أبسط مكون من أشباه الموصلات - الصمام الثنائي - يؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف المفيدة المتعلقة بهدفه الأساسي المتمثل في إدارة اتجاه تدفق التيار الكهربائي. تسمح الثنائيات للتيار بالتدفق من خلالها في اتجاه واحد فقط.
الثنائيات الفعالة تمامًا تبدو وكأنها دوائر مفتوحة بجهد سالب وتبدو مثل دوائر قصيرة بخلاف ذلك. ولكن نظرًا لأن الثنائيات تعترف ببعض عدم الكفاءة ، فإن علاقتها الحالية بالجهد تكون غير خطية. على هذا النحو ، سترغب في الرجوع إلى ورقة بيانات الصمام الثنائي لرؤية رسم بياني لمنحنى أي جهد أمامي للديود بالنسبة إلى تياره الأمامي ، بحيث يمكنك اختيار الصمام الثنائي المناسب لمشروعك المحدد.
تطبيقات الثنائيات
على الرغم من كونها مجرد أجهزة بسيطة من أشباه الموصلات ثنائية الطرف ، إلا أن الثنائيات ضرورية في الإلكترونيات الحديثة. تتضمن بعض التطبيقات النموذجية للديودات ما يلي:
- تصحيح الجهد ، مثل تحويل التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر
- عزل الإشارات من العرض
- التحكم في حجم الإشارة
- إشارات خلط
تحويل الطاقة
أحد التطبيقات المهمة للديودات هو تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة التيار المستمر. يقوم الصمام الثنائي المفرد أو أربعة صمامات ثنائية بتحويل 110 فولت من الطاقة المنزلية إلى تيار مستمر عن طريق تشكيل مقوم في منتصف الطريق (صمام ثنائي واحد) أو مقوم كامل الموجة (أربعة صمامات ثنائية). يسمح الصمام الثنائي فقط بنصف شكل موجة التيار المتردد بالانتقال عبره. عندما تقوم نبضة الجهد هذه بشحن مكثف ، يبدو أن جهد الخرج عبارة عن جهد تيار مستمر ثابت مع تموج جهد صغير. إن استخدام مقوم الموجة الكاملة يجعل هذه العملية أكثر كفاءة عن طريق توجيه نبضات التيار المتردد بحيث يُنظر إلى كل من النصفين الموجب والسالب للموجة الجيبية المدخلة على أنها نبضات موجبة فقط ، مما يضاعف بشكل فعال تردد نبضات الإدخال إلى المكثف ، والذي يساعد على إبقائه مشحونًا ويوفر جهدًا أكثر استقرارًا.
تعمل الثنائيات والمكثفات على إنشاء مضاعفات جهد مختلفة لأخذ جهد تيار متردد صغير ومضاعفته لإنشاء مخرجات جهد عالي جدًا. كل من مخرجات التيار المتردد والتيار المستمر ممكنة باستخدام التكوين الصحيح للمكثفات والثنائيات.
استخلاص الإشارات
الاستخدام الأكثر شيوعًا للديودات هو إزالة المكون السلبي لإشارة التيار المتردد. نظرًا لأن الجزء السالب من شكل موجة التيار المتردد يكون عادةً مطابقًا للنصف الموجب ، يتم فقدان القليل جدًا من المعلومات بشكل فعال في عملية تجريده بعيدًا ، مما يؤدي إلى معالجة إشارات أكثر كفاءة.
يشيع استخدام إزالة تشكيل الإشارة في أجهزة الراديو كجزء من نظام الترشيح للمساعدة في استخراج إشارة الراديو من الموجة الحاملة.
حماية الجهد الزائد
تعمل الثنائيات أيضًا بشكل جيد كأجهزة حماية للمكونات الإلكترونية الحساسة. عند استخدامها كأجهزة حماية للجهد ، تكون الثنائيات غير موصلة في ظل ظروف التشغيل العادية ولكنها تقصر على الفور أي ارتفاع عالي الجهد على الأرض حيث لا يمكن أن تضر بدائرة متكاملة.صُممت الثنائيات المتخصصة التي تسمى مثبطات الجهد العابر خصيصًا للحماية من الجهد الزائد ويمكنها التعامل مع ارتفاعات كبيرة جدًا في الطاقة لفترات زمنية قصيرة ، وهي خصائص نموذجية لارتفاع الجهد أو الصدمة الكهربائية ، والتي من شأنها أن تلحق الضرر عادةً بالمكونات وتقصير عمر المنتج الإلكتروني.
وبالمثل ، يمكن للديود تنظيم الجهد من خلال العمل كمقص أو محدد - وهو غرض خاص يحد من الجهد الذي يمكن أن يمر من خلاله عند نقطة معينة.
التوجيه الحالي
التطبيق الأساسي للديودات هو توجيه التيار والتأكد من أنه يتدفق فقط في الاتجاه الصحيح. أحد المجالات التي يتم فيها استخدام قدرة التوجيه الحالية للديودات لتحقيق تأثير جيد هو التبديل من الطاقة القادمة من مصدر الطاقة إلى الطاقة التي تعمل من البطارية. عندما يتم توصيل الجهاز وشحنه - على سبيل المثال ، هاتف خلوي أو مصدر طاقة غير منقطع - يجب أن يسحب الجهاز الطاقة فقط من مصدر الطاقة الخارجي وليس البطارية ، وأثناء توصيل الجهاز بالبطارية يجب أن يسحب الطاقة وإعادة الشحن.بمجرد إزالة مصدر الطاقة ، يجب على البطارية تشغيل الجهاز حتى لا يلاحظ المستخدم أي انقطاع.
خير مثال على التوجيه الحالي هو من خلال الحماية الحالية العكسية. ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، سيارتك. عندما تموت بطاريتك ويعرض أحد المارة الودودين المساعدة في استخدام كبلات التوصيل ، إذا قمت بخلط ترتيب الكابلات الحمراء والسوداء ، فلن تقوم بقلي النظام الكهربائي لسيارتك لأن الثنائيات المجاورة للبطارية تمنع تيار الاتجاه الخاطئ.
الخط السفلي
تعمل أجهزة الكمبيوتر في نظام ثنائي - بحر لا نهاية له من الأصفار والآحاد. تستند أشجار القرار الثنائية في الحوسبة إلى البوابات المنطقية التي تم تمكينها بواسطة الثنائيات التي تتحكم في ما إذا كان المفتاح قيد التشغيل ("1") أو إيقاف تشغيله ("0"). على الرغم من ظهور مئات الملايين من الثنائيات في المعالجات الحديثة ، إلا أنها وظيفية مماثلة للديودات التي تشتريها من متجر الإلكترونيات - أصغر بكثير.
الثنائيات والضوء
مصباح يدوي LED هو مجرد مصباح يدوي يتم الحصول على إضاءته من الصمام الثنائي الباعث للضوء. في وجود الجهد الموجب تتوهج المصابيح
على النقيض من ذلك ، يقبل الثنائي الضوئي الضوء من خلال مجمع (مثل لوحة شمسية صغيرة) ويحول هذا الضوء إلى كمية صغيرة من التيار.
