هناك أنواع عديدة من الثنائيات شبه الموصلة ، مع تطبيقات متنوعة للغاية. من الثنائيات المعدلة ، من خلال Zener ، إلى مصابيح LED التي تنبعث منها الضوء. في هذا المقال نحن مهتمون مكون إلكتروني ملموسة ، و 1n4148 الصمام الثنائي للأغراض العامة. سيكون هو الذي نحلله من حيث خصائصه وسنعرض بعض التطبيقات الممكنة.
1n4148 هو ملف وحدة سيليكون صغيرة يخفي أسرارًا عظيمة يجب أن تعرفها. مكون يمكن أن يساهم كثيرًا في مشاريعك إذا كنت تحب الأعمال اليدوية الإلكترونية أو كنت صانعًا ...
ما هو الصمام الثنائي أشباه الموصلات؟
Un الصمام الثنائي هو جهاز أشباه الموصلات إنه يعمل كمفتاح الحالة الصلبة واتجاه واحد للتيار. على الرغم من وجود استثناءات ، مثل LED أو الصمام الثنائي IR ، والتي تنبعث منها موجة كهرومغناطيسية. في الحالة الأولى ، ضوء مرئي من بعض الألوان ، أو الأشعة تحت الحمراء. من ناحية أخرى ، في هذه المقالة ، نظرًا لأننا سنتحدث عن 1n4148 ، فنحن مهتمون فقط بأولئك الذين يعملون كمعطلين حاليين.
تأتي كلمة الصمام الثنائي من اليونانية ، وتعني "بطريقتين". على الرغم من ذلك ، فإن ما تفعله هو عكس ذلك تمامًا ، أي أنه يمنع تدفق التيار إلى الاتجاه الآخر. ومع ذلك ، إذا تم تقدير المنحنى الرابع المميز للديود ، فيمكن ملاحظة أنه يتكون من منطقتين متمايزتين. تحت فرق جهد معين ، سوف تتصرف مثل دائرة مفتوحة (غير موصلة) ، وفوقها مثل دائرة كهربائية قصيرة ذات مقاومة كهربائية قليلة جدًا.
هذه الثنائيات لها الاتحاد نوعان من أشباه الموصلات P و N ولديهما أيضًا طرفي توصيل ، أنود (طرف موجب) وكاثود (طرف سالب). اعتمادًا على الطريقة التي يتم بها تطبيق التيار ، يمكن التمييز بين تكوينين:
- الاستقطاب المباشر: عندما يمر التدفق الحالي. يقوم القطب السالب للبطارية أو مزود الطاقة بصد الإلكترونات الحرة من بلورة N ويتم توجيه الإلكترونات نحو تقاطع PN. يجذب القطب الموجب للبطارية أو المصدر إلكترونات التكافؤ من بلورة P (يدفع الثقوب نحو تقاطع PN). عندما يكون فرق الجهد بين المحطات أكبر من فرق الجهد في منطقة شحن الفضاء ، فإن الإلكترونات الحرة في بلورة N تكتسب طاقة كافية للقفز إلى الثقوب في بلورة P وتدفق التيار.
- الاستقطاب العكسي: عندما يعمل كعازل ولا يسمح بتدفق التيار. في هذه الحالة ، سيكون الاستقطاب هو عكس ذلك ، أي أن المصدر سيوفر في الاتجاه المعاكس ، مما يتسبب في دخول تيار الإلكترونات عبر المنطقة P ودفع الإلكترونات إلى البيض. سوف يجذب الطرف الموجب للبطارية الإلكترونات من منطقة N ، وهذا سيولد شريطًا يعمل كعازل بين التقاطعات.
تم إنشاء هذه المكونات على أساس مبدأ تجارب لي دي فورست. أول ما ظهر كان صمامات مفرغة كبيرة أو أنابيب مفرغة. أمبولات زجاجية حرارية مع سلسلة من الأقطاب الكهربائية التي كانت بمثابة هذه الأجهزة ، ولكنها تنبعث منها الكثير من الحرارة ، وتستهلك الكثير ، وكانت كبيرة ، ويمكن أن تتلف مثل المصابيح الكهربائية. لذلك تقرر استبدالها بمكونات الحالة الصلبة (أشباه الموصلات).
