الثنائي أو الموحد (دايود Diode)

يوصل الدايود تيارا عندما يكون موصلاَ في الاتجاه الأمامي ، ولا يوصل تيارا عندما يكون موصلا في الاتجاه العكسي.

تركيب الدايود :

الدايود عنصر اليكتروني يحتوي على طرفين ( الانود والكاثود ) ، يسمح الدايود بمرور التيار الكهربي في اتجاه واحد وذلك عندما يكون جهد الأنود موجب بالنسبة للكاثود (توصيل أمامي ) ، ولا يمر الا تيار ضئ يل جداَ عندما يكون جهد الأنود سالباَ بالنسبة للكاثود ( توصيل عكسي ) وهكذا يمكن اعتبار الموحد كمفتاح جهد يوصل في أحد الاتجاهات ولا يوصل في الاتجاه الاَخر .

يتكون الدايود من بللورتين ، احدهما سالبة والأخرى موجبة .

توصل البللورة الموجبة (P) والتي تحتوي على الفجوات الموجبة كحاملات للشحنة ،مع البللورة السالبة (N) والتي تحتوي على الالكترونات السالبة كحاملات للشحنة ، ويطلق على الخط الفاصل بينهما ( وصلة ) ، وتشير الأسهم الموضحة الى اتجاه حركة كل من تيار الفجوات وتيار الالكترونات .

تركيب الدايود :

تجد دائما خط دائري حول الدايود وهي علامة توضيحية تدل على مسار التيار من الأنود إلى الكاثود ، ورمزالدايود تجد خط في رمز الدايود وهو أيضا دلالة على مسار التيار من الأنود إلى الكاثود كما بالشكل الموضح .

ملاحظة:

نظرا لإستخدام المصطلح الإنجليزي في كثير من المحلات والشركات فسنقوم بتسمية الثنائي بالمسمى الإنجليزي وهو الدايود

خواص الدايود :

يوصل الدايود تيارا عندما يكون موصلاَ في الاتجاه الأمامي ، ولا يوصل تيارا عندما يكون موصلا في الاتجاه العكسي .

التوحيد Rectification

استخدام الدايود كموحد للتيار المتغير:

يمكن استخدام الدايود كموحد أو مقوم للتيار الكهربائي اعتمادا على خواصة اذ أنة يسمح بمرور التيار في الأتجاه الأمامي ولا يسمح بمروره في الاتجاهه العكسي .

أنواع دوائر التوحيد :

1- موحدات نصف الموجة : الدايود يمكن أن يعمل كموحد لنصف الموجة. فالتيار المتردد تتغير قطبيتة بسرعة معينة أو تردد معين ، وهذا يعني أن الجهد يتغير في الدور ة الواحدة بحيث يبدأ من ا لصفر في بداية الدورة ثم يصل الى القيمة العظمى الموجبة ويعود ثانية الى الصفر ليكمل دورة كاملة. والشكل يوضح ذلك. فاذا وصل الدايود على التوالي مع حمل كما في الشكل فإنة يكون بمثابة مفتاح مغلق ومن ثم سيمرر التيار وذلك في نصف الموجة الموجبة للجهد فقط أي عندما يكون الجهد المسلط على الدايود في الاتجاه الأمامي أما في نصف الموجة السالب فان الدايود سوف لا يمرر التيار لأن الجهد المسلط علية يكون في اتجاه الانحياز العكسي والشكل يوضح دائرة موحد نصف موجة وكذلك شكل اشارتي الدخل والخرج.

2- موحد الموجة الكاملة باستخدام دايودين : اذا وصلنا دايودين بالكيفية الموضحة بالشكل فاننا نحصل على دائرة موحد موجة كاملة . أثناء النصف الموجب من الموجة: يكون دايود العلوى موصلا توصيلا أماميا ، ويسمح بمرور نص ف الموجة الموجب الى مقاومة الحمل ، في ذلك الحين يكون الدايود السفلي موصلا توصيلا عكسيا . أثناء النصف السلب من الموجة: يكون الدايود السفلي موصلا توصيلا أماميا ، ويسمح بمرور نصف الموجة السالب الى مقاومة الحمل بنفس الكيفية وفي نفس الاتجاه التى مر بها ال نصف الموجب ،في ذلك الحين يكون الدايود العلوي موصلا توصيلا عكسيا . وبذلك يمر في مقاومة الحمل أنصاف موجات موجبة متتالية لا ينقصها عن الجهد المستمر الا ثبات قيمتها .

