أي رسم بياني يتوافق مع خاصية الجهد الحالي لأشباه الموصلات. ملامح خصائص التيار الكهربائي للثنائيات المعدل. الثنائيات شبه الموصلة وخصائصها

الثنائيات المعدل تستخدم في دوائر التحكم ، ودوائر التبديل ، ودوائر الحد والفصل ، وإمدادات الطاقة لتحويل (تصحيح) الجهد المتردد إلى جهد مباشر ، في دوائر مضاعفة الجهد ومحولات جهد التيار المستمر ، حيث لا توجد متطلبات عالية لمعلمات التردد والوقت إشارات. اعتمادًا على قيمة الحد الأقصى للتيار المعدل ، هناك الثنائيات معدل الطاقة المنخفضة(\ (I_ (الحد الأقصى للعلاقات العامة) \ لو (0.3 أ) \)) ، قوة متوسطة(\ ((0.3 أ))< I_{пр max} \le {10 А}\)) и قوة عالية(\ (I_ (pr max)> (10 A) \)). يمكن أن تبدد الثنائيات منخفضة الطاقة الحرارة المتولدة عليها من خلال علبتها ، ويجب وضع الثنائيات ذات الطاقة المتوسطة والعالية على أحواض حرارية خاصة ، والتي يتم توفيرها بما في ذلك. والتصميم المقابل لهيكلها.

عادة ، لا تتجاوز كثافة التيار المسموح بها التي تمر عبر التقاطع \ (p \) - \ (n \) 2 أمبير / مم 2 ، لذلك ، للحصول على القيم المذكورة أعلاه من متوسط التيار المعدل في الثنائيات المعدل ، مستو \ (ع \) - \ (ن \) - انتقالات. تتمتع هذه الوصلات بسعة كبيرة ، مما يحد من الحد الأقصى لتردد التشغيل المسموح به (\ (f_p \)) لثنائيات المعدل.

تكون خصائص تصحيح الثنائيات أفضل ، فكلما كان التيار العكسي أصغر لجهد عكسي معين وصغر انخفاض الجهد لتيار أمامي معين. تختلف قيم التيارات الأمامية والعكسية بعدة أوامر من حيث الحجم ، ولا يتجاوز انخفاض الجهد الأمامي بضعة فولتات مقارنة بالجهد العكسي ، والذي يمكن أن يكون مئات أو أكثر من الفولتات. لذلك ، تحتوي الثنائيات على موصلية من جانب واحد ، مما يسمح باستخدامها كعناصر مقوم. تختلف خصائص الجهد الحالي (CVC) لثنائيات الجرمانيوم والسيليكون. على التين. يوضح الشكل 2-3-1 للمقارنة الخصائص النموذجية I-V لثنائيات مقوم الجرمانيوم والسيليكون في درجات حرارة محيطة مختلفة.

أرز. 2.3-1. خصائص فولت أمبير لثنائيات المعدل في درجات حرارة محيطة مختلفة

يمكن أن نرى من خصائص I-V المعطاة أن التيار العكسي لثنائيات السيليكون أقل بكثير من التيار العكسي لثنائيات الجرمانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، لا يحتوي الفرع العكسي لخاصية الفولتية الحالية لثنائيات السيليكون على منطقة تشبع واضحة ، ويرجع ذلك إلى توليد ناقلات الشحن في \ (p \) - \ (n \) تقاطع وتيارات التسرب فوق سطح الكريستال. عندما يتم تطبيق جهد عكسي يتجاوز مستوى عتبة معين ، تحدث زيادة حادة في التيار العكسي ، مما قد يؤدي إلى انهيار التقاطع \ (p \) - \ (n \) -. في الثنائيات الجرمانيوم ، نظرًا للكمية الكبيرة من التيار العكسي ، يكون للانهيار طابع حراري. بالنسبة لثنائيات السيليكون ، يكون احتمال الانهيار الحراري منخفضًا ، ويسود الانهيار الكهربائي فيها. إن انهيار ثنائيات السيليكون له طابع الانهيار الجليدي ، وبالتالي ، على عكس ثنائيات الجرمانيوم ، يزداد جهد الانهيار مع زيادة درجة الحرارة. الجهد العكسي المسموح به لثنائيات السيليكون (حتى 1600 فولت) أعلى بكثير من ثنائيات الجرمانيوم.

