[م.محمود المصري]

الوصلة الثنائية ( الدايود )( p-n )






عبارة عن بلورة من السليكون او الجرمانيوم مطعمة بطريقه معينة بحيث تتميز فيها منطقتين هما:



1- منطقة سالبة "n"

تحتوى على ذرات شبه الموصل النقى وذرات الشائبه خماسيه التكافؤ " أى التى تمنح الالكترونات"


2- منطقة موجبة"P"

تحتوى على ذرات شبه الموصل النقى وذرات الشائبه ثلاثية التكافؤ " أى التى تقبل الالكترونات"




كيفية تشكيل الوصلة الثنائية:



عند تكون الوصلة الثنائية تنجذب بعض الالكترونات من المنطقة السالبة نحو منطقة الالتحام وتعبرها الى المنطقة الموجبه ونتيجة لذلك تصبح ذرات المنطقه السالبه" أيونات موجبة" وذرات المنطقة الموجبة " أيونات سالبة" ويستمر ذلك حتى يصبح فرق الجهد بين المنطقة السالبة والمنطقة الموجبة قيمة معينة بعض عندها انتقال مزيدا من الالكترونات من المنطقة السالبة الى المنطقة الموجبة.








عندما نصل عليه جهدا معينا , وبطريقه مباشره ( الطرف الإيجابي على المنطقه ( p ) والسلبي على ( N)

هذا الجهد يسبب في إختراق الإلكترونات لمنطقة الوسط , المرور بالحفر والذهاب إلى الطرف الموجب من البطاريه .... إذا

في هذه الحاله الدايود يسمح بمرور التيار.


· حاجز الجهد:
هو فرق الجهد بين المنطقة السالبة والمنطقة الموجبة للوصلة الثنائية والذى يقف عنده انتقال مزيدا من الالكترونات من المنطقة السالبة الى المنطقة الموجبة.

· الرمز الاصطلاحى للوصلة الثنائية في الدوائر الكهربائية:

هو :

لا تنسى ان من اهم مميزات الوصله الثنائيه هى قابليتها على تمرير التيار فى اتجاه واحد.











طرق توصيل الوصلة الثنائية فى الوائر الكهربائية:


1- التوصيل بطريقة الانحياز الامامى:




فى هذه الطريقه توصل المنطقة السالبة بالقطب السالب للمصدر وتوصيل المنطقة الموجبة بالقطب الموجب للمصدر.

ونتيجه لذلك عندما تكون القوة الدافعه للمصدر اكبر من حاجز الجهد للوصلة الثنائيه يعمل فرق الجهد للمصدر على دفع الالكترونات من المنطقه n للبلورة نحو الحد الفاصل الى المنطقه p وفي نفس الوقت تدفع الفجوات نحو المنطقة n وحركة الالكترونات والفجوات تمثل مرور التيار الكهربائى.

- يقوم القطب السالب للمصدر بأمداد المنطقه السالبة فى الوصله بالالكترونات لتعويض الالكترونات التى غيرت الوصله الى المنطقة p وفى نفس الوقت يقوم القطب الموجب للمصدر بجذب الالكترونات التى زادت فى المنطقة"P " ويترتب على ذلك مرور تيار كهربائى فى الوصلة الثنائية ويقل حاجز الجهد وتنخفض مقاومة الوصلة الثنائية بشكل كبير.



الرسم البياني السابق يوضح العلاقة بين شدة التيار المار فى الوصلة الثنائية وفرق الجهد بين طرفيها لدايود السيليسيو .

- من الرسم البياني يتضح أن:
1- الوصله الثنائية لاتسمح بمرور التيار الكهربائى خلالها إلا عندما يكون فرق الجهد المطبق اكبر من حاجز الجهد.
2-فرق الجهد الذى يسبب زيادة سريعه فى شدة التيار يطلق عليه " الجهد الحدى للوصلة"

الجهد الحدى للوصلة الثنائية:
هو فرق الجهد المطبق بين طرفي الوصله الثنلئية الذى يسبب زيادة كبيرة وسريعه فى شدة التيار المار فى الوصلة الثنائية عندما توصل توصيلا أماميا.



في الصورة السابقة يتضح جهد البطارية مساو لجهد الحاجز لأنه دايود سيليكون لذلك لا يمر تيار وجهد الحاجز موجود . ولكن لاحظ



في الصورة السابقة تم رفع جهد البطارية ليكون أكبر من جهد الحاجز لذلك مر التيار وقلت منطقة الإفراغ .

2- التوصيل بطريقة الانحياز العكسي:



فى هذه الطريقة توصل المنطقة السالبة بالقطب الموجب للمصدر " البطاريه" وتوصل المنطقة الموجبه بالقطب السالب للمصدر.





