المحتوى
يمثل الصمام الثنائي مكونًا إلكترونيًا من محطتين يوصل الكهرباء في اتجاه واحد فقط ، وفقط عندما يتم تطبيق حد أدنى محتمل معين للفرق ، أو الجهد ، على محطتيه. تم استخدام الثنائيات المبكرة لتحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر وتصفية الإشارة في أجهزة الراديو. منذ ذلك الحين أصبحت الثنائيات في كل مكان ، وتستخدم لحماية الإلكترونيات ، وإضاءة منازلنا وإشارات التحكم عن بعد.
الهيكل الأساسي
لفهم أساس استخدام الثنائيات ، فإنه يساعد على النظر في هيكل الصمام الثنائي القياسي. يحتوي ديود p-n القياسي على اثنين من أشباه الموصلات التي تقوم بالاتصال وتشكل واجهة. لا تتصرف أشباه الموصلات النقية ، لذلك تمت إضافة شوائب معدنية. في أحد أشباه الموصلات من الصمام الثنائي p-n ، يتخلى المعدن الملوث عن الإلكترون بسهولة ؛ الآخر مخدر بالمثل (دهن) بمعدن يقبل الإلكترون بسهولة. عند الواجهة ، تنتقل الإلكترونات من جانب إلى آخر ، مما يجعل الذرات التي تركتها الإلكترونات موجبة الشحنة وذرات الاستقبال سالبة. يحدث هذا الانحراف عن الحياد فقط في الواجهة. إنه يخلق مجالًا كهربائيًا بحيث تنتقل الإلكترونات التي تتدفق من خارج التيار من الجانب المقبول للإلكترون إلى الجانب المتبرع بالإلكترون.
الثنائيات المبكرة: الراديو
تم استغلال هذه الخاصية أحادية الاتجاه لأول مرة في أجهزة الراديو AM. تتأرجح إشارة الراديو ذهابًا وإيابًا ، مما يخلق تيارًا بديلًا في الهوائي. قبل التضخيم ، يجب أن تكون الإشارة أحادية الاتجاه. لذلك يتيح الصمام الثنائي للراديو خلال نصف الإشارة تحريك الإلكترونات في اتجاه واحد ، ولكن ليس في النصف الآخر. باختصار ، يتم تشغيل التيار المتردد في العاصمة. ثم ترشح المكثفات التردد العالي ، تاركة فقط إشارة الصوت ، جاهزة للتضخيم.
يؤدى
إذا قمت بتطبيق جهد عبر الصمام الثنائي ، فإن الإلكترونات من التيار الكهربائي الذي يتحرك حول الدائرة الكهربائية ستصدر طول موجي محدد من الضوء عند التعلق بالشوائب التي تقبل الإلكترون. هذه هي الطريقة التي تنتج بها الثنائيات الباعثة للضوء. ثم تتحرك الإلكترونات عبر واجهة أشباه الموصلات بسبب وجود المجال الكهربائي بينهما ، وعبر أشباه الموصلات التي تتبرع بالإلكترونات ، وتستمر حتى النهاية الخلفية لمصدر الجهد لإكمال الدائرة.
الثنائيات الضوئية والثنائيات الحساسة للضوء
كما يمكن أن تنتج الثنائيات الضوء ، فإنها يمكن أن تخلق أيضا التيار عند تلقيها. يعمل النوعان معًا في جهاز للتحكم عن بُعد ، على سبيل المثال ، للتلفزيون الخاص بك. هذا الأخير هو كيف تعمل الألواح الضوئية. تنبعث من الصمامات الثنائية ضوء من جهاز التحكم عن بعد: واحد ينبعث الضوء المرئي لنعلمك أنه يتم إرسال إشارة. ينبعث الآخر إشارة ثنائية بطول موجة غير مرئي (وبالتالي الحاجة إلى الثنائي الضوئي المرئي). ضربت الفوتونات أشباه الموصلات التي تتبرع بالإلكترون ، حيث حررت الإلكترونات وأعطتها طاقة حركية. يمكن أن تترجم الطاقة الحركية في اتجاه واحد فقط ، حيث لا يُسمح إلا باتجاه واحد فقط للتيار الكهربائي. هذه هي الطريقة نفسها التي تعمل بها الألواح الشمسية ، وترجمة الفوتونات من الشمس إلى تيار كهربائي في اتجاه واحد فقط.
دائرة حماية
يمكن للديود حماية الدوائر من البطاريات التي تم إدخالها بشكل غير صحيح. سيكون الاستقطاب غير صحيح ، لكنه لن يؤدي إلى إتلاف الدوائر التي تتجاوز الصمام الثنائي ، والذي لا يسمح إلا بالتيار الخافت. الثنائيات تلعب أيضا دورا في حماة الطفرة. تؤدي الثنائيات المسماة "الانهيار الجليدي" إلى سلك أرضي ، لكنها لا تسمح بالتيار المنتظم بسبب اتجاهها الأحادي الاتجاه. في الجهد العالي بما فيه الكفاية ، سوف تسمح الصمام الثنائي الجهد من خلال. عندما يرتفع التيار الكهربائي عن المستويات التشغيلية ، يفتح الصمام الثنائي للانهيار ويسمح للجهد الإضافي بالخروج عبر السلك الأرضي.