ما هي الثنائيات (Diodes)
تعريف الثنائيات أو ما تعرف باسم الدايودات، هي قطع الكترونية تسمح للتيار الكهربائي بالمرور باتجاه واحد فقط و لا تسمح له بالعودة من نفس الاتجاه فهي أشبه بصمام الكتروني.
أنواع الثنائيات (الدايود)
تصنع الثنائيات أو ما تعرف بالدايودات في العادة إما من عنصرالجيرمانيوم Ge أو عنصر السيليكون Si لذلك فهي نوعين أساسيين. حيث يصنف كلاهما من أشباه الموصلات Semi-Conductors. و نعني بذلك أنه لا يمكن تحديد اذا ما كانت تلك العناصر فلزات أم ليست فلزات.
فتراها تميل الى توصيل التيار الكهربائي من جهة و أحيانا تكون عازلة
من جهة أخرى. لذا لجأ العلماء الى ما يعرف بتطعيم تلك العناصر
(Doping) و تسخيرها في التحكم بسير و
اتجاه التيار الكهربائي عن طريق مشاركة أشباه الموصلات إما مع فلز
لانتاج شريحة موجبة (P-Type) أو اضافة لافلز لانتاج شريحة سالبة (N-Type) . و الشكل التالي يوضح عملية
التطعيم:
مبدأ عمل الثنائيات
تسمح الثنائيات للتيار الكهربائي بالمرور من خلالها اذا كان فرق الجهد بين طرفيه أكبر من أو يساوي ما يعرف بجهد العتبة Threshold. و يتم تحديد جهد العتبة بقيمة 0.7 فولت للدايود ( الثنائي) المصنوع من السيليكون، أما الدايود المصنوع من الجيرمانيوم فيكون جهد العتبة لديه 0.3 فولت.كيف يتم تمييز الطرف الموجب من الطرف السالب في الثنائيات ؟
يتم تمييز الطرف الموجب من الطرف السالب في الثنائيات بثلاثة طرق أهمها:
1- اذا كانت
مرسومة في مخططات الدارة الالكترونية يتم تحديد القطب السالب بواسطة الخط الذ يلي
رأس المثلث كما - في الشكل التالي:
2- أما على
أرض الواقع فيتم تحديد القطب السالب عن طريق تحديد مكان اتجاه الحلقة حوله كما
يلي:
3- باستخدام
جهاز الـ Multimeter و ضبطه على خاصية
المقاومة ، أو باستخدام جهاز الـ Avometer
و فحص القراءة، فإذا كانت الأقطاب صحيحة سترى ظهور الأرقام على الشاشة أما إذا
كانت الأقطاب بوضع خاطئ (انحياز عكسي) فستكون القراءة صفر كما في الشكل التالي:
كيف يتم تركيب الثنائي (الدايود) في الدارة الكهربائية الالكترونية ؟
يتم تركيب الثائيات في الدارة الكهربائية الالكترونية بطريقتين:1- بالانحياز الأمامي (Forward Bias)
و هي الطريقة الاعتيادية التي صمم الثنائي من أجلها حيث يربط الدايود في الدارة بالشكل الصحيح (موجب مع موجب و سالب مع سالب) ليسمح للتيار الكهربائي بالمرور من خلاله.2- بالانحياز العكسي (Reverse Bias)
حيث يربط الدايود مع الدارة الالكترونية بعكس ما صمم من أجله (موجب مع سالب و سالب من موجب) ليمنع التيار الكهربائي من المرور من خلاله كما في الشكل التالي:
تلف الثنائيات (الدايود)
في بعض الأحيان تكون قيمة فرق الجهد بين طرفي الدايود المربوط في وضع الانحياز العكسي كبير جدا، فيؤدي الى انهيار الثنائي (الدايود) و تلفه و مرور التيار الكهربائي مما يضطر الى استبداله كما في الشكل التالي:
خصائص الثنائيات و استخدامات الدايود
1- السماح بالتيار الكهربائي بالمرور باتجاه
واحد فقط و عدم رجوعه من نفس الاتجاه أي يعمل الثنائي كصمام الكتروني Electronic Valve
للتيار الكهربائي.
2- حماية الأجهزة الكهربائية من التلف، فهنالك
ثنائيات مثل الثنائي زينر Zener Diode
يربط بالدارة بوضع الانحياز العكسي و ذلك كي يتلف عند مرور تيار عالي القيمة بدل
من أن تتلف جميع عناصر الدارة الكهربائية في الجهاز الالكتروني الموجود فيها.
3- بعض الثنائيات الضوئية LEDالتي تشع الضوء تستخدم في الإنارة كمصابيح ال LED و في الكاميرات حيث تمتاز بالإنارة الممتازة
إضافة إلى توفير الاستهلاك الكهربائي بشكل كبير جدا.
4- هنالك أنواع من الثنائيات تحت الحمراء IR-LED التي تستخدم في جهاز تحكم التلفاز Remote و الإنارة الليلية كما هو الحال في
الكاميرات الليلية IR Camera.
5- استخلاص الإشارات السمعية الضعيفة من الترددات
الخاصة بالإشارات الراديوية.
6- بعض الثنائيات كالثنائي النفقي Tunnel diode أو Esaki diodeتستخدم كمضخمات للصوت في المايكروفونات و
البعض منعا يستخدم كمصدر للتذبذب كما في محولات التردد Frequency Converters
7- يمكن ربط الثنائيات أو الدايودات لعمل ما
يعرف بجسر التقويم Bridge
Rectifier
لتحويل التيار المتردد أو التيار المتناوب إلى تيار مباشر أو تيار مستمر أي من AC إلى DC
كما في الشكل التالي:
8- تدخل الثنائيات الليزرية Laser Diodes
و التي تمتاز باستهلاك طاقة قليل نسبيا مع غيرها في قارئات
الأقراص الضوئية DVD-CD
Player إضافة إلى الطابعات الليزرية Laser Jet و جميع الأجهزة البصري Optical Devices .
كيف أعرف
أكبر قيمة لفرق الجهد الذي يتحمله الثنائي (Diode) عند ربطه بوضع الانحياز العكسي دون أن يتلف
؟
يتم معرفة
ذلك المقدار من الجهد فقط من دليل المستخدم (Data Sheet)، حيث يرشدك بكل ما تود معرفته عن ذلك
الثنائي. فكل ما عليك فعله هو البحث عن الرقم المكتوب على الثنائي و البحث في الـ (Data Sheet) الخاصة به.