الدايود (Diode) أو الصمام الثنائي هو مكون إلكتروني ذو طرفين يقوم بتوصيل الكهرباء بشكل أساسي في اتجاه واحد. تتميز بمقاومة عالية من جهة ومقاومة منخفضة من جهة أخرى. في هذه المقالة، دعونا نفهم بالتفصيل ما هو الدايود.
ما هو الدايود؟
يتم استخدام الدايود (Diode) أو الصمام الثنائي لحماية الدوائر عن طريق الحد من فرق الجهد وتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. تستخدم أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم لتحقيق أقصى استفادة من الدايود.
على الرغم من أنهم ينقلون التيار في اتجاه واحد، فإن الطريقة التي ينقلون بها تختلف. هناك أنواع مختلفة من الدايودات ولكل نوع تطبيقاته الخاصة.
رمز الدايود.
يتم تمثيل رمز الصمام الثنائي القياسي على النحو الوارد أدناه. في الرسم البياني أدناه، يمكننا أن نرى أن هناك محطتين تعرفان بالقطب الموجب والقطب السالب.
رأس السهم هو القطب الموجب أو الأنود (Anod) الذي يمثل اتجاه تدفق التيار التقليدي في الحالة المنحازة للأمام. الطرف الآخر هو القطب السالب أو الكاثود (Cathod).
بنية الصمام الثنائي.
يمكن صنع الثنائيات من أي من مادتي أشباه الموصلات ، السيليكون والجرمانيوم. عندما يكون جهد الأنود أكثر إيجابية من جهد الكاثود، يقال إن الصمام الثنائي متحيز للأمام، وهو يعمل بسهولة مع انخفاض الجهد المنخفض نسبيًا.
وبالمثل، عندما يكون جهد الكاثود أكثر إيجابية من الأنود، يقال إن الصمام الثنائي متحيز عكسيًا. يمثل السهم الموجود في رمز الصمام الثنائي اتجاه تدفق التيار الكهربائي التقليدي عند إجراء الصمام الثنائي.
أنواع الدايود.
تتيح لك هذه المقالة فهم أنواع مختلفة من الدايود بالتفصيل.
1. الدايود الباعث للضوء (LED).
عندما يمر تيار كهربائي بين الأقطاب الكهربائية عبر هذا الدايود، يتم إنتاج الضوء. بمعنى آخر، يتم إنشاء الضوء عندما تمر كمية كافية من تيار إعادة التوجيه خلاله. في العديد من الثنائيات، لا يكون هذا الضوء المتولد مرئيًا لأن هناك مستويات تردد لا تسمح بالرؤية.
المصابيح متوفرة بألوان مختلفة. هناك مصابيح LED ثلاثية الألوان يمكنها إصدار ثلاثة ألوان في وقت واحد. يعتمد اللون الفاتح على فجوة الطاقة في أشباه الموصلات المستخدمة.
2. ليزر دايود.
إنه نوع مختلف من الصمام الثنائي لأنه ينتج ضوءًا متماسكًا. يستخدم بشكل كبير في محركات الأقراص المضغوطة وأقراص DVD وأجهزة الليزر. هذه مكلفة عند مقارنتها بمصابيح LED وأرخص عند مقارنتها بمولدات الليزر الأخرى. الحياة المحدودة هي العيب الوحيد لهذه الثنائيات.
3. أفالانش دايود.
ينتمي هذا الصمام الثنائي إلى نوع التحيز العكسي ويعمل باستخدام تأثير انهيار افالانش. عندما يكون انخفاض الجهد ثابتًا ومستقلًا عن التيار، يحدث انهيار افالانش. تظهر مستويات عالية من الحساسية وبالتالي فهي تستخدم للكشف عن الصور.
4. دايود زينر.
إنه النوع الأكثر فائدة من الصمام الثنائي لأنه يمكن أن يوفر جهدًا مرجعيًا ثابتًا. يتم تشغيلها في انحياز عكسي وتنهار عند وصول جهد معين. إذا كان التيار الذي يمر عبر المقاومة محدودًا، يتم إنشاء جهد ثابت. تستخدم ثنائيات زينر على نطاق واسع في إمدادات الطاقة لتوفير جهد مرجعي.
