الـ “دايود” Diode مقالات اراء حرة - لغة العصر

الـ “دايود” Diode


  

الـ “دايود” Diode

د. محمد إبراهيم العدوي


استمرارا لحديثنا مع هواة الإلكترونيات والذى بدأناه معكم من الصفر، وبعد حديثنا فى المقالة السابقة عن المكونات الإلكترونية غير الفعالة مثل المقاومات والمكثفات والملفات، نستمر فى هذه المقالة بالحديث عن الدايود. يعتبر الدايود واحدا من المكونات الإلكترونية الشائعة الاستخدام والموجودة فى أكثر من صورة والمستخدمة فى الكثير من التطبيقات. الدايود من المكونات الإلكترونية ذات الطرفين والذى يتمتع بخاصية مهمة جدا وهى أنه يسمح بمرور التيار الكهربى فى اتجاه واحد فقط من أحد الطرفين إلى الطرف الآخر. أى أنه يمثل مقاومة منخفضة جدا تكون فى العادة من 10 إلى 100 أوم (ومثاليا تكون صفر) فى أحد الاتجاهات، ويمثل مقاومة عالية جدا حوالى 1015 أوم (ومثاليا تكون مالانهاية) فى الاتجاه الآخر. يصنع الدايود من بللورة من إحدى المواد شبه الموصلة يتم تطعيم أحد نصفيها بمادة واهبة للإلكترونيات، ويرمز لهذا النصف عادة بالرمز n، وتطعيم النصف الآخر بمادة بالعة أو مستقبلة للإلكترونيات، ويرمز لها عادة بالرمز p ومن هنا جاءت تسمية الدايود بالوصلة الثنائية pn junction. عند توصيل بطارية على الدايود بحيث يكون الطرف الموجب للبطارية موصلا على الطرف p للدايود (الذى سنسميه الطرف الموجب +) كما فى شكل 1 فإن الإلكترونيات الخارجة من البطارية سيستقبلها الطرف p ويسمح لها بالمرور إلى الطرف n، وحيث أن المادة n واهبة للإلكترونيات فإنها ستمد البطارية بها،  وبذلك يدور التيار فى الدائرة. هذه التوصيلة للتيار تسمى توصيلة الاتجاه الأمامى أى التى تسمح بمرور التيار فى الدائرة. لو عكسنا البطارية كما فى شكل 2 فإن البطارية ستدفع الإلكترونيات فى الاتجاه الآخر ولكن الطرف n لن يوفر هذه الإلكترونيات للبطارية وبالتالى فلن يمر التيار فى هذا الاتجاه، وهذه التوصيلة تسمى التوصيلة العكسية للدايود. فى شكل 1 و 2 لاحظ الرمز الكهربى للدايود عبارة عن مثلث بشرطة على رأس هذا المثلث، ودائما تكون قاعدة المثلث هى المادة p أو الطرف الموجب (+) أو أحيانا يطلق عليها الأنود. رأس المثلث تكون هى الطرف السالب (-) للدايود وأحيانا يطلق عليها الكاثود. عند شرائك للدايود فإنه يتم تمييز طرف الكاثود بحلقة سوداء حوله كما فى شكل 3. هذه الخاصية الفريدة فى الدايود، وهى خاصية السماح بمرور التيار فى اتجاه واحد فقط تسمى بخاصية التوحيد rectification، ولذلك فإن الدايود يسمى أحيانا بموحد التيار أو بالموحد على وجه العموم. مع مرور التيار فى الدايود عند توصيله فى الاتجاه الأمامى فإنه نتيجة المقاومة الصغيرة للدايود فى هذه الحالة ينشأ فرق جهد على طرفى الدايود ويكون هذا الجهد صغيرا فى حدود 0,7 فولت ويتغير قليلا مع زيادة التيار ومع تغير درجة الحرارة أيضا. ومن هنا أمكن استغلال هذه الخاصية لاستخدام الدايود كحساس لدرجة الحرارة، وسيتم الحديث عن هذه الخاصية فيما بعد.
أنواع الدايود: هناك العديد من أنواع الدايود التى تختلف فيما بينها من حيث طريقة التصنيع وكثافة المواد المضافة سواء التى من النوع n أو التى من النوع p. فهناك مثلا الدايود العادى الذى نستخدمه فى أغراض التوحيد العامة عند المستويات المنخفضة من الجهد كما فى دائرة مصدر القدرة التى شرحناها فى مقال “مصادر القدرة السابق”. بعض هذه الدايودات تكون مصممة لتحمل تيارات كهربية عالية جدا تصل إلى العشرات بل المئات من الأمبير، وهذه تستخدم فى تطبيقات القدرة العالية. شكل 4 يبين صورا لبعض الدايودات عامة الأغراض وشكل 5 يبين صورة