به دیود خلأ، افت ولتاژ پایین آن در حالت هدایت است (چند ده ولت در مقابل چند صد ولت برای دیود خلأ با توان مشابه). این باعث کاهش تلفات توان و افزایش بازده می شود. همچنین دیودهای گازی می توانند جریان های بسیار بالایی (چند آمپر تا چند صد آمپر) را تحمل کنند.
معایب دیود گازی شامل زمان یونیزاسیون (Ionization Time) و زمان دییونیزاسیون (Deionization Time) است که سرعت سوئیچینگ را محدود می کند. آنها برای فرکانس های بالا مناسب نیستند (معمولا تا چند کیلوهرتز). همچنین پس از هدایت، تا زمانی که جریان قطع نشود و گاز دییونیزه نشود، نمی توان آنها را خاموش کرد.
کاربرد اصلی دیود گازی در یکسوسازی ولتاژ بالا و جریان بالا در منابع تغذیه صنعتی، شارژرهای باتری های بزرگ، و جوشکاری الکتریکی بود. یکی از معروف ترین انواع دیود گازی، یکسوساز جیوه ای (Mercury-Arc Rectifier) بود که در صنایع سنگین و راه آهن های برقی استفاده می شد. این یکسوسازها می توانستند ولتاژهای تا ۳۰ کیلوولت و جریان های تا چند هزار آمپر را یکسو کنند.
لامپ های گازی همچنین در کاربردهای تثبیت ولتاژ (Voltage Regulation) به عنوان لامپ تثبیت کننده ولتاژ (Voltage Regulator Tube) مانند سری VR (VR-75, VR-105, VR-150) استفاده می شدند. این لامپ ها پس از یونیزه شدن، ولتاژ دو سر خود را تقریبا ثابت نگه می داشتند و به عنوان مرجع ولتاژ در منابع تغذیه لامپی کاربرد داشتند.
امروزه، دیودهای گازی تا حد زیادی توسط دیودهای نیمه هادی قدرتی (مانند دیودهای سیلیکونی و تریستورها) جایگزین شده اند. با این حال، در برخی کاربردهای خاص که نیاز به ولتاژهای بسیار بالا (چند صد کیلوولت) و جریان های بسیار بالا (چند کیلوآمپر) با سرعت پایین دارند، مانند منابع تغذیه برای تجهیزات پزشکی (X-Ray) و تحقیقات فیزیک، هنوز از لامپ های گازی (مانند تایراترون) استفاده می شود.
در نهایت، دیود گازی یک قطعه مهم در تاریخ الکترونیک قدرت است که امکان یکسوسازی توان های بالا را با بازده قابل قبول فراهم کرد. این قطعه پلی بین لامپ های خلأ اولیه و نیمه هادی های قدرتی مدرن محسوب می شود.
