عادةً ما يُفهم الصمام الثنائي على أنه جهاز فراغ كهربائي أو جهاز شبه موصل ينقل التيار المتردد التيار الكهربائيفي اتجاه واحد فقط ولها جهتي اتصال لإدراجها في الدائرة الكهربائية. الموصلية أحادية الاتجاه للديود هي الخاصية الرئيسية. تحدد هذه الخاصية الغرض من الصمام الثنائي:

• تحويل التذبذبات المعدلة عالية التردد إلى تيارات ترددية صوتية (كشف)؛
• استقامة تكييفإلى دائم.

الكشف يعني أيضًا كشف الإشارة.

تصنيف الثنائيات

بناءً على مصدر مادة أشباه الموصلات، تنقسم الثنائيات إلى أربع مجموعات:

• الجرمانيوم,
• السيليكون,
• من زرنيخيد الغاليوم،
• من فوسفيد الإنديوم.

الثنائيات الجرمانيومتستخدم على نطاق واسع في أجهزة استقبال الترانزستور، حيث أن لديها معامل نقل أعلى من السيليكون.

ويرجع ذلك إلى موصليتها الأكبر عند الجهد المنخفض (حوالي 0.1...0.2 فولت) للإشارة عالية التردد عند مدخل الكاشف ومقاومة الحمل المنخفضة نسبيًا (5...30 كيلو أوم).

وفقا للتصميم والخصائص التكنولوجيةتتميز الثنائيات:

• نقطة،
• مستو.

حسب الغرضتنقسم الثنائيات شبه الموصلة إلى المجموعات الرئيسية التالية:

• تصحيح،
• عالمي,
• دفعة،
• دوالي,
• ثنائيات زينر (الثنائيات المرجعية)،
• مثبتات,
• الثنائيات النفقية,
• الثنائيات العكسية,
• الانهيار الجليدي (ALD) ،
• الثايرستور,
• الثنائيات الضوئية، س
• المصابيح والمقرنات الضوئية.

تتميز الثنائيات بهذا المعلمات الكهربائية الأساسية:

• التيار المار عبر الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي (التيار المباشر Ipr) ؛
• يمر التيار عبر الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس (تيار عكسي Irev) ؛
• أعلى معدل مسموح به حاليًا Ivypr.max؛
• أعلى تيار مباشر مسموح به Ipr.add.;
• الجهد المباشر حزب العمال.
• الجهد العكسي IOBR.
• أعلى الجهد العكسي المسموح به iobr.max
• قرص مضغوط للسعة بين أطراف الصمام الثنائي ؛
• الأبعاد ونطاق درجة حرارة التشغيل.

نظام التدوين القديم

وفقًا لنظام التدوين الذي تم تطويره قبل عام 1964، تتكون التسمية المختصرة للثنائيات من مع عنصرين أو ثلاثة.

العنصر الأولحرف D - الصمام الثنائي.

العنصر الثاني- الرقم المقابل لنوع الصمام الثنائي: 1...100 - نقطة الجرمانيوم، 101...200 - نقطة السيليكون، 201...300 - السيليكون المستوي، 801...900 - ثنائيات زينر، 901...950 - الدوالي 1001...1100 - تصحيح المشاركات. العنصر الثالث- خطاب يوضح نوع الجهاز . قد يكون هذا العنصر مفقودًا في حالة عدم وجود أنواع مختلفة من الصمام الثنائي.

حالياًيوجد نظام تدوين يتوافق مع GOST 10862-72. في النظام الجديد، كما في النظام القديم، يتم قبول التقسيم التالي إلى مجموعات وفقًا لتردد التضخيم الأقصى (المحدود) (الإرسال الحالي):

• تردد منخفض LF (يصل إلى 3 ميجاهرتز)،
• التردد المتوسط ​​(من 3 إلى 30 ميجاهرتز)،
• عالية التردد HF (أكثر من 30 ميغاهيرتز)،
• أفران ميكروويف فائقة التردد؛

عن طريق تبديد الطاقة:

• طاقة منخفضة (تصل إلى 0.3 واط)،
• متوسط ​​الطاقة (من 0.3 إلى 1.5 واط)،
• قوة عالية (أكثر من 1.5 واط).

نظام التدوين الجديد

نظام جديد لوضع العلامات على الصمام الثنائيأكثر كمالا. يتكون من أربعة عناصر.

العنصر الأول(حرف أو رقم) يشير إلى مصدر مادة أشباه الموصلات التي يصنع منها الصمام الثنائي: G أو 1 - الجرمانيوم* ك أو 2 — السيليكون، أ أو 3 - زرنيخيد الغاليوم و أو 4 - فوسفيد الإنديوم.

العنصر الثاني- حرف يشير إلى فئة أو مجموعة الصمام الثنائي.

العنصر الثالث- الرقم الذي يحدد الغرض أو الخواص الكهربائية للدايود.

العنصر الرابعيشير إلى الرقم التسلسلي للتطور التكنولوجي للصمام الثنائي ويتم تحديده من الألف إلى الياء.

على سبيل المثال:

• الصمام الثنائي KD202A يرمز إلى: K - المادة والسيليكون، D - الصمام الثنائي المعدل، 202 - رقم الغرض والتطوير، A - التنوع؛
• 2C920 - صمام ثنائي زينر سيليكون عالي الطاقة من النوع A ؛
• AI301B عبارة عن صمام ثنائي نفق زرنيخيد الغاليوم من نوع التبديل B.

في بعض الأحيان توجد ثنائيات مخصصة وفقًا للأنظمة القديمة: DG-Ts21، D7A، D226B، D18. تختلف الثنائيات D7 عن الثنائيات DG-Ts في تصميم غلافها المعدني بالكامل، ونتيجة لذلك تعمل بشكل أكثر موثوقية في الجو الرطب.

ثنائيات الجرمانيوم من النوع DG-Ts21...النوع DG-Ts27 والثنائيات D7A...D7Zh، المتشابهة في الخصائص، تُستخدم عادةً في المقومات لتزويد أجهزة الراديو بالطاقة من شبكة التيار المتردد.

لا يتضمن تعيين الصمام الثنائي دائمًا بعض البيانات الفنية، لذلك عليك البحث عنها في الكتب المرجعية الخاصة بأجهزة أشباه الموصلات.

أحد الاستثناءات هو تعيين بعض الثنائيات بأحرف KS أو رقم بدلاً من K (على سبيل المثال، 2C) - ثنائيات زينر السيليكون والمثبتات.

بعد هذه التسميات هناك ثلاثة أرقام، إذا كانت هذه هي الأرقام الأولى: 1 أو 4، فعند أخذ الرقمين الأخيرين وتقسيمهما على 10 نحصل على جهد التثبيت Ust.

على سبيل المثال:

• KS107A - المثبت، Ust = 0.7 فولت،
• 2S133A - صمام ثنائي زينر، Ust = 3.3 فولت.

إذا كان الرقم الأول هو 2 أو 5، فإن الرقمين الأخيرين يظهران Ust، على سبيل المثال:

• KS 213B - Ust = 13 فولت،
• 2C 291A - Ust = 91 فولت.

إذا كان الرقم 6، فأنت بحاجة إلى إضافة 100 فولت إلى آخر رقمين، على سبيل المثال: KS 680A - Ust = 180 فولت.

وضع علامات على الصمام الثنائي

يشير جسم الدايود عادة إلى المادة شبه الموصلة التي صنع منها (حرف أو رقم)، والنوع (حرف)، والغرض أو الخواص الكهربائية للجهاز (الرقم)، والحرف المقابل لنوع الجهاز، وتاريخ الصنع، وكذلك رمزها.

رمزيشير الصمام الثنائي (الأنود والكاثود) إلى كيفية توصيل الصمام الثنائي على لوحات الجهاز. يحتوي الصمام الثنائي على طرفين، أحدهما هو الكاثود (ناقص)، والآخر هو الأنود (زائد).

يتم تطبيق صورة رسومية تقليدية على جسم الصمام الثنائي على شكل سهم يشير إلى الاتجاه الأمامي؛ وإذا لم يكن هناك سهم، يتم وضع علامة "+".

يتم ختم الأطراف المسطحة لبعض الثنائيات (على سبيل المثال، سلسلة D2) مباشرة برمز الصمام الثنائي ونوعه. عند تطبيق رمز اللون، يتم وضع علامة ملونة أو نقطة أو شريط بالقرب من الأنود (الشكل 1).

