أنواع الديودات types of diodes
الـديودات القـياسيـة..
تعتبر ديودات الإشارة (signal diodes) القياسية أحد أكثر أعضاء عائلة الديودات شيوعاً وانتشاراً. في المتوسط يكون لها مدى فرق جهد أمامي متوسط، بينما يكون أقصى معدل للتيار (maximum current rating) منخفض. أحد أكثر الديودات انتشاراً من هذا النوع هو الديود 1N4148. ومن أهم خواصه فرق الجهد الأمامي النموذجي قيمته 0.72V، وأقصى معدل تيار أمامي 300mA.يعتبر المُقوم (rectifier) أو ديود القدرة (power diode) ديوداً قياسياً ولكنه يتميز بمعدل أقصى تيار (maximum current rating) أعلى من الطبيعي، وغالباً ما يرتبط ذلك مع جهد أمامي أعلى أيضاً. لنأخذ ديود 1N4001 كمثال، نجد أن معدل التيار 1A والجهد الأمامي 1.1V.
ديود 1N4001 (مثبت عبر الثقوب)، لاحظ وجود حلقة دائرية رمادية لتحديد الطرف الذي يمثل المهبط.
ملحوظة: الديودات تشبه المقاومات في وجود طريقتين للتثبيت إما أن يتم تثبيتها عبر الثقوب (through hole) واختصارها (PTHH)، أو أن تكون سطحية (surface-mount) وتختصر (SMD).
بطبيعة الحال نجد أن معظم الديودات من النوع السطحي وتأتي بأشكل وأحجام مختلفة. لاحظ أن كل ديود توجد عليه إشارة (حتى لو صغيرة) تحدد الطرف الذي يمثل المهبط.
مجموعة من الديودات الباعثة للضوء (يتم تثبيتها عبر الثقوب) بألوان وأحجام مختلفة.مثل الديودات القياسية، تسمح الديودات الباعثة للضوء بمرور التيار في اتجاه واحد فقط، وهي أيضاً لها معدل جهد أمامي يمثل الجهد اللازم لجعلها تضيء. في الغالب يكون معدل الجهد الأمامي (VF) للديود الباعث للضوء أكبر من نظرائه من الديودات القياسية (بين 1.2V إلى 3V) وهو يتوقف على اللون الذي يبعثه الديود. على سبيل المثال نجد الجهد الأمامي للديود الأزرق شديد الإضاءة حوالي 3.3V، بينما الديود الأحمر شديد الإضاءة من نفس الحجم يكون جهدة الأمامي حوالي 2.2V.
بالتأكيد ستقابل الكثير من الديودات الباعثة للضوء في تطبيقات الإضاءة. إنها مبهجة وجميلة! والأكثر من ذلك أنها منتشرة بشكل كبير بسبب كفاءتها العالية؛ فهي تستخدم في إضاءة الشوارع، شاشات العرض، الإضاءة الخلفية وغيرها الكثير والكثير. توجد أيضاً ديودات باعثة للضوء تشع ضوء غير مرئي للعين البشرية (مثل الديودات الباعثة للأشعة تحت الحمراء) التي تمثل أساس معظم أجهزة التحكم عن بعد. أحد الاستخدامات الأخرى الشائعة للديودات الباعثة للضوء هو العزل الكهروضوئي (optically isolating) لدائرة عالية الجهد (خطرة) عن دائرة ذات جهد منخفض. تتكون العوازل الكهروضوئية (opto-isolators) من ديود باعث للأشعة تحت الحمراء مع حساس ضوئي (photo sensor)، يسمح هذا الحساس الضوئي بمرور التيار عندما يسقط عليه الضوء الصادر من الديود الباعث للضوء. في الأسفل نجد مثالاً لدائرة عازل كهروضوئي، لاحظ أن الرمز التوضيحي للديود الباعث للضوء يختلف عن رمز الديود القياسي، حيث نجد زوجاً من الأسهم يمتدان خارج رمز الديود.
ديود شوتكي (Schottky Diode)...
يوجد أيضاً ديود شوتكي، وهو أحد الديودات الشائعة جداً. في ديود شوتكي يكون تركيب شبه الموصل مختلف إلى حد ما عن تركيب الديود القياسي، وينتج عن ذلك وجود جهد أمامي أقل (عادة يكون بين 0.15V إلى 0.45V)، وكذلك يكون له جهد انهيار مرتفع للغاية.
لديود شوتكي فائدة كبيرة خصوصاً في تقليل الفقد في الطاقة، حيث يتم الحفاظ على معظم الجهد. كما أن له رمز فريد في الدوائر الإلكترونية، حيث يوجد انحناءان عن نهايته في الخط الممثل للمهبط.
ديود زينر هو أكثر أنواع الديودات غرابة وتميز، فغالباً ما يتم استخدامه بغرض توصيل التيار العكسي. يتم تصميم ديودات زينر بحيث يكون لها جهد انهيار محدد بشكل دقيق يطلق عليه جهد انهيار زينر (Zener breakdown)، أو جهد زينر (Zener voltage). عندما يسري تيار كبير خلال ديود زينر في الاتجاه العكسي، يكون فرق الجهد خلاله ثابتاً عند قيمة تساوي جهد الانهيار.