تعتمد التيارات العكسية بشكل كبير على درجة حرارة الوصلة. يمكن أن نرى من الشكل أن التيار العكسي يزداد مع زيادة درجة الحرارة. للحصول على تقدير تقريبي ، يمكننا أن نفترض أنه مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجة مئوية ، يزيد التيار العكسي لثنائيات الجرمانيوم بمقدار 2 ، والسيليكون - بمقدار 2.5 مرة. الحد الأعلى لنطاق درجة حرارة التشغيل لثنائيات الجرمانيوم هو 75 ... 80 درجة مئوية ، والسيليكون - 125 درجة مئوية. عيب كبير في الثنائيات الجرمانيوم هو حساسيتها العالية للأحمال الزائدة على المدى القصير.

نظرًا للتيار العكسي المنخفض للديود السليكوني ، فإن تياره الأمامي ، الذي يساوي تيار الصمام الثنائي الجرمانيوم ، يتحقق عند جهد أمامي أعلى. لذلك ، فإن الطاقة المشتتة في نفس التيارات في الثنائيات الجرمانيوم أقل من تلك الموجودة في السيليكون. يتناقص الجهد الأمامي في التيارات الأمامية المنخفضة ، عندما يسود انخفاض الجهد عند التقاطع ، مع زيادة درجة الحرارة. في التيارات العالية ، عندما ينخفض الجهد عبر مقاومة المناطق المحايدة لأشباه الموصلات ، يصبح اعتماد الجهد الأمامي على درجة الحرارة موجبًا. تسمى النقطة التي لا يوجد عندها اعتماد للجهد الأمامي على درجة الحرارة (أي علامة تغير الاعتماد) نقطة الانقلاب. بالنسبة لمعظم الثنائيات ذات الطاقة المنخفضة إلى المتوسطة ، لن يتجاوز التيار الأمامي المسموح به بشكل عام نقطة الانعكاس ، في حين أن الثنائيات عالية الطاقة قد يكون لها تيار أمامي مسموح به فوق هذه النقطة.

اليوم ، يمكن العثور على الثنائيات في أي جهاز منزلي تقريبًا. حتى أن العديد منهم يقومون بتجميع بعض الأجهزة في معملهم المنزلي. ولكن من أجل استخدام عناصر الدائرة الكهربائية هذه بشكل صحيح ، يجب أن تعرف ما هو رمز التحقق من البطاقة (CVC) الخاص بالديود. هذه هي الخاصية التي ستركز عليها هذه المقالة.

ما هذا

يرمز CVC إلى خاصية الجهد الحالي لأشباه الموصلات ثنائية الصمام. إنه يعكس اعتماد التيار الذي يمر عبر تقاطع pn من الصمام الثنائي. تحدد الخاصية I-V اعتماد التيار على الحجم ، وكذلك قطبية الجهد المطبق. خاصية الجهد الحالي لها شكل رسم بياني (مخطط). يبدو هذا الرسم البياني كما يلي:

CVC للديود

لكل نوع من أنواع الصمام الثنائي ، سيكون لمنحنى I-V شكله الخاص. كما ترى ، يحتوي الرسم البياني على منحنى. على العمودي في الأعلى ، يتم تمييز قيم التيار المباشر (الاتصال المباشر) هنا ، وفي الأسفل - في الاتجاه المعاكس. لكن الرسم البياني الأفقي والرسم البياني يعرضان الجهد ، بالمثل في الاتجاهين الأمامي والخلفي. وبالتالي ، ستتكون الدائرة المميزة للجهد الحالي من جزأين:

الجانب العلوي والجانب الأيمن - يعمل العنصر في الاتجاه الأمامي. يعكس الإنتاجية. يتجه الخط الموجود في هذا الجزء إلى الأعلى بشكل حاد. يميز زيادة كبيرة في الجهد الأمامي ؛
الجزء الأيسر السفلي - يعمل العنصر في الاتجاه المعاكس. يتوافق مع التيار المغلق (العكسي) عبر التقاطع. هنا يعمل الخط بشكل موازٍ للمحور الأفقي. إنه يعكس الارتفاع البطيء للتيار العكسي.

