فئات: مقالات مميزة » كهربائيين المبتدئين
مرات المشاهدة: 157647
تعليقات على المقال: 5
كيف يتم ترتيب الثنائيات أشباه الموصلات والعمل
Dاليود - أبسط جهاز في الأسرة المجيدة لأجهزة أشباه الموصلات. إذا أخذنا صفيحة من أشباه الموصلات ، على سبيل المثال ألمانيا ، وأدخلنا شوائب متقبل في النصف الأيسر ، وفي الجهة المانحة اليمنى ، ثم من ناحية ، نحصل على شبه موصل من النوع P ، على التوالي ، من النوع الآخر N. في منتصف البلورة نحصل على ما يسمى تقاطع P-Nكما هو مبين في الشكل 1.
يوضح نفس الشكل الرسم الشرطي للديود في المخططات: إن ناتج الكاثود (القطب السالب) يشبه إلى حد بعيد علامة "-". من الأسهل تذكرها.
في المجموع ، في مثل هذه البلورة هناك منطقتان مع الموصلية المختلفة ، والتي يخرج منها يؤديان ، لذلك يسمى الجهاز الناتج الصمام الثنائيلأن البادئة "di" تعني اثنين.
في هذه الحالة ، تبين أن الصمام الثنائي هو أشباه الموصلات ، ولكن الأجهزة المماثلة كانت معروفة من قبل: على سبيل المثال ، في عصر أنابيب الإلكترون ، كان هناك صمام ثنائي الأنبوب يسمى kenotron. الآن تراجعت مثل هذه الثنائيات في التاريخ ، على الرغم من أن أتباع الصوت "الأنبوبي" يعتقدون أنه في مكبر للصوت الأنبوبي ، يجب أن يكون مقوم جهد الأنود عبارة عن أنبوب!
الشكل 1. هيكل الصمام الثنائي وتعيين الصمام الثنائي في الرسم البياني
عند تقاطع أشباه الموصلات مع التوصيلات P و N ، اتضح تقاطع P-N (تقاطع P-N)، والتي هي أساس جميع أجهزة أشباه الموصلات. ولكن على عكس الصمام الثنائي ، الذي يكون فيه هذا الانتقال واحدًا فقط ، الترانزستورات لديك تقاطعات P-N ، وعلى سبيل المثال ، الثايرستور تتكون على الفور من أربعة تحولات.
انتقال P-N في الراحة
حتى إذا كان تقاطع P-N ، في هذه الحالة هو الصمام الثنائي ، غير متصل في أي مكان ، فكل هذه العمليات المادية مثيرة للاهتمام تحدث بداخله ، والتي تظهر في الشكل 2.
الشكل 2. ديود في الراحة
يوجد في المنطقة N فائض من الإلكترونات ، يحمل شحنة سالبة ، وفي المنطقة P تكون الشحنة موجبة. تشكل هذه الشحنات معًا مجالًا كهربائيًا. نظرًا لأن الشحنات المشحونة معاكسة تميل إلى جذب ، فإن الإلكترونات من المنطقة N تخترق المنطقة المشحونة موجبة P ، وتملأ بعض الثقوب بأنفسها. نتيجة لهذه الحركة ، ينشأ تيار داخل أشباه الموصلات ، على الرغم من صغر حجمه (وحدات من nanoamperes).
نتيجة لهذه الحركة ، تزداد كثافة المادة على الجانب P ، ولكن إلى حد معين. تميل الجسيمات عادةً إلى الانتشار بشكل منتظم خلال حجم المادة ، على غرار الطريقة التي تنتشر بها رائحة العطور في جميع أنحاء الغرفة (الانتشار) ، وبالتالي ، عاجلاً أم آجلاً ، تعود الإلكترونات إلى المنطقة ن.
إذا كان اتجاه التيار لا يلعب دوراً بالنسبة لمعظم مستهلكي الكهرباء - كان المصباح في وضع التشغيل ، ترتفع درجة الحرارة ، ثم يلعب اتجاه التيار الثنائي دورًا كبيرًا. وتتمثل المهمة الرئيسية للديود في إجراء التيار في اتجاه واحد. هذه هي الخاصية التي يتم توفيرها بواسطة تقاطع P-N.
بعد ذلك ، نفكر في كيفية تصرف الصمام الثنائي في حالتين محتملتين لربط مصدر حالي.
تشغيل الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس
إذا قمت بتوصيل مصدر طاقة إلى الصمام الثنائي لأشباه الموصلات ، كما هو مبين في الشكل 3 ، فلن يمر التيار عبر تقاطع P-N.
الشكل 3. عكس الصمام الثنائي على
كما يتضح من الشكل ، يرتبط القطب الموجب لمصدر الطاقة بالمنطقة N ، والقطب السلبي للمنطقة P. نتيجة لذلك ، تندفع الإلكترونات من المنطقة N إلى القطب الموجب للمصدر. بدوره ، يتم جذب الشحنات الإيجابية (الثقوب) في المنطقة P بالقطب السلبي لمصدر الطاقة. لذلك ، في منطقة مفترق P-N ، كما يتضح من الشكل ، أشكال فارغة ، لا يوجد ببساطة أي شيء لإجراء التيار ، لا توجد حاملات شحن.
