تطبيقات الديود

تطبيقات الديود....

بالرغم من كونها مكونات صغيرة وبسيطة إلا أن لها استخدامات كثيرة ومتنوعة. ففي أي دائرة إلكترونية تجد ديود من نوع ما. يمكن استخدام الديودات في أي شيء بدءاً من ديودات الإشارة الصغيرة المستخدمة في المنطق الرقمي (digital logic) إلى دوائر تحويل جهد العالي. دعونا نستكشف بعض هذه التطبيقات.

المُقومات (Rectifiers)....

المُقوم هو عبارة عن دائرة تقوم بتحويل التيار المتردد (alternating current (AC)) إلى تيار مستمر (direct current (DC)). عملية التحويل هذه ضرورية للغاية لجميع أنواع الأجهزة الإلكترونية المنزلية، فالتيار الآتي من مخرج الكهرباء بالمنزل يكون تيار متردد، ولكن معظم الحواسيب والأجهزة الإلكترونية الأخرى تعمل بواسطة التيار المستمر.
التيار في دوائر التيار المتردد يتغير باستمرار وبشكل سريع في الاتجاهيين الموجب والسالب، بينما التيار في دوائر التيار المستمر يسري في اتجاه واحد. لذلك لكي تحول التيار المتردد إلى تيار مستمر تحتاج فقط للتأكد من عدم سريان التيار في الاتجاه السالب، وهذه هي وظيفة الديودات.

مقوم النصف موجة (half-wave rectifier)...

يُصنع مقوم النصف موجة (half-wave rectifier) باستخدام ديود مفرد، فإذا تم إرسال تيار متردد (يشبه موجة جيبية) عبر الديود فإنه يقوم باقتطاع المركبات السالبة من التيار والإبقاء على المركبات الموجبة فقط

مقوم موجة كاملة جسري (full-wave bridge rectifier) ...

مقوم موجة كاملة جسري (full-wave bridge rectifier) يحتوي على أربعة ديودات لتحويل التحدبات السالبة في التيار المتردد إلى تحدبات موجبة كما بالشكل التالي:

تعتبر هذه الدوائر مكونات هامة للغاية في مزودات الطاقة التي تقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، والتي تقوم بتحويل الجهد المتردد الآتي من مأخذ الحائط (120أو240 فولت) إلى جهد مستمر (3.3 أو5 أو12 فولت أو غير ذلك). إذا قمت بفك شاحن أحد الأجهزة الإلكترونية فستجد مجموعة من الديودات بداخله وظيفتها تقويم التيار.

الحماية من التيار العكسي (Reverse Current Protection)...

هل قمت من قبل بتثبيت البطارية بشكل خاطئ؟ أو قمت بإبدال سلكي الكهرباء الأحمر والأسود؟ إذا قمت بذلك فعليك توجيه الشكر للديودات على بقاء تلك الدوائر تعمل حتى الآن. يسمى الديود الموضوع على التوالي مع الجانب الموجب لمزود الطاقة (power supply) بديود الحماية من التيار العكسي. يقوم ذلك الديود بضمان سريان التيار في الاتجاه الموجب فقط، وأن مزود الطاقة يزود الدائرة بجهد موجب فقط                                               

هذا التطبيق مفيد للغاية في حالة أن وصلات مزود الطاقة غير مستقطبة، مما يمنع حدوث أي مشكلة في حالة حدوث خطأ وتوصيل طرف السالب لمزود الطاقة بالطرف الموجب من دائرة الدخل.
العيب الوحيد في ديود الحماية من التيار العكسي هو أنه ينتج بعض الفقد في الجهد بسبب فرق الجهد الأمامي، لهذا السبب فإن ديودات شوتكي (ذات الجهد الأمامي المنخفض) هي خيار مثالي للحماية من التيار العكسي.

البوابات المنطقية (Logic Gates)...

يمكن صناعة البوابات المنطقية البسيطة (مثل بوابتي AND و OR) باستخدام الديودات.
على سبيل المثال يمكن بناء بوابة OR ذات طرفي دخل بواسطة ديودين يشترك مهبط كل منهما في نفس النقطة، وكذلك يكون خرج الدائرة المنطقية عند تلك النقطة. فإذا كان أي من المدخلات (أو كلاهما) 1 (high/5V) يكون الخرج أيضاً 1. أما إذا كان كلا من المدخلات 0 (low/0V) فعندها يكون الخرج أيضاً 0 (low).

يمكن أيضاً بناء بوابة AND بطريقة مماثلة. يتم توصيل مصعدي كلا من الديودين معاً، حيث يتم تحديد خرج الدائرة. يجب أن كلا المدخلين 1 لكي يسري التيار خلال منفذ الخرج وتصبح قيمة الخرج 1. أما لو كان أحد الدخلين (أو كلاهما) 0 تكون قيمة الخرج 0.

ديودات فلاي باك (الديودات المثبتة) (Flyback Diodes) وقمع ارتفاع الجهد (Voltage spike suppression)...

عادة ما يتم استخدام الديودات لتقليل خطر تلف الدوائر من أي ارتفاع مفاجئ للجهد. ديود قمع التيار العابر (Transient-voltage-suppression) (TVS) هو عبارة عن نوع خاص من الديودات يشبه ديود زينر (جهد انهياره منخفض وغالباً بحدود 20V) ولكن بمعدل قدرة كبير للغاية (يقاس بالكيلو وات). يتم تصميم تلك الديودات خصيصاً لاستيعاب الطاقة عندما يتجاوز الجهد جهد الانهيار الخاص بهم.

ديودات فلاي باك (الديودات المثبتة) تقوم بوظيفة مشابهة في قمع ارتفاعات الجهد، خاصة الارتفاعات التي يسببها أحد المكونات الحثية (inductive component) مثل المحرك (motor). عندما يسري التيار خلال مستحث (inductor) فإنه يتغير بشكل مفاجئ وينتج عنه ارتفاع في الجهد (من الممكن أن يكون ارتفاع كبير سالب في الجهد). لذلك يتم وضع ديود فلاي باك بين طرفي الحمل (المكون) الحثي لكي يشكل مساراً آمناً لتفريغ الجهد السالب (في الواقع يدور بشكل متكرر عبر المكون الحثي والديود حتى يتلاشى تدريجياً).

.

..

.

....

......

تمّت ترجمة هذه المادّة من موقع sparkfun تحت تصريح كرييتف كومّونز 3 (Creative Commons 3.0)