أشباه الموصلات Semiconductor 

أشباه الموصلات Semiconductor 

أشباه الموصلات هي مواد تقع خصائصها الكهربائية بين الموصلات والعوازل، مما يجعلها مفيدة في العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة مثل الثنائيات والترانزستورات والدوائر المتكاملة.

يمكن تقسيم المواد أشباه الموصلات إلى :

المواد الموصلة ـ المواد العازلة ـ المواد شبه الموصلة 

المواد الموصلة :

هى المواد التى يمكن لإلكترونات المدارالخارجى فيها أن تتحررمن ذراتها وتتحرك حركة عشوائية بين الذرات وإذا تعرضت لفرق جهد (أى الالكترونات) يشكل تيار كهربى.

ومن أمثلة المواد الموصلة للكهرباء: 

النحاس، والفضة، والذهب، والألومنيوم، والحديد. هذه المعادن تسمح بمرور التيار الكهربائي بسهولة من خلالها. 

المواد العازلة :

هى المواد التى تشد فيها قوة جذب النواة لإلكترونات المدار الخارجى فلا تستطيع الخروج من الذرة.

ومن أمثلة المواد العازلة للكهرباء : 

الورق والزجاج والميكا والبلاستيك والمطاط وغيرها. 

المواد شبه الموصلة :

تعرف المواد شبه الموصلة بالمواد التى تكون عازلة عند درجة الصفر المطلق بفعل الترابط القوى بين ذراتها وتزاد موصليتها بإرتفاع درجة الحرارة حيث تعمل الحرارة على تفكيك الرابطة بين ذراتها.

ومن أمثلة المواد شبه الموصلة : 

هي السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم. 

والشكل يوضح التركيب الذرى لمادة الجرامنيوم ، ويعد السيلكون من أهم عناصر أشباه الموصلات وهوعصب الأجهزة والدوائرالإلكترونية.

يعتبرعنصرا السيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو السيلكون ؟

يعد السيلكون عنصرًا أساسيًا في التكنولوجيا الحديثة، حيث يعتمد عليه الكثير من الأجهزة الإلكترونية والتقنيات المستخدمة في حياتنا اليومية

السيلكون (Silicon) هو عنصر كيميائي رمزه Si وعدده الذري 14. وهو عنصر شبه فلزي، أي يجمع بين خصائص الفلزات واللافلزات. ويوجد في الطبيعة في قشرة الأرض بكميات كبيرة، وترتيبه فى الجدول الدورى للعناصر بعد الألمونيوم مباشرة ، وقبل الكربون والجرامنيوم .

 يُستخدم السيلكون في العديد من التطبيقات، خاصة في صناعة الإلكترونيات وأشباه الموصلات.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

الثنائى (الدايود) Diode:

تعريف الثنائى : 

الدايود هو عنصر إلكتروني يسمح بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد ويمنع مروره في الاتجاه المعاكس. يُعرف أيضًا باسم الثنائي أو الصمام الثنائي أو الموحد. 

باختصار الثنائى (الدايود) هو عنصر اليكترونى يحتوى على طرفين (المصعد والمهبط).

تركيب الثناثى :

يتكون الثنائى (الدايود) من مادتين شبه موصلتين مختلفتين (عادةً السيليكون أو الجرمانيوم) تتصلان ببعضهما البعض.

 باختصار الثنائى (الدايود). يتكون الثناثى شبه الموصل من بلورتين من المواد شبه الموصلة، إحداهما شبه موصل موجب (P) والأخر شبه موصل سالب (N).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

أطراف الثنائى : شبه الموصل (الدايود)

 يتم تصنيع الدايود بأحجام وأشكال مختلفة ، مما يتناسب مع شدة التيار وقيمة الجهد في الدوائر الإلكترونية ، ويحتوي الدايود على طرفين وهما الموجب والسالب .  

