الصمام الثنائي هو مكون كهربائي طرفي يستخدم ل بناء الدوائر الكهربائية والإلكترونية المختلفة . يتكون الصمام الثنائي من قطبين هما الأنود والكاثود. معظم الثنائيات مصنوعة من مواد شبه موصلة مثل SI ، Ge ، إلخ. وتتمثل الوظيفة الرئيسية للديود في توصيل التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط. تشمل تطبيقات الصمام الثنائي المفاتيح ، منظمات الجهد ، المذبذبات ، المقومات ، خلاطات الإشارات ، إلخ. هناك أنواع مختلفة من الثنائيات المتوفرة في السوق مثل Zener diode ، الصمام الثنائي الانهيار ، LED ، الليزر ، Schottky ، إلخ.
أفالانش ديود
تتناول هذه المقالة معلومات موجزة حول إنشاء وتشغيل الصمام الثنائي الانهيار. الصمام الثنائي الانهيار الجليدي هو نوع واحد من الصمامات الثنائية المصممة لتجربة انهيار الانهيار الجليدي عند جهد تحيز عكسي معين. تم تصميم تقاطع الصمام الثنائي بشكل أساسي لإيقاف تركيز التيار بحيث يكون الصمام الثنائي آمنًا بسبب الانهيار.
ما هو الصمام الثنائي الانهيار؟
الصمام الثنائي هو نوع واحد من جهاز أشباه الموصلات مصمم خصيصًا للعمل في منطقة الانهيار العكسي. تستخدم هذه الثنائيات كصمامات تصريف تستخدم للتحكم في ضغط النظام لحماية الأنظمة الكهربائية من الفولتية الزائدة. رمز هذا الصمام الثنائي هو نفس الصمام الثنائي Zener . يتكون الصمام الثنائي الانهيار من محطتين هما الأنود والكاثود. يتشابه رمز الصمام الثنائي الانهيار مع الصمام الثنائي العادي ولكن مع حواف الدوران للشريط العمودي الموضحة في الشكل التالي.
أفالانش ديود
بناء الصمام الثنائي الانهيار
بشكل عام ، يتكون الصمام الثنائي الانهيار من السيليكون أو مواد أخرى من أشباه الموصلات. يشبه بناء هذا الصمام الثنائي الصمام الثنائي زينر ، باستثناء مستوى المنشطات في هذا الصمام الثنائي يتغير من الصمام الثنائي Zener. هذه الثنائيات مخدر بشدة. وبالتالي ، فإن عرض منطقة النضوب في هذا الصمام الثنائي ضئيل للغاية. بسبب هذه المنطقة ، يحدث الانهيار العكسي عند الفولتية المنخفضة في هذا الصمام الثنائي.
من ناحية أخرى ، فإن الثنائيات الجليدية مخدرة بخفة. لذلك ، فإن عرض طبقة نضوب الصمام الثنائي الجليدي كبير جدًا بالنسبة إلى الصمام الثنائي Zener. بسبب منطقة النضوب الكبيرة هذه ، يحدث الانهيار العكسي عند الفولتية العالية في الصمام الثنائي. يتم تحديد جهد انهيار هذا الصمام الثنائي بحذر من خلال التحكم في مستوى المنشطات في التصنيع.
عمل صمام ثنائي أفالانش
تتمثل الوظيفة الرئيسية للديود العادي في السماح للتيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط ، أي الاتجاه الأمامي. بينما، الصمام الثنائي الانهيار يسمح للتيار في كلا الاتجاهين. ولكن ، تم تصميم هذا الصمام الثنائي خصيصًا للعمل في حالة منحازة عكسية عندما يتجاوز الجهد جهد الانهيار في حالة التحيز العكسي. يسمى الجهد الذي يتحسن فيه التيار الكهربائي بشكل غير متوقع بجهد الانهيار.
بناء الصمام الثنائي الانهيار
عندما يتم تطبيق الجهد في حالة التحيز العكسي على هذا الصمام الثنائي ، فإنه يتجاوز جهد الانهيار ، سيحدث انهيار في التقاطع. يسمى هذا الانهيار المفترق باسم انهيار الانهيار الجليدي. عندما يتم تطبيق جهد التحيز الأمامي على هذا الصمام الثنائي ، فإنه يبدأ في العمل مثل صمام تقاطع منتظم pn من خلال السماح بتيار كهربائي من خلاله.