يتم استخدامه لبعض أنواع الثنائيات ترميز الألوانعلى شكل نقاط وخطوط (الجدول 1). تم إنتاج الأنواع القديمة من الثنائيات، وخاصة الثنائيات النقطية، في الزجاج وتم تمييزها بالحرف "D" مع إضافة رقم وحرف يشير إلى النوع الفرعي للجهاز. تم تسمية الثنائيات المستوية الجرمانيوم والإنديوم بـ "D7".

أرز. 1. تطبيق رمز اللون على الثنائيات.

الجدول 1 ترميز الألوانالثنائيات أشباه الموصلات.

نوع الصمام الثنائي	لون الخاتم (ك)، النقاط (ر)
	من جانب الكاثود (في منتصف الجسم)	من جانب الأنود
		برتقالي ر الأزرق ر. الأخضر ر. أسود ر. أحمر ر.
	أحمر ر. برتقالي ر. أصفر ر. الأزرق ر. الأخضر والأزرق الخ. اثنان أصفر ر. اثنان أبيض ر. اثنان أخضر ر.	أحمر ر.
	أصفر ر. برتقالي ر.	الأخضر ر.
		أصفر ر.
	شريط أبيض أو أصفر في نهاية العلبة	الأخضر ر. أحمر ر. أبيض أو أصفر الخ
	علامة سوداء أو خضراء أو صفراء	أسود ر. الأخضر ر.

* لون الجسم بني .

نوع الصمام الثنائي	لون الخاتم (ك)، النقاط (ر)
	من جانب الكاثود (في منتصف الجسم)	من جانب الأنود
		برتقالي ك. أحمر ك. الأخضر ك. أصفر ك. الأزرق ك.
243 د.ك	البنفسج ك. برتقالي ك. أحمر ك. الأخضر ك. أصفر ك. الأزرق ك.
510 د.ك	واحدة واسعة واثنتان ضيقتان باللون الأخضر.
2D510A	واحدة واسعة وواحدة ضيقة خضراء ك.
521 د.ك		1 واسعة + 2 ضيقة
521 مليار دينار كويتي		خطوط زرقاء
521 د.ك		خطوط صفراء
522 د.ك	واحد أسود ضيق ك.	واحدة واسعة
522 مليار دينار كويتي	اثنين ضيقة سوداء ك.	خاتم أسود
522 د.ك	ثلاثة ضيقة سوداء ك.	+ نوع الصمام الثنائي

الأدب: ف.م. بيستريكوف. موسوعة راديو الهواة.

تم تصميم ثنائيات السيليكون D202، D205 لتصحيح التيار المتردد بتردد يصل إلى 50 كيلو هرتز ويمكن أن تعمل عند درجة حرارة - 60-125 درجة مئوية. وهي موجودة في علبة معدنية محكمة الغلق مع برغي للتركيب على هيكل الصرف. عند درجة حرارة محيطة 125 درجة مئوية ووجود هيكل/ الحد الأقصى 400 مللي أمبير، بدون هيكل 200 مللي أمبير.
خصائص الجهد الحالي للديود عند درجات حرارة مختلفة بيئة. يمكن لثنائيات السيليكون أن تتحمل الفولتية العكسية الأعلى من ثنائيات الجرمانيوم.
خصائص الجهد الحالي - الشكل. التاسع-11. خصائص درجة الحرارة لثنائي زينر السيليكون، وعصا الصمام الثنائي النفقي. يمكن استخدام ثنائيات السيليكون ليس فقط للتصحيح، ولكن أيضًا لتثبيت الجهد العاصمة. في هذه الحالة يطلق عليهم اسم ثنائيات زينر السيليكون. IX-10، النقطة A)، بعد الربط، تعمل الخاصية تقريبًا بالتوازي مع محور التيار، على غرار خاصية صمام ثنائي زينر.
بالمقارنة مع ثنائيات الجرمانيوم، تسمح ثنائيات السيليكون بالتشغيل في درجات حرارة أعلى بكثير ولها مقاومة عكسية أعلى، لكن ثنائيات الجرمانيوم لها مقاومة أمامية أقل، كما أنها أرخص من ثنائيات السيليكون.
تحتوي ثنائيات السيليكون على تيارات عكسية أقل عدة مرات بنفس الجهد من ثنائيات الجرمانيوم. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند درجات حرارة أعلى من 85 درجة مئوية، تزداد الموصلية الجوهرية للجرمانيوم بشكل حاد، مما يؤدي إلى زيادة غير مقبولة في التيار العكسي.
تُستخدم ثنائيات السيليكون في كثير من الأحيان أكثر من ثنائيات الجرمانيوم، خاصة عندما يكون التيار العكسي غير مسموح به. بالإضافة إلى ذلك، فإنها تظل قابلة للعمل عند درجات حرارة تصل إلى 125 - 150 درجة مئوية، في حين أن الجرمانيوم يمكن أن يعمل فقط عند درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية.
تتمتع ثنائيات السيليكون، حتى عند تحميلها في اتجاه مرور التيار عبرها، بمقاومة أومية عالية نسبيًا إذا كان الجهد المعاكس لا يتجاوز حوالي 0 7 فولت.
تصميم الدايود المستوي لأشباه الموصلات.| خصائص الجهد الحالي للديود أشباه الموصلات متوسطة الطاقة. يمكن أن تعمل ثنائيات السيليكون عند درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية.
لا تختلف ثنائيات السيليكون من حيث المبدأ عن ثنائيات الجرمانيوم. صمام ثنائي السيليكون قادر على التعافي من الانهيار الكهربائي.
يمكن أن تكون ثنائيات السيليكون، مثل ثنائيات الجرمانيوم، ثنائيات مستوية أو نقطية. تحتوي ثنائيات السيليكون النقطية على سعة صغيرة جدًا بين الأقطاب الكهربائية (في حدود 05 pF) وتستخدم بترددات تصل إلى آلاف الميجاواط.
تسمح ثنائيات السيليكون بجهد عكسي أعلى من ثنائيات الجرمانيوم، فهي أكثر استقرارًا عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يسمح بكثافة تيار أعلى. لكن بالنسبة لثنائيات الجرمانيوم، يكون انخفاض الجهد الأمامي أقل بحوالي 1 5-2 مرات من ثنائيات السيليكون.
تنقسم ثنائيات السيليكون إلى 25 فئة: من 1 إلى 25، والتي تتوافق مع الفولتية العكسية من 100 فولت إلى 2500 فولت. السنوات الأخيرةتم إتقان الصمام الثنائي B6 - 320 مع U06 - 4600 فولت. يتم إنتاج ثنائيات السيليكون في ست مجموعات: أ - ما يصل إلى 0 5 فولت. ب - من 0 5 إلى 0 6 فولت؛ ب - من C 6 إلى 0 7 فولت؛ ز - من 0 7 إلى 0 8 فولت؛ د - من 0 8 إلى 0 9 فولت و ه - من 0 9 إلى 1 فولت.

