ديود الكاشف

الوظيفة الرئيسية للثنائي الكاشف هي استخلاص الإشارة منخفضة التردد من إشارة عالية التردد. صُممت هذه الثنائيات ببنية نقطة تلامس، مما يعني أنها تتمتع بسعة وصلة صغيرة ويمكنها العمل عند ترددات عالية. عادةً ما تكون مصنوعة من مادة الجرمانيوم. مبدئيًا، تُسمى عملية استخلاص إشارة التعديل من إشارة الدخل "الكشف". مع تيار تصحيح 100 مللي أمبير كحد، تُسمى الثنائيات ذات تيار الخرج الأقل من 100 مللي أمبير "ثنائيات كاشفة". تعمل ثنائيات الجرمانيوم من نوع نقطة التلامس بترددات تصل إلى 400 ميجاهرتز، مع انخفاض في جهد التوصيل الأمامي، وسعة وصلة صغيرة، وكفاءة كشف عالية، وخصائص تردد جيدة، مثل النوع 2AP. بالإضافة إلى الكشف، يمكن أيضًا استخدام هذه الثنائيات في الدوائر الكهربائية لتحديد التردد، والقص، والتعديل، والخلط، والتبديل، وغيرها من الوظائف. هناك أيضًا مجموعات خاصة من ثنائيتين بخصائص متسقة لاكتشاف FM.

المعدل الصمام الثنائي

من حيث المبدأ، تُسمى عملية الحصول على خرج تيار مستمر (DC) من دخل تيار متردد (AC) بالتقويم. مع تيار تقويم يبلغ 100 مللي أمبير كحد أقصى، تُسمى الثنائيات ذات تيار الخرج الأكبر من 100 مللي أمبير بالثنائيات المُقوِّمة. تتميز هذه الثنائيات ببنية مستوية، مما ينتج عنه سعة وصلة أكبر، وتُستخدم عادةً بترددات أقل من 3 كيلوهرتز. يتراوح أقصى جهد عكسي بين 25 فولت و3000 فولت، مقسمة إلى 22 درجة من A إلى X. تُصنف هذه الثنائيات على النحو التالي: ① ثنائيات تقويم أشباه موصلات السيليكون (نوع 2CZ)، ② مُقوِّمات جسر السيليكون (نوع QL)، ③ مُكدسات السيليكون عالية الجهد المستخدمة في أجهزة التلفزيون بتردد تشغيل قريب من 100 كيلوهرتز (نوع 2CLG).

ثنائي القطع

عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام وموصلًا، يبقى انخفاض جهده الأمامي ثابتًا تقريبًا (0.7 فولت لثنائيات السيليكون و0.3 فولت لثنائيات الجرمانيوم). تُستخدم هذه الخاصية في الدوائر كعنصر قص لتحديد سعة الإشارة ضمن نطاق معين. يمكن استخدام معظم الثنائيات للقص. كما توجد ثنائيات قص متخصصة، مثل تلك المستخدمة لحماية الأجهزة وثنائيات زينر عالية التردد. ولتحسين القدرة على الحد من طفرات السعة الحادة، تُستخدم ثنائيات السيليكون بشكل شائع. كما تتوفر مكونات تتكون من عدة ثنائيات مقوم متصلة على التوالي لتكوين وحدة واحدة بناءً على جهد القص المطلوب.

الصمام الثنائي المعدل

يشير هذا عادةً إلى الثنائيات المستخدمة خصيصًا لتعديل الحلقة، وهي مزيج من أربعة ثنائيات ذات خصائص أمامية ثابتة. على الرغم من أن ثنائيات فاركتور الأخرى لها تطبيقات تعديل أيضًا، إلا أنها تُستخدم عادةً مباشرةً لتعديل التردد.

ثنائي الخلط

عند استخدام طرق خلط الثنائيات، في نطاق التردد من 500 هرتز إلى 10,000 هرتز، يتم استخدام الثنائيات شوتكي وثنائيات نقطة الاتصال بشكل شائع.

ثنائي التضخيم

يتضمن التضخيم باستخدام الثنائيات عادةً أجهزة مقاومة سالبة، مثل ثنائيات النفق وثنائيات التأثير الشامل، بالإضافة إلى التضخيم البارامتري باستخدام ثنائيات الفاركتور. لذلك، عادةً ما يُشار إلى ثنائيات التضخيم باسم ثنائيات النفق، وثنائيات التأثير الشامل، وثنائيات الفاركتور.

