انواع الثنائيات

1-ثنائي الجرمانيوم Ge Diode:
هو الثنائي المصنوع من الجرمانيوم ومحقون بشوائب تكون ذات بلورة موجبة مع شوائب أخرى تكون ذات بلورة سالبة، بحيث تكون البلورتان الموجبة والسالبة متجاورتين.

2-ثنائي السليكون Se Diode:
هو الثنائي المصنوع من السليكون ومحقون بشوائب تكون ذات بلورة موجبة مع شوائب أخرى تكون ذات بلورة سالبة، بحيث تكون البلورتان الموجبة ولسالبة متجاورتين .


هذا ثنائي الجرمانيوم  من القطع المشهورة وتستعمل دائما في دوائر القدرة مثل دوائر التقويم Bridge ومن أشهرها (1N4001) والخط الفضي دائما يدل على المهبط.

وهنا جدول يبين مواصفات بعض الثنائيات الشائعة الاستخدام

وهنا دارة الحماية بواسطة الثنائي

3-ثنائي زينر:
منحنى خصائص ثنائي الزينر :
يعمل الزينر كثنائي عادي إذا إذا تم توصيله أمامياً أما إذا وصل توصيلاً عكسياً فانه عند قيمة معينة في الجهد العكسي سوف يزداد التيار العكسي بصورة مفاجئة وشديدة، ويسمى الجهد العكسي الذي يتسبب في حدوث تيار عكسي “جهد الانهيار” أو “جهد الزينر” ، ويعتمد جهد الانهيار أو جهد الزينر أساساً على كمية الشوائب التي طعمت بها المادة التي صنع منها ثنائي الزينر . .

والنقاط التالية جديرة بالذكر:

• يُستغل جهد الانهيار العكسي لثنائي الزينر كجهد مرجعي في دوائر تثبيت الجهد .
• يوصل ثنائي الزينر دائما عكسياً أما إذا وصل توصيلاً أمامياً فان خواصه تكون مثل الثنائي العادي.

عند دخول ثنائي الزينر منطقة الانهيار فإنه لن يتلف أو يحترق حيث أن الدارة الخارجية الموصلة به تحد التيار ليكون أقل من القيمة التي تسبب تلفه .

تنظيم الجهد بواسطة ثنائي زينر :

يوضح الشكل دائرة بسيطة تشرح كيفية استخدام ثنائي الزينر في تنظيم الجهد  .
المقاومة R تحد من قيمة التيار، جهد الخرج ثابت ويساوي جهد انهيار الزينر، بغض النظر عن تغير جهد الدخل أو تغير التيار المسحوب بواسطة الحمل .

Example: output voltage required is 5V, output current required is 60mA.

1. Vz = 4.7V (nearest value available)
2. Vs = 8V (it must be a few volts greater than Vz)
3. Imax = 66mA (output current plus 10%)
4. Pz > 4.7V × 66mA = 310mW, choose Pz = 400mW
5. R = (8V – 4.7V) / 66mA = 0.05k = 50, choose R = 47

Resistor power rating P > (8V – 4.7V) × 66mA = 218mW, choose P = 0.5W

دارة تنظيم تستخدم ثنائي زينر:

نحن نعلم أن ثنائي زينر يستخدم في التوصيل العكسي لتثبيت الكمون ، فعندما يكون فرق الكمون بين طرفيه أقل من الكمون زينر (كمون الانهيار) يكون فرق الكمون بين طرفي مقاومة الحمل معطى بالعلاقة:

Rv. I – VL = Vz = Vs – Vrv = Vs

I = IL +IZ

حيث :

IL     :   تيار الحمل .

  IZ  :     IZالتيار المار في ثنائي الزينر ويساوي في هذه الحالة الصفر .

VL = Vs – ( IL+ Iz ) Rv

VL = Vs – IL . Rv

ومع ازدياد الكمون الداخل يزداد فرق الكمون بين طرفي ثنائي الزينر حتى يصبح مساوياً إلى كمون زينر ( كمون الانهيار VZ) فعندها يمر تيار عكسي (IZ) في الزينر ، ويزداد التيار العكسي بازدياد فرق الكمون المطبق على ثنائي زينر ، لذلك يبقى فرق الكمون بين طرفي ثنائي الزينر مساوياً للكمون المطبق زينر ، ويساوي هذا الكمون فرق الكمون بين طرفي مقاومة الحمل ويعطى بالعلاقة :

+ IZ ) RV VL = VS – ( IL

تستخدم المقاومة (RV ) لحماية ثنائي الزينر من التلف وذلك بالحد من التيار الأعظمي الذي يمر فيه وذلك عند تغير كمون الداخل بين أقل وأعلى قيمة له .

من أهم مساوئ دارة تنظيم الكمون بواسطة ثنائي الزينر هو عدم إمكانية تنظيم الكمونات التي تقل عن كمون زينر ..

4-ثنائى الانبعاث الضوئي Light Emitting Diode (LED) :
يشع الضوء عندما يثار بإشارة كهربائية.
ويوصل ثنائي الانبعاث الضوئي كما في الشكل في الاتجاه الأمامي وتعتمد نظرية عمل هذا الثنائي على أن الطاقة الكهربائية المعطاة له بالتوصيل الأمامي تعمل على تحريك حاملات الشحنة مما يؤدي إلى توليد فوتونات حرة تنبعث في كل الاتجاهات مسببة إشعاع الضوء .