التطبيقات
الثنائيات ، مثل 1n4148 ، لها العديد من التطبيقات. إنها أجهزة شائعة جدًا في الدوائر الإلكترونية ذات التيار المباشر وأيضًا في بعض الدوائر التي تعمل بالتيار المتردد. في الواقع ، لقد رأينا بالفعل كيف في امدادات الطاقة لقد أنجزوا مهمة بالغة الأهمية عند الانتقال من التيار المتردد إلى العاصمة. هذا هو جانبها كمعدلات ، لأنها تغير إشارة التيار الجيبية لإشارة مستمرة في شكل نبضات عن طريق منع التيار في الاتجاه المعاكس.
يمكنهم أيضًا العمل كـ مفاتيح يتم التحكم فيها كهربائيًا، كحماة للدائرة ، كمولدات للضوضاء ، إلخ.
أنواع الصمام الثنائي
يمكن تصنيف الثنائيات وفقًا للجهد الذي تتحمله ، والشدة ، والمواد (مثل: السيليكون) ، وخصائص أخرى. بعض اهم الانواع هي:
- كاشف الصمام الثنائي: تُعرف باسم الإشارة المنخفضة أو نقطة الاتصال. وهي مصممة للاستخدام مع ترددات عالية جدًا وتيار منخفض. يمكنك العثور عليها كلاهما مصنوع من الجرمانيوم (عتبة 0.2 إلى 0.3 فولت) والسيليكون (عتبة 0.6 إلى 0-7 فولت). اعتمادًا على المنشطات في منطقتي P و N ، سيكون لها خصائص مقاومة وانحلال مختلفة.
- المعدل الصمام الثنائي: إنهم يقودون فقط في حالة الفساد المباشر ، كما أوضحت من قبل. يتم استخدامها لتحويل الفولتية أو تصحيح الإشارات. يمكنك أيضًا العثور على أنواع مختلفة ، مع تفاوتات مختلفة من حيث التيار والجهد المدعوم.
- الصمام الثنائي زينر: نوع آخر شائع جدًا. إنها تسمح بالتدفق الحالي في الاتجاه المعاكس وغالبًا ما تستخدم كأجهزة تحكم. إذا كانت مستقطبة مباشرة يمكن أن تتصرف مثل الصمام الثنائي العادي.
- LED: يختلف الصمام الثنائي الباعث للضوء عن السابق ، لأن ما يفعله هو تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء. هذا بفضل عملية التلألؤ الكهربائي التي تتحد فيها الثقوب والإلكترونات لإنتاج هذا الضوء عندما يكون مستقطبًا بشكل مباشر.
- شوتكي الصمام الثنائي: وهي معروفة بالشفاء السريع أو الناقلات الساخنة. عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون وتتميز بانخفاض جهد صغير جدًا (<0.25 فولت تقريبًا). أي أن وقت التبديل سيكون قصيرًا جدًا.
- ديود شوكلي: على الرغم من تشابه الاسم إلا أنه يختلف عن الاسم السابق. لديها تقاطعات PNPN ولديها حالتان مستقرتان محتملتان (حجب أو مقاومة عالية وإجراء أو مقاومة منخفضة).
- صمام ثنائي استعادة الخطوة (SRD): يُعرف أيضًا باسم تخزين الشحنة ، وله القدرة على تخزين شحنة النبض الموجب واستخدام النبض السالب للإشارات الجيبية.
- نفق ديود: يُطلق عليها أيضًا اسم Esaki ، ويتم استخدامها كمفاتيح الحالة الصلبة عالية السرعة حيث يمكنها العمل في نانوثانية. هذا بسبب منطقة النضوب الرقيقة للغاية والمنحنى حيث تنخفض منطقة المقاومة السلبية مع زيادة الجهد.
- الصمام الثنائي المتغير: هي أقل شهرة من سابقاتها ، لكنها تستخدم أيضًا في بعض المشاريع. يتم استخدام varicap كمكثف متغير للتحكم في الجهد. تعمل بشكل عكسي.
- الثنائي الضوئي بالليزر والأشعة تحت الحمراء: إنها صمامات ثنائية شبيهة بمصابيح LED ، ولكنها بدلاً من أن تنبعث منها ضوء ، فإنها تنبعث منها موجة كهرومغناطيسية محددة للغاية. حيث يمكن أن يكون ضوءًا أحادي اللون (ليزر) أو الأشعة تحت الحمراء (IR).