تبديل الصمام الثنائي

يتمتع الثنائي بمقاومة منخفضة جدًا عند انحيازه الأمامي ويكون في حالة توصيل، على غرار المفتاح المغلق؛ أما عند انحيازه العكسي، فيتمتع بمقاومة عالية جدًا ويكون في حالة قطع، على غرار المفتاح المفتوح. يمكن استخدام خصائص تبديل الثنائيات لتشكيل دوائر منطقية متنوعة. توجد ثنائيات تبديل تُستخدم للعمليات المنطقية بتيارات صغيرة (حوالي 10 مللي أمبير) وأخرى تُستخدم لإثارة القلب بتيارات تصل إلى مئات الملي أمبير. عادةً ما تكون ثنائيات التبديل ذات التيار الصغير من نوع نقطة التلامس والمفتاح، بينما تتوفر أيضًا ثنائيات انتشار السيليكون والميسا والمستوية للاستخدام في بيئات ذات درجات حرارة عالية. الميزة الرئيسية لثنائيات التبديل هي سرعتها العالية في التبديل. تتميز ثنائيات شوتكي بأوقات تبديل قصيرة بشكل خاص وهي ثنائيات تبديل مثالية. تُستخدم ثنائيات نقطة التلامس من نوع 2AK في دوائر التبديل متوسطة السرعة، بينما تُستخدم ثنائيات المستوى من نوع 2CK في دوائر التبديل عالية السرعة. كما تُستخدم في دوائر التبديل، والتحديد، والتثبيت، والكشف. تتميز ثنائيات التبديل عالية التيار المصنوعة من السيليكون شوتكي (SBD) بانخفاض منخفض في الجهد الأمامي، وسرعة عالية، وكفاءة عالية.

فاراكتور ديود

ثنائيات فاركتور هي ثنائيات صغيرة القدرة تُستخدم للتحكم التلقائي في التردد (AFC) والضبط. تُعرف أيضًا بأسماء مختلفة بين المُصنِّعين اليابانيين. بتطبيق جهد عكسي، تتغير سعة وصلة الثنائي. لذلك، تُستخدم في تطبيقات مثل التحكم التلقائي في التردد، وتذبذب المسح، وتعديل التردد، والضبط. عادةً ما تُصنع من السيليكون باستخدام عملية الانتشار، ولكن تُستخدم أيضًا أنواع خاصة أخرى مثل ثنائيات انتشار السبائك، والوصلة الفوقية، والانتشار المزدوج، لأن هذه الثنائيات تُظهر تغيرًا كبيرًا في السعة مع الجهد. تتغير سعة الوصلة مع الجهد العكسي VR، لتحل محل المكثفات المتغيرة، وتُستخدم في دوائر الضبط، ودوائر المذبذب، وحلقات قفل الطور. تُستخدم عادةً في رؤوس التلفزيون عالية التردد لتحويل القنوات ودوائر الضبط، وهي مصنوعة في الغالب من السيليكون.

ثنائي مضاعف التردد

لضرب التردد باستخدام الثنائيات، هناك نوعان: ضرب التردد باستخدام ثنائيات فاراكتور وضرب التردد باستخدام ثنائيات الاسترداد المتدرجة (أو المفاجئة). تُسمى ثنائيات فاراكتور المستخدمة لضرب التردد ثنائيات المفاعلة المتغيرة. على الرغم من أن مبدأ عمل ثنائيات المفاعلة المتغيرة هو نفسه مبدأ عمل ثنائيات فاراكتور المستخدمة للتحكم التلقائي في التردد، إلا أن بناء ثنائيات المفاعلة يمكنه التعامل مع طاقة أعلى. تتميز ثنائيات الاسترداد المتدرجة، والمعروفة أيضًا باسم ثنائيات الاسترداد المتدرجة، بوقت استرداد عكسي قصير trr عند التبديل من التوصيل إلى حالة القطع. لذلك، تتمثل ميزتها الرئيسية في وقت النقل القصير بشكل ملحوظ عند التبديل السريع إلى حالة القطع. إذا تم تطبيق موجة جيبية على ثنائي استرداد متدرج، نظرًا لقصر وقت النقل tt، يتم قطع شكل موجة الخرج بشكل حاد، مما يؤدي إلى توليد العديد من التوافقيات عالية التردد.