ملحوظة! كلما كان الجزء العلوي العمودي من الرسم البياني أكثر انحدارًا ، وكلما اقترب الخط السفلي من المحور الأفقي ، كانت خصائص التصحيح لأشباه الموصلات أفضل.

وتجدر الإشارة إلى أن CVC يعتمد بشدة على درجة الحرارة المحيطة. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي زيادة درجة حرارة الهواء إلى زيادة حادة في التيار العكسي.
يمكنك بناء VAC بيديك على النحو التالي:

خذ مصدر الطاقة
نقوم بتوصيله بأي ديود (ناقص الكاثود ، بالإضافة إلى الأنود) ؛
خذ قياسات بمقياس متعدد.

من البيانات التي تم الحصول عليها ، تم بناء خاصية الجهد الحالي لعنصر معين. قد يبدو مخططها أو الرسم البياني الخاص بها مثل هذا.

غير الخطي الرابع

يوضح الرسم البياني رمز التحقق من البطاقة (CVC) ، والذي يسمى في هذا التصميم غير الخطي.
ضع في اعتبارك أمثلة لأنواع مختلفة من أشباه الموصلات. لكل حالة فردية ، سيكون لهذه الخاصية جدولها الزمني الخاص ، على الرغم من أنها ستكون جميعها من نفس الطبيعة مع تغييرات طفيفة فقط.

VAC لشوتكي

يعد Schottky أحد أكثر الثنائيات شيوعًا اليوم. سمي هذا الموصل على اسم الفيزيائي الألماني والتر شوتكي. بالنسبة إلى Schottky ، سيكون لخاصية الجهد الحالي الشكل التالي.

VAC لشوتكي

كما ترى ، يتميز Schottky بانخفاض صغير في الجهد في حالة الاتصال المباشر. من الواضح أن الرسم البياني نفسه غير متماثل. في منطقة التحيزات الأمامية ، لوحظ زيادة أسية في التيار والجهد. مع التحيز العكسي والأمامي لعنصر معين ، فإن التيار في الحاجز يرجع إلى الإلكترونات. نتيجة لذلك ، تتميز هذه العناصر بالحركة السريعة ، لأنها لا تحتوي على عمليات انتشار وإعادة التركيب. في هذه الحالة ، سيكون عدم تناسق CVC نموذجيًا لهياكل نوع الحاجز.هنا ، يتم تحديد اعتماد التيار على الجهد من خلال تغيير عدد الناقلات التي تشارك في عمليات نقل الشحنة.

الصمام الثنائي السليكوني و CVC الخاص به

بالإضافة إلى Schottky ، تحظى أشباه الموصلات السيليكونية بشعبية كبيرة في الوقت الحالي. بالنسبة للديود من نوع السيليكون ، تبدو خاصية الجهد الحالي هكذا.

CVC من السيليكون والجرمانيوم الثنائي

بالنسبة لأشباه الموصلات ، تبدأ هذه الخاصية بحوالي 0.5-0.7 فولت. غالبًا ما تتم مقارنة أشباه موصلات السيليكون بأشباه موصلات الجرمانيوم. إذا كانت درجات الحرارة المحيطة متساوية ، فسيظهر كلا الجهازين فجوة نطاقية. في هذه الحالة ، سيكون لعنصر السيليكون تيار أمامي أقل من الجرمانيوم. نفس القاعدة تنطبق على عكس التيار. لذلك ، في أشباه موصلات الجرمانيوم ، يحدث الانهيار الحراري عادةً على الفور إذا كان هناك جهد عكسي كبير.
نتيجة لذلك ، في وجود نفس درجة الحرارة والجهد الأمامي ، سيكون الحاجز المحتمل لأشباه موصلات السيليكون أعلى ، وسيكون تيار الحقن أقل.