الطرف الموجب(P) يسمى المصعد أو الأنود (A)  

والطرف السالب (N) يسمى المهبط أو الكاثود (K)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

نظرية عمل الثنائى:

يسمح الموحد بمرور التيار فى إتجاه واحد ، وذلك عندما يكون جهد المصعد موجب بالنسبة للمهبط (توصيل أمامى) ، والا يمر إلا تيار ضئيل جدا ، عندما يكون جهد المصعد سالبا بالنسبة (للمهبط توصيل عكسى) ، ويعمل الدايود فعليا بإعتباره كمفتاح جهد يوصل فى أحد الإتجاهات والا يوصل فى الإتجاه الأخر

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

طريقة فحص الدايود:

 سنفحص الدايود بإستخدام جهاز باستخدام جهاز الملتيميتر الرقمى على وضع علامة الموحد ، ضع الكابل الأحمر للمقياس على طرف (الأنود) للدايود ، بينما الكابل الأسود على طرف (الكاثود) للدايود ، إذا ظهرت القراءة فإن الدايود سليم وفى الإنحياز الأمامى. 

إعكس طرفين الأفوميتر، ضع الكابل الأسود على طرف (الأنود) للدايود ، بينما الكابل الأحمر على طرف (الكاثود) للدايود ، سنلاحظ لا تظهر قراءة على جهاز الأفوميتر ، فإن الدايود يكون سليم وفى حالة الإنحياز العكسى ، ويكون الدايود سليم ، أما اذا ظهرت القراءة فى كلا الوضعين فإن الدايود يكون تالف .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

أنواع الدايودات (الثنائيات):

الثنائيات لها عدة أنواع كثيرة مع تطور التكنولوجيا.

سنتعرف فى هذا الشرح أيضا على خمسة أنواع من الدايودات (الثنائيات).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 أولا: ثنائى السيليكون (الموحد السيلكونى ) (Sillicon diode) .

هو الثنائى المصنوع السيليكون ، ومحقون بشوائب تكون بلورة موجبة ، ومع شوائب أخرى تكون بلورة سالبة ، بحيث تكون البلورتان الموجبة والسالبة متجاورتين ، ويعتبر ثنائى السيليكون من القطع  المشهورة فى الدوائر الإلكترونية ، ويستخدم دائما فى دوائر القدرة ، مثل دوائر التوحيد ، والجهد الحافز له 0.7V 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثانيا : ثنائى الجيرمانيوم (Germanum diode) .

هو الثنائى المصنوع من الجيرمانيوم ،التي تستخدم مادة الجرمانيوم كمادة شبه موصلة أساسية. تسمح هذه الثنائيات بمرور التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط، وتمنع مروره في الاتجاه المعاكس. تتميز ثنائيات الجرمانيوم بجهد انخفاض أمامي أقل من ثنائيات السيليكون، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الجهد المنخفض

ويختلف عن السيليكون بأن الجهد الحافز له0.3V وهو جزءً من الدائرة الكهربائية ويقوم بتوصيل الإشارة الكهربائية من خلال الثنائي الذي يسير في إتجاه واحد فقط .

ويستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات الإلكترونية، خاصة في تلك التي تتطلب جهدًا أماميًا منخفضًا أو استجابة سريعة للترددات العالية. تشمل الاستخدامات الشائعة الكشف عن الترددات الراديوية، والدوائر التماثلية والصوتية،

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 ثالثا : ثنائى الزينر (Zener diode) .

ثنائي الزينر (Zener Diode) هو نوع خاص من الثنائيات (الدايودات) 

مصمم خصيصًا للعمل في حالة الانحياز العكسي عندما يكون فرق الجهد المطبق عليه أعلى من جهد معين يُعرف باسم جهد الإنهيار أو جهد الزينر.

يُستخدم ثنائي زينرعادة كمنظم جهد فى تثبيت جهد الخرج ،  ويتميز ثنائي الزينر بأنه يحافظ على جهد ثابت، مما يجعله مفيدًا في تطبيقات تنظيم الجهد.، وقيمة الجهد عادة تكون مكتوبة على قطعة الزينر، والخط الأسود دائما يدل على الكاثود.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 رابعا: ثنائى الإنبعاث الضوئى (LED) .