زينر ديود

يُصنع هذا النوع من الصمامات الثنائية باستخدام خاصية الانهيار العكسي للصمام الثنائي، محافظًا على جهد ثابت تقريبًا بين أطرافه لتثبيت الجهد في الدائرة. وهو منتج يحل محل الصمامات الثنائية الإلكترونية المُثبّتة للجهد. يتميز هذا الصمام بمنحنى حاد لخاصية الانهيار العكسي. ويُستخدم كجهد تحكم وجهد مرجعي. يتراوح جهد تشغيل الصمام الثنائي (المعروف أيضًا بجهد زينر) من حوالي 3 فولت إلى 150 فولت، مع تقسيم العديد من الدرجات بنسبة 10%. تتوفر المنتجات من حيث القدرة من 200 مللي واط إلى أكثر من 100 واط. يعمل الصمام الثنائي في حالة الانهيار العكسي، وهو مصنوع من مادة السيليكون، بمقاومة ديناميكية صغيرة جدًا RZ، عادةً 2CW أو 2CW56، إلخ؛ ويوجد صمامان ثنائيان متكاملان متصلان على التوالي عكسيًا لتقليل معامل درجة الحرارة من نوع 2DW.

معامل درجة الحرارة α للثنائي زينر: يمثل α التغير في جهد التثبيت لكل درجة مئوية واحدة. الثنائيات ذات جهد التثبيت الأقل من 4 فولت لها معامل درجة حرارة سالب (بسبب انهيار زينر)، مما يعني أن جهد التثبيت ينخفض ​​مع ارتفاع درجة الحرارة (حيث تُسبب درجة الحرارة انتقال إلكترونات التكافؤ إلى مستويات طاقة أعلى)؛ الثنائيات ذات جهد التثبيت الأكبر من 7 فولت لها معامل درجة حرارة موجب (بسبب انهيار الانهيار الجليدي)، مما يعني أن جهد التثبيت يزداد مع ارتفاع درجة الحرارة (حيث تزيد درجة الحرارة من سعة الاهتزاز الذري، مما يُعيق حركة الناقل)؛ الثنائيات ذات جهد التثبيت بين 4 و7 فولت لها معامل درجة حرارة صغير جدًا، يقارب الصفر (حيث يحدث انهيار زينر والانهيار الجليدي).

دبوس ديود

هذا ثنائي بلوري مصنوع من شبه موصل داخلي (أو شبه موصل بتركيز شوائب منخفض) محصور بين منطقتي P وN. يرمز الحرف "I" في PIN إلى "جوهري". عند التشغيل بترددات أعلى من 100 ميجاهرتز، وبسبب تأثير تخزين الموجات الحاملة الأقلية وتأثير زمن العبور في الطبقة "الجوهرية"، يفقد الثنائي خاصية التصحيح ويصبح عنصر معاوقة، حيث تتغير قيمة معاوقته مع جهد الانحياز. في حالة الانحياز الصفري أو الانحياز العكسي، تكون معاوقة المنطقة "الجوهرية" عالية جدًا؛ أما في حالة الانحياز الأمامي، وبسبب حقن الموجات الحاملة في المنطقة "الجوهرية"، تُظهر المنطقة "الجوهرية" حالة معاوقة منخفضة. لذلك، يمكن استخدام ثنائي PIN كعنصر معاوقة متغيرة. ويُستخدم عادةً في دوائر التبديل عالية التردد (التبديل بالموجات الدقيقة)، وإزاحة الطور، والتعديل، والتحديد، وغيرها.

أفالانش ديود

هذا ترانزستور قادر على توليد تذبذبات عالية التردد تحت تأثير جهد مطبق. مبدأ عمل توليد التذبذبات عالية التردد هو كما يلي: استخدام انهيار الانهيار لحقن ناقلات في البلورة. ولأن زمن عبور ناقلات عبر الرقاقة محدود، فإن التيار يتأخر عن الجهد، مما يؤدي إلى زمن تأخير. إذا تم التحكم في زمن العبور بشكل مناسب،

نفق ديود

ثنائي النفق هو ثنائي بلوري، مكونه الرئيسي هو تيار النفق. مادتاه الأساسيتان هما زرنيخيد الغاليوم والجرمانيوم. منطقتاه من النوعين P وN مشوبة بدرجة عالية (أي بتركيزات عالية من الشوائب). يتولد تيار النفق من التأثيرات الميكانيكية الكمومية لأشباه الموصلات المتحللة هذه. يتطلب حدوث تأثير النفق الشروط الثلاثة التالية: ① يقع مستوى فيرمي ضمن نطاق التوصيل ونطاق التكافؤ؛ ② يجب أن تكون طبقة الشحنة الفراغية ضيقة جدًا (أقل من 0.01 ميكرومتر)؛ مع احتمالية حدوث تداخل بين مستويات طاقة الثقوب في منطقة النوع P والإلكترونات في منطقة النوع N من شبه الموصل المتحلل. ثنائي النفق هو جهاز نشط ثنائي الطرف. معامله الرئيسي هو نسبة تيار الذروة إلى الوادي (IP/PV)، حيث يمثل الرمز "P" "الذروة" ويمثل الرمز "V" "الوادي". يمكن استخدام الصمام الثنائي النفقي في مكبرات الصوت عالية التردد منخفضة الضوضاء ومذبذبات التردد العالي (مع ترددات تشغيل تصل إلى نطاق الموجة المليمترية) ويمكن استخدامه أيضًا في دوائر التبديل عالية السرعة.

