ثنائي المساري

أنواع مختلفة من الصمام الثنائي

ثنائي المساري أواختصاراً الثنائي أوالديود (بالإنجليزية: Diode)‏ في الكهرباء والإلكترونيات هونبيطة إلكترونية ينحصر دوره في السماح لـ التيار الكهربائي بالمرور في اتجاه واحد فقط. قبل اكتشاف أشباه الموصلات كانت أنابيب إلكترونية كبيرة تقوم بهذه المهمة وتسمى صمامات.

يوصل الديود التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط، ويعمل كعازل في الاتجاه المضاد. لذلك إذا دخله جهد متردد فهويهجر التيار يسير في نصف دورة الجهد ويمنع سريان التيار في نصف الدورة الأخرى، ويعمل بذلك كمقوم، أي يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر.

في حالة استخدام ديود واحد لتقويم التيار فهويرسل تيارا مستمرا نابضا، ولكن يمكن بواسطة قنطرة تحتوي على أربعة ديودات القيام بعملية التقويم جيدا وتقل التموجات.

استعمالاته

ديود ويظهر فيه بلورة شبه موصل (أسود إلى اليسار).

تستعمل الصمامات الثنائية غالبا في الدوائر المدمجة، وفي تقويم التيار المتردد، وتشكل مع المقاحل أبرز العناصر الفاعلة. كما أنها تستعمل في الدوائر التي يراد حتى يمر فيه التيار في جهة واحدة كمقوم للتيارات المترددة:

في الدوائر التي يحافظ فيها على قيمة ثابتة للجهد الكهربائي.
بواسطة ثنائي زنر يمكن وصل الصمام بين طرفي المولد (السالب والموجب)، ويصبح الصمام ممرا للتيار بمجرد حتى يزيد الجهد عن قيمة معينة، فتنغلق الدارة بين طرفي المولد مما يتسبب في حرق المنصهرة، وتنجوبالتالي بقية المكونات.
يتم استعمال الصمامات الثنائية عند تقويم التيار المتردد:
- تقويم نصف الموجة: ويستعمل فيه صمام واحد.
- تقويم الموجة الكاملة: ويتم تشكيل الصمامات بطرق مختلفة حسب الوظيفة وتسمى التشكيلات بالجسور.
- الدايودات الباعثة للضوء الأحمر تقوم بمساعدة النباتات على النموفي محطة الفضاء الدولية.
- جهاز ووارب 75 واربعشرة وهما تعبير وحدة دايودات باعثة للضوء (LED)، محمولة وعالية الشدة يساعد واربعشرة على أراحة آلام العضلات والمفاصل، آلام ألتهاب المفاصل، التصلب، تشنج العضلات ما يقدمه الجهاز هوراحة مؤقتة وليس علاجاً دائماً. ويستخدم هذا الجهاز حالياً من قِبل وزارة الدفاع الأمريكية والبحرية الأمريكية. اما نسخته وارب 75 فيستعمل في إراحة آلام السقمى الذين أجريت لهم عمليات نقل نخاع العظم، وسيُستعمل أيضاً في محاربة أعراض الكثير من الأمراض الأخرى، مثل: ضمور العظام، التصلبات المتعددة للأنسجة، التعقيدات السكرية، سقم باركينسون.

هجريبه ومبدأ عمله

يعتمد الصمام الثنائي على آلية عمل الوصلة الثنائية. وهما يعملان بشكل متعاكس ولكن بنفس المبدأ.

ديود شوتكي ثلاثة أمبير نوع (1N5822) . مقسوم لرؤيته: السلك (أحد القطبين) يضغط على بلورة سليكون للمساعدة على تشتيت الحرارة .

مبدأ عمل ثنائي شبه الموصلات نفس طريقة وصلة بي إذا ويتكون في الغالب من السليكون ، أوالجرمانيوم المشوب، كما ينطبق مبدأ العمل هذا أيضا على وصلة شوتكي .

من المواد الشبه موصلة التي تستخدم أيضا في تصنيع الديود "الجاليوم أرزنيد" .

تعتمد سماحية تمرير الكهرباء في مثل تلك الوصلة على قطبية الجهد الكهربائي المستخدم على المصعد (ذوتشويب من "نوع بي " ) وقطبية المهبط (وهوشبه موصل مشوب "بنوع إذا " من مواد التشويب، وبالتالي تعتمد سماحيته لاتجاه التيار المار فيه .

الوصلة بي-إن (المساحة الرمادية اللون) هي منطقة خالية من حاملات الشحنة الحرة الحركة، ذلك لأن الفجوات وهي حاملات شحنة موجبة في بلورة مشوبة " بنوع p " ، أي positive ، وحاملات الشحنات السالبة (إلكترونات حرة) الموجودة في البلورة الثانية المشوبة "بنوع n" تتخلل السطح الفاصل إلى الجهة الأخرى قليلا وتتعادلان كهربائيا (أنظر وصلة بي إن)

الذرات الدخيلة المتسببة في التشويب تكون ثابتة في أماكنها لا تتحرك ويكونوا أيونات وإلكترونات ينتج عنها جهدا كهربائيا ساكنا، يعمل على فصل المنطقتين عن بعضهما البعض، ويوقف عملية الاتحاد بين الشحنات الموجبة والسالبة في المنتصف، وتصل إلى حالة اتزان في التوزيع، هذا الجهد يسمى "جهد الانتشار" .

ينتشر جهد الانتشار هذا في جميع الثنائي . ويمكن عن طريق توصيل جهد كهربائي خارجي - بحسب قطبية التوصيل - معادلة جهد الانتشار، فيصبح الوصلة بي-إن موصلة للتيار، أويمكنه تقوية جهد الانتشار، فتبقى الوصلة عازلة للتيار.

وصلةp-n
- أعلى:قبل انتشار الشحنات،
-الوسط:بعد انتشار الشحنات،
-أسفل:توزيع الجهد
pn-Diode
ديود شوتكي

في وصلة شوتكي يستخدم معدن كأحد اقطاب الثنائي.

الأنواع والرموز

يوجد أنواع كثيرة للصمام وكل رمز يمثل نوع، وفي الدوائر الكهربية يتم تمثيل جميع نوع برمزه الخاص.

صمام ثنائي
صمام ثنائي باعث للضوء
ثنائي ضوئي
وصلة شوتكي
صمام متغير مع الجهد
صمام نفقي
مكثف متبدل
ثنائي أقطاب زنر
مهبط

إنظر أيضا

الدياك
موسفت
الوصلة الثنائية
المقوم
شاشات الإظهار
صمام ثنائي باعث للضوء
ثنائي أقطاب زينر
الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء
وصلة شوتكي

مراجع

↑ الدايودات الباعثة للضوء من سلسلة تقنيات ناسا في الحياة اليومية العلوم الحقيقية. نسخة محفوظة 14 مارس 2016 على مسقط واي باك مشين.
^ Stefan Goßner: Grundlagen der Elektronik, 8. Auflage, Shaker 2011, ISBN 978-3-8265-8825-9, Kapitel 2: "Der pn-Übergang"