5. دايود شوتكي.
لديها جهد أمامي أقل من ثنائيات تقاطع السيليكون الأخرى PN. سيُلاحظ الانخفاض حيث يوجد تيار منخفض وفي تلك المرحلة، يتراوح الجهد بين 0.15 و 0.4 فولت. يتم إنشاء هذه بشكل مختلف من أجل الحصول على هذا الأداء. تستخدم ثنائيات شوتكي بشكل كبير في تطبيقات المقوم.
6. الدايود الضوئي.
يمكن أن يحدد الصمام الثنائي الضوئي حتى كمية صغيرة من تدفق التيار الناتج عن الضوء. هذه مفيدة جدًا في الكشف عن الضوء. هذا هو الصمام الثنائي التحيز العكسي ويستخدم في الخلايا الشمسية ومقاييس الضوء. حتى أنها تستخدم لتوليد الكهرباء.
7. صمام تقاطع P-N.
يُعرف الصمام الثنائي الموصل PN أيضًا باسم الثنائيات المعدل. تستخدم هذه الثنائيات في عملية التصحيح وتتكون من مادة شبه موصلة. يشتمل الصمام الثنائي للوصل PN على طبقتين من أشباه الموصلات.
طبقة واحدة من مادة أشباه الموصلات مخدر بمواد من النوع P والطبقة الأخرى بمواد من النوع N. يشكل الجمع بين هاتين الطبقتين من النوع P و N تقاطعًا يُعرف باسم تقاطع PN. ومن ثم، اسم الصمام الثنائي تقاطع PN. يسمح الصمام الثنائي للوصل PN للتيار بالتدفق في الاتجاه الأمامي ويمنع تدفق التيار في الاتجاه العكسي.
خصائص الدايود.
فيما يلي خصائص الدايود:
1. المنحاز للأمام.
هناك انخفاض صغير في الجهد عبر الصمام الثنائي عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام والتيار يجري. بالنسبة لثنائيات السيليكون ، يكون الجهد الأمامي 690mV وللجرمانيوم 300mV هو الجهد الأمامي. الطاقة الكامنة عبر المادة من النوع p موجبة وعبر المواد من النوع n، الطاقة الكامنة سالبة.
2. المنحاز العكسي.
يقال إن الصمام الثنائي يكون متحيزًا عكسيًا عندما ينخفض جهد البطارية تمامًا. بالنسبة لثنائيات السيليكون، يكون الجهد العكسي -20μA وللجرمانيوم ، -50μA هو الجهد العكسي. الطاقة الكامنة عبر المادة من النوع p سالبة وعبر المواد من النوع n، الطاقة الكامنة موجبة.
3. المتحيز الصفري.
عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا صفريًا، فإن جهد الجهد عبر الصمام الثنائي يكون صفرًا.
تطبيقات الدايود.
فيما يلي تطبيقات واستخدامات الصمام الثنائي أو الدايود:
- مقوّم.
- دائرة القطع.
- البوابات المنطقية.
- حماية التيار العكسي.
الأسئلة الأكثر شيوعاً.
- هل يمكن استخدام الصمام الثنائي كمقوم؟
نعم ، يمكن استخدام الثنائيات كمقوم.
- ما هو تعريف الدايود؟
الدايود أو الصمام الثنائي هو جهاز ذو طرفين لديه القدرة على توصيل الكهرباء في اتجاه واحد فقط.
- ما نوع أشباه الموصلات المستخدمة في تصنيعها؟
يشيع استخدام مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم في الثنائيات.
- اسم الصمام الثنائي الذي لديه القدرة على إنتاج ضوء متماسك؟
يمكن أن تنتج الثنائيات LED ضوءًا متماسكًا.
- ما هو الصمام الثنائي المستخدم في الخلايا الشمسية ومقاييس الضوء؟
يستخدم الثنائي الضوئي في الخلايا الشمسية ومقاييس الضوء.