عادةً ما يكون لثنائيات السيليكون ذات الفولتية المنخفضة (في حدود 5 فولت أو أقل) معامل درجة حرارة سلبي لجهد التثبيت - TKN. مع زيادة جهد الانهيار، يصبح TKN موجبًا ويزداد. في الشكل. يوضح الشكل 9 - 3 اعتماد TKN على جهد التثبيت المقنن والتيار العكسي لثنائيات زينر النموذجية لأشباه الموصلات.
خصائص الجهد الحالي لصمام ثنائي السيليكون D211 في درجات حرارة محيطة مختلفة. يمكن لثنائيات السيليكون أن تتحمل الفولتية العكسية الأعلى من ثنائيات الجرمانيوم.
يمكن أن يكون لثنائيات السيليكون جهد انهيار يصل إلى 2500 فولت، وهو ما يفسره عملية الانهيار الجليدي.
قد تفشل ثنائيات السيليكون المستخدمة كمقومات في حافلات PAZ-672 وفي مركبات MAZ وKrAZ بسبب العطل أو الكسر.
مقوم السيليكون. يعمل الصمام الثنائي السيليكوني بشكل طبيعي عند درجات حرارة تتراوح من -60 إلى 125 درجة مئوية.
تم تصميم ثنائيات السيليكون والثايرستور للتيارات العالية (عشرات ومئات الأمبيرات) ويتم تركيبها في دوائر الطاقة في دوائر محرك الرافعة الكهربائية.
تختلف ثنائيات السيليكون عن ثنائيات الجرمانيوم ليس فقط في مادة أشباه الموصلات، ولكن أيضًا في بعض المزايا، وهي: درجة حرارة محددة أعلى، وتيار عكسي أقل بكثير، وجهد انهيار أعلى. ومع ذلك، فإن مقاومة صمام السيليكون في الاتجاه الأمامي أكبر بكثير من مقاومة صمام الجرمانيوم.
تتشابه ثنائيات السيليكون في المظهر مع ثنائيات الجرمانيوم، لكن طبقة الحجب الخاصة بها يتم إنشاؤها في بلورة السيليكون. تتمتع ثنائيات السيليكون بعدد من المزايا مقارنة بثنائيات السيلينيوم والجرمانيوم. تتميز بثبات درجة حرارة عالية وتعمل عند درجات حرارة تتراوح من 180 إلى 200 درجة مئوية. وتتحمل ثنائيات السيليكون جهدًا عكسيًا أعلى ولها تيار عكسي أقل. في الجدول يوضح الجدول 1.3 قيم سعة الفولتية العكسية المسموح بها لثنائيات الجرمانيوم والسيليكون. إن تعقيد تكنولوجيا تصنيع ثنائيات السيليكون يجعلها باهظة الثمن مقارنة بالجرمانيوم، وحتى أكثر من السيلينيوم.
يمكن استخدام ثنائيات السيليكون عند درجات حرارة تصل إلى 125 - 200 درجة مئوية.
ظهور ثنائيات خلط النقطة DG-S.| ظهور الثنائيات النقطية DK-I وDK-S. الثنائيات السيليكونية للكشف في أجهزة الاستقبال لها أسماء من DK-V1 إلى DK-V7. الثنائيات DK-I1 وDK-I2 مخصصة لمعدات القياس. تستخدم محولات التردد الثنائيات بأسماء من DK-S1 إلى DK-S5.
ثنائيات السيليكون D202 - D205 (أ وثنائيات الجرمانيوم D302 - D305 (ب.
تم تصميم ثنائيات السيليكون D206 - D211 كما هو موضح في الشكل. 6.9 فولت ويمكن أن يعمل في درجات حرارة تصل إلى 125 درجة مئوية.
تعمل ثنائيات السيليكون D38 - D40 على إصلاح سعة جهد سن المنشار الناتج عن الخط عند مستوى حوالي 1 فولت. وبمساعدة الثنائيات D41 - / / 43 ، يتغير المكون الثابت لجهد سن المنشار إلى - 3 5 فولت ، والذي من الضروري إمداده مباشرة إلى قاعدة ترانزستور الإدخال للانحراف الأفقي للمكبر.
تعمل ثنائيات السيليكون D38 - DAD على إصلاح سعة جهد سن المنشار الناتج عن الخط عند مستوى حوالي 1 فولت. وبمساعدة الثنائيات D41 - D43، يتغير المكون الثابت لجهد سن المنشار إلى - 3 5 فولت، وهو أمر ضروري لتزويده مباشرة إلى قاعدة ترانزستور الإدخال لمضخم الانحراف الأفقي.
يتم إنتاج ثنائيات السيليكون KD411 (A - D، الشكل 38، e) مع نطاق درجة حرارة التشغيل من - 40 إلى 90 درجة مئوية.
رسومات الأبعاد للثنائيات. تُصنع ثنائيات السيليكون عن طريق دمج الألومنيوم في بلورة سيليكون ذات موصلية n (أو دمج سبيكة من القصدير مع الفوسفور أو الذهب مع الأنتيمون في بلورة سيليكون ذات موصلية p)، مما يؤدي أيضًا إلى تكوين تقاطع.
بالمقارنة مع ثنائيات السيلينيوم، تتمتع ثنائيات السيليكون بقوة ميكانيكية وكهربائية أكبر، ولها عمر خدمة أطول (حوالي 5000 ساعة تشغيل)، وتمرر تيارًا عكسيًا لا يزيد عن 3 مللي أمبير بجهد 100 فولت (السيلينيوم حوالي 0 2 أمبير). بجهد 17 فولت)، وتسمح بالتسخين حتى 125 درجة مئوية (السيلينيوم - لا يزيد عن 75 درجة مئوية)، تتحمل الجهد دون انقطاع من 100 إلى 150 فولت (السيلينيوم - 17 فولت)، وهي صغيرة الحجم، مما يسمح لها يتم تركيبه في غطاء المولد.
بالمقارنة مع ثنائيات السيلينيوم، تتمتع ثنائيات السيليكون بقوة ميكانيكية وكهربائية أكبر، ولها عمر خدمة أطول، وتمرر تيارًا عكسيًا منخفضًا جدًا، وتعمل بشكل جيد عند درجات حرارة تتراوح من -60 إلى 125 درجة مئوية، وتتحمل الفولتية حتى 100 فولت، وهي صغيرة الحجم.
بالمقارنة مع ثنائيات السيلينيوم، تتمتع ثنائيات السيليكون بقوة ميكانيكية وكهربائية أكبر، ولها عمر خدمة أطول، وتمرير تيار عكسي منخفض جدًا، وتعمل بشكل جيد عند درجات حرارة من -60 إلى 125 درجة مئوية، وتتحمل الفولتية حتى 100 فولت، وهي صغيرة الحجم، مما يسمح بتقويتها في غطاء المولد.
تحصل ثنائيات السيليكون والكاشفات والأعمدة على تسميات مماثلة، ويتم استبدال الحرف G فقط بالحرف K.
نقطة الصمام الثنائي. توجد ثنائيات السيليكون من D201 إلى D205 في علبة معدنية مع برغي للتركيب على هيكل خافض للحرارة.
لا تختلف ثنائيات السيليكون من حيث المبدأ عن ثنائيات الجرمانيوم. والسبب في استخدامها الأقل انتشارًا هو صعوبة الحصول على السيليكون النقي. بالمقارنة مع الثنائيات الجرمانيوم، تعمل الثنائيات السيليكون في درجات حرارة أعلى (180 - 200 درجة مئوية) ولها أيضا تيار عكسي أقل. تُستخدم الثنائيات النقطية السيليكونية بشكل رئيسي في الدوائر ذات الترددات العالية جدًا (موجات الميكروويف)، وبالتالي لا تحتوي على أسلاك طويلة.
الصمام الثلاثي لأشباه الموصلات - الترانزستور (أ وتعيينه على المخططات (ب. يتم تصنيع ثنائيات السيليكون لتصحيح التيار المتردد عن طريق صهر الألومنيوم في السيليكون من النوع ha.

