مفهوم الثنائيات

Download Report

Transcript مفهوم الثنائيات

Slide 1


Slide 2

‫الثنائيات (الديودات) ‪Diodes‬‬
‫تعد الثنائيات أبسط التجهيزات اإللكترونية‬
‫التي تعتمد على أنصاف النواقل ( المواد الشبه موصلة )‬
‫وخواصها في عملها‪.‬‬

‫ويستحيل أن تفحص جهازاً إلكترونيا ً ما دون أن‬
‫تجد فيه ثنائيا ً واحداً على األقل‬


Slide 3

‫•مفهوم الثنائيات ‪:‬‬

‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫مفهوم الثنائيات ‪:‬‬
‫تعد الثنائيات ابسط العناصر االلكترونية وتصنع من شريحتين احداهما سالبة (‬
‫المهبط ) واألخرى موجبة ( المصعد )‬
‫مالحظة ‪ :‬سنستخدم كلمة (ديود) كثيراً بدالً من ثنائي أثناء الشرح‪ ،‬وتعني كلمة ديود‬
‫‪ Diode ( di‬ثنائي و ‪ ode‬الجزء الثاني من كلمة ‪ electrode‬أي قطب)‪.‬‬
‫وظيفة الثنائي‪ :‬يستعمل الثنائي كعنصر الكتروني بحيث يسمح الديود ( الثنائي ) في‬
‫الدارة للتيار الكهربائي بالمرور في اتجاه واحد فقط‪ ،‬ويمانع مروره (بشكل عام)‬
‫باالتجاه المعاكس‪ ،‬وقد كانت الصمامات ‪ Valves‬هي المرحلة األولى لظهور هذا‬
‫النوع من التجهيزات (وقد حملت أولى الديودات بالفعل اسم صمامات )‪.‬‬
‫باإلضافة الى العديد من االستعماالت والتطبيقات المختلفة ‪.‬‬


Slide 4

‫رمزه في الدارات واملخططات‪:‬‬

‫رمز الثنائي العادي‬

‫يشير الخط األفقي في نهاية المثلث دائما ً إلى القطب‬

‫السالب‪.‬‬


Slide 5

‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫يعتمد المبدأ األساسي في عمل الديود ( الثنائي ) على‪:‬‬
‫عندما يكون فرق جهد بين طرفيه أكبر من جهد ذو قيمة محددة‬
‫فإنه يعمل على إمرار التيار خالله‪ ،‬أما إذا كان الجهد بين طرفيه‬
‫أدنى من تلك القيمة فإنه ال يمرر التيار أبدا‪.‬‬
‫تختلف القيمة المحددة للجهد وفقا ً للمادة التي صنع منها الديود‪ ،‬فهي‬
‫في السيليكون (المادة المصنعة ألغلب الديودات) تبلغ القيمة المحددة‬
‫‪ ،Volts 0.7‬و‪ 3.0‬لثنائي مصنوع من الجرمانيوم‬


Slide 6

‫‪‬‬

‫ويظهر المخطط التالي كيف يمرر الديود السيليكوني التيار بعد القيمة‬
‫‪( V0.7‬وهو ما يسمى منحني خواص الديود)‪.‬‬


Slide 7

‫االنحياز األمامي والجهد العكسي‪:‬‬

‫االنحياز االمامي‪:‬‬
‫تطلق تسمية (االنحياز األمامي ‪ )Forward Bias‬على الحالة التي‬
‫يوصل فيها القطب الموجب للديود بموجب الدارة‪ ،‬والسالب بسالبها‪،‬‬
‫أي بكالم آخر‪ ،‬يكون جهد المصعد ( ‪ (P‬على القطب الموجب أعلى‬
‫من جهد المهبط (‪( N‬على القطب السالب اعلى بمقدار الجهد العتبي‪،‬‬
‫ويكون عندها الديود في حالة تمرير للتيار (منزاح أماميا ً)‪.‬‬
‫اى يسمح بمرور التيار الكهربائي‪.‬‬


Slide 8

‫أما تسمية (الجهد العكسي ‪ )Reverse Voltage‬فتطلق على الحالة‬
‫التي يكون فيها جهد القطب الموجب للديود أقل من الجهد السالب‪.‬‬
‫اى ال يسمح بمرور التيار الكهربائي إال بكميات قليلة ‪.‬‬
‫عند زيادة فرق الجهد في وضع االنحياز العكسي للئنائي عند الوصول‬
‫الجهد العكسي إلى قيمة عالية ( ‪ Volts50‬مثالً) تحدث حالة‬
‫االنهيار ويتلف ‪.‬‬


Slide 9

‫‪ ‬يمكن اختبار صالحية الثنائي باستخدام جهاز متعدد القياس الرقمي‬
‫‪ -1‬احضر عددا من الثنائيات‬
‫‪ -2‬اضبط الجهاز على مقياس المقاومة الظاهر عليه رمز المقاومة او‬
‫الثاني ‪.‬‬
‫‪ -3‬قم بقياس مقاومة الثنائي‪.‬‬
‫‪ -4‬اعكس الثنائي وقم بالقياس مرة اخرى‬


Slide 10

‫للثنائيات انواع متعددة ‪ ،‬يستخدم كل نوع حسب حاجته في الدارة‬
‫الكهربائية ‪ ،‬فالثنائي العادي يعمل في منطقة االنحياز االمامي في‬
‫دارات التقويم ‪.‬‬

‫االنحياز االمامي‬


Slide 11

‫ثنائي الجرمانيوم ‪Ge‬‬
‫‪: Diode‬‬

‫ثنائي زينر‬

‫الثنائي الباعث للضوء‬
‫ثنائي السليكون‬

‫الثنائي الحساس للضوء‬


Slide 12

‫‪‬‬

‫ذلك الثنائى المصنوع من الجرمانيوم ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة‬
‫مع شوائب اخرى تكون بلورة سالبة ‪ ،‬بحيث تكون البلورتان الموجبة‬
‫والسالبة متجاورتين ‪.‬‬

