كيفية توصيل الثنائيات

قد تتساءل ما الذي يسمح للأجهزة الإلكترونية في منزلك باستخدام الكهرباء بطريقتها الخاصة. يحتاج الكهربائيون الذين يصنعون هذه الأجهزة بالإضافة إلى الأدوات الأخرى المستخدمة في الصناعة إلى معرفة كيفية توصيل الثنائيات لهذه الأغراض.

عند توصيل الصمام الثنائي في دائرة كهربائية ، تأكد من توصيل الأنود والكاثود في الدائرة بحيث تتدفق الشحنة من القطب الموجب المشحون إلى القطب السالب الشحنة.

يمكنك تذكر ذلك من خلال تذكر أنه في الرسم التخطيطي لدائرة الصمام الثنائي ، يبدو الخط الرأسي المجاور للمثلث كعلامة سالبة ، مما يشير إلى أن نهاية الصمام الثنائي مشحونة سالبًا. يمكنك أن تتخيل أن هذا يعني أن الشحنات تتدفق من الطرف الموجب إلى السالب. يتيح لك ذلك تذكر كيفية تدفق الإلكترونات في تقاطع الصمام الثنائي.

ضع في اعتبارك إمكانات وتيار الدائرة وكيف يؤثر ذلك على وضع الصمام الثنائي. يمكنك تخيل الصمام الثنائي كمفتاح يفتح أو يُغلق لإكمال الدائرة. إذا كانت هناك إمكانية كافية للسماح بتدفق الشحن عبر الصمام الثنائي ، فإن المفتاح يُغلق بحيث يتدفق التيار عبره. هذا يعني أن الصمام الثنائي متحيز للأمام.

يمكنك بعد ذلك استخدام ملفاتقانون أوم​

لحساب الجهدالخامس، تيارأناوالمقاومةرلقياس الفرق في الجهد بين مصدر الجهد والصمام الثنائي نفسه.

إذا قمت بتوصيل الصمام الثنائي في الاتجاه الآخر ، فسيؤدي ذلك إلى عكس التحيز في الصمام الثنائي حيث يتدفق التيار من الكاثود إلى الأنود. في هذا السيناريو ، ستزيد منطقة استنفاد الصمام الثنائي ، وهي المنطقة الموجودة على جانب واحد من تقاطع الصمام الثنائي التي لا تحتوي على إلكترونات أو ثقوب (مناطق لا تحتوي على إلكترونات).

تملأ حركة الإلكترونات في المنطقة المشحونة سالبة الثقوب في المنطقة الموجبة الشحنة. عند إنشاء اتصالات الصمام الثنائي ، انتبه إلى كيفية تغير الصمام الثنائي اعتمادًا على الاتجاه المتصل به.

عند استخدامها في الدوائر الكهربائية ، تضمن الثنائيات تدفق التيار خلال اتجاه واحد. لقد تم بناؤها باستخدام قطبين كهربائيين ، الأنود والكاثود ، مفصولة بمادة.

تتدفق الإلكترونات من القطب الموجب ، حيث تحدث الأكسدة أو فقدان الإلكترون ، إلى القطب السالب ، حيث يحدث الاختزال أو اكتساب الإلكترون. عادةً ما تُصنع الثنائيات من أشباه موصلات تسمح بتدفق الشحنات في وجود تيار كهربائي أو عن طريق التحكم في مقاومتها باستخدام عملية تُعرف باسم المنشطات.

​منشطاتهي طريقة لإضافة الشوائب إلى أشباه الموصلات لإنشاء ثقوب وعمل أشباه الموصلات أيضًان نوع(كما في "شحنة سالبة") أونوع p(كما في "شحنة موجبة").

تحتوي أشباه الموصلات من النوع n على فائض من الإلكترونات المرتبة بحيث يمكن للشحنة أن تتدفق بحرية بينما تظل قابلة للتحكم. يتم إنتاجها عمومًا من الزرنيخ والفوسفور والأنتيمون والبزموت وعناصر أخرى تحتوي على خمسة إلكترونات تكافؤ. من ناحية أخرى ، فإن أشباه الموصلات من النوع p لها شحنة موجبة بسبب الثقوب ، وهي مصنوعة من الغاليوم والبورون والإنديوم وعناصر أخرى.

يتيح توزيع الإلكترونات والثقوب تدفق الشحنات بين أشباه الموصلات من النوع p و n ، وعند الاتصال معًا ، يُنشئ الاثنانالسندات الإذنية تقاطع. تندفع الإلكترونات من أشباه الموصلات من النوع n إلى النوع p واحد في الثنائيات التي تسمح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد.

يمكن صنع الثنائيات عادة من السيليكون أو الجرمانيوم أو السيلينيوم. يمكن للمهندسين الذين يصنعون الثنائيات استخدام أقطاب كهربائية معدنية في حجرة بدون أي غاز آخر أو بغاز عند ضغط منخفض.

هذه الميزات من الثنائيات التي تنقل الإلكترونات في اتجاه واحد تجعلها مثالية للمعدلات ومحددات الإشارة ومنظمات الجهد والمفاتيح ومعدلات الإشارة وخلاطات الإشارة والمذبذبات.مقوماتتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.حدود الإشارةالسماح لقوى معينة من الإشارات بالمرور.

