Diode الدايود .. شرح عمله .. والمنحنى الخاص به واستخداماته

بسم الله الرحمن الرحيم

بدايه موضوعنا اليوم عن احد اهم العناصر الالكترونيه والتى بدأ بعدها عصر جديد من الالكترونيات المتطوره .

سيتم نقاش بناء وخواص الدايود والمنحنى الخاص به .

الدايود :

يتكون اتحاد شريحه من شبه موصل موجب مع اخر شبه موصل سالب . له طرفان الانود والكاثود . يُصنع الدايود من انواع كثيره من اشباه الموصلات مثل السليكون والجرمانيوم ويوجد غيره من المكونات ولكن هذان النوعان اشهرهم .

الشكل الأتى يوضح شكل الدايود فى برامج محاكاه الدوائر مثل بروتس وايجل وغيرهم ويوضح ايضا شكله فى الحقيقه

شرح عمل الدايود :

تتحرك الالكترونات الحره من N الى P وتتحرك الفجوات من P الى N وتتحد الالكترونات مع الفجوات بعد اتحادهم يتم اخلاء المنطقه التى تصل بينهم وتسمى Depletion region او ما يعرف بالمنطقه المستنزفه او المنطقه الفاصله نتيجه اتحاد الفجوات مع الالكترونات ويكون لهذه المنطقه جهد يُطلق عليه Barrier Voltage .

وتسمى هذه التوصيله بحاله الإتزان :no biasing

التوصيله الثانيه : حاله التوصيل الامامى :Forward biasing

يتم توصيل الانود (الطرف الموجب) للدايود بالطرف الموجب للبطاريه .. وتوصيل الطرف السالب للدايود بالطرف السالب للبطاريه فيحدث تنافر للالكترونات الموجوده فى الطرف السالب للبطاريه والدايود وتتجه نحو منطقه الفاصله D.R وبالمثل تتنافر الفجوات مع الشحنات الموجبه للطرف الموجب للبطاريه مما يؤدى الى تقليل مساحه المنطقه الفاصله حتى تنهار ويمر التيار .

وبذلك يمكن التعبير عن هذه الحاله ببساطه عند التوصيل الامامى تقل مساحه المنطقه الفاصله ويقل Barrier voltage وتزداد سعه الدايود .

ولحساب التيار المار من العلاقه الاتيه

ID= IS e^(VD/nVT) this is the relation to get the value of the current pass .

VD:جهد البطاريه

ID:تيار البطاريه

IS:التيار المشبع

VT:الجهد الخاص بالدايود

التوصيله الثالثه : حاله التوصيل العكسي :Reverse biasing

يتم توصيل الاطراف عكس حاله التوصيل الامامى فيتم توصيل الطرف السالب للدايود مع الطرف الموجب للبطاريه ويتم توصيل الطرف الموجب بالدايود مع الطرف السالب للبطاريه فتنجذب الالكترونات فى الدايود ناحيه القطب الموجب للبطاريه وتنجذ الفجوات ناحيه القطب السالب للبطاريه فتزداد مساحه المنطقه الفاصله فتزداد المقاومه فيمر تيار صغير جداً تقريبا يساوى الصفر .

ID=0

الدائره المكافئه للدايود :

*فى حاله Ideal devices

فى حاله التوصيل الامامى يتم حذفه والتعبير عنه بS.C اى ان الجهد الخاص به Zero

فى حاله التوصيل الخلفى يتم التعبير عنه ب O.C اى انه لا يوجد تيار يمر .

هذه الحاله تتم اذا كان مقاومه الدائره اكبر من مدى سعه الدايود

و جهد الدائره يكون اكبر من جهد الدايود .

*فى حاله Simplified :

فى حاله التوصيل الامامى يتم حذفه وتغييره ببطاريه يختلف جهدها حسب الماده شبه الموصله المصنوعه منها

اذا كان الدايود مصنوع من ماده السيلكون فانه يستبدل ببطاريه جهدها 0.7 فولت واذا كان مصنوع من الجرمانيوم يكون جهده 0.3 فولت .

اما فى حاله التوصيل الخلفى يتم التعبير عنه O.C اى انه لا يوجد تيار يمر.

هذه الحاله تتم اذا كان مقاومه الدائره اكبر من مدى سعه الدايود .

*فى حاله piecewise linear model :

فى هذه الاحاله يتكون مدى من القراءات كمقاومه تزيد كل لحظه معينه وذلك فى حاله التوصيل الامامى .

اما فى حاله التوصيل الخلفى يتم التعبير عنه ب O.C اى انه لا يوجد تيار يمر .

* منحنى الجهد والتيار للدايود :

يكون الدايود فى حاله التوصيل الامامى اذا كان جهد الانود اكبر من جهد الكاثود .

ويبدا الدايود فى هذه الحاله بتوصيل التيار اذا وصل الجهد لقيمه معينه ويسمى بجهد المخصص لتشغيل الدايود threshold voltage اختصاره Vth.

وعند زياده قيمه Vth يزداد التيار بقيمه كبيره .

ويكون الدايود فى حاله التوصيل العكسي يمر به تيار صغير جدا جدا يسمى بتيار الاشباع I saturation او التيار المسرب leakage current ثم حاله الBreak down والتى تتم عند الوصول لقيمه معينه للجهد .

ويمكن التعبير عن العلاقه بين تيار الدايود وفرق الجهد بين طرفيه عن طريق معادله shockley