تعمل دائرة الصمام الثنائي المعدل وتطبيقاتها

جرب أداة القضاء على المشاكل





تستخدم الثنائيات على نطاق واسع جهاز أشباه الموصلات. الصمام الثنائي المعدل هو أشباه موصلات ثنائية الرصاص تسمح للتيار بالمرور في اتجاه واحد فقط. عموما، صمام تقاطع PN تتشكل من خلال الجمع بين مواد أشباه الموصلات من النوع n والنوع p. يسمى الجانب من النوع P الأنود ويسمى الجانب من النوع n بالكاثود. يتم استخدام العديد من أنواع الثنائيات لمجموعة واسعة من التطبيقات. تعد الثنائيات المعدلة عنصرًا حيويًا في إمدادات الطاقة حيث يتم استخدامها لتحويل جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر. ال ثنائيات زينر تستخدم لتنظيم الجهد ، مما يمنع الاختلافات غير المرغوب فيها في إمدادات التيار المستمر داخل الدائرة.

رمز الصمام الثنائي




يظهر رمز الصمام الثنائي المعدل أدناه ، ويشير رأس السهم في اتجاه تدفق التيار التقليدي.

رمز الصمام الثنائي المعدل

رمز الصمام الثنائي المعدل



تعمل دائرة الصمام الثنائي المعدل

يتم دمج كل من المواد من النوع n و p كيميائيًا مع تقنية تصنيع خاصة تؤدي إلى تكوين تقاطع pn. يحتوي تقاطع P-N هذا على محطتين يمكن تسميتهما بأقطاب كهربائية ولهذا السبب ، يطلق عليه اسم 'DIODE' (ثنائي القطب).

إذا تم تطبيق جهد إمداد تيار مستمر خارجي على أي جهاز إلكتروني من خلال أطرافه ، فيُطلق عليه التحيز.

ديود المعدل غير المتحيز

  • عندما لا يتم تزويد الجهد إلى الصمام الثنائي المعدل ، فإنه يطلق عليه اسم الصمام الثنائي غير المتحيز ، سيكون للجانب N عدد كبير من الإلكترونات ، وعدد قليل جدًا من الثقوب (بسبب الإثارة الحرارية) في حين أن الجانب P سيكون له غالبية الشحنة الثقوب الحاملة وعدد قليل جدًا من الإلكترونات.
  • في هذه العملية ، تنتشر الإلكترونات الحرة من الجانب N (تنتشر) في الجانب P وتحدث إعادة الاتحاد في الثقوب الموجودة هناك ، تاركة + خمسة أيونات غير متحركة (غير متحركة) في الجانب N وتخلق عددًا من الأيونات غير المتحركة في P جانب الصمام الثنائي.
  • غير متحرك في الجانب من النوع n بالقرب من حافة التقاطع. وبالمثل ، فإن الأيونات غير المتحركة في الجانب من النوع p بالقرب من حافة التقاطع. نتيجة لهذا ، سوف تتراكم أعداد الأيونات الموجبة والأيونات السالبة عند التقاطع. هذه المنطقة التي تشكلت على هذا النحو تسمى منطقة النضوب.
  • في هذه المنطقة ، يتم إنشاء مجال كهربائي ثابت يسمى Barrier Potential عبر تقاطع PN في الصمام الثنائي.
  • إنه يعارض الهجرة الإضافية للثقوب والإلكترونات عبر التقاطع.
صمام ثنائي غير متحيز (لا يوجد جهد مطبق)

صمام ثنائي غير متحيز (لا يوجد جهد مطبق)

الصمام الثنائي المنحاز إلى الأمام

  • التحيز إلى الأمام: في الصمام الثنائي للوصل PN ، يتم توصيل الطرف الموجب لمصدر الجهد بالجانب من النوع p ، والطرف السالب متصل بالجانب من النوع n ، ويقال أن الصمام الثنائي في حالة تحيز إعادة التوجيه.
  • يتم صد الإلكترونات من خلال الطرف السالب لمصدر جهد التيار المستمر وتنجرف نحو الطرف الموجب.
  • لذلك ، تحت تأثير الجهد المطبق ، يتسبب انجراف الإلكترون في تدفق التيار في أشباه الموصلات. هذا التيار يسمى 'تيار الانجراف'. نظرًا لأن معظم ناقلات الإلكترونات هي إلكترونات ، فإن التيار في النوع n هو تيار الإلكترون.
  • نظرًا لأن الثقوب عبارة عن ناقلات أغلبية في النوع p ، يتم صدها بواسطة الطرف الموجب لإمداد التيار المستمر وتتحرك عبر التقاطع نحو الطرف السالب. إذن ، التيار في النوع p هو تيار الفتحة.
  • لذلك ، فإن التيار الكلي الناتج عن غالبية ناقلات يخلق تيارًا أماميًا.
  • اتجاه تدفق التيار التقليدي من الموجب إلى السالب للبطارية في اتجاه التيار التقليدي هو عكس تدفق الإلكترونات.
الصمام الثنائي المعدل المتحيز إلى الأمام