‫ثنائي الجرمانيوم من القطع المشهورة وتستعمل دائما في دوائر القدرة‬
‫مثل دوائر التقويم ‪ Bridge‬ومن أشهرها‬
‫(‪)Power Diode 1N4001‬‬
‫والخط الفضي دائما يدل على الكاثود‪.‬‬


Slide 13

‫‪‬‬

‫ذلك الثنائي المصنوع من السيليكون ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة مع‬
‫شوائب اخرى تكون بلورة سالبة ‪ ،‬بحيث تكون البلورتان الموجبة ولسالبة‬
‫متجاورتين ‪.‬‬


Slide 14

‫‪‬‬

‫يعمل الزينر كثنائي عادي اذا وصل توصيال أماميا أما اذا وصل توصيال‬
‫عكسيا فانه عند قيمة معينة في الجهد العكسي سوف يزداد التيار العكسي‬
‫بصورة مفاجئة وشديدة ‪ ،‬يسمى الجهد العكسي الذى يتسبب في حدوث تيار‬
‫عكسي " جهد االنهيار " أو " جهد الزينر " ‪ ،‬ويعتمد جهد االنهيار أو جهد‬
‫الزينر أساسا على كمية الشوائب التى طعمت بها المادة لتي صنع منها ثنائى‬
‫الزينر‪.‬‬

‫والنقاط التالية جديرة بالذكر‪:‬‬
‫*يستغل جهد االنهيار العكسي لثنائى الزينر كجهد مرجعي‬
‫في دوائر تثبيت الجهد ‪.‬‬
‫*يوصل ثنائى الزينر دائما عكسيا أما اذا وصل توصيال‬
‫أماميا فان خواصه تكون مثل الموحد العادي‪.‬‬
‫*عند دخول ثنائي الزينر منطقة االنهيار فانه لن يتلف أو‬
‫يحترق حيث أن الدائرة الخارجية الموصلة به تحد التيار‬
‫ليكون أقل من القيمة التى تسبب تلفه‪.‬‬


Slide 15

‫‪‬‬

‫تنظيم الجهد بواسطة موحد الزينر ‪:Zener Voltage Regulator‬‬
‫يوضح الشكل دائرة بسيطة تشرح كيفية استخدام ثنائى الزينر في تنظيم‬
‫الجهد ال ‪ ODC‬المقاومة ‪ R‬تحد من قيمة التيار ‪ ،‬جهد الخرج ثابت‬
‫ويساوى جهد انهيار الزينر بغض النظر عن تغير جهد الدخل أو تغير التيار‬
‫المسحوب بواسطة الحمل ‪.‬‬


Slide 16

‫في هذا النوع من الثنائيات مواد خاصة تجعله يضئ‬
‫عندما يمر فيه تيار في حالة االنحياز االمامي وغالبا ما يكون الجهد الذي يعمل عليه ‪2v‬‬
‫وتعطى هذه الثنائيات ضوءا بألوان مختلفة منها االخضر واألصفر والبرتقالي وكذلك االحمر‬


Slide 17

‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫تستخدم الثنائيات بشكل واسع في الحاسبات إلظهار االرقام ‪.‬‬
‫وفي المصاعد‪.‬‬
‫وأجهزة التحكم عن بعد ( الرموت كنترول )‬
‫وألضواء االشارة في االجهزة الكهربائية مثل الراديو والتلفاز‬
‫وغيرها ‪.‬‬


Slide 18

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫لحماية الثنائي من ارتفاع شدة التيار عادة يوصل على التوالي مع‬
‫مقاومة يمكن تحديد قيمتها بسهولة‬
‫فمثال اذا كان الجهد الذي يعمل عليه الثنائي ‪ 2‬فولت واعلى تيار‬
‫يتحمله ‪ 200‬ميلى امبير فان قيمة المقاومة تحسب من العالقة‬
‫المقاومة = جهد البطارية – جهد الثنائي‬
‫شدة التيار‬


Slide 19

‫‪‬‬
‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫ثنائي األنبعاث الضوئي ال ‪ L.E.D‬يشع الضوء عندما يثار باشارة كهربية‪.‬‬
‫ويوصل ثنائى االنبعاث الضوئى كما في الشكل في االتجاه األمامي وتعتمد‬
‫نظرية عمل هذا الثنائي على أن الطاقة الكهربية المعطاة له بالتوصيل األمامي‬
‫تعمل على تحريك حامالت الشحنة مما يؤدي الى تولد فوتونات حرة تنبعث في‬
‫كل االتجاهات مسببة اشعاع الضوء ‪.‬‬
‫وتوصل دائما مقاومة قيمتها مابين ‪680‬أوم إلى ‪ 1‬كيلو أوم لتحمي الثنائي‬
‫البعث للضوء ‪LED‬‬


Slide 20

‫يعمل هذا الثنائي على تمرير التيار الكهربائي عندما يتعرض للضوء ‪،‬‬
‫ويوصل في الدارات الكهربائية بحيث يكون في حالة انحياز عكسي ‪ ،‬ويغلف‬
‫باسطوانة تسمح بمرور الضوء اليه من نافذة زجاجية صغيرة‬
‫يستخدم هذا الثنائي مجسا في دارات االنذار المختلفة وكذلك في‬
‫دارات الترانزستور ‪.‬‬

‫يوصل الثنائى الضوئى توصيال عكسيا كما في الشكل‬


Slide 21

‫شكرا لكم‬