VAC والصمام الثنائي المعدل

في الختام ، أود أن أعتبر هذه الخاصية للديود المعدل. الصمام الثنائي المعدل هو نوع من أشباه الموصلات يستخدم لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.

CVC للديود المعدل

يوضح الرسم التخطيطي CVC التجريبي والنظري (خط متقطع). كما ترون ، هم غير متطابقين. يكمن السبب في ذلك في حقيقة أن بعض العوامل لم تؤخذ في الاعتبار للحسابات النظرية:

وجود المقاومة الأومية للقاعدة والمنطقة الباعثة للبلورة ؛
استنتاجاته واتصالاته ؛
إمكانية تسرب التيارات على طول سطح الكريستال ؛
مسار عمليات إعادة التركيب والتوليد في الانتقال للناقلات ؛
أنواع مختلفة من الأعطال ، إلخ.

كل هذه العوامل يمكن أن يكون لها تأثيرات مختلفة ، مما يؤدي إلى الانحراف عن الخاصية النظرية الحقيقية للجهد الحالي. علاوة على ذلك ، فإن درجة الحرارة المحيطة لها تأثير كبير على مظهر الرسم البياني في هذه الحالة.
يوضح منحنى I-V للديود المعدل الموصلية العالية للجهاز في الوقت الذي يتم فيه تطبيق الجهد عليه في الاتجاه الأمامي. في الاتجاه المعاكس ، لوحظ انخفاض الموصلية.في مثل هذه الحالة ، لا يتدفق التيار عبر العنصر عمليًا في الاتجاه المعاكس. لكن هذا يحدث فقط عند بعض معلمات الجهد العكسي. إذا تم تجاوزه ، فإن الرسم البياني يظهر زيادة تشبه الانهيار الجليدي في التيار في الاتجاه المعاكس.

استنتاج

تعتبر خاصية الجهد الحالي لعناصر الصمام الثنائي معلمة مهمة ، تعكس خصائص التوصيل الحالي في الاتجاهين العكسي والأمامي. يتم تحديده اعتمادًا على الجهد ودرجة الحرارة المحيطة.

حل مشكلة وميض شرائط LED في حالة التشغيل "عيون الملاك" للسيارة بيديه الهياكل الداعمة للإضاءة الخارجية: ما تحتاج إلى معرفته

للتحكم في اتجاه التيار الكهربائي ، من الضروري استخدام أجزاء راديو وكهربائية مختلفة. على وجه الخصوص ، تستخدم الإلكترونيات الحديثة لهذا الغرض صمام ثنائي أشباه الموصلات ، ويضمن استخدامه تيارًا سلسًا.

جهاز

الصمام الثنائي الكهربائي أو الصمام الثنائي أشباه الموصلات هو جهاز مصنوع من مواد شبه موصلة (عادة من السيليكون) ويعمل فقط بتدفق أحادي الاتجاه للجسيمات المشحونة. المكون الرئيسي هو جزء بلوري ، مع تقاطع pn ، وهو متصل بوصلين كهربائيين. تحتوي أنابيب الصمام الثنائي الفراغي على قطبين: صفيحة (أنود) وكاثود ساخن.

صور - الصمام الثنائي أشباه الموصلات

لإنشاء ثنائيات أشباه الموصلات ، يتم استخدام الجرمانيوم والسيلينيوم ، كما كان الحال منذ أكثر من 100 عام. يسمح هيكلها باستخدام الأجزاء لتحسين الدوائر الإلكترونية ، وتحويل التيار المتردد والتيار المستمر إلى نبض أحادي الاتجاه ، وتحسين الأجهزة المختلفة. في الرسم التخطيطي ، يبدو كما يلي:

الصورة - تعيين الصمام الثنائي

هناك أنواع مختلفة من الثنائيات شبه الموصلة ، ويعتمد تصنيفها على المادة ومبدأ التشغيل ومجال الاستخدام: ثنائيات زينر ، النبضية ، السبائك ، النقطة ، الدوالي ، الليزر وأنواع أخرى. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام نظائرها من الجسور - وهي مقومات مستوية ومتعددة الكريستالات. يتم إرسال رسالتهم أيضًا بمساعدة اثنين من جهات الاتصال.