متي الجهد المنحاز العكسي يتم تطبيقه على الصمام الثنائي الانهيار الجليدي ، ثم يتم نقل ناقلات الشحنة الأغلبية في أشباه الموصلات من النوع P و N من النوع PN-. نتيجة لذلك ، يزداد عرض منطقة النضوب. لذلك ، لن تسمح ناقلات الأغلبية بالتيار الكهربائي. رغم ذلك ، تعرف حاملات الشحنة الأقلية قوة دافعة من الجهد الخارجي.
ونتيجة لذلك ، فإن تدفق ناقلات الشحنة الأقلية من النوع p إلى النوع n والنوع n إلى النوع p عن طريق تحريك التيار الكهربائي. رغم ذلك ، فإن التيار الذي تحركه ناقلات شحن الأقلية قليل جدًا. يُطلق على التيار الصغير الذي يمر بواسطة ناقلات شحن الأقلية على أنه تيار تسرب عكسي. إذا تم تطبيق جهد التحيز العكسي على هذا ، فسيتم زيادة الصمام الثنائي ، ستحصل حاملات الشحنة الأقلية على كمية كبيرة من الطاقة وتنتقل بشكل أسرع إلى سرعات أفضل.
ستتحطم الإلكترونات الحرة المتحركة بسرعة عالية مع الذرات ثم تنقل الطاقة إلى إلكترونات التكافؤ. سيتم فصل إلكترونات التكافؤ التي تحصل على طاقة كافية من الإلكترونات السريعة عن الذرة الأم وتتحول إلى إلكترونات حرة. مرة أخرى ، تتسارع هذه الإلكترونات. عندما تصطدم هذه الإلكترونات الحرة بذرات أخرى ، فإنها تقطع المزيد من الإلكترونات. بسبب هذا الاصطدام المستمر مع الجزيئات ، يتم إنتاج عدد كبير من الإلكترونات أو الثقوب الحرة. يحمل هذا العدد الهائل من الإلكترونات الحرة تيارًا زائدًا في الصمام الثنائي.
كلما تم تطبيق الجهد العكسي على الصمام الثنائي ، فإنه يزداد باستمرار. في نهاية المطاف ، يحدث الانهيار الجليدي وانهيار الوصلات. عند هذه النقطة ، ستؤدي الزيادة الطفيفة في الجهد إلى زيادة التيار الكهربائي بسرعة. هذه الزيادة غير المتوقعة في التيار قد تدمر بشكل دائم الصمام الثنائي العادي. على الرغم من ذلك ، قد لا تتضرر الثنائيات الجليدية لأنها مصممة بحذر لتعمل في منطقة انهيار الانهيار الجليدي.
جهد انهيار الصمام الثنائي
يعتمد جهد انهيار الصمام الثنائي على كثافة المنشطات. سيؤدي ارتفاع كثافة المنشطات إلى تقليل جهد انهيار الصمام الثنائي.
جهد انهيار الصمام الثنائي
تطبيقات الصمام الثنائي الانهيار
تشمل تطبيقات الصمام الثنائي الانهيار ما يلي.
- يستخدم الصمام الثنائي الانهيار لحماية الدائرة. عندما يبدأ جهد التحيز العكسي في التحسن ، يبدأ الصمام الثنائي عمدًا تأثير الانهيار عند جهد ثابت.
- هذا يجعل الصمام الثنائي يبدأ في أداء التيار دون إصابة نفسه ، ويحول الطاقة القصوى بعيدًا عن الدوائر الكهربائية إلى محطتها الأرضية.
- يستخدم المصممون الصمام الثنائي أكثر من أجل حماية الدائرة ضد الفولتية غير المرغوب فيها .
- تستخدم هذه الثنائيات كمولدات ضوضاء بيضاء.
- تنتج ثنائيات الانهيار الجليدي ضوضاء RF ، وهي تستخدم عمومًا كمصادر ضوضاء في التروس اللاسلكية. على سبيل المثال ، يتم استخدامها بشكل متكرر كمصدر لتردد الراديو لجسور محلل الهوائي. تستخدم ثنائيات الانهيار الجليدي لتوليد تردد الميكروويف.
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بصمامات الانهيار الجليدي والبناء والعمل والتطبيقات. علاوة على ذلك ، أي شكوك بخصوص هذا المفهوم أو ل تعرف على أنواع مختلفة من الثنائيات ، يرجى تقديم ملاحظاتك من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك ، ما هي وظيفة الصمام الثنائي الانهيار؟