لأحد الدايودات عالية القدرة. هناك أيضا الدايودات المشعة للضوء light emitting diodes, LEDS وهذه عبارة عن دايودات تشع ضوءا عند مرور التيار فيها فى الاتجاه الأمامى، وتوجد دايودات تشع ضوءا بألوان مختلفة مثل الأحمر والأصفر والأزرق وغيرها، ومنها الدايودات المتعددة الألوان التى تغير لون الضوء الصادر منها على حسب الجهد المطبق عليها. شكل 6 يبين صورا لبعض الدايودات المشعة للضوء والمختلفة الألوان. بجانب هذه الدايودات التى تشع ألوان ضوئية منظورة مثل الأحمر والأزرق وخلافة هناك الدايودات التى تشع أضواء غير منظورة مثل الفوق بنفسجية وتحت الحمراء وغيرها التى تستخدم فى تصنيع المتحكم عن بعد (الريموت) فى الجزء المرسل منه مثلما يحدث عندما تدوس على أى زرار لتفتح أوتغلق أو تغير أحد قنوات التليفزيون حيث يوجد LED يشع هذا الضوء غير المرئى. فى المقابل يوجد فى جهاز التليفزيون دايود نسميه الدايود الضوئى photo diode وهذا الدايود عندما يسقط عليه الضوء يسمح بمرور التيار وفى عدم الضوء يكون مانع لمرور التيار. هناك أنواع أخرى من الدايودات مثل الزينر دايود والدايود النفقى وغيرها والتى لا مجال للكلام عنها فى هذا الموضع.
تطبيقات الدايود: تطبيقات الدايود لا حصر لها والتى من أهمها دوائر توحيد نصف الموجة وتوحيد الموجة الكاملة التى تستخدم كمرحلة أولى فى دوائر مصادر القدرة. شكل 7 يبين دائرة توحيد نصف الموجة التى تستخدم دايود واحد ودائرة توحيد الموجة الكاملة التى تستخدم 4 دايودات فيما يسمى بموحد القنطرة. تعتبر المظهرات بأنواعها المختلفة من أهم تطبيقات الدايود المشع للضوء LED، فهناك مثلا المظهرات ذات السبع قطع ومصفوفات الدايودات التى تستخدم فى دوائر الإعلانات المختلفة كما هو مبين فى شكل 8 وشكل 9، وبالطبع فإن هذه الدايودات ستحتاج إلى دائرة إلكترونية للتحكم فيها وتحريك هذه الأضواء يمينا ويسارا وفوق وتحت والإطفاء والإضاءة سيأتى الحديث عنها إن شاء الله عندما نصل إلى استخدامات لوحات الأردوينو والميكروكونترولر وذلك فى المستقبل القريب بعد الحديث عن المبادىء الإلكترونية التى يجب أن يعرفها الهاوى جيدا. هل تعلم أن الخلية الضوئية solar cell هى فى النهاية عبارة عن دايود عند سقوط ضوء الشمس عليه تتولد به شحنات كهربية تسمح بمرور تيار فى هذا الدايود حيث يتم تجميع التيارات من العديد من الدايودات المرصوصة فى لوحة الخلايا الشمسية واستخدامها فى شحن بطارية للاستفادة منها فيما بعد أو استخدامها مباشرة. هناك مجال واسع أيضا للدايودات وهو استخدامها فى بناء الدوائر المنطقية وهذه سنتكلم عنها بالتفصيل عند الحديث عن الدوائر المنطقية. آخر تطبيق سنذكره هو استخدام الدايودات فى التراسل عبر الألياف الضوئية حيث يتم تحويل الإشارة (صوت أو صورة أو ....) إلى نبضات ضوئية يتم وضعها على الشعيرة الضوئية من خلال دايود مشع للضوء LED. تسير الإشارة الضوئية عبر الشعيرة إلى الطرف الآخر عند المستقبل حيث يتم استقبالها عن طريق فوتو دايود photo diode وتحويلها إلى إشارة كهربية مرة أخرى ثم إلى صورتها الأصلية (صوت أو صورة أو ...).

كلمات مفتاحية يمكن استخدامها فى البحث على الإنترنت:
Diodes, diode application, light emitting diodes, photo diodes, 7 segment displays, LED matrix, diode characteristics.

شارك

الـ “دايود” Diode

التعليق

  • تعرف على

    أفضل موسوعة عربية فى مجال التقنيات المعلوماتية في مصر والعالم العربي، وتقوم بنشر المعرفة المتكاملة والمستحدثة بكافة صورها حاليآ ومستقبلآ.

  • تابعنا على الفيس بوك

© 2014 جميع الحقوق محفوظة لمؤسسة الاهرام