الصمام الثنائي بسيط جهاز أشباه الموصلات يتضمن طبقتين ومحطتين وتقاطع واحد. يمكن تشكيل تقاطع الثنائيات العادية من خلال أشباه الموصلات مثل النوع p و n. تُعرف المحطة الطرفية في النوع p باسم الأنود بينما تُعرف المحطة الطرفية في النوع n باسم الكاثود. هناك مختلف أنواع الثنائيات متوفرة في السوق. كل نوع له تطبيقه. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على الصمام الثنائي للطاقة. من الناحية المثالية ، يجب ألا يكون للديود وقت استرداد عكسي. ولكن ، قد تتغير تكلفة تصميم هذا الصمام الثنائي. في العديد من التطبيقات ، لا يعد تأثير وقت الاسترداد العكسي مهمًا ، لذا يمكن أيضًا استخدام الثنائيات منخفضة التكلفة.
ما هو ديود الطاقة؟
تعريف: إلى الصمام الثنائي يحتوي على محطتين مثل الأنود والكاثود وطبقتين مثل P & N المستخدمة في إلكترونيات الطاقة تُعرف الدوائر باسم الصمام الثنائي للطاقة. هذا الصمام الثنائي أكثر تعقيدًا في البناء وكذلك في التشغيل لأن الجهاز منخفض الطاقة يجب أن يتغير لجعله مناسبًا لتطبيقات الطاقة العالية.
الصمام الثنائي
في السلطة الدوائر الإلكترونية ، يلعب هذا الصمام الثنائي دورًا أساسيًا. يمكن استخدامه كمقوم في دوائر المحول ، ودوائر تنظيم الجهد ، فلاي باك / الصمام الثنائي الطليق ، حماية الجهد العكسي ، إلخ.
ترتبط هذه الثنائيات بصمامات الإشارة باستثناء وجود تباين طفيف في بنائها. مستوى المنشطات في الصمام الثنائي للإشارة لكل من الطبقة P و N هو نفسه بينما ، في ثنائيات الطاقة ، يمكن تشكيل التقاطع بين طبقة P + مخدرة بشدة وطبقة N- مخدرة قليلاً.
بناء
يتضمن بناء هذا الصمام الثنائي ثلاث طبقات مثل الطبقة P + والطبقة n والطبقة + n. هنا الطبقة العليا هي طبقة P + ، وهي مخدرة بشدة. الطبقة الوسطى عبارة عن طبقة n ، وهي مخدرة قليلاً والطبقة الأخيرة هي n + طبقة ، وهي مخدرة بشدة.
بناء السلطة الصمام الثنائي
هنا تعمل الطبقة p + كأنود ، سمك هذه الطبقة 10 ميكرومتر ومستوى المنشطات 1019سم-3.
الطبقة n + تعمل ككاثود ، سمك هذه الطبقة 250-300 ميكرومتر ومستوى المنشطات 1019سم-3.
تعمل الطبقة n كطبقة وسطى / طبقة انجراف ، ويعتمد سمك هذه الطبقة بشكل أساسي على جهد الانهيار ومستوى المنشطات 1014سم-3. بمجرد زيادة عرض هذه الطبقة ، سيتم زيادة جهد الانهيار.
مبدأ عمل ديود الطاقة
يشبه مبدأ عمل هذا الصمام الثنائي العادي صمام تقاطع PN . عندما يكون جهد طرف الأنود مرتفعًا عن جهد طرف الكاثود ، فإن الصمام الثنائي يعمل. نطاق انخفاض جهد التوجيه في هذا الصمام الثنائي صغير جدًا تقريبًا 0.5 فولت - 1.2 فولت. في هذا الوضع ، يعمل الصمام الثنائي كسمة أمامية.
إذا كان جهد الكاثود مرتفعًا عن جهد الأنود ، فإن الصمام الثنائي يعمل كوضع حظر. في هذا الوضع ، يعمل الصمام الثنائي مثل الخاصية العكسية.
أنواع ديود الطاقة
يمكن تصنيف هذه الثنائيات بناءً على وقت الاسترداد العكسي وعملية التصنيع واختراق منطقة النضوب في حالة التحيز العكسي.
يتم تصنيف ثنائيات الطاقة اعتمادًا على وقت الاسترداد العكسي بالإضافة إلى عملية التصنيع إلى ثلاثة أنواع مثل
- الثنائيات للأغراض العامة
- الثنائيات الانتعاش السريع
- الثنائيات شوتكي
الثنائيات للأغراض العامة
تتمتع هذه الثنائيات بوقت استرداد عكسي ضخم يبلغ حوالي 25μs ، وبالتالي فهي قابلة للتطبيق في التردد المنخفض (حتى 1 كيلو هرتز) والعمليات منخفضة السرعة (حتى 1 كيلو هرتز).
الثنائيات الانتعاش السريع
تتمتع هذه الثنائيات بعمل استرداد سريع نظرًا لوقت الاسترداد العكسي الصغير جدًا الذي يقل عن 5μs ، وتستخدم في تطبيقات التحويل عالية السرعة
الثنائيات شوتكي
يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن الثنائيات شوتكي
ثنائيات الطاقة التي تعتمد على تغلغل منطقة النضوب هي حالة منحازة عكسية تصنف إلى نوعين مثل
- لكمة من خلال الثنائيات
- غير لكمة من خلال الثنائيات
لكمة من خلال الثنائيات
يُعرف الصمام الثنائي ، حيث يدخل عرض منطقة النضوب عند الانهيار في الطبقة n + ، باسم الصمام الثنائي المثقوب.
