 |
| ما هي استخدامات الدايود في حياتنا اليومية |
استخدامات الدايود في حياتنا اليومية
الدايود هو هو أحد العناصر الالكترونية ويتكون من بلورتين واحدة موجبة والأخرى سالبة وله محطتان أو طرفان هما الانود والكاثود ويتم تشغيله من خلال التحكم في الجهد المطبق على هذه الأطراف عندما يتجاوز فرق الجهد بين أطرافه حدًا معينًا، و يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط وبالتالي فهو يعمل كمفتاح في اتجاه واحد. ولدايود تطبيقات عديدة وفيما يلي بعض استخدامات الدايود في حياتنا اليومية:
الدايود كمصدر للضوء
يقوم الدايود الضوئي LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) أو Laser Diode (الصمام الثنائي الليزري) بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية.
يصدر دايود LED ضوءًا متباينًا وتُستخدم مصابيح LED في نظام الإضاءة مثل الفلاش وما إلى ذلك، بينما يصدر الصمام الثنائي الليزري شعاعًا من الضوء المتقارب ويتم استخدام صمام ثنائي الليزر في الاتصالات البصرية والمؤشرات والطابعات والماسح الضوئي وما إلى ذلك.
الدايود كجهاز استشعار لدرجة الحرارة
نجد انه وفقا لمعادلة شوكلي، يعتمد التيار الأمامي للدايود على درجة الحرارة، إذا ظل الجهد الأمامي ثابتًا فإن الزيادة في درجة الحرارة تقلل من التيار الأمامي، فهو بذلك يمكن استخدامه لاستشعار درجة الحرارة.
كما اننا نجد Peltier or thermal diode (الصمام الثنائي الحراري) يستخدم لمراقبة الحرارة في المعالجات الدقيقة.
الدايود كجهاز استشعار للضوء
الثنائي الحساس للضوء Photodiode هو صمام ثنائي حساس للضوء يحول الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية، وإنه مصمم بوصلة مكشوفة مع فتحة للضوء، وعندما يصل جسيم الفوتون إلى نقطة الوصل الخاصة به، فإنه يطلق زوجًا من ثقب الإلكترون الذي يخلق جهدًا عبر أطرافه، ويتم استخدامها في الاتصالات البصرية، وكاشفات الدخان، وكاشفات الأشعة تحت الحمراء.
الدايود كمفتاح في الدوائر المنطقية
يعمل الصمام الثنائي كمفتاح يتم تشغيله في التحيز الأمامي وينطفئ في التحيز العكسي، حيث يمكنك بسهولة تصميم البوابات المنطقية الأساسية باستخدام الصمام الثنائي والمقاومات.
الدايود كمذبذب
يستخدم الدايود النفقي (TunnelDiode) في دوائر المذبذبات ذات الترددات العالية ويكون دائما في حالة التوصيل الأمامي .
الدايود كمنظم للجهد (مثبت للجهد)
يستخدم الزينر دايود Zener diode كمنظم للجهد في الدوائر الإلكترونية المختلفة لتوفير جهد ثابت للانحياز، حيث إنه يعمل كمنظم للجهد في التحيز العكسي ويوفر جهدًا ثابتًا عبر نطاق واسع من التيار.
الدايود لمضاعفة الجهد
يتكون مضاعف الجهد من دائرتين أو أكثر من دوائر التقويم ، والتي يتم استخدامها لإنتاج جهد خرج تيار مستمر يساوي مضاعف جهد الدخل المطبق، وهذه الدوائر المضاعفة هي من أنواع مختلفة مثل مضاعف الجهد، وثلاثي، ورباعي، وما إلى ذلك، وباستخدام الثنائيات مع المكثفات، نحصل على الزوج الفردي أو الزوجي لذروة جهد الدخل عند الخرج.
الدايود في دوائر كلامبر
حيث أن دائرة Clamper circuit تتكون من من دايود ومقاومة ومكثف، وهي دوائر تستخدم لإضافة قيمة جهد تيار مستمر DC للموجة المترددة AC بإزاحة عمودية للموجة المترددة إلى الأعلى دون تشويه شكلها.
الدايود في دوائر كليبر
تتكون دائرة كليبر Clipper circuit من ثنائيين ومقاومة ومصدري فولتية مرجعية، وتُستخدم لتشكيل شكل موجة الإشارة عن طريق قص أو قطع جزء من النصف الموجب أو السالب أو كلا نصفي الإشارة، ويتم استخدام الدايود للحد من الجهد عند نقطة محددة مسبقًا.