تُستخدم ثنائيات السيليكون في التطبيقات التي تتطلب تيارًا عكسيًا منخفضًا عند درجة حرارة عالية أو أقصى جهد عكسي أو تيارًا أماميًا مرتفعًا. الخاصية الإضافية لهذه الثنائيات هي المقاومة العالية جدًا للجهود الأمامية الأقل من 05 فولت، والتي تنخفض بشكل حاد عند الجهود الأعلى.
تعمل ثنائيات السيليكون على تغيير مستوى جهد التيار المستمر لتوفير انحياز إيجابي صغير عند قاعدة الترانزستور المنفصل. يمكن استبدالها بمقاومات صغيرة.
تمتلك ثنائيات السيليكون، مثل عناصر أشباه الموصلات الأخرى، خاصية تمرير التيار في اتجاه واحد فقط. وبالتالي، فإن التيار الذي يمر عبر الثنائيات له دائمًا اتجاه ثابت، مما يضمن تصحيح تيار المولد. ترتبط ملفات الجزء الثابت بأطراف الصمام الثنائي الموجودة على لوحة المحول الموجودة في غلاف المولد. يؤدي ذلك إلى تبسيط عملية تفكيك وتجميع المولد ويوفر حماية موثوقة للثنائيات من التلف العرضي.
رسم تخطيطي لثنائي الجرمانيوم (وصورته الرمزية على المخططات الكهربائية(ب. يتم تشكيل الصمام الثنائي السيليكوني (الشكل 45) عن طريق لحام بلورة السيليكون 7 بلوحة الألومنيوم 6.
قد تفشل ثنائيات السيليكون المستخدمة كمقومات في مولد التيار المتردد للحافلة PAZ-672 (انظر الشكل 45) بسبب الانهيار أو الكسر.
مقوم السيلينيوم نصف الموجة ودائرة الترشيح. بعد مرشح يتكون من المكثفات والمقاوم، يتم تحويل التيار المباشر النابض إلى تيار مباشر نقي. يتكون ديود السيليكون من وصلة pn، تشبه الوصلة pn في الترانزستور. يتم تشكيل مادة من النوع p بإضافة كمية صغيرة من الألومنيوم إلى السيليكون، ويتم تشكيل مادة من النوع بإضافة الفوسفور إلى السيليكون.
دائرة إمداد الطاقة للمغناطيسات الكهربائية ذات التيار المستمر مع التعزيز. تم تصميم الصمام الثنائي السيليكون B لتيار يصل إلى 3 A. توفر مجموعة المكثفات C من النوع MBGO 2 - 600 بسعة تتراوح من 6 إلى 14 μF معلمات الإخراج المقابلة لظروف طاقة المغناطيسات الكهربائية.
خاصية الجهد الحالي. لا تختلف ثنائيات السيليكون من الناحية الهيكلية عن ثنائيات الجرمانيوم. لنقل الموصلية من النوع p إلى السيليكون، يتم دمج البورون أو الألومنيوم، الذي تحتوي ذراته على إلكترونين تكافؤ، في بلورة السيليكون.
أنواع ثنائيات زينر (ثابتة | انخفاض الجهد النموذجي والمقاومة العكسية. تتميز ثنائيات السيليكون، الموضحة في الشكل 6 - 7، بنسبة عالية من المقاومة العكسية إلى الأمامية. ويظل التيار العكسي لثنائي السيليكون صغيرًا حتى العكس يصل الجهد إلى نقطة الانهيار غير المدمر، وفي هذه المنطقة، يزداد التيار بسرعة، بينما يظل انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي ثابتًا تقريبًا، ويتم التحكم في جهد الانهيار الذي تحدث عنده هذه الظاهرة بدقة كبيرة أثناء عملية الإنتاج 6 - 8 يمكن ملاحظة أنه في منطقة كبيرة من التيار هناك انخفاض مستمر في الجهد .
دوائر تصحيح التيار باستخدام المقومات الصلبة.| مبدأ تشغيل الكينوترون.
تسمح ثنائيات السيليكون بحد أعلى درجة حرارة التشغيل(الجرمانيوم - 70 درجة مئوية، السيليكون - ما يصل إلى 150 درجة مئوية) وجهد التشغيل.
يتم تركيب ثنائيات السيليكون على المبددات الحرارية ويتم تركيبها في خزان مملوء بزيت المحولات الجاف.
يمكن أيضًا توصيل ثنائيات السيليكون على التوالي دون مقاومة التحويل.
ديود الجرمانيوم. أ - الأنواع الشائعة. ب - خاصية الجهد الحالي. ثنائيات السيليكون (الشكل 34) مصنوعة من تبريد الهواء الطبيعي والقسري. وهي مجهزة بمبرد يتم تبريده بالهواء باستخدام الحمل الحراري الحر أو من خلال مروحة.

ديود أشباه الموصلات - جهاز تحويل كهربائي ذو طرفين ووصلة p-n بفتحة إلكترون.

الثنائيات أشباه الموصلات مبوب:

حسب التصميم : مستو، نقطة؛

حسب نوع المادة المصدر: الجرمانيوم، السيليكون، زرنيخيد الغاليوم، الخ.

على النحو المنشود (الشكل 1) : أ) المقوم، التردد العالي، الميكروويف، النبض وثنائيات هان؛ ب) الثنائيات زينر. ج) الدوالي. د) الثنائيات النفقية. ه) الثنائيات المعكوسة؛ ه) الثنائيات شوتكي. ز) المصابيح. ح) الثنائيات الضوئية.

الشكل 1. التعيين الرسومي التقليدي لثنائيات أشباه الموصلات

يستخدم الصمام الثنائي النقطي لوحة من الجرمانيوم أو السيليكون ذات موصلية كهربائية من النوع n (الشكل 2)، بسمك 0.1...0.6 مم ومساحة 0.5...1.5 مم؛ سلك حاد (إبرة) تترسب عليه نجاسة يلامس الصفيحة. في هذه الحالة، تنتشر الشوائب من الإبرة إلى شبه الموصل الرئيسي، مما يخلق منطقة ذات نوع مختلف من التوصيل الكهربائي. وهكذا، يتم تشكيل تقاطع pn نصف كروي مصغر بالقرب من الإبرة.

لصنع الثنائيات نقطة الجرمانيوم يتم لحام سلك التنغستن المطلي بالإنديوم بصفيحة الجرمانيوم. الإنديوم هو متقبل للجرمانيوم. المنطقة الناتجة من الجرمانيوم من النوع p هي باعث.

لصنع الثنائيات نقطة السيليكون يتم استخدام السيليكون من النوع n وسلك مطلي بالألمنيوم، والذي يعمل كمستقبل للسيليكون.

أرز. 2 جهاز الثنائيات النقطية

في الثنائيات المستوية، يتم تشكيل تقاطع pn بواسطة اثنين من أشباه الموصلات بأنواع مختلفة من التوصيل الكهربائي، وتتراوح منطقة الوصلات لأنواع مختلفة من الثنائيات من جزء من مائة من المليمتر المربع إلى عدة عشرات من السنتيمترات المربعة (ثنائيات الطاقة).

يتم تصنيع الثنائيات المستوية عن طريق الدمج (الصهر) أو طرق الانتشار (الشكل 3).

أرز. 3 تصميم الثنائيات المستوية المصنعة

أ - طريقة السبائك؛ ب – طريقة الانتشار

يتم دمج قطرة من الإنديوم في صفيحة من الجرمانيوم من النوع n عند درجة حرارة تبلغ حوالي 500 درجة مئوية (الشكل 3، أ)، والتي، بدمجها مع الجرمانيوم، تشكل طبقة من الجرمانيوم من النوع p. تحتوي المنطقة ذات الموصلية الكهربائية من النوع p على تركيز شوائب أعلى من اللوحة الرئيسية، وبالتالي فهي باعث. يتم لحام أسلاك الرصاص، المصنوعة عادة من النيكل، بلوحة الجرمانيوم الرئيسية ولوحة الإنديوم. إذا تم أخذ الجرمانيوم من النوع p كمادة أولية، فسيتم صهر الأنتيمون فيه ومن ثم يتم الحصول على منطقة باعث من النوع n.

تعتمد طريقة الانتشار لتصنيع وصلة p-n على حقيقة أن ذرات الشوائب تنتشر في شبه الموصل الرئيسي (الشكل 3، ب). لإنشاء طبقة p، يتم استخدام نشر عنصر متقبل (البورون أو الألومنيوم للسيليكون، والإنديوم للجرمانيوم) من خلال سطح المادة المصدر.

المعلمات الرئيسية لأشباه الموصلات الثنائيات هي (الشكل 4):

أرز. 4 خصائص IV لثنائي أشباه الموصلات ومعلماته الرئيسية

— تيار الصمام الثنائي المباشر Ipr، والذي يتم تطبيعه عند جهد أمامي معين (عادةً Upr = 1...2V)؛

— الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي Ipr.max للصمام الثنائي؛

- انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي عند الحد الأقصى للتيار الأمامي Upr.max.

— الحد الأقصى المسموح به للجهد العكسي Urev.max، والذي يمكن أن يعمل عنده الصمام الثنائي بشكل طبيعي لفترة طويلة

Usamp.max = ⅔ ∙ Uel.sample;

- عكس التيار Irev.max عند الحد الأقصى المسموح به للجهد العكسي Urev.max ؛

- المقاومة الساكنة الأمامية والخلفية للديود عند الفولتية الأمامية والخلفية المحددة:

- الحد الأقصى المسموح به من الطاقة Pmax التي يتبددها الصمام الثنائي، والتي يتم عندها ضمان الموثوقية المحددة للصمام الثنائي.

تحليل الخصائص IV يظهر الصمام الثنائي الجرمانيوم والسيليكون (الشكل 5).