هو الصمام الثنائى الباعث  للضوء ، وهو مصدر ضوئي مصنوع من مواد أشباه الموصلات تبعث الضوء حينما يمر خلاله تيار كهربائي ، ولمعرفة طرف الكاثود أو الأنود تجد طرف أطوال من الطرف الأخر، الطرف الأطوال هو الأنود .

يستخدم LED على نطاق واسع في العديد من التطبيقات مثل الإضاءة، وشاشات العرض، والإلكترونيات.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 خامسا: الثنائي الضوئي  (Photo diode) .

يتكون الثنائي الضوئي  من شبه موصل (P)، والأخر سالب (N ) ونافذة شفافة منفذة للضوء ، عندما يسقط الضوء على الثنائى الضوئى يقوم الضوء بكسر الروابط البلورية ، ويتحرر عدد من الشحنات التى تسمى بشحنات الأقلية ، يزاد هذا العدد بزيادة الضوء الساقط .

يستخدم الثنائي الضوئي على نطاق واسع في الكشف عن الضوء وتطبيقات استشعار الضوء، وله استخدامات عديدة  فى جميع الأجهزة.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

طريقة توصيل الثنائى شبه الموصل فى الدوائر الالكترونية:

أولا طريقة الانحياز الأمامى: 

حيث يتم توصيل أطراف الثنائى مع مصدر للطاقة الكهربائية ومصباح على التوالى ، يوصل  طرف الثنائى الموجب  مع الطرف الموجب للبطارية والطرف السالب للبطارية متصل مع الطرف الأول للمصباح ، والطرف الثانى للمصباح مع الطرف السالب  للثنائى كما بالصورة ، وفى هذه الحالة يسمح الثنائى بمرور التيار الكهربائى من خلاله.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثانيا  طريقة الإنحياز العكسى:

يتم توصيل أطراف الثنائى بشكل عكسى ، يوصل طرف الثنائى الموجب مع الطرف السالب للبطارية وطرف الثنائى السالب مع الطرف الأول للمصباح ، والطرف الثانى من المصباح  مع الطرف الموجب للبطارية ، وفى هذه الحالة يكون الثنائى مانع لمرور التيار الكهربائى والا يعمل المصباح.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

دوائر التوحيد: 

دوائر التوحيد هى دوائر تحويل التيار الكهربائى من التيار المتردد AC إلى تيار مستمر DC .

فى الصورة الموضحة أنواع دوائر التوحيد  مع رسم توضيحى لشكل الموجة قبل التوحيد وبعد التوحيد.

نصف الموجة : بثنائى واحد. 

موجة كاملة : بإثين ثنائى  باستخدام  طرف مشترك بين ملفين.

 موجة كاملة : باستخدام أربعة ثنائيات.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

تركيب دوائر التوحيد: 

تتركب دوائر التوحيد من مجموعة من الموحدات السيليكونية ومكثفات للتنعيم أيضا 

أنواع دوائرالتوحيد:

أولا : دائرة تقويم نصف موجة باستخدام (موحد واحد) 

ويظهر الشكل التالى تركيب دائرة التقويم نصف موجة ومكوناتها كما بالشكل 

نعلم أن الدايود يمرر التيار الكهربى فى إتجاه واحد فقط وهو الإتجاه الذى يجعله متصلا توصيلا أماميا ، لذلك فإن الدايود إذا اتصل بمصد تيار متردد فإنه سوف يمرر إتجاه واحد فقط من الإشارة ، الإتجاه الموجب أو السالب حسب توصيله.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثانيا: دائرة تقويم موجة كاملة بإستخدام دائرة القنطرة (Bridge Circuit) المكونة من (أربعة موحدات)

هى الطريقة الثانية والأكثر كفاءة والتى تستفيد من كامل الإشارة المترددة الداخلة والشكل يوضح طريقة القنطرة أربع موحدات للحصول على النتيجة المطلوبة.