مع زيادة جهد مصدر الطاقة ، تنجذب الإلكترونات والثقوب أكثر فأكثر إلى المجال الكهربائي للبطارية ، بينما يوجد في منطقة مفترق P - N الخاص بحاملات الشحن ، أقل وأقل.لذلك ، في الاتصال العكسي ، لا يذهب التيار من خلال الصمام الثنائي. في مثل هذه الحالات ، من المعتاد أن نقول ذلك تم إغلاق الصمام الثنائي لأشباه الموصلات بواسطة الجهد العكسي.
زيادة في كثافة المادة بالقرب من أعمدة البطارية يؤدي إلى ارتفاع نشر، - الرغبة في توزيع موحد للمادة في جميع أنحاء المجلد. ماذا يحدث عند إيقاف تشغيل البطارية.
الصمام الثنائي أشباه الموصلات عكس الحالية
هذا هو الوقت المناسب لاستدعاء ناقلات الأقليات ، والتي تم نسيانها بشكل مشروط. والحقيقة هي أنه حتى في الحالة المغلقة ، يمر تيار ضئيل من خلال الصمام الثنائي ، يسمى التيار العكسي. هذا واحد التيار العكسي ويتم إنشاؤه بواسطة ناقلات الأقلية التي يمكن أن تتحرك بنفس الطريقة مثل الناقلات الرئيسية ، فقط في الاتجاه المعاكس. بطبيعة الحال ، تحدث مثل هذه الحركة تحت الجهد العكسي. التيار العكسي ، كقاعدة عامة ، صغير ، بسبب قلة عدد ناقلات الأقليات.
مع زيادة درجة الحرارة البلورية ، يزداد عدد ناقلات الأقليات ، مما يؤدي إلى زيادة التيار العكسي ، مما قد يؤدي إلى تدمير مفترق P - N. لذلك ، درجات حرارة التشغيل لأجهزة أشباه الموصلات - الثنائيات ، الترانزستورات ، والدوائر محدودة. من أجل منع ارتفاع درجة الحرارة ، يتم تثبيت الثنائيات والترانزستورات القوية على أحواض الحرارة - مشعات.
تشغيل الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي
يظهر في الشكل 4.
الشكل 4. بدوره المباشر على الصمام الثنائي
الآن نقوم بتغيير قطبية إدراج المصدر: ناقص الاتصال بالمنطقة N (الكاثود) ، بالإضافة إلى المنطقة P (الأنود). مع هذا التضمين في منطقة N ، ستقوم الإلكترونات بالصد من ناقص البطارية ، وتتحرك نحو تقاطع P-N. في المنطقة P ، يتم صد الثقوب الموجبة الشحنة من الطرف الموجب للبطارية. تندفع الإلكترونات والثقوب نحو بعضها البعض.
يتم جمع الجسيمات المشحونة بأقطاب مختلفة بالقرب من تقاطع P-N ، ينشأ مجال كهربائي بينهما. لذلك ، تغلبت الإلكترونات على مفترق P-N وتستمر في التحرك عبر المنطقة P.
هذا التيار يسمى التيار المباشر. يقتصر على البيانات التقنية من الصمام الثنائي ، وبعض القيمة القصوى. إذا تم تجاوز هذه القيمة ، فهناك خطر انهيار الصمام الثنائي. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن اتجاه التيار الأمامي في الشكل يتزامن مع الحركة العكسية المقبولة عمومًا للإلكترونات.
يمكننا أيضًا القول أنه في الاتجاه الأمامي للتشغيل ، تكون المقاومة الكهربائية للديود صغيرة نسبيًا. عند تشغيلها مرة أخرى ، ستكون هذه المقاومة أكبر بعدة مرات ، ولن يمر التيار من خلال الصمام الثنائي لأشباه الموصلات (لا يتم أخذ تيار عكسي بسيط في الاعتبار هنا). مما سبق ، يمكننا أن نستنتج ذلك يتصرف الصمام الثنائي كصمام ميكانيكي عادي: يتم قلبه في اتجاه واحد - تدفق المياه ، وتحويله في الاتجاه الآخر - توقف التدفق. لهذه الخاصية ، يسمى الصمام الثنائي صمام أشباه الموصلات.
لفهم جميع قدرات وخصائص الصمام الثنائي لأشباه الموصلات بالتفصيل ، يجب أن تكون على دراية به فولت - سمة الأمبير. من الجيد أيضًا التعرف على التصميمات المختلفة للديودات وخصائص التردد ، حول المزايا والعيوب. سيتم مناقشة هذا في المقالة التالية.
استمرار المقال: خصائص الثنائيات والتصاميم وميزات التطبيق
بوريس الأديشين
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: