الصمام الثنائي: مبدأ العمل ، أنواعه ، 7 تطبيقات مهمة

محتويات

• تعريف
• رمز الصمام الثنائي
• الميزات الهامة
• تقنية التحيز للثنائيات
• أنواع مهمة
• تطبيقات الثنائيات

ما هي الثنائيات؟

تعريف الصمام الثنائي:

"الصمام الثنائي هو عنصر إلكتروني خاص له قطبان يسميان الأنود والكاثود".

                                 

معظم الثنائيات مصنوعة من أشباه الموصلات مثل السيليكون أو الجرمانيوم أو السيلينيوم.

كيف يعمل الصمام الثنائي؟

مبدأ عمل الصمام الثنائي:

تتمثل الخصائص الأساسية للديود في حمل التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط. إذا كان الكاثود مشحونًا سالبًا بجهد أكبر من الأنود ، فإن تيارًا معينًا يسمى "فاصل أمامي" يبدأ بالتدفق خلاله.

عندما يتم شحن الكاثود فيما يتعلق بالقطب الموجب ، فإنه لن يقوم بأي تيار. يمكن تشغيلها كمعدلات ومفاتيح ومحددات.

الجهد الكسر الأمامي هو 0.6 فولت للسيليكون ، 0.3 فولت للجرمانيوم و 1 فولت لمادة السيلينيوم على التوالي.

عند نقطة الانهيار الأمامية ، إذا كانت الإشارة التناظرية تتدفق عبر الصمام الثنائي ، فإن شكل موجة الإشارة غير دقيق ومشوه. جميع الإشارات التي يتم إنشاؤها هي مضاعفات متناسقة ومتكاملة إذا كان تردد الإدخال. تنتج هذه بشكل عام إشارات عند تردد الميكروويف مع المستوى الصحيح والقطبية لتطبيق الجهد.

رمز الصمام الثنائي:

الميزات الهامة للثنائيات:

• الصمام الثنائي مكون إلكتروني طرفي
• لديها مقاومة أقل في اتجاه وأعلى في اتجاه آخر
• معظم الثنائيات مصنوعة من السيليكون
• انخفاض الجهد في ظل حالة التحيز الأمامي هو 0.7 فولت تقريبًا.
• في الاتجاه المعاكس ، ستزداد منطقة طبقة النضوب.

أنواع مختلفة من الصمام الثنائي:

1. صمام تقاطع PN -

"الصمام الثنائي هو تقاطع PN مع النوع P على جانب والنوع N على الجانب الآخر".

2. الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) -

"LED هو مصدر ضوء أشباه الموصلات ينبعث منه الضوء عندما يتدفق التيار خلاله".

3. الصمام الثنائي للصور -

"هذا هو صمام تقاطع PN قائم على أشباه الموصلات ، إذا تعرض للضوء ينتج فرقًا في الجهد"

4.   شوتكي الصمام الثنائي -

 "تم تصميم هذا عن طريق تقاطع أشباه الموصلات بمعدن. في وقت ما يعرف باسم الصمام الثنائي الحامل الساخن ".

5.   نفق ديود -

" صمام ثنائي أشباه الموصلات له مقاومة سلبية فعالة بسبب الأنفاق ".

6.   الصمام الثنائي المتغير -

 "الصمام الثنائي ذو السعة الداخلية المتغيرة مع تغيرات الجهد العكسي ".

7.   زينر ديود -

"نوع خاص من الصمام الثنائي ، مصمم للسماح للتيار بالرجوع للخلف عند تطبيق جهد عكسي ".

ما هي الثنائيات المثالية؟

في الصمام الثنائي المثالي ، عندما يكون في انحياز أمامي ، يبدأ التيار بالتدفق بحرية من الجهاز. في حالة مثالية بدون انخفاض الجهد عادة عندما تكون منحازة للأمام. يتم إسقاط جميع مصادر الجهد الأخرى عبر مقاومات الدائرة. عندما يكون منحازًا عكسيًا ، في الصمام الثنائي المثالي ، لا يوجد تدفق تيار صفري وسيكون له مقاومة لانهائية.

ما هي الثنائيات العملية؟

في الصمام الثنائي العملي ، تسمح بعض المقاومة للتيار بالتدفق إذا كان هناك انحياز للأمام. نظرًا لوجود المقاومة ، تتبدد بعض القوة عندما يبدأ التيار بالتدفق عبر المنحاز الأمامي. عندما يكون متحيزًا عكسيًا ، نظرًا للمقاومة العالية التي يمكنه إجراؤها.

عادة ما يكون الصمام الثنائي هو تقاطع PN.