لاحظ أنه عند مرورالإشارة المتغيرة ، فإنه فى النصف الموجب سوف تكون الدايودات  ( D1 و D2 ) متصلين توصيلا أماميا

(أى كأنهم مفاتيح مغلقة) ، وباقى الدايودات ستكون متصلة بشكل عكسى (أى كأنهم مفاتيح مفتوحة) كما بالشكل  (D1 و D2 ) متصلين توصيلا أماميا.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

بهذا الشكل سوف يسرى التيار للحمل ويكون الموجب فى الطرف الأعلى ، والسالب فى الطرف الأسفل ، وفى حالة مرور النصف السالب من الموجة ، فإن الدايودات (D1 و D2 ) ، سوف تكون هى المتصلة أماميا وباقى الدايودات ستكون متصلة عكسيا  كما بالشكل ( D4 و D3 ).

وبهذه الطريقة سوف يسرى التيار للحمل ويكون الموجب على الطرف العلوى للحمل أيضا ، والسالب على الطرف السفلى  فيكون شكل إشارة الخرج كما بالشكل يوضح إشارة الدخل وإشارة الخرج

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

فى الشكل الموضح إشارة الدخل وإشارة الخرج.

على اليمين إشارة الدخل ، وعلى اليسار إشارة الخرج.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثالثا : دائرة تقويم موجة كاملة بإستخدام دائرة القنطرة الجاهزة Bridge Circuit

وتسمى الثنائيات الجسرية والشكل يوضح أمثلة لبعض دوائر القنطرة الجاهزة 

 ويطلق عليه تجاريا بريدج.

يتكون البريدج (القنطرة) داخليا من أربعة ثنائيات عادية موصلة مع بعضها بشكل  كوبرى ، يحتوى البريديج على أربعة نقاط يكون مشار عليها بالرموز التالية

 (  ~ ، ~ ، - ، + )

إشارتتى ( ~ ، ~  ) الموجودة على القطبين هى مدخل البريدج ( تيار متردد). 

إشارتى( - ، + ) هى مخارج البريدج موجب وسالب. 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

رابعا : دائرة تقويم موجة كاملة بإستخدام موحدين ومحول ذو طرف وسط 

تحتاج هذه الدائرة إلى محول ذو ملفين وله طرف مشترك بين الملفين  كما بالشكل 

عند مرور النصف الموجب من الموجة . فإن الدايود الموجود فى الأعلى سيكون موصلا توصيلا أماميا ، والدايود السفلى سيكون موصلا توصيلا عكسيا ، وعند مرور النصف السالب من الموجب يحدث العكس وبالتالى فإن الإشارة الناتجة فى الخرج تكون كما هى كما هى موضحة بالشكل دائرة توحيد موجه كاملة باستخدام موحدين ومحول ذو طرف وسط .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

فحص القنطرة:

يتم فحص الموحد فى القنطرة كما أننا نفحص الثنائى الموحد العادى بأخذ كل نقطتين بالنظر إلى الشكل السابق أى أننا سنفحص الثنائيات الأربعة (بإستخدام الأفوميتر).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

دوائر التنعيم:  

إذا تم توصيل أى مكثف على التوازى يعمل على تنعيم الجهد ، ولاكن إذا كان المكثف صغير السعة جدا ، فإن عملية التنعيم التى سيقوم بها ستكون غير ملحوظة نهائيا ، ولذلك نستخدم مكثفات ذات سعة كهربية عالية فى عملية التنعيم حتى يكون زمن التفريغ كبير، لذا نستخدم المكثفات الكميائية فى عمليات تنعيم الجهد  نظرا لسعتها الكبيرة. 

انظر الشكل لاحظ كيف قام المكثف بعمل تنعيم للتيار، ولاكن لاحظ أيضا أنه ما زال هناك تذبذب قليل فى الإشارة ، فتلك الإشارة لا يمكن أن تدخل على الجهازالإلكترونى مباشرة بهذا الشكل ، لذا نقوم بعملية التثبيت فى النهاية.

الشكل يوضح دائرة تنعيم الجهد مع رسم توضحى  تذبذبات الجهد.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

تثبيت الجهد:

لابد من التعرف على عنصر إلكترونى هام أولا قبل التحدث عن مرحلة تثبيت الجهد وهو 

(موحد الزينر ) Zenger-Diode 

موحد الزينر هو دايود عادى ، ولاكن عملية إضافة الشوائب تكون مكثفة.

