ما هي الثنائيات وماذا تستخدم؟
الابسط أشباه الموصلات مكون - ال 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.
يبدو أن الثنائيات الفعالة تمامًا عبارة عن 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 ديود معين الجهد الأمامي بالنسبة لتياره الأمامي ، بحيث يمكنك اختيار الصمام الثنائي المناسب لتيارك الخاص مشروع.
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 الاختلاط
تحويل الطاقة
أحد التطبيقات المهمة للديودات هو تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر. يقوم الصمام الثنائي المفرد أو أربعة صمامات ثنائية بتحويل 110 فولت من الطاقة المنزلية إلى تيار مستمر عن طريق تشكيل نصف الطريق (صمام ثنائي واحد) أو موجة كاملة (أربعة صمامات ثنائية)
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 والصمامات الثنائية.
استخلاص الإشارات
الاستخدام الأكثر شيوعًا للديودات هو إزالة المكون السلبي لإشارة التيار المتردد. لأن الجزء السالب من شكل موجة AC عادة ما يكون مطابقًا للنصف الموجب ، قليل جدًا يتم فقدان المعلومات بشكل فعال في عملية تجريدها بعيدًا ، مما يؤدي إلى إشارة أكثر كفاءة يتم المعالجة.
يشيع استخدام إزالة تشكيل الإشارة في أجهزة الراديو كجزء من نظام الترشيح للمساعدة في استخراج إشارة الراديو من الموجة الحاملة.
حماية من الجهد الزائد
تعمل الثنائيات أيضًا بشكل جيد كأجهزة حماية للمكونات الإلكترونية الحساسة. عندما تستخدم كملف أجهزة حماية الجهد، الثنائيات غير موصلة تحت ظروف التشغيل العادية ولكنها تقصر على الفور أي ارتفاع عالي الجهد على الأرض حيث لا يمكن أن تضر دائرة متكاملة. تسمى الثنائيات المتخصصة مثبطات الجهد العابر تم تصميمه خصيصًا للحماية من الجهد الزائد ويمكنه التعامل مع ارتفاعات كبيرة جدًا في الطاقة لفترات زمنية قصيرة ، بشكل نموذجي خصائص ارتفاع الجهد أو الصدمة الكهربائية ، والتي من شأنها أن تلحق الضرر عادةً بالمكونات وتقصير عمر الجهاز الإلكتروني المنتج.
وبالمثل ، يمكن للديود تنظيم الجهد من خلال العمل كملف مجز أو مقلمة أو أ المحدد - 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. منطقة واحدة حيث قدرة التوجيه الحالية للثنائيات يستخدم للتأثير الجيد في التبديل من الطاقة القادمة من مصدر الطاقة إلى الطاقة التي تعمل من البطارية. عند توصيل جهاز ما وشحنه - على سبيل المثال ، هاتف خلوي أو مصدر طاقة غير متقطع - يجب أن يقوم الجهاز بسحب الطاقة فقط من مصدر الطاقة الخارجي وليس البطارية ، وأثناء توصيل الجهاز بالبطارية ، يجب سحب الطاقة و إعادة الشحن. بمجرد إزالة مصدر الطاقة ، يجب على البطارية تشغيل الجهاز حتى لا يلاحظ المستخدم أي انقطاع.
مثال جيد على التوجيه الحالي هو من خلال عكس الحماية الحالية. ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، سيارتك. عندما تموت بطاريتك ويقدم أحد المارة الودودين المساعدة في استخدام كبلات التوصيل ، إذا قمت بخلط ترتيب اللونين الأحمر و الكابلات السوداء لن تقوم بقلي النظام الكهربائي لسيارتك لأن الثنائيات المجاورة للبطارية تمنع الاتجاه الخاطئ تيار.
بوابات المنطق، بوابات منطقية
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 تشغيل المفتاح ("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 توهج المصابيح.
على النقيض من ذلك ، يقبل الثنائي الضوئي الضوء من خلال مجمع (مثل لوحة شمسية صغيرة) ويحول ذلك الضوء إلى كمية صغيرة من التيار.