1. إنه حاجز محتمل. للتغلب على هذه المشكلة عن طريق تطبيق جهد إضافي على تقاطع pn ، يمكن أن يكون قادرًا على إجراء.
2. لذلك سوف يمر التيار عبر تقاطع pn عندما يتم حذف إمكانات الحاجز.
3. ومن المعروف أن مع اثنين من الموصلين المعدنيين تقاطع pn.
4. عملية تطبيق الجهد الخارجي هي انحياز القناة.

التحيز إلى الأمام:

• بطارية متصلة + خمسة طرفي بالجانب p من الصمام الثنائي للوصل pn ثم قم بتوصيل طرف التوصيل بالجانب n.
• إذا طبقنا جهدًا خارجيًا أكبر من الحاجز المحتمل ، فسيبدأ في توصيل التيار بالمرور
• الصمام الثنائي متصل بمصدر جهد تيار مستمر (V)
• يسمى الجهد عبر الصمام الثنائي بالخاصية الأمامية للديود pn تقاطع
• لا يتدفق تيار الصمام الثنائي حتى الوصول إلى A لأن الجهد الخارجي V._f  يقابله جهد مدمج قيمته 0.
• ومع ذلك ، يزيد الجهد إلى ما بعد A وينخفض ​​تيار الصمام الثنائي بسرعة.
• إذا كان التيار الأمامي متخلفًا من الخارج ، فإنه يقطع محور الجهد عند النقطة التي يبدأ منها V._k يمكن تحديده

عكس التحيز:

• إذا تم تطبيق الجهد على ثنائيات الوصلة pn ، فسيتم توصيل المحطة الطرفية بأشباه الموصلات من النوع p. وبالمثل ، يتم توصيل المحطة + ve بالنوع n.
• الثقوب من الجانب p تنجذب نحو الطرف الخامس. في حين أن الإلكترونات الحرة من الجانب n تنجذب نحو + خمسة طرفي.
• يزداد التحيز العكسي في الخطوات ويلاحظ تيار الصمام الثنائي.
• عندما يزيد التحيز العكسي V_BR يزيد التيار العكسي للديود قريبًا جدًا.

تبديل خاصية الثنائيات:

في التحيز الأمامي عند تطبيق جهد صغير ، يقوم الصمام الثنائي بإجراء يتجاوز قطع الجهد المعروف باسم on-state.

في التحيز العكسي ، تُعرف فقط مصادر التيار الكهربائي الصغيرة ذات الجهد العكسي المطبق الذي يقل عن قيمة الانهيار باسم خارج الحالة

في تبديل خاصية الصمام الثنائي يتم تبديله من التحيز الأمامي على الحالة إلى التحيز العكسي خارج الحالة أو العكس.

تطبيقات الثنائيات

تصحيح:

عادة ما يعمل الصمام الثنائي كمقوم ، حيث يعمل على تسطيح مصدر طاقة التيار المتردد إلى مصدر طاقة ثابت. هذا يمكن أن يحقق هذه المهمة عن طريق إعاقة التدفق في اتجاه واحد والمرور في الاتجاه الآخر.

انبعاث الضوء:  

يوفر LED مصدرًا أكثر كفاءة للضوء. تكون تكلفة المصابيح أكثر من نظيراتها المتوهجة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها تتطلب دوائر تحكم إضافية للعمل مع طاقة التيار المتردد.

تبديد الحمل الاستقرائي:

يتم استخدام الثنائيات في هذا التطبيق ، عند إيقاف تشغيل الحمل الاستقرائي ، يجب أن تذهب الطاقة المخزنة في مكان ما. بدون حماية الدائرة المناسبة ، يمكن أن تؤدي الطاقة المخزنة إلى ارتفاعات في الجهد يمكن أن تتقوس عبر المفتاح ويحتمل أن تفرط في تحميل ترانزستور ، وهذا التكوين يسمح للتيار بالتبدد عبر المحرِّض ويتغذى مرة أخرى في مصدر الطاقة ويحمي الدائرة.

الاستشعار والتحكم:

يمكن أن تولد أشباه الموصلات شحنات كهربائية بسهولة بناءً على التأثيرات البصرية. بشكل عام ، يتم حزم هذه الأجهزة بطريقة تحجب الضوء لتجنب النشاط الكهربائي غير المقصود. صُممت الثنائيات الضوئية لتحسين هذا التأثير. غالبًا ما تستخدم هذه الثنائيات الضوئية في طيف الأشعة تحت الحمراء ، مثل أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالمستهلك.

لمزيد من المقالات المتعلقة بالإلكترونيات انقر هنا