المزايا الرئيسية لصمام ثنائي أشباه الموصلات:

قابلية كاملة للتبادل
معلمات إنتاجية ممتازة ؛
التوفر. يمكن شراؤها من أي متجر للسلع الكهربائية أو إزالتها مجانًا من الدوائر القديمة. السعر يبدأ من 50 روبل. في متاجرنا ، يتم تقديم كل من العلامات التجارية المحلية (102 دينار كويتي ، 103 دينار كويتي ، إلخ) والأجنبية.

العلامات

يعد وضع علامة على الصمام الثنائي أشباه الموصلات اختصارًا للمعلمات الرئيسية للجهاز. على سبيل المثال ، KD196V عبارة عن صمام ثنائي من السيليكون بجهد انهيار يصل إلى 0.3 فولت ، وبجهد 9.6 ، وهو نموذج للتطور الثالث.

بناء على هذا:

يحدد الحرف الأول المادة التي صنع منها الجهاز ؛
اسم الجهاز؛
الرقم الذي يحدد الغرض ؛
جهد الجهاز
رقم يحدد معلمات أخرى (يعتمد على نوع الجزء).

فيديو: استخدام الثنائيات

مبدأ التشغيل

تحتوي صمامات أشباه الموصلات أو المعدل على مبدأ تشغيل بسيط إلى حد ما. كما قلنا من قبل ، فإن الصمام الثنائي مصنوع من السيليكون بحيث يكون أحد طرفيه من النوع p والطرف الآخر من النوع n. هذا يعني أن كلا العددين لهما خصائص مختلفة. يحتوي أحدهما على فائض من الإلكترونات ، بينما يحتوي الآخر على فائض من الثقوب. بطبيعة الحال ، هناك منطقة في الجهاز تملأ فيها جميع الإلكترونات فجوات معينة. هذا يعني أنه لا توجد رسوم خارجية. نظرًا لحقيقة أن هذه المنطقة مستنفدة من حاملات الشحنة وتعرف باسم المنطقة الموحدة.

الصورة - مبدأ العملية

على الرغم من حقيقة أن قسم التوصيل صغير جدًا (غالبًا ما يكون حجمه بضعة آلاف من المليمترات) ، لا يمكن للتيار أن يتدفق فيه بالطريقة المعتادة. إذا تم تطبيق جهد بحيث تصبح منطقة النوع p موجبة ومنطقة النوع n ، على التوالي ، سالبة ، تنتقل الثقوب إلى القطب السالب وتساعد الإلكترونات على المرور عبر منطقة التجميع. بنفس الطريقة ، تنتقل الإلكترونات إلى جهة التلامس الموجبة وتتجاوز التلامس الموحِّد. على الرغم من حقيقة أن جميع الجسيمات تتحرك بشحنات مختلفة في اتجاهات مختلفة ، فإنها في النهاية تشكل تيارًا أحادي الاتجاه ، مما يساعد على تصحيح الإشارة ومنع ارتفاع الجهد عند ملامسات الصمام الثنائي.

إذا تم تطبيق الجهد على صمام ثنائي أشباه الموصلات في الاتجاه المعاكس ، فلن يتدفق أي تيار خلاله. والسبب هو أن الثقوب تنجذب إلى الإمكانات السلبية الموجودة في المنطقة من النوع p. وبالمثل ، تنجذب الإلكترونات إلى جهد إيجابي يتم تطبيقه على المنطقة من النوع n. يؤدي هذا إلى زيادة حجم منطقة الدمج ، مما يجعل تدفق جزيئات الاتجاه مستحيلًا.

صور - خصائص أشباه الموصلات

IV- الخصائص

تعتمد خاصية الجهد الحالي للديود شبه الموصّل على المادة التي صنع منها وبعض المعلمات. على سبيل المثال ، يحتوي المعدل المثالي لأشباه الموصلات أو الصمام الثنائي على المعلمات التالية:

مقاومة الاتصال المباشر - 0 أوم ؛
الإمكانات الحرارية - VG \ u003d + -0.1 V.
في القسم المستقيم ، RD> rD ، أي المقاومة المباشرة أكبر من المقاومة التفاضلية.