وتوصل دائما مقاومة قيمتها مابين 680 أوم إلى 1 كيلو أوم لتحمي الثنائي الباعث للضوء LED.

5-الثنائي ثلاثي الألوان :
وهو مبين في الشكل جانباً ..
حيث أنه يصدر الألوان (الأحمر والأخضر والأصفر) ..
وهو في داخله يتكون من لدين (أحمر وأخضر) وعند اشتعال الاثنين معاً يعطي لوناً ثالثاً وهو الأصفر ..
النقطة الوسطى هي المهبط المشترك و(a1) للون الأحمر و(a2) للون الأخضر ..

I_F max : التيار الأعظمي الأمامي المار في الثنائي ..

V_F typ : الجهد الأمامي النموذجي من اجل تشغيل الثنائي ..

V_F max : الجهد الأمامي الأعظمي الذي يمكن للثنائي أن يتحمله ..

V_F max : الجهد العكسي الأعظمي الذي يمكن للثنائي أن يتحمله ..

Luminous intensity : شدة السطوع للثنائي mcd = millicandela ..

Viewing angle : زاوية انعكاس الرؤية للإضاءة ..

Wavelength : طول موجة الضوء الصادر nm = nanometer ..

6-الثنائي الضوئي Diode Photo:
يتكون الثنائي الضوئي من شبه موصل موجب P وآخر سالب N ونافذة شفافة منفذة للضوء كما يتضح من الشكل.

عندما يسقط الضوء على الثنائي الضوئي، يقوم الضوء بكسر الروابط البلورية ويتحرر عدد من الشحنات التي تسمى بـشحنات الأقلية، ويزداد هذا العدد بزيادة الضوء الساقط مكوناً تياراً يسمى بتيار التسريب ويستخدم في الدارات الالكترونية .

يوصل الثنائي الضوئي توصيلاً عكسياً كما في الشكل :

7-الثنائي السعوي Varactor :
تستخدم الثنائيات السعوية كمكثفات متغيرة اعتماداً على الجهد الواقع عليها.
والثنائي السعوي أساساً عبارة عن وصلة ثنائية PN)) من السيليسيوم موصلة في الاتجاه العكسي وذلك كما في الشكل .
وتلعب السعة الذاتية التي تتشكل في منطقة الكمون الحاجز دوراً كبيراً في استخدام الثنائي السعوي، وقد تصل قيمة السعة الذاتية إلى (2500 pF ) .
يلعب الكمون العكسي المطبق من منبع خارجي الدور الرئيسي في تحديد قيمة السعة الذاتية، فمع ازدياده تزداد سماكة منطقة الكمون الحاجز (d) فتنقص السعة الذاتيةcd) ). إن السعة الذاتية (cd) تتناقص بازدياد الكمون العكسي المطبق، ويجب ملاحظة عدم الوصول إلى كمون الانهيار العكسي و إلا تلف الثنائي السعوي.
تتأثر قيمة السعة الذاتية (cd) بارتفاع درجة الحرارة حيث تزداد مع صغر الكمون العكسي المطبق وتقل مع كبره.
تستخدم الثنائيات السعوية في دارات رنين أجهزة الاستقبال العاملة على التعديل الترددي (FM) وفي دارات الترددات فوق العالية (UHF) وخاصة في أجهزة التلفزيون كما يمكن استخدامه كأي ثنائي عادي .

8-ثنائي شوتكي :
هذه الثنائيات تُستَعملُ لتقويم التيار المتناوبِ إلى التيارِ المستمر . وذلك عندما يكون ترددَ التيار المتناوبِ عالي جدا ً .

9-الثنائي النفقي Tunnel diodes :
يصنع الثنائي النفقي بشكل عام من الجرمانيوم وتكون مساحة الوصلة في منطقة الكمون الحاجز صغيرة .

يتصرف الثنائي النفقي في التوصيل العكسي تماماً كالثنائي العادي ، أما في التوصيل العكسي فانه يتصرف بطريقة مختلفة يبينها منحني الخواص .

ضمن مجال محدد يتناقص التيار الأمامي مع ازدياد الكمون الأمامي المطبق أي أن الثنائي النفقي يبدي مقاومة سالبة ضمن هذا المجال المحدد .

يستخدم الثنائي النفقي كثيراً في دارات المذبذبات ذات الترددات العالية جداً ويكون دائماً في التوصيل الأمامي ، وتراعى كثيراً قيمة الكمون العكسي المطبق للحصول على مقاومة سالبة .

10-الثنائيات الجسرية :
يتكون الثنائي الجسري (جسر التقويم) من أربعة ثنائيات عادية موصلة مع بعضها بشكل جسري ..

يحتوي الثنائي الجسري على أربعة نقاط يكون مشاراً عليها بالرموز التالية (+ , – , ~) ..

إشارة (~) الموجودة على القطبين هي مدخل المقوم الجسري (تيار متناوب) ..

إشارتي (+ , -) هي مخارج المقوم ..

يتم فحص المقوم الجسري كما لو أننا نفحص الثنائي المقوم بأخذ كل نقطتين بالنظر إلى الشكل السابق، أي أننا سنفحص الثنائيات الأربعة (باستخدام الآفومتر) ..

تستخدم هذه الثنائيات في دارات التقويم ..