أرز. 5. اعتماد خاصية تيار وجهد الدايود على درجة الحرارة:

أ – لصمام ثنائي الجرمانيوم. ب – لثنائي السيليكون

1. انخفاض الجهد عند المرور التيار المباشر لثنائيات الجرمانيوم هو ΔUpr = (0.3...0.6)V، لثنائيات السيليكون - ΔUpr = (0.8...1.2)V.
2. عند تطبيقها على ديود أشباه الموصلات الجهد العكسي يظهر فيه تيار عكسي ضئيل بسبب حركة حاملات شحنة الأقلية عبر تقاطع p-n، مع زيادة درجة حرارة تقاطع p-n، يزداد عدد حاملات شحنة الأقلية بسبب انتقال بعض الإلكترونات من نطاق التكافؤ إلى التوصيل. الفرقة وتكوين أزواج من حاملات الشحنة الإلكترونية ذات الثقب. ولذلك، فإن التيار العكسي للديود يزيد.
3. إذا تم تطبيق جهد عكسي يبلغ عدة مئات من الفولتات على الصمام الثنائي، فسيحدث تيار خارجي المجال الكهربائيفي الطبقة الحاجزة تصبح قوية جدًا بحيث تكون قادرة على طرد الإلكترونات من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل (تأثير زينر). في هذه الحالة، يزيد التيار العكسي بشكل حاد، مما يؤدي إلى تسخين الصمام الثنائي، وزيادة أخرى في التيار، وأخيرا، الانهيار الحراري (تدمير) تقاطع p-n. يمكن لمعظم الثنائيات أن تعمل بشكل موثوق عند جهد عكسي لا يتجاوز (0.7...0.8) غير محتمل.
4. يصل الجهد العكسي المسموح به لثنائيات الجرمانيوم إلى 100...400 فولت، ولثنائيات السيليكون - 1000...1500 فولت.
5. للحفاظ على أداء صمام ثنائي الجرمانيوم، يجب ألا تتجاوز درجة حرارته +85 درجة مئوية. يمكن أن تعمل ثنائيات السيليكون في درجات حرارة تصل إلى +150 درجة مئوية

1. حساب الدوائر مع الثنائيات

السمة الرئيسية للديود هي خاصية الجهد الحالي (خاصية فولت أمبير) ، والتي يتطابق شكلها مع خاصية الوصلة p-n. وبما أن خاصية الجهد الحالي ليست خطية، فإن المشكلة تنشأ عند حساب الدوائر الكهربائية التي تشمل الصمام الثنائي. يتم إجراء الحساب، الذي يتمثل في تحديد التيار الذي يمر عبر الصمام الثنائي، باستخدام ثلاث طرق:

1. الطريقة الرسومية.في هذه الحالة، من الضروري استخدام رسم بياني للتيار عبر الصمام الثنائي مقابل انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي. إهمال التيارات العكسية للوصلات p-n. يجب أن يكون من الضروري تحديد التيار في الدائرة المقترحة في الشكل 6 (أ).

أرز. 6: أ - تشغيل الصمام الثنائي. ب-خاصية الجهد من الصمام الثنائي

بالنسبة للمخطط المقترح، يكون التعبير التالي صالحًا:

من هذا التعبير نعبر عن الجهد على الصمام الثنائي وقيمة التيار:

ويمكن ملاحظة أن المساواة الأولى صحيحة عند نقطة تقاطع الخطين:

و 1 (I D) = U D — خاصية الجهد الكهربي للصمام الثنائي؛

و 2 (I) =E - I R1 - خط مستقيم يربط النقطة E على محور الجهد مع النقطة E/R1 على محور التيار (الشكل 6، ب). نقطة التقاطع الوحيدة هي حل المشكلة وتحدد قيمة تيار الحالة المستقرة في الدائرة I D وقيمة انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي عند هذا التيار U D .

على الرغم من أن الطريقة الرسومية من الناحية النظرية يمكن أن توفر دقة عالية، إلا أنها غير ملائمة للاستخدام عمليًا وستكون دقة الحسابات منخفضة، نظرًا لأن الثنائيات حتى من نفس النوع لها خصائص مختلفة للتيار والجهد.

إن استخدام النموذج التحليلي للصمام الثنائي في الحسابات التشغيلية أمر مستحيل عمليا.

1. تطبيق أبسط نماذج الصمام الثنائي. تعتمد الطريقة على استخدام التقريب الخطي المتعدد التعريف لخاصية الجهد الحالي للصمام الثنائي (الشكل 7). ستكون نتيجة حساب القيمة الحالية أكثر دقة، كلما زاد اختلاف جهد الإمداد المطبق للدائرة بأكملها E عن انخفاض الجهد المباشر عبر الصمام الثنائي. هذه الطريقة ذات أهمية عملية. دعونا نفكر في حالتين:
2. القيمة التقريبية لتيار التشغيل الأمامي من خلال الصمام الثنائي معروفة. جهد إمداد الدائرة E طفيف أكبر من انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي U d (E>U d).

يتم رسم المماس للنقطة "a" بقيمة تشغيل التيار على خاصية الجهد الحالي ويتم استبدال الصمام الثنائي المتحيز مباشرة بمصدر القوة الدافعة الكهربائية (-E0) ومقاوم بمقاومة R d.p. يظهر رمز الصمام الثنائي ودائرته المكافئة ذات التحيز الأمامي في الشكل 8 (أ). يتم تحديد مقاومة هذه المقاومة بنسبة الزيادة في انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي عند نقطة التشغيل إلى الزيادة المقابلة في التيار عبر الصمام الثنائي.

مصدر القوة الدافعة الكهربية موجه ضد التيار الأمامي للديود، أي أنه يتصدى للتيار.

الشكل 7: التقريب الخطي الجزئي لخاصية جهد تيار الصمام الثنائي

1. إذا كان جهد إمداد الدائرة E بشكل كبير أكبر من انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي (E>>U d)، يمكن تبسيط نموذج الصمام الثنائي وتقليله إلى مصدر القوة الدافعة الكهربية. بالجهد U d.pr = (0.6-0.8) V، إذا كان الصمام الثنائي من السيليكون أو بالجهد U d pr = (0.2-0.4) V، إذا كان الصمام الثنائي من الجرمانيوم. يظهر رمز الصمام الثنائي ودائرته المكافئة ذات التحيز الأمامي في هذه الحالة في الشكل 8 (ب).

أرز. 8 رمز الصمام الثنائي والدائرة المكافئة للتيار الأمامي: a - E>U d, b - E>>U d

مع درجة الحرارة، انخفاض الجهد إلى الأمام U d.pr على تقاطع صيتناقص بمقدار 2-3 مللي فولت مع زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجة مئوية. إذا كان من الضروري مراعاة التيار العكسي من خلال الصمام الثنائي، فيجب أن نتذكر أنه مع كل زيادة في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، يتضاعف التيار العكسي لصمام ثنائي الجرمانيوم بالنسبة للسيليكون، ويلاحظ مضاعفة التيار كل 70 درجة مئوية زيادة في درجة الحرارة.

إذا تم تغيير جهد الدخل بواسطة عش ΔU، فإن التيار عبر صمام ثنائي الزينر سوف يستقبل زيادة ΔI st، و

الجهد الناتج. لأن استبدال نحصل على:

أو يترتب على ذلك أنه كلما انخفضت المقاومة التفاضلية لثنائي الزينر، قل التغير في جهد الخرج الناتج عن التغير في المدخلات.

يسمى مثبت الجهد هذا بارامترية.

معلمات زينر ديود

1. - جهد التثبيت المقنن - انخفاض الجهد عبر صمام ثنائي الزينر عند قيمة تيار معينة. بالنسبة لكل من ثنائيات زينر المحلية والأجنبية، تتراوح هذه القيمة من 2 إلى 300 فولت. يتم تصنيع ثنائيات زينر ذات الجهد المنخفض (من 2 إلى 5 فولت) على أساس السيليكون المخدر بشدة ويحدث فيها انهيار النفق. في ثنائيات زينر مع U st من 5 إلى 7 V، يحدث كل من الانهيار النفقي والانهيار الجليدي في وقت واحد عند U st أعلى من 10 V، ويلعب انهيار الانهيار الجليدي الدور الرئيسي.

2. و - الحد الأدنى والحد الأقصى لتيار التثبيت على التوالي. الحد الأدنى لتيار التثبيت مقيد بشرط وجود انهيار مستقر ويتراوح من بضعة إلى عشرات المللي أمبير. الحد الأقصى لتيار التثبيت محدود بسبب ارتفاع درجة الحرارة المسموح به

الانتقال أي القوة القصوىتشتت . بالنسبة لثنائيات الزينر الحديثة، يتراوح I st.max من وحدات المللي أمبير إلى وحدات الأمبيرات، وP max من مئات المللي واط إلى وحدات الواط.