فكرة عمل ثنائى الزينر:

صنع خصيصا للعمل فى إتجاه التوصيل العكسى ، ولاكن إذا تم توصيله أماميا فإنه يوصل التيار، وإذا تم توصيله عكسيا فإنه يمنع مرور التيار، ولاكن إذا كان مصدر الجهد فى حالة تزايد فى القيمة ( وزينر متصل عكسيا ) ، فإن فرق الجهد المطبق على ثنائى زينر يبدأ يزيد مع زيادة الجهد للمصدر، حتى يصل إلى قيمة معينة للجهد ، فيثبت فرق الجهد بين طرفيه عند هذه القيمة حتى لو زادت قيمة مصدر الجهد عن ذلك.

إذن ثنائى الزينر يوصل عكسيا ، ويعرف بجهد تشغيله ويرمز له بالرمز كما بالصورة .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

والدائرة توضح عمل ثنائى الزينر.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

فنلاحظ أن فرق الجهد المطبق على ثنائى زينر 

هو مصدر جهد ثابت آخر كما بالصورة

الآن فى مرحلة التثبيت ، يتم استخدام ثنائى زينر.

 فيعمل على تثبيت قيمة التيار فى الخرج كما بالصورة.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 استخدامات الدايود:

سنتعرف على  تطبيقات الدايود المستخدمة في حياتنا اليومية .

 يستخدم فى دوائر توحيد نصف الموجة ، يستخدم فى دوائر توحيد الموجة الكاملة .

 يستخدم فى دوائر تنظيم الجهد ، يستخدم  كمستشعر للضوء والحرارة .

يستخدم كمصدر ضوئي ،  يستخدم فى الحماية من التيار العكسي .

 يستخدم فى الحماية من انعكاس القطبية .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

أسئلة وإجابتها 

 

ماهى عائلة  أشباه الموصلات ؟

المواد شبه الموصلة هى مواد تقع فى خصائصها بين المواد العازلة والمواد الموصلة مثل السيلكون والجرامانيوم .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

اذكر خمسة  أنواع من السيلكون  ؟

ثنائى السيلكون 

ثنائى الجرامنيوم

ثنائى زينر موحد الزينر 

ثنائى الانبعاث الضوئى الليد

الثنائى الضوئى ( فوتو دايود)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 ما هى إنحيازات الموحد السيليكونى ؟

إنحياز أمامى

 يتم توصيل سالب البطارية بالطرف (N ) فى الثنائى وموجب البطارية بالطرف (P) فى الثنائى .

إنحياز عكسى 

 يتم توصيل موجب البطارية بالطرف (N ) فى الثنائى وسالب  البطارية بالطرف (P)  فى الثنائى .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هى أنواع دوائر التوحيد ؟

دائرة تقويم نصف موجة بإستخدام موحد واحد .

دائرة تقوم موجة كاملة بإستخدام القنطرة أربعة موحدات .

دائرة توحيد موجة كاملة بإستخدام موحدين بمحول ذو طرف وسط .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الغرض من دائرة التوحيد ؟

دائرة التوحيد الغرض منها تحويل التيارالكهربى من التيار المتردد (AC)  إلى تيار مستمر (DC).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مما تتركب دوائر التوحيد ؟

تتركب دوائر التوحيد من مجموعة من الموحدات السيليكونية ومجموعة مكثفات للتنعيم 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مما يتكون  الثنائى الدايود ؟

يتكون الثنائى الدايود من بلورتين شرحتين .   

