أنواع الثنائيات (الدايودات) – شرح شامل – فيزياء

أنواع الثنائيات (الدايودات) – شرح شامل

الثنائيات أو الدايودات هي عناصر إلكترونية تسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط. ولكن حسب طريقة التصنيع والمواد المستخدمة، يمكن إنتاج أنواع مختلفة من الدايودات، كل منها مصمم لغرض محدد مثل التقويم، تنظيم الجهد، الإضاءة، أو الاستشعار. إليك شرحًا مفصلًا لأهم أنواع الثنائيات واستخداماتها:

🔹 1. الدايود العادي (PN Junction Diode)

• التركيب: وصلة PN بسيطة بين شبه موصل من النوع P وآخر من النوع N.
• الوظيفة: يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط (الانحياز الأمامي) ويمنعه في الاتجاه الآخر (الانحياز العكسي).
• الاستخدام: تقويم التيار المتناوب، حماية الدوائر.

🔹 2. الزينر دايود (Zener Diode)

• الوظيفة: مصمم للعمل في وضع الانحياز العكسي عند جهد معين يسمى جهد الزينر.
• الاستخدام: يستخدم لتنظيم الجهد وتثبيته في الدوائر الإلكترونية.

✅ يمرر التيار في الانحياز العكسي عندما يتجاوز الجهد قيمة محددة.

🔹 3. الدايود الباعث للضوء (LED – Light Emitting Diode)

• الوظيفة: يصدر ضوءًا عند مرور تيار في الانحياز الأمامي.
• الألوان: تتنوع ألوان LED حسب المواد المستخدمة (أحمر، أزرق، أخضر، أبيض…).
• الاستخدام: الإضاءة، المؤشرات الضوئية، شاشات العرض، الإنارة الذكية.

📌 لا يعمل في الانحياز العكسي، وقد يتلف إن زاد التيار.

🔹 4. الفوتودايود (Photodiode)

• الوظيفة: يولد تيارًا كهربائيًا عند سقوط الضوء عليه (يعمل في الانحياز العكسي غالبًا).
• الاستخدام: يستخدم في الكواشف الضوئية، أنظمة التحكم بالضوء، أجهزة الاستشعار.

🔹 5. الدايود الشوتكي (Schottky Diode)

• التركيب: يتكوّن من تلامس بين معدن وشبه موصل.
• الميزات:
  • جهد حاجز منخفض (~0.2 إلى 0.3 فولت).
  • سرعة استجابة عالية.
• الاستخدام: دوائر التردد العالي، دوائر تبديل سريعة، حماية مخرجات المعالجات.

🔹 6. الدايود النفق (Tunnel Diode)

• الوظيفة: يستخدم ظاهرة النفق الكمي ليمرر التيار حتى في بعض المناطق التي لا يُسمح بها تقليديًا.
• الميزة: يتميز بمنطقة ذات مقاومة سالبة.
• الاستخدام: تطبيقات عالية السرعة والتردد، مثل مضخمات الموجات القصيرة.

🔹 7. الدايود الليزري (Laser Diode)

• الوظيفة: يصدر ضوءًا عالي التركيز على شكل ليزر عند مرور تيار كهربائي.
• الاستخدام: الأقراص المدمجة، الاتصالات الليزرية، الطباعة الليزرية، أجهزة القياس الدقيقة.

🔹 8. الدايود المتغير (Varactor Diode / Varicap)

• الوظيفة: تتغير السعة الكهربائية له حسب الجهد المطبق عليه (يعمل في الانحياز العكسي).
• الاستخدام: في دوائر الضبط الترددي، مثل أجهزة الراديو والتلفزيون.

🔹 9. الدايود الزجاجي (Glass Passivated Diode)

• الميزة: مغلف بزجاج لزيادة الحماية من الرطوبة والحرارة.
• الاستخدام: في البيئات الصناعية القاسية.

🔹 10. الدايود المعوج (Avalanche Diode)

• الوظيفة: صُمم لتحمل الانهيار العكسي دون تلف.
• الاستخدام: الحماية من الفولتية العالية، الدوائر النبضية.

📊 جدول مقارنة مختصر:

✅ خلاصة

تعدد أنواع الثنائيات يجعلها عناصر متعددة الوظائف في الإلكترونيات. من أبسط وظيفة في السماح بمرور التيار في اتجاه واحد، إلى تطبيقات متقدمة في الإضاءة والاتصالات والترددات العالية. اختيار النوع المناسب يعتمد على طبيعة الاستخدام من حيث الجهد والتيار والسرعة والتردد.