غير لكمة من خلال الثنائيات
عادةً ما يُطلق على الصمام الثنائي حيث لا يمر عرض منطقة النضوب عند الانهيار إلى الطبقة المجاورة n + الثنائيات غير المثقوبة.
في هذا الوضع ، يكون عرض منطقة الانجراف أكبر من أعلى عرض لمنطقة النضوب ، وبالتالي لا يمكن أن تدخل منطقة النضوب في طبقة n + المجاورة.
كيف تختار؟
يمكن أن يتم اختيار الصمام الثنائي للطاقة بناءً على جهد IF (التيار الأمامي) و VRRM (ذروة معكوس) الجهد.
هذه الثنائيات محمية باستخدام دوائر snubber من طفرات الجهد الزائد. قد يحدث هذا أثناء القيام بعملية الاسترداد العكسي. تشتمل دائرة snubber المستخدمة في الصمام الثنائي بشكل أساسي المقاوم ومكثف متصل بالتوازي مع الصمام الثنائي.
خصائص V-I
فيما يلي خصائص V-I لصمام ثنائي الطاقة. بمجرد زيادة الجهد الأمامي ، سيتم زيادة التيار الأمامي خطيًا.
سيتم توفير قدر أقل للغاية من تسرب التيار في حالة التحيز العكسي. هذا التيار مستقل عن الجهد العكسي المطبق.
يتم إمداد تيار التسرب بشكل أساسي بسبب ناقلات شحن الأقلية في الصمام الثنائي. نظرًا لأن الجهد العكسي يحصل على جهد الانهيار العكسي ، فسيحدث انهيار الانهيار الجليدي. عندما ينشأ الانهيار العكسي ، سيتم أيضًا رفع التيار العكسي بشكل كبير مع زيادة أقل في الجهد العكسي. يمكن التحكم في التيار العكسي بواسطة دائرة خارجية.
مزايا وعيوب قوة الصمام الثنائي
تشمل مزايا وعيوب الصمام الثنائي الطاقة ما يلي.
- منطقة تقاطع PN لهذا الصمام الثنائي كبيرة ويمكن أن توفر تيارًا هائلاً ، ومع ذلك ، يمكن أن تكون سعة هذا التقاطع كبيرة أيضًا ، والتي تعمل بتردد أقل وتستخدم بشكل عام للتصحيح فقط.
- سوف يحل التيار المتردد عند ارتفاع التيار والجهد العالي.
- العيب الرئيسي هو حجمه وربما يحتاج إلى إصلاح تقليل الحرارة أثناء إجراء تيار عالي.
- يحتاج إلى أجهزة متخصصة للتركيب والعزل عن الإطارات المعدنية المتوفرة في المحيط.
التطبيقات
تشمل تطبيقات الصمام الثنائي الطاقة ما يلي.
- يوفر هذا الصمام الثنائي تصحيحًا غير متحكم فيه للطاقة
- يتم استخدامه في تطبيقات مختلفة مثل DC مزودات الطاقة لشحن البطارية والمحولات والتيار المتردد مقومات .
- تُستخدم هذه الشبكات مثل شبكات snubber والصمامات الثنائية ذات العجلات الحرة نظرًا لخصائصها مثل الجهد والتيار العالي.
- تُستخدم هذه الثنائيات كتغذية مرتدة ، وثنائيات حرة الحركة ، ومُعدِّل الجهد العالي.
- في حالة الانهيار العكسي ، عندما يكون التيار والجهد لهذا الصمام الثنائي ضخمًا ، يمكن أن يكون تبديد الطاقة مرتفعًا بحيث يمكن تدمير الجهاز.
أسئلة وأجوبة
1). ما هي وظيفة الصمام الثنائي؟
إنه نوع من أشباه الموصلات البلورية ، يستخدم لتغيير التيار المتردد إلى تيار مستمر وتسمى هذه العملية التصحيح.
2). ما هي تطبيقات باور ديود؟
يتم استخدام هذه الثنائيات في حالة وجود الفولتية العالية والتيارات الكبيرة.
3). ما هي أنواع الثنائيات الكهربائية؟
هم سريع الشفاء ، الثنائيات شوتكي والأغراض العامة.
4). ما هو الفرق بين الطاقة والصمام الثنائي العادي؟
ينطبق الصمام الثنائي على الأماكن التي يستخدم فيها التيار والجهد العالي مثل العاكس بينما الصمام الثنائي العادي ينطبق على تطبيقات الإشارة الصغيرة.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن نظرة عامة على الصمام الثنائي للطاقة التي تلعب دورًا أساسيًا في دوائر إلكترونيات الطاقة. تُستخدم هذه الثنائيات في دارات المحول ، مثل الصمام الثنائي العكسي ، أو دوائر تنظيم الجهد ، أو الصمام الثنائي الطليق أو حماية الجهد العكسي ، إلخ. إليك سؤال ، ما هي عيوب الصمام الثنائي الكهربائي؟