الدايود في الخلية الشمسية أو الخلية الكهروضوئية
تقوم الخلية الكهروضوئية المستخدمة في الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ويستخدم الدايود في الشمسية أو الخلية الكهروضوئية نظرًا دورها في منع التدفق العكسي للتيار (تدفق التيار أحادي الاتجاه)، يتم استخدامها كأجهزة حجب. يتم استخدامها أيضًا كأجهزة تجاوز للحفاظ على موثوقية نظام الطاقة الشمسية بالكامل في حالة تعطل اللوحة الشمسية. ولذلك فإن النوعين الرئيسيين من الثنائيات المستخدمة في النظام الشمسي هما Blocking Diode و Bypass Diode.
الدايود وخالط التردد Frequency Mixer
Frequency Mixer عبارة عن دائرة توفر إشارة جديدة يكون ترددها هو مجموع أو اختلاف إشارتي الإدخال، وتُستخدم الثنائيات في Frequency Mixer لتحويل تردد الإشارة كما هو الحال في تعديل الإشارة للإرسال أو إزالة التشكيل في جهاز الاستقبال المتغاير الفائق.
الدايود في دوائر التقويم Rectification circuits
التقويم هو عملية تحويل التيار المتناوب الى تيار مستمر وهي شائعة الاستخدام في التطبيقات الكهربائية والأجهزة الالكترونية مثل الشاحنة الكهربائية وأجهزة الراديو والتلفزيون والحاسبات الالكترونية وغيرها. وفيها يتم تقويم اتجاه التيار كي يسري في اتجاه واحد فقط باستخدام الثنائي( Diode) وتبقى قيمة التيار متغيرة مع الزمن ويمكن تقليل مقدار هذا التغير باستخدام مرشحات ( filters) تصمم لهذا الغرض . ومن أنواع المقومات تقويم نصف الموجة وتقويم الموجة الكاملة .
تقويم نصف الموجة Half Wave Rectifier
تقويم الموجة الكاملة Full Wave Rectifier
الدايود في دوائر كشف الإشارة Detector المستخدمة في أجهزة الاستقبال وأنظمة الاتصالات.
الصمام الثنائي ذو المكثف هو أبسط وأرخص دائرة تستخدم لإزالة تشكيل إشارة AM، يتم تخزين إشارة الرسالة الصوتية في غلاف الإشارة المعدلة AM والتي يتم اكتشافها بواسطة الصمام الثنائي لأنها تسمح فقط بنصف دورة الإشارة الموجبة.
الدايود لعزل المصدر
إن optocoupler أو optoisolator هو جهاز مصنوع من LED (IRdiode أو LASER diode) ومستشعر ضوئي لنقل الإشارة بين دائرتين، ولا يوجد اتصال كهربائي بين دائرة المصدر والدائرة التي تسيطر عليها، وبالتالي فهو يعزل المصدر عن الفولتية العالية.
الدايود لحماية الدائرة من التيار العكسي و القطبية العكسية و الطفرات
تُستخدم الثنائيات أيضًا لأغراض الحماية في الدائرة لأسباب عديدة منها:
الحماية ضد التيار العكسي
يتم استخدام الدايود في الدائرة لمنع تدفق التيار العكسي الذي قد يتسبب في تلف المصدر أو المكونات الموجودة داخل الدائرة.
الحماية ضد القطبية العكسية
يستخدم الصمام الثنائي للحماية من القطبية العكسية في الدائرة، حيث أنه يمكن أن يؤدي عكس قطبية البطارية إلى تلف مكونات الدائرة. وبالتالي يتم استخدام الصمام الثنائي الذي يسمح بتدفق التيار في اتجاه واحد فقط لإيقاف تدفق التيار في مثل هذه الحالات.
الحماية ضد الطفرات
يتم استخدام نوع خاص من الثنائيات المعروفة باسم الصمام الثنائي TVS (transient voltage suppression) للقمع ضد ارتفاع الجهد العالي، ولا تعمل هذه الثنائيات في الظروف العادية ولكنها تمنع تلف المكونات عن طريق تأريض ارتفاعات الجهد العالي.
المصادر
? What are Uses & Applications of Diode
Applications of Diodes | Rectifier, Clipper, Reverse Current Protection
Blocking Diode and Bypass Diode for Solar Panels
كتاب الاتصالات - المنهج العراقي