3- موحد موجبة كاملة باستخدام أربعة دايودات على شكل قنطرة : في هذا النوع من الموحدات تستخدم أربعة دايودات على شكل قنطرة ، ويستخدم محول ذو طرفين بدلا من المحول ذو الطرف المتوسط . أثناء النصف الموجب من الموجه: يكون الدايودات D3 D1 موصلين توصيلا أماميا والدايودان D4 D2 موصلا توصيلا عكسيا ، ولذلك يمر التيار من المحول الى مقاومة الحمل خلال الدايود D1 ومن مقاومة الحمل الى المنبع مرة أخرى خلال الدايود D2 . أثناء النصف السالب من الموجه: يكون الدايودان D3 D1 موصلين توصيلا عكسيا والدايودان D4 D2 موصلا توصيلا أماميا ، ولذلك يمر التيار من المحول الى مقاومة الحمل خلال الدايودD2 ومن مقاومة الحمل الى المنبع مرة اخرى خلال دايود D4 . ملاحظة: ترسم قنطرة الدايودات بطرق كثيرة ولكي نتحاشى حدوث ا لخطأ عند توصيل الدايودات الأربعة فاننا يجب أن نتذكر دائما أن اتجاهات الأسهم كلها تشير الى الطرف الموجب للخرج. من أشهر الدوائر دائرة الجسرBridge  كما موضح بالشكل.

في دوائر التوحيد السابقة سواء دوائر توحيد نصف موجة أو دوائر توحيد الموجة الكاملة يمر في مقاومة الحمل أنصاف موجات موجبة متجاورة ومتتالية لا تصلح أن تكون بمثابة تيار مستمر ، ولذلك لابد من وسيلة لتحويل مثل هذا التيار الى تيار مستمر خالص ، ولذلك يستخدم ما يسمى ( بدوائر التنعيم )

دوائر التنعيم

في دوائر التوحيد السابقة سواء دوائر توحيد نصف موجة أو دوائر توحيد الموجة الكاملة يمر في مقاومة الحمل أنصاف موجات موجبة متجاورة ومتتالية لا تصلح أن تكون بمثابة تيار مستمر ، ولذلك لابد من وسيلة لتحويل مثل هذا التيار الى تيار مستمر خالص ، ولذلك يستخدم ما يسمى (بدوائر التنعيم) .

تحتوي دوائر التنعيم على مكثفات وملفات ، تقوم المكثفات باختزان الشحنات أثناء النصف الموجب من الموجة وتفريغ هذه الشحنات أثناء غيابها وبذلك نضمن استمرار مرور شحنات في مقاومة الحمل .

أما الملفات فتمثل ممانعة أو معاوقة لمرور التيار المتردد وبذلك تحول هذه الملفات دون وصول التيار المتردد الى مقاومة الحمل .

وقد تكون دوائر التنعيم بسيطة تحتوى على مكثف واحد وقد تكون على شكل حرف T

أنواع الدايودات (الدايود) DiodeTypes

دايود الجرمانيوم  Ge Diode:

هو ذلك دايود المصنوع من الجرمانيوم ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة مع شوائب اخرى تكون بلورة سالبة ، بحيث تكون البلورتان الموجبة والسالبة متجاورتين ، دايود الجرمانيوم من القطع المشهورة وتستعمل دائما في دوائر القدرة مثل دوائر التقويم Bridge ومن أشهرها

( Power Diode 1N4001 )

والخط الفضي دائما يدل على الكاثود

دايود السيليكون Se Diode :

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

دايود الزينر  Zener D iode:

هناك مشكلة أساسية في منابع القدرة الـ D.C هي أن جهد الخرج عادة ما يتغير مع تغيرات جهد الدخل أو الحمل ، وبالطبع فانة يكون من المفضل في معظم الدوائر الحصول على جهد ثابت بصرف النظر عن التغيرات في جهد الدخل أو الحمل ، ولتحقيق ذلك لابد من استخدام دائرة " منظم جهد " وقد صممت دوائر عديدة لهذا الغرض وكان العنصر الأساسي فيها هو ثنائى الزينر

يستخدم دايود الزينر عادة في تثبيت جهد الخرج ويكتب عادة الجهد المثبت على قطعة الزينر.