ونتيجة لذلك تبتعد الالكترونات عن منطقة وكذلك الفجوات فتصبح المنطقة على جانبى الوصلة خالية من الالكترونات والفجوات فيؤدى ذلك الى زيادة حاجز الجهد للبلورة حتى يصبح مساويا للقوة الرافعه للمصدر فلا يمر تيار فى الوصله الثنائية يذكر" تيار ضعيف جدا"

- اذا زاد فرق الجهد بين طرفى الوصله الثنائية عن حد معين " حاجز الجهد" فإن مقاومة الوصلة الثنلئيه تنهار وتزيد عند ذلك شدة التيار بسرعه ويسمى تيار" التسرب" وغالبا ما يحدث تلف دائم للبلورة. ويسمى فرق الجهد فى هذه الحاله بجهد الانهيار.

جهد الأنهيار:
هو فرق الجهد المطبق بين طرفى الوصله الثنائيه والذى تنهار عنده مقاومه البلورة" الوصلة الثنائيه" للتيار الكهربائى عندما توصل توصيلا عكسيا.


--------------------------




الصورة السابقة توضح خواص وصلة السيليكون في حالة التوصيل الأمامي والتوصيل العكسي .

------ الخلاصة : الدايود قطعه إلكترونيه لا تسمح لمرور التيار إلى بإتجاه واحد .



استخدامات الوصلة الثنائية :


تقويم التيار المتردد:


تستخجم الوصله الثنائيه فى تقويم التيار المتردد لأنها تسمح بمرور التيار فى اتجاة " توصيل أمامى"وتمنع مروره فى اتجاة اخر"توصيل عكسى"لذلك تسمى بالصمام الثنائي"Diodevalve".


- التقويم النصف موجى للتيار المتردد:




· الدائرة المستخدمة:
عبارة عن محول كهربائى خافض للجهد يتصل طرفا ملفه الابتدائى بمصدر التيار المتردد(الجهد الداخل) أما الملف الثانوي فيوصل طرفاه بالوصله الثنائيه ومقاومة عمل"Rl"وبين طرفيها يتكون الجهد الخارج.


· شرح العمل.................
1- فى خلال النصف الموجب من التيار المتردد الداخل يكون توصيل الوصله توصيلا اماميا فيمر التيار فى دائرة الوصله الثنائيه.
2- فى خلال النصف السالب من دورة التيار المتردد الداخل يكون توصيل الوصله الثنائيه توصيلا عكسيا فلا يمر تيار فى الوصله الثنائيه فيكون فرق الجهد بين طرفي مقاومة الحمل مساويا صفر.



ملاحظة هامة:
- يظهر فرق الجهد الخارج فى حالة تقويم التيار المتردد تقويم نصف موجى على شكل بنضات متقطعة لأن الوصله تسمح بمرور التيار الأنصاف الموجبه للتيار دون الأنصاف السالبة.



التقويم الموجى الكامل للتيار المتردد


فى دائرة التقويم الموجى الكامل يستخدم وصلتان ثنائيتان




· طريقة العمل:

1- فى النصف الموجب من دورة التيار المتردد تكون النقطة (P)أعلى جهد والنقطة(Y)أقل جهد لذلك تكون الوصله الثنائيه الأولى فى الاتجاه الأمامى لذلك تسمح بمرور التيار فى اتجاه السهم المتصل من النقطه (S)الى النقطه(Q) خلال مقاومه الحمل (Rl) فى نفس الوقت تكون الوصله الثنائيه الثانيه(2) فى الاتجاه العكس فلا تسمح بمرور التيار الكهربائى.

2- فى النصف السالب من دورة التيار المتردد تنعكس قطبيه الملف الثانوي حيث تكون النقطه "P" أقل جهدا من النقطه"Y" لذلك تصبح الوصله الثنائيه (1) فى الاتجاه العكسي فلاتسمح بمرور التيار بينما تصبح الوصله الثنائيه رقم (2) فى الاتجاه الأمامى فتسمح بمرور التيار فى اتجاه السهم المنقط ويكون اتجاه التيار المار فى مقاومة الحمل "Rl" فى الاتجاه من "S"----->"Q"




-------------------------------------



oعلل يفضل اشتخدام الوصله الثنائيه المصنوعه من السليكون فى عملية تقويم التيار المتردد عن تلك المصنوعه من الجرمانيوم؟
للاسباب التالية:
1- للسليكون تيار عكس أقل بكثير من الجرمانيوم.
2- للسليكون قيمه فرق جهد الانهيار اكبر من مادة الجرمانيوم.
3- السليكون يتحمل درجات حرارة مرتفعه.
4-السليكون أرخص من الجرمانيوم.