بلورة (P ) موجبة   -  وبلورة ( N ) سالبة . وهما من أشباه المواصلات سيليكون وجرامنيوم وله طرفين أنود وكاثود ( مصعط ، ومهبط ).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هى نظرية عمل الموحد السيليكونى (الثناثى ) ؟

نظرية عمله يسمح بمرور التيار الكهربى فى إتجاه واحد. عندما يكون جهد المصعد موجب بالنسبة لجهد المهبط إنحياز أمامى والا يمر إلا تيار كبير جدا عندما يكون جهد المصعد سالب . ويعتبر الدايود مفتاح جهد يوصل فى أحد الإتجاهات والا يوصل فى الإتجاه الأخر .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

هل السيليكون في حالته النقية ليس موصلًا جيدًا للكهرباء ؟

في حالته النقية ، يحتوي السيليكون على عدد قليل جدًا من الإلكترونات الحرة ، ولهذا تكون قدرته على توصيل الكهرباء ضعيفة. 

 باختصار - السيليكون النقي = شبه موصل = توصيل ضعيف للكهرباء.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما المواد التى يطعم بيها السيليكون ليصبح مادة موصلة موجبة ؟

حتى تتحول بلورة السيليكون  بلورة موجبة فإنه يتم تطعيمها بشوائب مثل الغاليوم  والبورون ليقوم أى منهما بمهمة تغير طبيعة السيليكون .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

عرف الثنائى ؟

الثنائي أو الديود (Diode) هو عنصر إلكتروني يسمح بمرور التيار الكهربائي في إتجاه واحد فقط ، ويمنعه في الإتجاه الآخر . و يحتوى على طرفين المصعد والمهبط .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

بين بالرسم تركيب الثنانى ؟

الصورة توضح تركيب الثنائى 

الطرف السالب والطرف الموجب 

ومنطقة الاستنزاف

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

وضح بالرسم رمز الثنائى وشكله التجارى ؟

الصورة توضح رمز الثنائى  ويحتوى على القطب الموجب والقطب السالب 

وأيضا شكل الثنائى التجارى 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مما تتكون دوائر التوحيد ؟

تتكون دوائر التوحيد من مجموعة من الموحدات السليكونية ومكثفات للتنعيم 

الموحدات : هي العنصر الأساسي في دوائر التوحيد ، لأنها تسمح بمرور التيار في إتجاه واحد فقط.

مكثف كميائى : لتنعيم التيار بعد التوحيد وجعل التيار المستمر أكثر ثباتًا.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هى أنواع دوائر التوحيد  مع الرسم ؟

1- نصف الموجة 

تستخدم دايود واحد فقط  يمرر نصف الموجة الموجب فقط من التيار المتردد وتمنع النصف السالب.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

2 - موجة كاملة بإستخدام محول ذو طرف وسط 

تستخدم دايودين مع محول ذو طرف وسط

كل دايود يمرر نصف دورة من الإشارة ، واحدة للنصف الموجب وواحدة للنصف السالب.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

3 - موجة كاملة بجسر 

أربعة دايودات  لا تحتاج محول خاص ويوحد كامل الموجة.
خلال كل نصف دورة (موجب أو سالب)، يتم تفعيل زوجين من الدايودات لتوصيل التيار في نفس الإتجاه عبر الحمل.
النصف الموجب والسالب من الموجة يتم تحويلهما إلى تيار مستمر.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

وضح بالرسم شكل الموجة الكاملة قبل التوحيد وبعد التوحيد ؟

الشكل يوضح الموجة قبل التوحيد

وبعد التوحيد

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ارسم دائرة توحيد موجة كاملة بإستخدام أربعة موحدات ؟

الشكل يوضح دائرة توحيد موجة كاملة 

بإستخدام اربع موحدات 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما اسم المكون الذى يقوم بعملية تنعيم الجهد وتحسين شكل الموجة وجعلها أقرب ما يكون للجهد المستمر ؟

المكثف الكميائى . يوضع المكثف بعد مخرجات دائرة التوحيد كلما زادت سعة المكثف  زادت قدرته على تقليل التموجات وجعل الجهد أنعم. 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ماذا يحدث لو كانت سعة مكثف التنعيم صغيرة ؟

فإن عملية التنعيم التى سيقوم بها ستكون غير ملحوظة نهائيا .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