والخط الأسود دائما يدل على الكاثود.

منحنى خصائص دايود الزينر :

يعمل الزينر كدايود عادي اذا وصل توصيلا أماميا أما اذا وصل توصيلا 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 الانهيار " أو " جهد الزينر " ، ويعتمد جهد الانهيار أو جهد الزينر أساسا على كمية الشوائب التى طعمت بها المادة لتي صنع منها ثنائى الزينر.

والنقاط التالية جديرة بالذكر :

يستغل جهد الانهيار العكسي لثنائى الزينر كجهد مرجعي في دوائر تثبيت الجهد .

يوصل ثنائى الزينر دائما عكسيا أما اذا وصل توصيلا أماميا فان خواصه تكون مثل الموحد العادي.

عند دخول دايود الزينر منطقة الانهيار فانه لن يتلف أو يحترق حيث أن الدائرة الخارجية الموصلة به تحد التيار ليكون أقل من القيمة التى تسبب تلفه.

تنظيم الجهد بواسطة موحد الزينر  Zener Voltage Regulator:

يوضح الشكل دائرة بسيطة تشرح كيفية استخدام ثنائى الزينر في تنظيم الجهد الـ DC

المقاومة R تحد من قيمة التيار ، جهد الخرج ثابت ويساوى جهد انهيار الزينر بغض النظر عن تغير جهد الدخل أو تغير التيار المسحوب بواسطة الحمل .

دايود الانبعاث الضوئي (LED) Light Emitting Diode :

دايود الأنبعاث الضوئي الـ L.E.D يشع الضوء عندما يثار باشارة كهربية.

ويوصل دايود الأنبعاث الضوئى كما في الشكل في الاتجاه الأمامي وتعتمد نظرية عمل هذا الدايود على أن الطاقة الكهربية المعطاة له بالتوصيل الأمامي تعمل على تحريك حاملات الشحنة مما يؤدي الى تولد فوتونات

حرة تنبعث في كل الاتجاهات مسببة اشعاع الضوء .

وتوصل دائما مقاومة قيمتها مابين 680أوم إلى 1 كيلو أوم لتحمي الدايود البعث للضوء LED

هذا الشكل العام للثتائي الباعث وله عدة ألوان منها البرتقالي والأصفر والأحمر والأخضر .

ولمعرفة طرف الكاثود أو السالب تجد طرف أطول من الطرف الأخر أو تجد كشطة أو سطح عند إحدى الأطراف.

الدايود الضوئى  PhotoDiode:

يتكون الدايود الضوئى من شبه موصل موجب P واخر سالب N ونافذة شفافة منفذة للضوء كما يتضح من الشكل.

عندما يسقط الضوء على الدايود الضوئى ، يقوم الضوء بكسر الروابط البلورية ويتحرر عدد من الشحنات التى تسمى بـشحنات الأقلية ، يزداد هذا العدد بزيادة الضوء الساقط مكونا تيارا يسمى بتيار التسريب يستخدم في الدوائر الالكترونية .

يوصل الدايود الضوئى توصيلا عكسيا كما في الشكل

دايود السعوى Varactor Diode :

تستخدم الدايودات السعوية كمكثفات متغيرة اعتمادا على الجهد الواقع عليها.

ودايود السعوى أساسا عبارة عن وصلة ثنائية موصلة في الاتجاه العكسي وذلك كما في الشكل.

نظرية العمل :

عند توصيل وصلة الدايود السعوي عكسيا ، يتكون ما يسمى بمنطقة الاستنفاذ هذه المنطقة تعمل بدلا من عازل المكثف أما المنطقة P ، والمنطقة N فانهما يعملان كلوحى مكثف.

عندما يزداد جهد التغذية العكسي فان منطقة الاستنفاذ تتسع لتزيد بذلك سمك العازل وتنقص السعة ، وعندما يتناقص جهد التغذية العكسي يضيق سمك منطقة الاستنفاذ وبذلك تزداد السعة.

الرموز المعبرة عن الدايودات :

نوع الدايود	رمز الدايود	DiodeTypes
دايود عام		General Diode
دايود الزينر		Zener Diode
دايود النف		Tunnel Diod
دايود سجتكي		Schotky Diode
دايود سعوي		Varactor Diode
دايود مشع		Light Emitting Diode LED
دايود ضوئي		Photo Diode
دايود ضوئي		Photo Diode