3. -المقاومة التفاضلية على فرع العمل لخاصية الجهد الحالي من أعشار أوم لثنائيات زينر القوية ذات الجهد المنخفض إلى مئات الأوم لثنائيات الجهد العالي. يتم تحديد هذه المعلمة بشكل أساسي من خلال مقاومة سمك أشباه الموصلات خارجها تقاطع p-nأ. بالنسبة لثنائيات زينر ذات الطاقة المنخفضة والجهد المنخفض الأكثر استخدامًا، تقع هذه القيمة في نطاق 10-50 أوم.

4. -معامل درجة الحرارةالجهد االكهربى. البعد هو %/C o.

يعتمد حجم وعلامة TCI على طبيعة الانهيار. يتميز تأثير النفق بـ TKN السلبي، ويتميز تأثير الانهيار الجليدي بتأثير إيجابي. الثنائيات زينر مع الجهد المقنناستقرار حوالي 5.6 فولت. لتقليل TCI لثنائيات زينر الانهيارية، يتم توصيل واحد أو اثنين من الثنائيات التقليدية في سلسلة مضادة معهم، والتي تكون متحيزة في الاتجاه الأمامي، في حين أن صمام ثنائي زينر نفسه متحيز عكسيًا. بهذه الطريقة يتم التعويض عن زيادة الجهد على الدايود الزينر مع زيادة درجة الحرارة، وذلك عن طريق تقليل الجهد على الدايود المتحيز للأمام.

مثال على ثنائيات الزينر هذه، والتي تسمى صمام ثنائي زينر المعوض عن درجة الحرارة، هو صمام ثنائي زينر D818 المحلي، الذي يحتوي على وصلتين للتعويض p-n متصلتين على التوالي مع صمام ثنائي زينر.

الدوالي

Varicaps، variconds أو الثنائيات البارامترية هي ثنائيات أشباه الموصلات تستخدم كسعة متغيرة يتم التحكم فيها بالجهد. هنا، يتم استخدام خاصية الوصلة لتغيير سعة حاجزها عندما يتغير الجهد العكسي المطبق عليها. لا يتم استخدام قدرة الانتشار لهذه الأغراض لأن يتم تحويله بواسطة مقاومة تفاضلية صغيرة للتقاطع، متحيزة في الاتجاه الأمامي.

تم تصميم Varicaps للاستخدام في مكبرات الصوت البارامترية، ومحولات DC-to-AC عالية التردد، ومضخمات الأجهزة، وكعنصر لضبط الدوائر عالية التردد.

توضح الأشكال اعتماد سعة المتغير D902 على الجهد عبره، وهو مثال على استخدامه ودائرة مكافئة.

يعمل المكثف C p على الجهد المستمرلم يتم إغلاق المتغير الذي يتم توفيره للدوالي من خلال المقاومة R 1 من خلال مغو الدائرة المتذبذبة L 1 C 1.

معلمات فاريكاب

1.- عامل الجودة للدوالي هو النسبة قوة رد الفعل ، المخزنة بواسطة قدرة الحاجز، إلى السلطة

خسائر ، حيث φ هي الزاوية بين الجهد والتيار.

على ترددات منخفضةيمكننا إهمال R b إذن Q منخفض = 2 π f R d C bar، وعلى ارتفاع R د، ثم Q منخفض = (2·π·f·R b ·C bar) -1.وهذا يدل على أنه لزيادة عامل الجودة، من الضروري تقليل مقاومة القاعدة.

2. - السعة الاسمية عند: الجهد العكسي والتردد ودرجة الحرارة.

3.- معامل تداخل السعة.

4. - معامل درجة حرارة السعة.

5. - الجهد العكسي المسموح به.

6.-الحد الأقصى للتيار العكسي.

7.- نطاق درجة حرارة التشغيل.

الثنائيات النبضية

هذه هي الثنائيات المصممة للعمل في دوائر النبض: محددات النطاق العريض، وعناصر أجهزة الكمبيوتر الرقمية، الأجهزة الرئيسية، صانعي النبض القصير، الخ. في مثل هذه الدوائر، يمكن أن تتغير الفولتية والتيارات بشكل مفاجئ. في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار القصور الذاتي لعمليات تراكم وامتصاص الرسوم على حدود p-nانتقال.

دعونا نلقي نظرة على الوضعين الأكثر شيوعًا في الممارسة العملية.

1. إرشادات تفصيلية نبض مستطيلالتيار المباشر من خلال الصمام الثنائي.

2. تحويل الصمام الثنائي من الحالة المفتوحة إلى الحالة المغلقة (التبديل من الجهد الأمامي إلى العكسي).

بافتراض أن E>>U d لدينا I pr.i = E / R . بسبب القصور الذاتي لعمليات الانتشار، لا يمكن إنشاء التوزيع الثابت لتركيز حاملات الشحنة غير المتوازنة في قاعدة الصمام الثنائي، المقابلة للتيار I pr.i، على الفور. في منطقة القاعدة المجاورة لوصلة pn، يتم تحديد تركيز الثقب بشكل أسرع من عمق القاعدة. ولذلك المقاومة تكون القاعدة في عمقها كبيرة في البداية، ومع زيادة تركيز الثقوب تقل مقاومة القاعدة. ولذلك، يتم إنشاء الجهد عند تقاطع p-n بشكل أسرع من القاعدة. وفق رسومات ب نتحتوي الوصلة على تفاعل سعوي، ومنطقة القاعدة لها تفاعل حثي. سيكون الفرق بين U b (t on) وU b (∞) أكبر، كلما زادت قيمة التيار الأمامي. لذلك، فإن شكل الجهد على الصمام الثنائي U(t) = U p - n (t) + U b (t) سيعتمد على قيمة I pr.i. عند التيارات العالية، تكون عمليات التحديد في قاعدة الصمام الثنائي ويكون رد الفعل على انخفاض التيار حثيًا (منحنى 1). في التيارات المنخفضة، عندما U b (t)<

تتميز عملية تحديد الجهد على الصمام الثنائي بمعلمتين:

1.R i.max = U pr.i.max / I pr.i - مقاومة النبض الأمامية للصمام الثنائي. 2. t pr.set - وقت إنشاء المقاومة الأمامية للصمام الثنائي - الفاصل الزمني من بداية تشغيل نبض التيار الأمامي حتى يصل الجهد على الصمام الثنائي إلى قيمة 1.1·U pr.

عند إيقاف تشغيل مصدر التيار المباشر، تحدث عملية ارتشاف حاملات الشحنة غير المتوازنة المتراكمة في القاعدة، وذلك نتيجة لإعادة تركيبها ونتيجة لهروبها إلى الدائرة الخارجية، إن وجدت. في لحظة إيقاف التيار، تتم ملاحظة قفزة الجهد على الصمام الثنائي U b (t off)، بسبب التغير في انخفاض الجهد في قاعدة الصمام الثنائي. طالما أن هناك تركيز شحنة غير متوازنة عند حدود الانتقال، فيمكن اعتبارها سعة مشحونة أو مولد قوة دافعة بعد الحقن. إذا كان R n = ∞، فإن الانخفاض في القوة الدافعة الكهربية بعد الحقن. يحدث نتيجة لإعادة التركيب فقط. بخلاف ذلك، أيضًا بسبب تدفق التيار عبر Rn، وفي البداية، بينما يكون التركيز الزائد مرتفعًا، يتم تحديد معدل الانخفاض من خلال معدل إعادة التركيب المرتفع، وليس من خلال المقاومة Rn. يظهر في الشكل شكل الجهد على الصمام الثنائي عندما تتدفق نبضة تيار مباشر من خلاله.

تحويل الدايود من الجهد الأمامي إلى الجهد العكسي.

يحدد المقاوم R1 والمصدر E1 مقدار التيار الأمامي عبر الصمام الثنائي، ويحدد R1 وE2 مقدار التيار العكسي.