أى المكثفات تستخدم لتكون عملية التنعيم سليمة ؟

تستخدم مكثفات كميائية ذات سعة كهربية عالية فى عملية التنعيم حتى يكون زمن التفريغ كبير .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 وضح بالرسم شكل موحد الزينر التجارى ورمزه فى الدائرة الإلكترونية ؟

الشكل يوضح  موحد الزينر التجارى ورمزه فى الدائرة الالكترونية .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ارسم دائرة كهربية مكونة من

 ( زينر- مقاومة - بطارية )

 توضح فيها توصيل موحد الزينر ؟

الدائرة الموضحة توضح دائرة كهربائية مكونة من زينر، ومقاومة ، وبطارية 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

أى المكثفات تستخدم لتكون عملية التنعيم سليمة ؟

المكثف الكميائى  بحيث تكون سعته أكبر كلما زاد التيار المطلوب من الدائرة.

كلما زادت السعة ، أصبح الجهد الخارج أنعم وأقل تموجا.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مما تتكون دوائر التوحيد ؟

تتكون دوائر التوحيد عادة من مكونات بسيطة أساسية،أهمها:

الديودات (Diodes)

وهي العنصر الرئيسي الديود يسمح بمرور التيار في إتجاه واحد فقط ، ويمنع مروره في الاتجاه العكسي لذلك نستخدمها لتوحيد التيارالمتردد.

المحول الكهربائي (Transformer) (اختياري)

إذا كنت بحاجة لتغيير قيمة الجهد (رفع أو خفض)، يتم استخدام محول قبل التوحيد.

مكثف (Capacitor) (للتنعيم)

بعد التوحيد بالديودات، يكون التيار شبه مستمر لكنه فيه تموجات (Ripple)،لذلك نضيف مكثف ليخزن الشحنات ويملأ الفجوات ، فيصبح التيارأنعم وأقرب للمستمرالصافي.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ارسم دائرة توحيد نصف موجة ؟

الشكل يوضح دائرة توحيد نصف موجة باستخدام موحد واحد وشكل الموجة قبل التوحيد وبعده.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

تدريب عملى على دايود الزينر ؟

مكونات الدائرة :

بطارية 9 فولت - مفتاح - مقاومة 1 كيلوأوم - زينر 2.7 فولت - أفوميتر

خطوات التنفيذ:

1 - وصل الدائرة بالمكونات المذكورة أعلاه .

الصورة توضح التوصيل.

2 - قيس الجهد على طرفى الزينر ومقاومة الحمل. 

الجهد على طرفى الزينر أثناء القياس هو vzi= 2.61v

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

اشرح باختصار نظرية عمل الثنائي؟

نظرية عمل الثنائي تقوم على السماح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط عندما يكون موصلاً أماميًا. يعمل كمفتاح جهد يوصل في اتجاه ولا يوصل في الاتجاه الآخر.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

متى يسمح الثنائي بمرور التيار الكهربائي؟

عندما يكون جهد المصعد سالبًا بالنسبة للمهبط، يكون الثنائي في حالة التوصيل العكسي. في هذه الحالة، لا يمر إلا تيار ضئيل جدًا عبر الثنائي، ويعمل كدائرة مفتوحة تقريبًا

باختصار، الثنائي يعمل كـصمام  للتيار، يسمح بمروره في اتجاه واحد ويمنعه في الاتجاه المعاكس. 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الجهاز المستخدم لفحص الدايود؟ وما هو الوضع الذي يجب ضبطه عليه؟

الجهاز المستخدم لفحص الدايود هو الأوميتر وعند فحص الدايود يجيب ضبط الأوميتر على وضع علامة الموحد

لفحص الدايود في الانحياز الأمامي، يجب وضع الكابل الأحمر للمقياس على طرف الأنود للدايود، ووضع الكابل الأسود على طرف الكاثود. إذا ظهرت قراءة، فإن الدايود سليم وفي حالة الانحياز الأمامي

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

صف الخطوات الأولى لفحص الدايود في حالة الانحياز الأمامي باستخدام الأفوميتر؟

لفحص الدايود في الانحياز الأمامي، يجب وضع الكابل الأحمر للمقياس على طرف الأنود للدايود، ووضع الكابل الأسود على طرف الكاثود. إذا ظهرت قراءة، فإن الدايود سليم وفي حالة الانحياز الأمامي.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

