recent
أخبار ساخنة

المختصر المفيد في الدايود

المختصر المفيد في الدايود
المختصر المفيد في الدايود

شرح الدايود بالتفصيل

سوف نتناول في الطور القادمة شرح الدايود بالتفصيل حتى يمكنك معرفة كل ما يخص الدايود وكيفية عملة وتطبيقاته واستخداماته.

تعريف الدايود

يطلق على الدايود الثنائي شبه الموصل و الصمام الثنائي والموحد (PN Junction) ,وهو عبارة عن عنصر يتكون من عنصرين من مادة شبه موصلة أحدهما موجبة P-Type semiconductor بها شحنات موجبة والأخرى سالبة N-Type semiconductor بها شحنات سالبة بين هذين العنصرين حاجز أو منطقة الاتصال أو الاستنزاف (Depletion Layer) وهى منطقة خالية من الشحنات تتسبب في وجود تيار كهربائي في اتجاه واحد فقط ولذلك سمي بالموحد.

تركيب الدايود


يتكون كمن بلورتين احدهما موجبة P-Type وهى الطرف الموجب للدايود Anode والبلورة الأخرى سالبة N-Type وهى الطرف السالب للدايود Cathode بينهما منطقة منزوعة الشحنات تسمح بمرور التيار الكهربائي.

رمز الدايود

المختصر المفيد في الدايود
رمز الدايود

الجهد الحاجز Barrier Voltage


عند مرور تيار كهربائي في المنطقة الخالية من الشحنات في (PN Junction) فإن ذلك يتطلب وجود فرق جهد وهو الجهد الحاجز وتختلف قيمته على حسب نوع مادة شبه الموصل فلو كان من السيليكون يكون 0.7 فولت أما الجرامنيوم يحتاج 0.3 فولت وحتى يمر التيار الكهربائي لابد أن يكون الجهد المطبق أكبر من الجهد الحاجز.

الانحياز أو التوصيل الأمامي والعكسي للدايود

  توجد طريقتين لتوصيل الدايود هما:

أولا:الانحياز الأمامي (Forward Bias)


هو عبارة عن توصيل طرفي الدايود بجهد خارجي بطارية حيث يتم توصيل الطرف الموجب للدايود Anode بالطرف الموجب للبطارية,والطرف السالب للدايود Cathode بالطرف السالب للبطارية,وفي هذه الحالة يقل عرض المنطقة الخالية من الشحنات إلى أن يصبح الجهد الخارجي المطبق على الموحد أكبر من الجهد الحاجز وتكون المقاومة هنا صغيرة مما يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد.

ثانيا:الانحياز العكسي (Reverse Bias) 


هو عبارة عن توصيل طرفي الدايود بجهد خارجي( بطارية )حيث يتم توصيل الطرف الموجب للدايود Anode بالطرف السالب للبطارية,والطرف السالب للدايود Cathode بالطرف الموجب للبطارية,وفي هذه الحالة يزداد عرض المنطقة الخالية من الشحنات وتكون المقاومة كبيرة جدا مما يعوق مرور التيار الكهربائي.


خواص الدايود وانواعه


سستعرف معنا على أهم خواص الدايود وانواعه المختلفة بشكل مبسط وميسر.

أولا:خواص الدايود

المختصر المفيد في الدايود
خواص الدايود



للتتعرف على خواص الدايود سيطلب الأمر التعرف على منحنى خواص الدايود السيلكون والجرمانيوم.

المنحنى يوضح العلاقة بين الجهد المطبق على الدايود والتيار المار فيه ونلاحظ التالي:


  • أن العلاقة بين الجهد المطبق على طرفي الدايود ليست علاقة ثابته بل متغيرة حيث أن قيمة مقاومة الدايود تتغير بتغير الجهد المطبق عليه.
  • الجانب الأيمن من المنحنى يمثل الانحياز الامامي ونلاحظ عند بداية التوصيل لا يمر تيار كهربائي يكون صفر إلى أن يصبح الجهد المطبق أكبر من 0.3 فولت في حالة الجرمانيوم,وأيضا لن يمر تيار كهربائي في حالة السيلكون إلى أن يصل الجهد المطبق على الدايود أكبر من 0.7 فولت وعند هذه اللحظة سوف يمر التيار الكهربائي في اتجاه واحد.
  • الجانب الأيسر من المنحنى يمثل الانحياز العكسي ونلاحظ عند بداية التوصيل لا يمر تيار كهربائي حيث تكون مقاومة الدايود كبيرة جدا لا تسمح بمرور التيار الكهربائي ويظل لفترة معينة لا يسمح بمرور التيار ولكن عند زيادة الجهد المطبق على الدايود بقيمة أكبر من القيم التي يتحملها الدايود عند حدوث ذلك ينهار الدايود مما يسمح بمرور التيار الكهربائي في الاتجاه العكسي مما يتسبب في تلف الدايود.
  • الدايود عبارة عن مفتاح يسمح بمرور التيار في إتجاه واحد فقط وبصعوبة في الاتجاه العكسي.

ثانيا:أنواع الدايود


توجد أنواع عديدة للدايود ومن أشهرها.

دايود الزينر

المختصر المفيد في الدايود
دايود الزينر

وهو دايود مطعم بغزارة من الشوائب ومصمم للعمل في منطقة الانكسار العكسي أو الانهيار لذلك يسمى أيضا بثنائي الانكسار وهذا الدايود يعتبر العمود الفقري لتنظيم الجهد.