إذا تطابقت جميع المعلمات ، فسيتم الحصول على الرسم البياني التالي:

الصورة - CVC من الصمام الثنائي المثالي

يستخدم هذا الصمام الثنائي في الهندسة الكهربائية الرقمية ، وصناعة الليزر ، ويستخدم أيضًا في تطوير المعدات الطبية. إنه ضروري لمطالب عالية على وظائف المنطق. ومن الأمثلة على ذلك صمام ثنائي ليزر ، ثنائي ضوئي.

من الناحية العملية ، تختلف هذه المعلمات اختلافًا كبيرًا عن المعلمات الحقيقية. العديد من الأجهزة ببساطة غير قادرة على العمل بهذه الدقة العالية ، أو لا توجد حاجة لمثل هذه المتطلبات. توضح خاصية الدائرة المكافئة لأشباه الموصلات الحقيقية أن لها عيوبًا خطيرة:

الصورة - CVC في الصمام الثنائي الحقيقي لأشباه الموصلات

تشير هذه الخاصية IV لصمام ثنائي أشباه الموصلات إلى أنه أثناء التبديل المباشر ، يجب أن تصل جهات الاتصال إلى الحد الأقصى للجهد. ثم ستفتح أشباه الموصلات لمرور الجسيمات المشحونة الإلكترونية. توضح هذه الخصائص أيضًا أن التيار سوف يتدفق بشكل طبيعي وبدون انقطاع. ولكن حتى تتم مطابقة جميع المعلمات ، لا يقوم الصمام الثنائي بإجراء التيار. في الوقت نفسه ، بالنسبة لمقوم السيليكون ، يختلف الجهد في حدود 0.7 ، وبالنسبة لمقياس الجرمانيوم - 0.3 فولت.

يعتمد تشغيل الجهاز بشكل كبير على مستوى أقصى تيار أمامي يمكن أن يمر عبر الصمام الثنائي. في الرسم البياني ، يتم تعريفه بواسطة ID_MAX. تم تصميم الجهاز بحيث لا يتحمل إلا تيارًا كهربائيًا ذا قوة محدودة عند تشغيله بطريقة مباشرة. خلاف ذلك ، فإن المعدل سوف يسخن ويحترق مثل الصمام العادي. يتم استخدام أنواع مختلفة من الأجهزة للتحكم في درجة الحرارة. بطبيعة الحال ، يؤثر بعضها على الموصلية ، لكنها تطيل من أداء الصمام الثنائي.

عيب آخر هو أنه عند تمرير تيار متردد ، فإن الصمام الثنائي ليس جهاز عزل مثالي. إنه يعمل فقط في اتجاه واحد ، ولكن يجب دائمًا مراعاة تيار التسرب. تعتمد صيغته على المعلمات المتبقية للديود المستخدم. في أغلب الأحيان ، تقوم المخططات بتعيينها على أنها I OP. وجدت دراسة أجراها خبراء مستقلون أن الجرمانيوم يمر حتى 200 A ، والسيليكون حتى 30 A. في الوقت نفسه ، تقتصر العديد من النماذج المستوردة على تسرب 0.5 µA.

صور - الثنائيات المحلية

جميع أنواع الثنائيات عرضة لانهيار الجهد. هذه إحدى خصائص الشبكة التي تتميز بجهد كهربائي محدود. يجب أن يتحمل أي جهاز استقرار (زينر ديود ، ترانزستور ، ثايرستور ، جسر ديود ومكثف). عندما يكون فرق الجهد الخارجي لجهات اتصال الصمام الثنائي لأشباه الموصلات أعلى بكثير من الجهد المحدود ، يصبح الصمام الثنائي موصلًا ، مما يقلل المقاومة إلى الحد الأدنى في ثانية واحدة. لا يسمح الغرض من الجهاز بإجراء مثل هذه القفزات الحادة ، وإلا فسيؤدي ذلك إلى تشويه رمز التحقق من البطاقة (CVC).