كيف يمكن معرفة أن الدايود تالف بناءً على نتائج فحص الأفوميتر؟

يكون الدايود تالفًا إذا ظهرت قراءة على جهاز الأفوميتر في كلا الوضعين (عند توصيل الكابلات في الاتجاه الأمامي وفي الاتجاه العكسي). هذا يشير إلى أن الدايود لا يؤدي وظيفته بشكل صحيح في منع التيار

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الغرض الأساسي لدوائر التوحيد؟ 

الغرض الأساسي لدوائر التوحيد هو تحويل التيار الكهربائي من تيار متردد (AC) إلى تيار مستمر (DC).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هي المكونات الأساسية لدوائر التوحيد؟

 تتركب دوائر التوحيد من مجموعة من الموحدات السيليكونية ومكثفات للتنعيم

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هي الميزة الرئيسية لدائرة تقويم الموجة الكاملة باستخدام دائرة القنطرة مقارنة بدائرة تقويم نصف الموجة؟

 الميزة الرئيسية هي أنها تستفيد من كامل الإشارة المترددة الداخلة (كل من النصف الموجب والسالب للموجة). هذا يؤدي إلى خرج تيار مستمر أكثر سلاسة وكفاءة أعلى

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هي الرموز التي تشير إلى مداخل ومخارج "البريدج" الجاهز؟ 

إشارتا ( ~ ، ~ ) تشيران إلى مدخلات البريدج (التيار المتردد). إشارتا ( - ، + ) هما مخارج البريدج (الموجب والسالب للتيار المستمر)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

كيف يختلف الانحياز العكسي عن الانحياز الأمامي في توصيل الثنائي؟

في الانحياز العكسي، يتم توصيل الطرف الموجب للثنائي بالطرف السالب للبطارية والطرف السالب للثنائي بالطرف الموجب للبطارية. على عكس الانحياز الأمامي، في هذه الحالة، يمنع الثنائي مرور التيار الكهربائي

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الغرض من استخدام المكثفات الكيميائية ذات السعة العالية في دوائر التنعيم؟ الغرض هو ضمان زمن تفريغ كبير، مما يؤدي إلى تنعيم ملحوظ للجهد وتقليل التذبذب في الإشارة الخارجة. المكثفات ذات السعة الصغيرة جدًا لا توفر تنعيماً فعالاً

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الدور الأساسي لثنائي الزينر في دائرة تثبيت الجهد؟ 

ثنائي الزينر مصمم للعمل في اتجاه التوصيل العكسي، وعندما يصل الجهد المطبق عليه إلى قيمة معينة (جهد الزينر)، فإنه يثبت فرق الجهد بين طرفيه عند هذه القيمة بغض النظر عن زيادة جهد المصدر. هذا يضمن جهد خرج ثابتًا

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الغرض الأساسي لدوائر التوحيد؟ 

الغرض الأساسي لدوائر التوحيد هو تحويل التيار الكهربائي من تيار متردد (AC) إلى تيار مستمر (DC).

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ما هو الانحياز الأمامي للثنائي شبه الموصل؟

الانحياز الأمامي للثنائي شبه الموصل: يتم توصيل الطرف الموجب للثنائي بالطرف الموجب للبطارية، والطرف السالب للثنائي بالطرف السالب للبطارية (عبر حمل). في هذه الحالة، يسمح الثنائي بمرور التيار الكهربائي.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

اشرح كيف تعمل دائرة تقويم نصف الموجة باستخدام موحد واحد؟

 يمرر الدايود التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط (الاتجاه الأمامي). لذلك، إذا اتصل الدايود بمصدر تيار متردد، فإنه سوف يمرر اتجاه واحد فقط من الإشارة (الموجب أو السالب) اعتمادًا على توصيله، مما ينتج عنه تيار نبضي نصف موجة

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

مع تحيات فنى الكترونيات 
سمير حسانين 
مصر ـ المنصورة ـ ميت سلسيل