الصمام الثنائي المعدل المتحيز إلى الأمام

الصمام الثنائي المنحاز العكسي

  • الحالة المنحازة العكسية: إذا كان الصمام الثنائي هو الطرف الموجب لجهد المصدر متصل بنهاية النوع n ، والطرف السالب للمصدر متصل بنهاية النوع p من الصمام الثنائي ، فلن يكون هناك تيار من خلال الصمام الثنائي باستثناء تيار التشبع العكسي.
  • هذا لأنه في الحالة المنحازة العكسية ، تصبح طبقة النضوب الخاصة بالتقاطع أوسع مع زيادة الجهد المنحاز العكسي.
  • على الرغم من وجود تيار صغير يتدفق من النوع n إلى الطرف من النوع p في الصمام الثنائي بسبب ناقلات الأقلية. هذا التيار يسمى عكس التشبع الحالي.
  • ناقلات الأقلية عبارة عن إلكترونات / ثقوب متولدة حرارياً في أشباه الموصلات من النوع p وأشباه الموصلات من النوع n على التوالي.
  • الآن إذا كان الجهد العكسي المطبق عبر الصمام الثنائي يزداد باستمرار ، فبعد جهد معين ، ستدمر طبقة النضوب مما يؤدي إلى تدفق تيار عكسي ضخم عبر الصمام الثنائي.
  • إذا لم يكن هذا التيار محدودًا خارجيًا وتجاوز القيمة الآمنة ، فقد يتلف الصمام الثنائي بشكل دائم.
  • تتصادم هذه الإلكترونات السريعة الحركة مع الذرات الأخرى في الجهاز لتفكيك المزيد من الإلكترونات منها. وهكذا تطلق الإلكترونات المزيد من الإلكترونات من الذرات عن طريق كسر الروابط التساهمية.
  • تسمى هذه العملية بضرب الناقل وتؤدي إلى زيادة كبيرة في تدفق التيار عبر تقاطع pn. وتسمى الظاهرة المصاحبة انهيار الانهيار الجليدي.
الصمام الثنائي المنحاز العكسي

الصمام الثنائي المنحاز العكسي

بعض تطبيقات الصمام الثنائي المعدل

الثنائيات لها العديد من التطبيقات. فيما يلي بعض التطبيقات النموذجية للديودات تشمل:


  • تصحيح الجهد ، مثل تحويل التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر
  • عزل الإشارات من العرض
  • إشارة الجهد
  • التحكم في حجم الإشارة
  • إشارات الاختلاط
  • إشارات الكشف
  • أنظمة الإضاءة
  • ثنائيات الليزر

معدل نصف الموجة

أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا للديود هو تصحيح جهد التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر إمداد. نظرًا لأن الصمام الثنائي لا يمكنه إجراء التيار إلا في اتجاه واحد ، عندما تكون إشارة الإدخال سلبية ، فلن يكون هناك تيار. وهذا ما يسمى ب مقوم نصف الموجة . يوضح الشكل أدناه دائرة الصمام الثنائي المعدل نصف الموجة.

معدل نصف الموجة

معدل نصف الموجة

معدل كامل الموجة

  • إلى دائرة مقوم الموجة الكاملة يتكون من أربعة صمامات ثنائية ، ومن خلال هذا الهيكل يمكننا جعل كلا نصفي الموجات موجبين. لكل من الدورات الإيجابية والسلبية للمدخلات ، يوجد مسار أمامي عبر جسر الصمام الثنائي .
  • في حين أن اثنين من الثنائيات منحازان للأمام ، فإن الاثنين الآخرين متحيزان عكسيًا ويتم التخلص منهما بشكل فعال من الدائرة. يتسبب كلا مساري التوصيل في تدفق التيار في نفس الاتجاه من خلال مقاوم الحمل ، مما يؤدي إلى تصحيح كامل الموجة.
  • تُستخدم مقومات الموجة الكاملة في إمدادات الطاقة لتحويل جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر. مكثف كبير بالتوازي مع المقاوم الحمل الناتج يقلل من تموج من عملية التصحيح. يوضح الشكل أدناه دائرة الصمام الثنائي لمعدل الموجة الكاملة.
معدل كامل الموجة

معدل كامل الموجة

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بالديود المعدل واستخداماته. هل تعرف أي ديودات أخرى يتم استخدامها بانتظام في الوقت الحقيقي في الكهرباء و مشاريع الإلكترونيات ؟ بعد ذلك ، يرجى تقديم ملاحظاتك من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك، كيف تتشكل منطقة النضوب في D. اليود؟