الجهاز ومبدأ تشغيل الصمام الثنائي

الصمام الثنائي هو أبسط جهاز أشباه موصلات يمكن العثور عليه على لوحة الدوائر المطبوعة لأي جهاز إلكتروني اليوم. اعتمادًا على الهيكل الداخلي والخصائص التقنية ، يتم تصنيف الثنائيات إلى عدة أنواع: عالمي ، مقوم ، نبضي ، ثنائيات زينر ، ثنائيات نفقية ودوالي. يتم استخدامها للتصحيح ، وتحديد الجهد ، والكشف ، والتعديل ، إلخ. - حسب الغرض من الجهاز الذي تستخدم فيه.

قاعدة الصمام الثنائي السندات الإذنية تقاطعتتكون من مواد أشباه الموصلات بنوعين مختلفين من الموصلية. يتم توصيل سلكين بكريستال الصمام الثنائي يسمى الكاثود (القطب السالب) والأنود (القطب الموجب). توجد منطقة أشباه الموصلات من النوع p على جانب الأنود ومنطقة أشباه الموصلات من النوع n على جانب الكاثود. يمنحه جهاز الصمام الثنائي هذا خاصية فريدة - يتدفق التيار في اتجاه واحد فقط (أمامي) ، من الأنود إلى الكاثود. على العكس من ذلك ، فإن الصمام الثنائي الذي يعمل بشكل طبيعي لا يقوم بإجراء التيار.

في منطقة الأنود (النوع p) ، تكون حاملات الشحنة الرئيسية عبارة عن ثقوب موجبة الشحنة ، وفي منطقة الكاثود (النوع n) إلكترونات سالبة الشحنة. وصلات الصمام الثنائي هي أسطح معدنية ملامسة للأسلاك ملحومة.

عندما يقوم الصمام الثنائي بتوصيل التيار في الاتجاه الأمامي ، فهذا يعني أنه في حالة مفتوحة. إذا لم يمر التيار عبر تقاطع p-n ، فسيغلق الصمام الثنائي. وبالتالي ، يمكن أن يكون الصمام الثنائي في إحدى حالتين مستقرتين: مفتوح أو مغلق.

من خلال توصيل الصمام الثنائي في دائرة مصدر جهد التيار المستمر ، والأنود إلى الطرف الموجب والكاثود بالطرف السالب ، نحصل على التحيز الأمامي لتقاطع pn. وإذا تبين أن جهد المصدر كافٍ (0.7 فولت يكفي لصمام ثنائي السيليكون) ، فسيتم فتح الصمام الثنائي ويبدأ في إجراء التيار. يعتمد حجم هذا التيار على حجم الجهد المطبق والمقاومة الداخلية للديود.

لماذا ذهب الصمام الثنائي إلى حالة التوصيل؟ لأنه مع التبديل الصحيح للديود ، فإن الإلكترونات من المنطقة n ، تحت تأثير EMF للمصدر ، تندفع إلى القطب الموجب ، إلى الثقوب من المنطقة p ، والتي تنتقل الآن إلى القطب السالب المصدر ، للإلكترونات.

على حدود المناطق (عند تقاطع p-n نفسه) في هذا الوقت ، هناك إعادة تركيب للإلكترونات والثقوب ، وامتصاصها المتبادل. ويضطر المصدر إلى تزويد الإلكترونات والثقوب الجديدة باستمرار بمنطقة الوصل pn ، مما يزيد من تركيزها.

ولكن ماذا لو تم عكس الصمام الثنائي ، مع الكاثود إلى الطرف الموجب للمصدر والأنود إلى الطرف السالب؟ تنتشر الثقوب والإلكترونات في اتجاهات مختلفة - باتجاه المحطات - من التقاطع ، وتظهر منطقة مستنفدة من حاملات الشحنة - حاجز محتمل - بالقرب من التقاطع. التيار الناجم عن معظم ناقلات الشحن (الإلكترونات والثقوب) لن يحدث ببساطة.

لكن بلورة الصمام الثنائي ليست مثالية ؛ بالإضافة إلى ناقلات الشحن الرئيسية ، فإنه يحتوي أيضًا على ناقلات شحن ثانوية فيه والتي ستخلق تيارًا عكسيًا لا يكاد يذكر للديود يقاس بالميكرو أمبير. لكن الصمام الثنائي في هذه الحالة مغلق لأن تقاطعه p-n منحاز عكسيًا.

يسمى الجهد الذي ينتقل عنده الصمام الثنائي من الحالة المغلقة إلى الحالة المفتوحة بالجهد الأمامي للديود (انظر - المعلمات الأساسية للثنائيات) ، وهو في الأساس انخفاض الجهد عبر تقاطع p-n. مقاومة الصمام الثنائي للتيار الأمامي ليست ثابتة ، فهي تعتمد على حجم التيار عبر الصمام الثنائي وهي في حدود عدة أوم. يسمى الجهد العكسي للقطبية التي ينطفئ عندها الصمام الثنائي الجهد العكسي للديود. تقاس المقاومة العكسية للديود في هذه الحالة بآلاف الأوم.

من الواضح أن الصمام الثنائي يمكن أن ينتقل من حالة مفتوحة إلى حالة مغلقة والعكس صحيح عندما تتغير قطبية الجهد المطبق عليه. يعتمد تشغيل المعدل على خاصية الصمام الثنائي هذه. لذلك في دائرة التيار المتردد الجيبية ، سيجري الصمام الثنائي التيار فقط خلال الموجة النصف الموجبة وسيتم حظره أثناء الموجة النصفية السالبة.

راجع أيضًا حول هذا الموضوع:ما هو الفرق بين الثنائيات النبضية والمقوم