يعمل المقاوم R2 كجهاز استشعار للتيار، أي. يتم اختيار مقاومتها صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمال انخفاض الجهد عبرها مقارنةً بأي انخفاضات جهد أخرى في الدائرة. في لحظة التبديل، يتغير اتجاه التيار عبر الصمام الثنائي إلى الاتجاه المعاكس، وتبدأ الثقوب عند حدود الانتقال في السحب إلى المنطقة p بواسطة مجال الانتقال والتيار العكسي، بسبب التركيز الزائد

يمكن أن تصل الثقوب الموجودة في قاعدة الصمام الثنائي فجأة إلى قيمة كبيرة. نظرًا لعدم وجود المزيد من الحقن، فإن هذه الشحنة الزائدة في القاعدة ستنخفض بسبب تدفق التيار العكسي ونتيجة لإعادة التركيب. خلال الفترة الزمنية t 1، بينما يظل الجهد عند التقاطع، بسبب تدرج التركيز غير المتوازن، موجبًا، تظل قيمة التيار العكسي دون تغيير ويتم تحديدها بواسطة المقاومة R 1: I 2 = E rev / R 1 . تسمى مرحلة التبديل هذه (t 1) بمرحلة الموصلية العكسية العالية وتستمر حتى الحد الفاصل، حيث يصل التركيز الزائد إلى مرحلة التوازن. لثنائيات النبض المستوية إذا و لو .

المرحلة الثانية (الفاصل الزمني t 2) ناتجة عن إعادة تركيب الشحنات الزائدة في عمق القاعدة، والتي يميل تركيزها إلى التوازن. خلال هذه المرحلة، يتناقص التيار العكسي بشكل رتيب إلى قيمة التيار العكسي الطبيعي للصمام الثنائي I 0 .

للثنائيات المستوية. المعلمات التي تميز الثنائيات النبضية هي جميع معلمات الثنائيات عالية التردد، المعلمات المذكورة أعلاه - R i.max و t pr.set، بالإضافة إلى المعلمة tres = t 1 + t 2.

شحن الصمام الثنائي للتخزين

هذا هو نوع من الصمام الثنائي النبضي، المصمم خصيصًا لتوليد نبضات قصيرة. يؤدي التوزيع غير المتكافئ للشوائب في قاعدة الصمام الثنائي إلى حدوث تسارع أو

مجال الكبح الذي يعزز إعادة توزيع الشحنة المحقونة في منطقة القاعدة.

يسحب الحقل المتسارع الثقوب بعيدًا عن حدود الانتقال، مما يقلل من تركيز الحدود، ويدفع الحقل المتباطئ الثقوب نحو الانتقال، مما يزيد من تركيزها الحدودي. نظرًا لأن مدة المرحلة الأولى من تكوين التيار العكسي يتم تحديدها من خلال وقت انخفاض التركيز الحدودي إلى التوازن، فمن الممكن إنشاء ثنائيات بمدة معينة من مرحلة الموصلية العكسية العالية.

ديود النفق

من خلال زيادة تركيز الشوائب في كل من أشباه الموصلات، يمكن تحقيق تأثير النفق حتى في حالة التوازن للوصلة p-n. يقع مستوى فيرمي في هذه الحالة داخل النطاقات المسموح بها على مسافة ≈3φ T من حدودها. مقابل نطاق التكافؤ في المنطقة p توجد مستويات نطاق التوصيل في المنطقة n. يحدث هذا الدمج بين المناطق عند تركيز حرج معين من الشوائب. على سبيل المثال، بالنسبة للجرمانيوم، هذه القيمة هي 2·10 25 م -3، وبالنسبة للسيليكون 6·10 25 م -3، لأن عرض فجوة الحزمة أكبر.

عند انحياز الوصلة الصفرية، عند التحيزات الصغيرة، سواء في الاتجاهين الأمامي أو العكسي، يتدفق تيار نفقي من الإلكترونات عبر الوصلة، ويعتمد حجمه على الجهد المطبق. يمكن أن يصل تيار النفق العكسي إلى قيم كبيرة جدًا.

مع زيادة الانحياز الأمامي، يزداد التيار الأمامي بسبب زيادة الجهد الأمامي، ثم يتباطأ نمو التيار بسبب انخفاض مساحة التداخل في نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل لأشباه الموصلات المجاورة. عند النقطة القصوى لخاصية الجهد الحالي، يتم تعويض الزيادة في التيار الأمامي بسبب زيادة الجهد الأمامي بانخفاضها بسبب تضييق مساحة التداخل بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل. لاحظ أنه، إلى جانب تيار النفق، مع التحيز الأمامي، يتدفق تيار الانتشار أيضًا عبر الوصلة، لكن حصته في التيار الأمامي للصمام الثنائي عند التحيزات الصغيرة لا تزال صغيرة. المزيد من الزيادة في التحيز إلى الأمام يؤدي إلى انخفاض

التيار المباشر بسبب يبدأ تضييق مساحة التداخل بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل في التأثير على القيمة الحالية إلى حد أكبر من الزيادة في الجهد الأمامي.

يميل تيار النفق، مع زيادة أخرى في الجهد الأمامي، إلى الصفر، ويبدأ تيار الانتشار في الزيادة. يحدد هذا الحد الأدنى للتيار على خاصية جهد التيار، والتي، مع زيادة الجهد الأمامي، تصبح خاصية جهد التيار للديود التقليدي. تسمى الأجهزة التي تتميز بخاصية الجهد الحالي المشابهة لخاصية الجهد الحالي لصمام ثنائي النفق بالأجهزة ذات خاصية الجهد الحالي على شكل N.

خصائص الصمام الثنائي والتصاميم وميزات التطبيق

في المقال السابق بدأنا بالتعرف عليه. في هذه المقالة سنلقي نظرة على خصائص الثنائيات ومزاياها وعيوبها والتصميمات المختلفة وميزات التطبيق في الدوائر الإلكترونية.

خاصية الجهد الحالي للديود

تظهر خاصية الجهد الحالي (CV) لصمام ثنائي أشباه الموصلات في الشكل 1.

هنا في أحد الأشكال تظهر خصائص الجهد الحالي لثنائيات الجرمانيوم (الأزرق) والسيليكون (الأسود). من السهل أن نرى أن الخصائص متشابهة جدًا. لا توجد أرقام على محاور الإحداثيات، حيث يمكن أن تختلف الأنواع المختلفة من الثنائيات اختلافًا كبيرًا: يمكن للصمام الثنائي عالي الطاقة أن يمرر تيارًا مباشرًا يبلغ عدة عشرات من الأمبيرات، في حين أن الصمام الثنائي منخفض الطاقة يمكنه حمل بضع عشرات أو مئات فقط. من المللي أمبير.

هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الثنائيات ذات النماذج المختلفة، ويمكن أن يكون لها جميعًا أغراض مختلفة، على الرغم من أن مهمتها الرئيسية وخصائصها الرئيسية هي ضمان التوصيل في اتجاه واحد للتيار. هذه الخاصية هي التي تسمح باستخدام الثنائيات في المقومات وأجهزة الكشف. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن ثنائيات الجرمانيوم، وكذلك الترانزستورات، لم تعد صالحة للاستخدام الآن.

الشكل 1. خاصية الجهد الحالي للصمام الثنائي

فرع مباشر لخاصية الجهد الحالي

في الربع الأول من نظام الإحداثيات، يوجد فرع مباشر للخاصية، عندما يكون الصمام الثنائي في اتصال مباشر - يتم توصيل الطرف الموجب للمصدر الحالي بالأنود، على التوالي، يتم توصيل الطرف السالب بالكاثود.

مع زيادة الجهد الأمامي، يبدأ التيار الأمامي Ipr أيضًا في الزيادة. ولكن في حين أن هذه الزيادة ضئيلة، فإن خط الرسم البياني لديه ارتفاع طفيف، والجهد ينمو بشكل أسرع بكثير من التيار. وبعبارة أخرى، على الرغم من حقيقة أن الصمام الثنائي قيد التشغيل في الاتجاه الأمامي، لا يتدفق التيار من خلاله؛

عند الوصول إلى مستوى جهد معين، تظهر شبكة في الخاصية: يبقى الجهد دون تغيير تقريبًا، لكن التيار يزداد بسرعة. ويسمى هذا الجهد انخفاض الجهد المباشر عبر الصمام الثنائي، تم تعيينه على الخصائص كـ Ud. بالنسبة لمعظم الثنائيات الحديثة، يكون هذا الجهد في حدود 0.5...1 فولت.

يوضح الشكل أنه بالنسبة لثنائي الجرمانيوم، يكون الجهد الأمامي أقل قليلاً (0.3...0.4 فولت) مقارنة بثنائي السيليكون (0.7...1.1 فولت). إذا تم ضرب التيار الأمامي عبر الصمام الثنائي بالجهد الأمامي، فلن تكون النتيجة الناتجة أكثر من الطاقة التي يتبددها الصمام الثنائي Pd = Ud * I.