ما هو الصمام الثنائي المثالي؟

المهمة الرئيسية للديود المعدل التقليدي هي توصيل الكهرباء في اتجاه واحد وليس في الاتجاه المعاكس. لذلك ، يجب أن يكون الصمام الثنائي المثالي موصلًا جيدًا للغاية مع مقاومة صفرية عندما يتم تطبيق الجهد مباشرة (بالإضافة إلى الأنود ، ناقصًا إلى الكاثود) ، وعازلًا مطلقًا بمقاومة لا نهائية عند عكس الجهد.

هكذا تبدو على الرسم البياني:

يتم استخدام نموذج الصمام الثنائي هذا في الحالات التي تكون فيها الوظيفة المنطقية للجهاز مهمة فقط. على سبيل المثال ، في الإلكترونيات الرقمية.

IV خاصية الصمام الثنائي الحقيقي لأشباه الموصلات

ومع ذلك ، من الناحية العملية ، نظرًا لهيكل أشباه الموصلات ، فإن الصمام الثنائي الحقيقي له عدد من العيوب والقيود مقارنة بالصمام الثنائي المثالي. يمكن ملاحظة ذلك في الرسم البياني أدناه.

V ϒ (جاما) - جهد عتبة التوصيل

مع الاتصال المباشر ، يجب أن يصل الجهد عبر الصمام الثنائي إلى قيمة عتبة معينة - V ϒ. هذا هو الجهد الذي يفتح عنده تقاطع PN في أشباه الموصلات بما يكفي ليبدأ الصمام الثنائي في توصيل التيار جيدًا. قبل أن يصل الجهد بين الأنود والكاثود إلى هذه القيمة ، يكون الصمام الثنائي موصلًا ضعيفًا للغاية. يبلغ V ϒ لأجهزة السيليكون حوالي 0.7 فولت ، وللجرمانيوم - حوالي 0.3 فولت.

أنا D_MAX - أقصى تيار من خلال الصمام الثنائي مع اتصال مباشر

عند التوصيل المباشر ، يكون الصمام الثنائي شبه الموصّل قادرًا على تحمل تيار محدود I D_MAX. عندما يتجاوز التيار عبر الجهاز هذا الحد ، يسخن الصمام الثنائي. نتيجة لذلك ، يتم تدمير البنية البلورية لأشباه الموصلات ، ويصبح الجهاز غير قابل للاستخدام. تختلف قيمة هذه القوة الحالية اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الأنواع المختلفة من الثنائيات والشركات المصنعة لها.

أنا OP - تيار التسرب العكسي

عند إعادة تشغيل الصمام الثنائي ، لا يكون عازلًا مطلقًا وله مقاومة محدودة ، وإن كانت عالية جدًا. هذا يسبب تسرب التيار أو عكس التيار أنا OP. يصل تيار التسرب لأجهزة الجرمانيوم إلى 200 A ، لأجهزة السيليكون حتى عدة عشرات من nA. أحدث ثنائيات السيليكون عالية الجودة مع تيار عكسي منخفض للغاية تبلغ هذه القيمة حوالي 0.5 nA.

PIV (أقصى جهد معكوس) - جهد الانهيار

عند إعادة التشغيل ، يكون الصمام الثنائي قادرًا على تحمل جهد كهربائي محدود - جهد الانهيار PIV. إذا تجاوز فرق الجهد الخارجي هذه القيمة ، فإن الصمام الثنائي يقلل بشكل حاد من مقاومته ويتحول إلى موصل. هذا التأثير غير مرغوب فيه ، حيث يجب أن يكون الصمام الثنائي موصلًا جيدًا فقط عند توصيله مباشرة. تختلف قيمة جهد الانهيار اعتمادًا على أنواع مختلفة من الثنائيات والشركات المصنعة لها.

في معظم الحالات ، بالنسبة للحسابات في الدوائر الإلكترونية ، لا يتم استخدام النموذج الدقيق للديود بجميع خصائصه. يؤدي عدم خطية هذه الوظيفة إلى تعقيد المهمة كثيرًا. إنهم يفضلون استخدام ما يسمى بالنماذج التقريبية.

