دیود آرایه ای (Diode Array)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود آرایه ای (Diode Array) :
دیود آرایه ای (Diode Array) یک قطعه الکترونیکی است که شامل چندین دیود (معمولا ۴ تا ۸ عدد یا بیشتر) در یک بسته (Package) واحد می باشد. این دیودها می توانند به صورت مستقل (Separate) و یا با اتصالات داخلی خاصی مانند پیکربندی های باس مشترک (Common Bus) برای کاربردهای خاص (مانند حفاظت ESD یا نمایشگرهای هفت بخشی) طراحی شوند. دیود آرایه ای برای صرفه جویی در فضا و ساده سازی مدارات با تعداد زیاد دیود استفاده می شود.
انواع مختلفی از دیود آرایه ها وجود دارد: آرایه های دیود سیگنال (مانند آرایه های ۱N4148 در بسته های ۱۴ پایه یا ۱۶ پایه)، آرایه های دیود شاتکی (برای کاربردهای سریع)، آرایه های دیود محافظ ESD (برای حفاظت چندین خط داده)، و آرایه های دیود یکسوساز (برای جریان های بالاتر). هر نوع برای کاربرد خاصی بهینه شده است.
مزایای استفاده از دیود آرایه ای نسبت به دیودهای مجزا عبارتند از: کاهش شدید فضای اشغالی روی PCB (چندین دیود در یک بسته کوچک SMD)، کاهش هزینه مونتاژ (یک قطعه به جای چند قطعه)، تطبیق حرارتی بهتر (همه دیودها روی یک بستر و در شرایط دمایی یکسان)، و گاهی تطبیق الکتریکی بهتر (برای کاربردهایی که نیاز به دیودهای همسان دارند).
پارامترهای مهم دیود آرایه ای شامل پارامترهای هر دیود (مانند V_F، V_RRM، I_F) و همچنین پارامترهای کلی مانند حداکثر توان کل (Total Power Dissipation) و مقاومت حرارتی مجموع است. در دیتاشیت، معمولا یک جدول با مشخصات هر دیود و همچنین محدودیت های کلی آورده می شود.
کاربرد اصلی دیود آرایه ای در حفاظت از خطوط داده (Data Line Protection) در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) است. در پورت های USB، HDMI، اترنت، و رابط های دیگر، برای هر خط داده یک دیود محافظ (معمولا TVS آرایه ای) به کار می رود. این آرایه ها می توانند ۴، ۶ یا ۸ خط را همزمان محافظت کنند. سری معروف شامل SRV05-4 (محافظ ۴ خط) است.
کاربرد دیگر در درایو نمایشگرهای هفت بخشی (Seven-Segment Displays) و ماتریس های LED است. در این کاربردها، برای هر بخش از نمایشگر ممکن است به یک دیود برای جلوگیری از عبور جریان معکوس نیاز باشد. استفاده از دیود آرایه ای این کار را بسیار ساده تر می کند. همچنین در مدارات منطقی دیودی (Diode Logic) برای پیاده سازی گیت های AND و OR با چند ورودی کاربرد دارند.
در مدارات نمونه بردار و نگهدارنده (Sample and Hold) و مبدل های آنالوگ به دیجیتال (ADC) با چندین کانال، از دیود آرایه ای برای حفاظت ورودی ها استفاده می شود. همچنین در تجهیزات پزشکی و صنعتی که نیاز به حفاظت چندین سنسور است، دیود آرایه ای یک راه حل فشرده و قابل اعتماد است.
سری معروف دیود آرایه های سیگنال شامل سری BAW56 (دو دیود مستقل در SOT-23)، سری BAV70 (دو دیود با کاتد مشترک در SOT-23)، سری BAV99 (دو دیود سری در SOT-23)، و آرایه های ۴ و ۸ دیودی مانند سری BAS40 (شاتکی) در بسته های SOT-143 و SOT-363 است. همچنین آی سی های تخصصی حفاظت ESD مانند سری TPD4E (از Texas Instruments) وجود دارند.
در انتخاب دیود آرایه ای، علاوه بر پارامترهای الکتریکی، به پیکربندی پایه ها (Pin Configuration) و اتصالات داخلی باید دقت کرد. برخی آرایه ها همه دیودها را مستقل دارند، برخی دارای اتصالات مشترک (مثلا همه کاتدها به یک پایه مشترک) هستند، و برخی پیکربندی های خاصی برای حفاظت خطوط دیفرانسیل دارند. مطالعه دقیق دیتاشیت ضروری است.
یکی از نکات مهم در طراحی با دیود آرایه ای، مدیریت حرارتی است. اگرچه هر دیود جریان کمی می کشد، اما مجموع جریان چندین دیود می تواند باعث گرم شدن بسته شود. باید از تجاوز از حداکثر توان کل (Total Power Dissipation) بسته اطمینان حاصل کرد. در دیتاشیت، معمولا این مقدار تحت شرایط خاص (مانند دمای محیط) ذکر شده است.
در نهایت، دیود آرایه ای یک قطعه بسیار مفید برای طراحی مدارات فشرده و با قابلیت اطمینان بالا است. با افزایش تراکم قطعات در بردهای الکترونیکی مدرن، استفاده از این آرایه ها به ویژه در بخش حفاظت ESD و رابط های ورودی/خروجی بسیار رایج شده است. آشنایی با انواع و کاربردهای آنها برای هر طراح الکترونیک ضروری است.