- الصمام الثنائي لقمع الجهد العابر (TVS)- إنه مصمم لتجاوز أو انحراف طفرات الجهد وحماية الدوائر من هذه المشكلة. يمكنهم أيضًا الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).
- الثنائيات المطلية بالذهب: وهي ثنائيات مخدرة باستخدام ذرات الذهب. هذا يمنحهم ميزة ، وهي أن لديهم استجابة أسرع بكثير.
- الصمام الثنائي بلتيير: هذا النوع من الخلايا يسمح باتحاد قادر على توليد الحرارة والتبريد حسب أي جانب. مزيد من المعلومات.
- الصمام الثنائي الانهيار: إنها تشبه زينر ، لكنها تعمل تحت ظاهرة أخرى تعرف باسم تأثير الانهيار الجليدي.
- آخرون: هناك أنواع أخرى مثل GUNN ومتغيرات سابقة مثل OLEDs للشاشات وما إلى ذلك.
1n4148 الصمام الثنائي للأغراض العامة
El الصمام الثنائي 1N4148 إنه نوع من الصمام الثنائي القياسي لتحويل السيليكون. إنها واحدة من أكثر الأجهزة استخدامًا في عالم الإلكترونيات. كما أنها متينة للغاية ، حيث تتمتع بمواصفات جيدة جدًا على الرغم من تكلفتها المنخفضة.
الاسم يتبع تسمية JEDEC، وهو مفيد جدًا لتبديل التطبيقات التي تصل إلى ما يقرب من 100 ميجا هرتز مع وقت استرداد عكسي لا يتجاوز عادةً 4 نانوثانية.
تاريخ
تكساس إنسترومنتس تم إنشاؤه في عام 1960 في الصمام الثنائي 1n914. بعد تسجيله بعد عام ، حصل أكثر من اثني عشر مصنعًا على حقوق تصنيعه. في عام 1968 ، وصل الطراز 1N4148 إلى سجل JEDEC ، وبدأ استخدامه في التطبيقات العسكرية والصناعية في ذلك الوقت. في الوقت الحالي ، هناك العديد من الذين ينتجون ويبيعون هذه الأجهزة تحت اسم 1N4148 وتحت 1N914. الاختلافات بين الاثنين هي عمليا الاسم والقليل من الأشياء الأخرى. إنها تختلف فقط في مواصفات التسرب الحالية.
Pinout والتغليف من 1n4148
يأتي الصمام الثنائي 1n4148 عادة معبأة تحت DO-35، مع مغلف زجاجي محوري. يمكنك أيضًا العثور عليه بتنسيقات أخرى مثل SOD للتركيب على السطح ، وما إلى ذلك.
كما أن pinout، يحتوي فقط على دبابيس أو طرفين. إذا نظرت إلى الشريط الأسود على هذا الصمام الثنائي ، فإن الطرف الأقرب لهذا الشريط الأسود سيكون الكاثود ، بينما سيكون الطرف الآخر هو الأنود.
معلومات اكثر - ورقة البيانات
المواصفات
أما بالنسبة لل المواصفات من 1n4148 ، هم عادة:
- أقصى جهد أمامي: 1v إلى 10mA
- الحد الأدنى من جهد الانهيار وعكس تيار التسرب: 75 فولت عند 5 μA ؛ 100 فولت عند 100 ميكرو أمبير
- الحد الأقصى لوقت الاسترداد العكسي: 4 نانو
- أقصى قدر من تبديد الطاقة: 500mW
من أين تشتري 1n4148
إذا كنت تريد شراء الصمام الثنائي 1n4148 يجب أن تعلم أنه جهاز رخيص جدًا ، ويمكنك العثور عليه في متاجر الإلكترونيات المتخصصة أو على الإنترنت في الأسطح مثل Amazon. على سبيل المثال ، إليك بعض التوصيات:
- حقيبة بتشكيلة 300 ديود ، بما في ذلك 1n4148
- 25 وحدة من الصمام الثنائي المعدل 1n4148
- 50 عبوة من 1n4148