عشق الليالي - بحث عن مبدأ عمل الدايود

بحث عن مبدأ عمل الدايود

تعريف الصمام الثنائي Definition of Diode:
يتكون الصمام الثنائي “الدايود” من خلال الجمع بين عينتين من أشباه الموصلات أحدهما عبارة عن أشباه موصلات من النوع (P) والآخر من نوع أشباه الموصلات من النوع (N). يُطلق على التقاطع المتشكل من خلال الجمع بين هذين النوعين من أشباه الموصلات اسم تقاطع (PN). تتكون “طبقة النضوب” نتيجة اختلاف تركيز حاملات الشحنة في كلتا المنطقتين.

شرح مبدأ عمل الدايود:
تحتوي أشباه الموصلات من النوع (P) على “ثقوب” كحاملات الشحنة الأغلبية بينما تحتوي أشباه الموصلات من النوع (N) على إلكترونات كحاملات أغلبية. الآن، سيكون سلوك تقاطع (PN) مختلفًا في الوضع غير المتحيز والوضع المتحيز. لنناقش الوضع غير المتحيز أولاً. في الوضع غير المتحيز (unbiased mode)، تتحرك الإلكترونات من المنطقة (N) والثقوب من المنطقة (P) باتجاه التقاطع بسبب تدرج التركيز. ستصل مرحلة عندما لا تنتشر حاملات الشحنة عبر التقاطع. هذه المرحلة تسمى “مرحلة التشبع”.

بعد ذلك، سوف تتحد الإلكترونات والثقوب التي وصلت إلى التقاطع. ونتيجة لذلك، سيتم تقييد حركة ناقلات الأغلبية الأخرى. المنطقة التي تشكلت على هذا النحو تسمى “طبقة النضوب”. سيخلق مجال كهربائي داخلي. لنتحدث الآن عن الوضع المتحيز (biased mode)، عند تطبيق التحيز (biasing)، أي اتصال من النوع (P) سيرتبط بالطرف الموجب والنوع (N) مع الطرف السالب. سيبدأ التيار الأمامي (forward current) بالتدفق من القطب الموجب إلى القطب السالب. عرض منطقة النضوب يتناقص مع زيادة الانحياز للأمام.

وبالمثل، يزداد عرض “طبقة النضوب” مع حالة الانحياز العكسي، في وضع التحيز العكسي (reverse biased mode). التيار الذي يتدفق في الصمام الثنائي هو بسبب ناقلات الشحنة الأقلية. وهذا ما يسمى “بتيار التشبع العكسي” لأنّه يتشبع بعد جهد عكسي معين. ثمّ لا تزداد مع زيادة الجهد العكسي. يزيد التيار العكسي فقط مع زيادة درجة الحرارة.

تعريف الترانزستور Definition of Transistor:
الترانزستور عبارة عن جهاز طرفي ثلاثي يتكون من ثلاث مناطق وتقاطعات. المناطق هي الباعث (emitter) والقاعدة (base) والمجمع (collector). التقاطعان هما “تقاطع القاعدة – الباعث” و”تقاطع المجمع – القاعدة”. هذه المناطق لها خصائص مختلفة، وكلها ذات أحجام مختلفة. الباعث منشط بدرجة كبيرة بحيث يمكن إنشاء المزيد من ناقلات الشحنة؛ القاعدة منشطة قليلاً بحيث لا يتم إعادة تجميع سوى عدد قليل من ناقلات الشحنة هناك ويتم تنشيط المجمع بشكل معتدل.

حجم المجمع أكبر من الباعث والمجمع بينما حجم القاعدة هو الأصغر بين جميع المناطق الثلاث. عرض “طبقة النضوب” بين المجمع والقاعدة أكبر من عرض “تقاطع القاعدة – الباعث”. يتم توصيل الباعث والقاعدة بالبطارية بطريقة تعمل في وضع متحيز للأمام بينما المجمع والقاعدة متصلان بالبطارية بطريقة تصبح متحيزة بشكل عكسي. لذلك، سوف تتدفق ناقلات الشحنة الأغلبية من الباعث إلى القاعدة ثمّ من القاعدة إلى المجمع. كلما زاد حجم المجمع، زاد عدد حاملات الشحنة التي يجمعها وسيحدث تبديد الحرارة بسهولة أيضًا.

الفرق بين الصمام الثنائي والترانزستور:
أحد الاختلافات الرئيسية بين الصمام الثنائي “الدايود” والترانزستور هو أنّ الصمام الثنائي يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر بينما ينقل الترانزستور إشارات الإدخال من دائرة المقاومة المنخفضة إلى دائرة المقاومة العالية. يُعرف الصمام الثنائي أيضًا باسم “الصمام الثنائي البلوري” لأنّه يتكون من بلورات “السيليكون أو الجرمانيوم”. وهو عبارة عن جهازين طرفين يبدأن في التوصيل عندما يكون الطرف الموجب للإمداد متصلاً بالمنطقة من النوع (p)، والطرف السالب متصل بالمنطقة (n) من الصمام الثنائي.

على العكس من ذلك، فإنّ الترانزستور عبارة عن جهاز ثلاثي الأطراف يمرر التيار من منطقة مقاومة عالية إلى منطقة مقاومة منخفضة. تعبر كلمة الترانزستور نفسها عن وظيفتها، وكلمة الترانزستور مشتقة من كلمتين، النقل (Transfer) والمقاومة (Resistor). وبالتالي، فهو يعتبر جهازًا ينقل المقاومة من منطقة إلى أخرى.