​الجهد المنظمالحفاظ على الفولتية الثابتة في الدوائر.مغيرات الإشارةقم بتغيير زاوية الطور لإشارة الدخل.خلاطات الإشارةتغيير التردد الذي يمر عبر المذبذبات وتصدر الإشارات نفسها.

يمكنك أيضًا استخدام الثنائيات لحماية المكونات الحساسة أو المهمة للأجهزة الإلكترونية. يمكنك استخدام الصمام الثنائي الذي لا يعمل في ظل الظروف العادية ، عندما يكون هناك ارتفاع مفاجئ في الجهد ، والمعروف باسم عابر الجهد ، أو بعض التغييرات الجذرية الأخرى في الإشارة التي قد تسبب ضررًا ، فإن الصمام الثنائي سوف يمنع الجهد من إيذاء بقية دائرة كهربائية. قد تؤدي هذه الصدمات الكهربائية الناتجة عن التموجات إلى إتلاف الدائرة من خلال تطبيق الكثير من الجهد دون السماح للدائرة بالتكيف معها بشكل مناسب.

هذه الثنائياتالثنائيات الكابتة للجهد العابر(أجهزة التلفاز) ، ويمكنك استخدامها إما لتقليل الجهد العابر أو توجيهه في مكان آخر بعيدًا عن الدائرة. يمكن لتقاطع PN القائم على السيليكون التعامل مع الجهد العابر ، وبعد ذلك ، يعود إلى طبيعته بعد مرور ارتفاع الجهد. تستخدم بعض أجهزة التلفاز المشتتات الحرارية التي يمكنها التعامل مع الارتفاع المفاجئ في الجهد على مدى فترات زمنية طويلة.

الدوائر التي تحول الطاقة منالتيار المتردد (AC)لالتيار المباشر (دس)يمكن استخدام صمام ثنائي واحد أو مجموعة من أربعة منهم. بينما تستخدم أجهزة التيار المستمر شحنة تتدفق في اتجاه واحد ، فإن طاقة التيار المتردد تنتقل بين الاتجاهين الأمامي والخلفي على فترات منتظمة.

يعد هذا ضروريًا لتحويل الكهرباء التي تعمل بالتيار المستمر من محطات الطاقة إلى طاقة التيار المتردد ، والتي تأخذ شكل موجة جيبية ، تُستخدم في معظم الأجهزة المنزلية. تقوم المقومات التي تقوم بذلك إما باستخدام صمام ثنائي واحد يسمح فقط بنصف الموجة بالمرور أو باتباع نهج مقوم الموجة الكاملة الذي يستخدم كلا من نصفي شكل موجة التيار المتردد.

توضح دائرة الصمام الثنائي كيف يحدث هذا السلوك. عندماالمستخلصيزيل نصف إشارة التيار المتردد من مصدر الطاقة ، ويستخدم مكونين رئيسيين. الأول هو الصمام الثنائي نفسه ، أو المعدل ، الذي يزيد من إشارة نصف دورة التيار المتردد.

الثاني هو مرشح تمرير منخفض يتخلص من المكونات عالية التردد لمصدر الطاقة. يستخدم المقاوم والمكثف ، وهو جهاز يخزن الشحنة الكهربائية بمرور الوقت ، ويستخدم استجابة التردد للدائرة نفسها لتحديد الترددات التي يسمح بمرورها.

تزيل تصميمات دارات الصمام الثنائي بشكل عام المكون السلبي لإشارة التيار المتردد. لديها تطبيقات في أجهزة الراديو التي تستخدم نظام مرشح لاكتشاف إشارات لاسلكية معينة من موجات الموجات الحاملة العامة.

تستخدم الثنائيات أيضًا في شحن الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة عن طريق التبديل من الطاقة التي توفرها بطارية الجهاز الإلكتروني إلى مصدر الطاقة الخارجي. تعمل هذه الطرق على توجيه التيار بعيدًا عن المصدر وتضمن أيضًا أنه في حالة نفاد بطارية الجهاز ، يمكنك اتخاذ إجراءات أخرى لشحن أجهزتك.

هذه التقنية تنطبق على السيارات أيضًا. إذا خرجت بطارية سيارتك ، يمكنك استخدام كبلات التوصيل لتغيير توزيع الكابلات الحمراء والسوداء لاستخدام الثنائيات لمنع التيار من التدفق في الاتجاه الخاطئ.

أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم المعلومات الثنائية في شكل أصفار وأخرى تستخدم أيضًا الثنائيات للعمل من خلال أشجار القرارات الثنائية. هذه تأخذ شكلبوابات المنطق، بوابات منطقية، الوحدات الأساسية للدوائر الرقمية التي تسمح للمعلومات بالمرور بناءً على مقارنة قيمتين مختلفتين. تم تصميمها باستخدام أي نوع من قطع الصمام الثنائي التي تكون أصغر بكثير من الثنائيات في التطبيقات الأخرى.