بفضل خاصية جهد الانهيار التي تتميز بها ديودات زينر يتم استخدامها بشكل كبير لإنتاج جهد ثابت مساوي لجهد زينر الخاص بها (جهد الانهيار). ويمكن استخدامها كمنظم للجهد (voltage regulator) للأحمال الصغيرة، ولكنها ليست مصنوعة لتنظيم التيارات ذات الأحمال الكبيرة (تستهلك كمية كبيرة من التيار).
ديودات زينر مميزة بشكل كافي لكي يكون لها رمز مميز خاص بها في الدوائر الإلكترونية، يتميز رمز ديود زينر بوجود خطين مائلين عند نهايته من جهة المهبط، ويمكن كذلك أن يتم كتابة جهد زينر بجوار الرمز. على السبيل المثال الدائرة التالية تحتوي على ديود زينر 3.3V وظيفته إنتاج جهد ثابت بقيمة 3.3V.
ملحوظة: الديودات تشبه المقاومات في وجود طريقتين للتثبيت إما أن يتم تثبيتها عبر الثقوب (through hole) واختصارها (PTHH)، أو أن تكون سطحية (surface-mount) وتختصر (SMD).
بطبيعة الحال نجد أن معظم الديودات من النوع السطحي وتأتي بأشكل وأحجام مختلفة. لاحظ أن كل ديود توجد عليه إشارة (حتى لو صغيرة) تحدد الطرف الذي يمثل المهبط.
الديود الباعث للضوء (Light-Emitting Diode) (LED)
تعتبر الديودات الباعثة للضوء أكثر أنواع الديودات جاذبية، هذه الديودات تضيء فعلياً عندما يتم تطبيق جهد موجب بين طرفيها. بالتأكيد ستقابل الكثير من الديودات الباعثة للضوء في تطبيقات الإضاءة. إنها مبهجة وجميلة! والأكثر من ذلك أنها منتشرة بشكل كبير بسبب كفاءتها العالية؛ فهي تستخدم في إضاءة الشوارع، شاشات العرض، الإضاءة الخلفية وغيرها الكثير والكثير. توجد أيضاً ديودات باعثة للضوء تشع ضوء غير مرئي للعين البشرية (مثل الديودات الباعثة للأشعة تحت الحمراء) التي تمثل أساس معظم أجهزة التحكم عن بعد. أحد الاستخدامات الأخرى الشائعة للديودات الباعثة للضوء هو العزل الكهروضوئي (optically isolating) لدائرة عالية الجهد (خطرة) عن دائرة ذات جهد منخفض. تتكون العوازل الكهروضوئية (opto-isolators) من ديود باعث للأشعة تحت الحمراء مع حساس ضوئي (photo sensor)، يسمح هذا الحساس الضوئي بمرور التيار عندما يسقط عليه الضوء الصادر من الديود الباعث للضوء. في الأسفل نجد مثالاً لدائرة عازل كهروضوئي، لاحظ أن الرمز التوضيحي للديود الباعث للضوء يختلف عن رمز الديود القياسي، حيث نجد زوجاً من الأسهم يمتدان خارج رمز الديود.
ديود شوتكي (Schottky Diode)...
لديود شوتكي فائدة كبيرة خصوصاً في تقليل الفقد في الطاقة، حيث يتم الحفاظ على معظم الجهد. كما أن له رمز فريد في الدوائر الإلكترونية، حيث يوجد انحناءان عن نهايته في الخط الممثل للمهبط.
ديودات زينر (Zener Diodes)...
بفضل خاصية جهد الانهيار التي تتميز بها ديودات زينر يتم استخدامها بشكل كبير لإنتاج جهد ثابت مساوي لجهد زينر الخاص بها (جهد الانهيار). ويمكن استخدامها كمنظم للجهد (voltage regulator) للأحمال الصغيرة، ولكنها ليست مصنوعة لتنظيم التيارات ذات الأحمال الكبيرة (تستهلك كمية كبيرة من التيار).
ديودات زينر مميزة بشكل كافي لكي يكون لها رمز مميز خاص بها في الدوائر الإلكترونية، يتميز رمز ديود زينر بوجود خطين مائلين عند نهايته من جهة المهبط، ويمكن كذلك أن يتم كتابة جهد زينر بجوار الرمز. على السبيل المثال الدائرة التالية تحتوي على ديود زينر 3.3V وظيفته إنتاج جهد ثابت بقيمة 3.3V.
الديود الضوئي ...
يتم بناء الديودات الضوئية بشكل خاص يسمح باستقبال الطاقة القادمة من فوتونات الضوء (photons) (راجع الفيزياء الكمية) وتحويلها إلى تيار كهربي. أي أنها تعمل بطريقة معاكسة لطريقة عمل الديودات الباعثة للضوء.
ديود ضوئي BPW34 (الجزء الصغير الموضوع على العملة)، إذا تم تعريضه لضوء الشمس نحصل على قدرة كهربية ضئيلة (تقاس بالميكرو وات).
الخلايا الشمسية (Solar Cells) هي أحد أهم استخدامات تقنية الديودات الضوئية، وكذلك يمكن استخدامها لملاحظة الضوء أو حتى في التواصل البصري.
تمّت ترجمة هذه المادّة من موقع sparkfun تحت تصريح كرييتف كومّونز 3 (Creative Commons 3.0)