دايود LED
المختصر المفيد في الدايود
دايود LED

وهو ثنائي الانبعاث الضوئي يشع الضوء عند مرور تيار كهربائي به بمعنى أنه يحول الطاقة الكهربائية إلى ضوئية.


دايود Photo Diode
المختصر المفيد في الدايود
دايود Photo Diode

وهو دايود حساس للضوء إذا زاد الضوء المسلط عليه تقل مقاومته مما يتولد عنه تيار كهربائي مما يعني أنه عنصر مستقبل للضوء ويقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية,ويستخدم كحساس ضوئي في أجهزة الإنذار ,ومستقبل في أنظمة الاتصالات الضوئية.

الدايود السعوي
المختصر المفيد في الدايود
الدايود السعوي

وهو دايود تتغير قيمته نتيجة لتغير الجهد المطبق عليه ولذلك فهو يشبه المكثف,ويستخدم في التوليف الالي في أجهزة الاستقبال و التوليف عن بعد ,ويستخدم في المذبذبات الاكتساحية .

الدايود النفقي
المختصر المفيد في الدايود
الدايود النفقي

يختلف الدايود النفقي عن الدايود العادي في أنه عندما يزيد الجهد يزداد التيار بشكل أسرع من الدايود العادي حتى يصل إلى أقصى قيمة للتيار المارة في الدايود النفقي بعدها يبدأ التيار في النقصان إلى ان يصل إلى الصفر بينما الدايود العادي يزيد بزيادة الجهد المطبق عليه.
ويستخدم الدايود النفقي أو دايود ايزاكي في ترددات الميكروويف ,والمذبذبات,والمكبرات عالية التردد ,والكاشفات.

الشوكتي دايود
المختصر المفيد في الدايود
الشوكتي دايود

يتميز الشوكتي دايود بجهده الأمامي المنخفض مقارنة بالدايود العادي حيث أنه يتراوح بين 0.15 فولت إلى 0.4 فولت ويتميز بسرعته العالية في الفتح.
ويستخدم في تقويم الترددات العالية جدا ,وتطبيقات قص الجهد.

استخدامات وتطبيقات الدايود


يستخدم الدايود في دوائر التقويم ودوائر التنعيم و دوائر Clipper و Clamp و دوائر كشف الاشارة Detector المستخدمة في أجهزة الاستقبال وأنظمة الاتصالات.

دوائر التقويم أو دوائر التوحيد


وهى من اهم تطبيقات الدايود وتستخدم في تحويل التيار المتردد AC إلى تيار مستمر DC ,وتنقسم إلى نوعان تقويم نصف الموجة وتقويم الموجة الكاملة.

تقويم نصف الموجة (موحد نصف الموجة)
المختصر المفيد في الدايود
تقويم نصف الموجة (موحد نصف الموجة)

ونستخدم هنا دايود واحد ويتم توصيله بالمصدر وهو التيار المتردد المراد تقويمه,وفي النصف الموجب من الموجة للتيار المتردد عندما يكون الدايود في انحياز أمامي يسمح بمرور التيار الكهربائي خلاله وصولا إلى المقاومة أو الحمل ,وإذا أهملنا جهد الدايود فإن جهد الخرج يساوي تقريبا جهد الدخل,أما في حالة النصف السالب من الموجة فإن الدايود يكون في الانحياز العكسي ولا يسمح بمرور التيار الكهربائي وبالتالي يكون جهد الخرج مساويا للصفر,مما سبق نجد أن إشارة الخرج سوف تكون مطابقة تقريبا للجزء الموجب من إشارة الخرج.

ملاحظة

يقل استخدام دوائر تقويم نصف الموجة لانخفاض كفاءتها.

تقويم موجة كاملة (موحد موجة كاملة)

وهو الأكثر استخداما حيث أنه يسمح بمرور وتقويم الموجة في النصفين الموجب والسالب كما سوف نرى.

دوائر تقويم موجة كاملة باستخدام موحدين
المختصر المفيد في الدايود
دوائر تقويم موجة كاملة باستخدام موحدين

نستخدم في هذه الدائرة دايودين بخواص متشابهة ومحول خافض للجهد له طرف مركزي ,ويكون الدايود الاولD1 في حالة انحياز أمامي في النصف الموجب من موجة الدخل المتردد,والدايود الثاني D2 يكون في انحياز أمامي في النصف السالب من موجة الدخل المتردد.

نلاحظ مما سبق أن تردد جهد الخرج في هذه الدائرة يساوي ضعف تردد جهد الدخل.

دوائر تقويم موجة كاملة باستخدام القنطرة
المختصر المفيد في الدايود
دوائر تقويم موجة كاملة باستخدام القنطرة

في النصف الموجب من موجة الدخل المتردد الدايودين D1وD2 في حالة انحياز أمامي ويكون جهد الدخل مساويا لجهد الخرج,أما في النصف السالب من موجة الدخل المتردد يكون الدايودين D3وD4 في حالة انحياز أمامي ويكون جهد الخرج مساويا لمعكوس جهد إشارة الدخل.

ملاحظة

لتقليل قيمة التموجات في إشارة الخرج لدوائر التقويم فإننا نستخدم المكثفات لترشيح وتنعيم الجهد والحصول على قيمة شبه ثابتة.
google-playkhamsatmostaqltradent