إذا تم تجاوز هذه الطاقة بالنسبة إلى القيمة المسموح بها، فقد يحدث ارتفاع في درجة الحرارة وتدمير تقاطع p-n. هذا هو السبب في تقييد الكتب المرجعية الحد الأقصى الحالي إلى الأمام، وليس الطاقة (من المفترض أن يكون الجهد الأمامي معروفًا). لإزالة الحرارة الزائدة، يتم تثبيت الثنائيات القوية على المشعات الحرارية.

الطاقة تبدد بواسطة الصمام الثنائي

ويوضح الشكل 2 هذا، والذي يوضح اتصال الحمل، في هذه الحالة المصباح الكهربائي، من خلال الصمام الثنائي.

الشكل 2. تشغيل الحمل من خلال الصمام الثنائي

تخيل أن الجهد الاسمي للبطارية والمصباح الكهربائي هو 4.5V. عند تشغيله بهذه الطريقة، سينخفض ​​جهد 1 فولت على الصمام الثنائي، ثم يصل 3.5 فولت فقط إلى المصباح الكهربائي. وبطبيعة الحال، عمليا لن يقوم أحد بتجميع مثل هذه الدائرة، وهذا فقط لتوضيح كيف وماذا يؤثر الجهد الأمامي على الصمام الثنائي.

لنفترض أن المصباح الكهربائي قد حد من التيار في الدائرة إلى 1A بالضبط. وهذا لسهولة الحساب. لن نأخذ في الاعتبار أيضًا حقيقة أن المصباح الكهربائي عنصر غير خطي ولا يخضع لقانون أوم (تعتمد مقاومة اللولب على درجة الحرارة).

من السهل حساب أنه عند مثل هذه الفولتية والتيارات، تكون الطاقة المتبددة على الصمام الثنائي P = Ud * I أو 1V * 1A = 1W. وفي الوقت نفسه، تكون طاقة الحمل 3.5 فولت * 1 أمبير = 3.5 واط فقط. وتبين أن أكثر من 28% من الطاقة يتم إهدارها، أي أكثر من الربع.

إذا كان التيار الأمامي عبر الصمام الثنائي 10...20 أمبير، فسيكون من غير المجدي استهلاك ما يصل إلى 20 واط من الطاقة! مكواة لحام صغيرة لديها مثل هذه القوة. في الحالة الموصوفة، سيكون مثل هذا الحديد لحام الصمام الثنائي.

الثنائيات شوتكي

من الواضح تمامًا أنه يمكنك التخلص من هذه الخسائر إذا قمت بتقليل انخفاض الجهد الأمامي عبر الصمام الثنائي Ud. تسمى هذه الثنائيات الثنائيات شوتكيسميت على اسم المخترع الفيزيائي الألماني والتر شوتكي. بدلا من تقاطع p-n، يستخدمون تقاطع معدني لأشباه الموصلات. تحتوي هذه الثنائيات على انخفاض في الجهد الأمامي بمقدار 0.2...0.4 فولت، مما يقلل بشكل كبير من الطاقة الصادرة عن الصمام الثنائي.

ربما يكون العيب الوحيد في ثنائيات شوتكي هو الجهد العكسي المنخفض - فقط بضع عشرات من الفولتات. التصميم الصناعي MBR40250 ونظائره له قيمة جهد عكسي قصوى تبلغ 250 فولت. تحتوي جميع مصادر الطاقة للمعدات الإلكترونية الحديثة تقريبًا على مقومات تعتمد على صمامات شوتكي الثنائية.

فرع عكسي لخاصية الجهد الحالي

أحد العيوب هو أنه حتى عند تشغيل الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس، فإن التيار العكسي لا يزال يتدفق عبره، لأنه لا توجد عوازل مثالية في الطبيعة. اعتمادًا على طراز الصمام الثنائي، يمكن أن تختلف من وحدات النانو إلى وحدات الميكرو أمبير.

جنبا إلى جنب مع التيار العكسي، يتم إطلاق طاقة معينة على الصمام الثنائي، تساوي عدديا منتج التيار العكسي والجهد العكسي. إذا تم تجاوز هذه القوة، فمن الممكن حدوث انهيار في تقاطع P-N، ويتحول الصمام الثنائي إلى مقاوم عادي أو حتى موصل. على الفرع العكسي لخاصية الجهد الحالي، تتوافق هذه النقطة مع الانحناء الهبوطي في الخاصية.

عادة، لا تشير الكتب المرجعية إلى الطاقة، ولكن تشير إلى الحد الأقصى للجهد العكسي المسموح به. تقريبًا نفس حد التيار الأمامي الذي تم ذكره أعلاه.

في الواقع، غالبًا ما تكون هاتان المعلمتان، أي التيار الأمامي والجهد العكسي، هي العوامل المحددة عند اختيار صمام ثنائي معين. هذا هو الحال عندما يكون الصمام الثنائي مخصصًا للعمل بتردد منخفض، على سبيل المثال، مقوم الجهد بتردد شبكة صناعية 50...60 هرتز.

السعة الكهربائية للوصلة p-n

عند استخدام الثنائيات في دوائر عالية التردد، عليك أن تتذكر أن الوصلة p-n، مثل المكثف، لها سعة كهربائية، والتي تعتمد أيضًا على الجهد المطبق على الوصلة p-n. يتم استخدام خاصية تقاطع pn هذه في الثنائيات الخاصة - varicaps المستخدمة لضبط الدوائر التذبذبية في أجهزة الاستقبال. ربما تكون هذه هي الحالة الوحيدة التي يتم فيها استخدام هذه القدرة من أجل الخير.

تصميم الصمام الثنائي.

الثنائيات المستوية والنقطة

الشكل 4. نقطة الصمام الثنائي

إذا تم استخدام إبرة أكثر حدة دون التشكيل الكهربائي، يمكن أن يصل تردد التشغيل إلى عدة عشرات من الجيغاهيرتز. صحيح أن الجهد العكسي لهذه الثنائيات لا يزيد عن 3...5 فولت، والتيار الأمامي يقتصر على عدة ملي أمبير. لكن هذه الثنائيات ليست مقومات، كقاعدة عامة، يتم استخدام الثنائيات المستوية لهذه الأغراض. يظهر جهاز الصمام الثنائي المستوي في الشكل

الشكل 5. الصمام الثنائي المستوي

من السهل أن نرى أن مثل هذا الصمام الثنائي يحتوي على مساحة تقاطع pn أكبر بكثير من الوصلة النقطية. بالنسبة للثنائيات القوية، يمكن أن تصل هذه المنطقة إلى 100 ملليمتر مربع أو أكثر، وبالتالي فإن تيارها المباشر أكبر بكثير من التيار النقطي. إنها الثنائيات المستوية التي تستخدم في المقومات التي تعمل بترددات منخفضة، كقاعدة عامة، لا تزيد عن عدة عشرات من الكيلو هرتز.

تطبيق الثنائيات

لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن الثنائيات تستخدم فقط كمقومات وكاشفات. وبالإضافة إلى ذلك، يمكنك تسليط الضوء على العديد من مهنهم. تسمح خصائص الجهد الحالي للثنائيات باستخدامها عند الحاجة إلى معالجة غير خطية.

هذه هي محولات التردد ومكبرات الصوت اللوغاريتمية والكاشفات والأجهزة الأخرى. تُستخدم الثنائيات الموجودة في هذه الأجهزة إما بشكل مباشر كمحول أو تشكل خصائص الجهاز عند تضمينها في دائرة التغذية المرتدة.

تستخدم الثنائيات على نطاق واسع كمصادر جهد مرجعية (ثنائيات زينر) أو كعناصر تبديل تخزين (مثبتات جهد النبض).

باستخدام الثنائيات، من السهل جدًا إنشاء محددات للإشارة: يعمل الثنائيان المتصلان من الخلف إلى الخلف كحماية ممتازة لإدخال مكبر الصوت، على سبيل المثال الميكروفون، من مستوى إشارة متزايد.

بالإضافة إلى الأجهزة المدرجة، غالبا ما تستخدم الثنائيات في مفاتيح الإشارة، وكذلك في الأجهزة المنطقية. ويكفي أن نتذكر العمليات المنطقية AND وOR ومجموعاتها.

أحد أنواع الثنائيات هي. ذات مرة تم استخدامها فقط كمؤشرات في الأجهزة المختلفة. الآن هم في كل مكان، من أبسط المصابيح الكهربائية إلى أجهزة التلفاز ذات الإضاءة الخلفية LED، فمن المستحيل ببساطة عدم ملاحظتها.