نموذج تقريبي للديود "الصمام الثنائي المثالي + V"

الأبسط والأكثر استخدامًا هو نموذج المستوى الأول التقريبي. يتكون من الصمام الثنائي المثالي ، ويضاف إليه ، عتبة التوصيل الجهد V ϒ.

نموذج الصمام الثنائي التقريبي "الصمام الثنائي المثالي + V + r D"

في بعض الأحيان يتم استخدام نموذج تقريبي من المستوى الثاني أكثر تعقيدًا ودقة. في هذه الحالة ، تتم إضافة المقاومة الداخلية للديود إلى نموذج المستوى الأول ، وتحويل وظيفته من أسي إلى خطي.

الصمام الثنائي أشباه الموصلات — هذا هو جهاز أشباه الموصلات مع تقاطع pn واحد وقطبين كهربائيين. يعتمد مبدأ تشغيل الصمام الثنائي لأشباه الموصلات على ظاهرة تقاطع pn ، لذلك ، لمزيد من الدراسة لأي من أجهزة أشباه الموصلات ، تحتاج إلى معرفة كيفية عملها.

المعدل الصمام الثنائي (يسمى أيضًا الصمام) هو نوع من الصمام الثنائي شبه الموصّل الذي يستخدم لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر.

يحتوي الصمام الثنائي على سلكين (قطبين) وهما الأنود والكاثود. الأنود متصل بالطبقة p ، الكاثود بالطبقة n. عندما يتم تطبيق علامة موجبة على الأنود ، وعلامة ناقص على الأنود (اتصال مباشر للديود) ، فإن الصمام الثنائي يمرر التيار. إذا تم تطبيق ناقص على الأنود ، وتم تطبيق علامة موجب (التبديل العكسي للديود) على الكاثود ، فلن يكون التيار عبر الصمام الثنائي مرئيًا من خاصية الجهد الحالي للديود. لذلك ، عندما يتم توفير جهد متناوب لإدخال الصمام الثنائي المعدل ، يمر نصف موجة واحدة فقط من خلاله.

خاصية Volt-ampere (VAC) الخاصة بالديود.

تظهر خاصية الجهد الحالي للديود في الشكل. 1. 2 - يُظهر الربع الأول الفرع المباشر للخاصية ، والذي يصف حالة الموصلية العالية للديود بجهد أمامي مطبق عليه ، والذي يكون خطيًا بواسطة دالة خطية متعددة التعريف

u \ u003d U 0 + R D i

حيث: u هو الجهد عبر الصمام أثناء مرور التيار i ؛ U 0 - عتبة الجهد ؛ R د - المقاومة الديناميكية.

في الربع الثالث يوجد الفرع العكسي لخاصية الجهد الحالي ، والذي يصف حالة الموصلية المنخفضة عندما يتم تطبيق الجهد العكسي على الصمام الثنائي. في حالة الموصلية المنخفضة ، لا يتدفق التيار من خلال هيكل أشباه الموصلات عمليًا. ومع ذلك ، هذا صحيح فقط حتى قيمة معينة للجهد العكسي. عند الجهد العكسي ، عندما تصل شدة المجال الكهربائي في تقاطع pn إلى حوالي 10 ثوانٍ V / سم ، يمكن لهذا المجال أن ينقل إلى حاملات الشحنة المتنقلة - الإلكترونات والثقوب التي تنشأ باستمرار في جميع أنحاء الحجم الكامل لهيكل أشباه الموصلات نتيجة للحرارة التوليد - طاقة حركية كافية لتأين ذرات السيليكون المحايدة. يتم تسريع الثقوب الناتجة وإلكترونات التوصيل ، بدورها ، بواسطة المجال الكهربائي للوصل pn وأيضًا تأين ذرات السيليكون المحايدة. في هذه الحالة ، تحدث زيادة تشبه الانهيار الجليدي في التيار العكسي ، t. ه. انهيار الانهيار الجليدي.

الجهد الذي يحدث عنده زيادة حادة في التيار العكسي ، يسمى جهد الانهيار U 3.