خطوة الانتعاش ديود

هذا أيضًا ثنائي ذو وصلة PN. ميزته الهيكلية هي توزيع شوائب حاد عند حدود الوصلة، مما يُشكل "مجالًا كهربائيًا ذاتيًا". بما أن الوصلة PN تُوصل مع ناقلات أقلية تحت انحياز أمامي، ولها تأثير تخزين للشحنة بالقرب من الوصلة PN، فإن التيار العكسي يتطلب "زمن تخزين" ليصل إلى أدنى قيمة له (قيمة تيار التشبع العكسي). يُقلل "المجال الكهربائي ذاتي الدعم" لديود الاستعادة المتدرج زمن التخزين، مما يسمح للتيار العكسي بالانقطاع بسرعة وإنتاج مكونات توافقية غنية. يمكن استخدام هذه المكونات التوافقية لتصميم دوائر توليد طيف المشط. يُستخدم ثنائي الاستعادة المتدرج في دوائر النبضات والدوائر التوافقية ذات الرتبة الأعلى.

صمام ثنائي حاجز شوتكي

هذا الصمام الثنائي ذو "وصلة معدنية شبه موصلة" يتميز بخصائص شوتكي. يتميز بانخفاض جهد أمامي منخفض. يمكن صنع الطبقة المعدنية من مواد مثل الذهب والموليبدينوم والنيكل والتيتانيوم. مادة شبه الموصل عادةً ما تكون السيليكون أو زرنيخيد الغاليوم، وعادةً ما تكون على شكل أشباه موصلات من النوع N. يوصل هذا الجهاز بناقلات أغلبية، لذا فإن تيار تشبعه العكسي أكبر بكثير من تيار وصلة PN، التي توصل بناقلات أقلية. نظرًا لضآلة تأثير تخزين ناقلات الأقلية في ثنائيات شوتكي، فإن استجابتها الترددية محدودة فقط بثابت زمن RC، مما يجعلها جهازًا مثاليًا لتطبيقات التردد العالي والتبديل السريع. يمكن أن يصل تردد تشغيلها إلى 100 جيجاهرتز. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام ثنائيات شوتكي من نوع MIS (معدن عازل شبه موصل) في صناعة الخلايا الشمسية أو الثنائيات الباعثة للضوء. يمكنه أيضًا أن يعمل كثنائي حر الحركة، مما يوفر وظيفة حرة الحركة في الأحمال الحثية مثل المحاثات في مصادر الطاقة في وضع التبديل والمرحلات.

ثنائي التخميد

تُستخدم ثنائيات التخميد بشكل شائع في دوائر الجهد العالي التردد. تتميز بجهد تشغيل عكسي وتيار ذروة مرتفعين، مع انخفاض منخفض في الجهد الأمامي. تُستخدم هذه الثنائيات عالية التردد والجهد في التخميد وتعزيز الجهد في دائرة المسح الأفقي لأجهزة التلفزيون. من بين ثنائيات التخميد الشائعة: 2CN1، و2CN2، وBSBS44.

ثنائي قمع الجهد العابر

يوفر ثنائي الصمام الثنائي TVP حماية سريعة من الجهد الزائد للدوائر. وهو متوفر بنوعين ثنائي القطب وأحادي القطب، مصنفين حسب القدرة القصوى (500 واط - 5000 واط) والجهد (8.2 فولت - 200 فولت).

ثنائي القاعدة (ترانزستور أحادي البلورة)

هذا جهاز مقاومة سالبة ثلاثي الأطراف، بقاعدتين وباعث واحد. يُستخدم في دوائر مذبذب الاسترخاء ودوائر قراءة جهد التوقيت. يتميز بسهولة ضبط التردد وثبات درجة الحرارة.

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)

هذه المصابيح مصنوعة من مادتي فوسفيد الغاليوم وزرنيخيد الغاليوم، وهي صغيرة الحجم وتُصدر الضوء عند انحيازها الأمامي. تعمل هذه المصابيح بجهد وتيار منخفضين، مع انبعاث ضوء منتظم، وعمر افتراضي طويل، وقدرة على إصدار ضوء أحادي اللون الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق. مع التقدم التكنولوجي، طُوّرت مصابيح LED بيضاء عالية السطوع، مما أدى إلى نشوء صناعة إضاءة LED الناشئة. كما تُستخدم في شاشات عرض أقراص الفيديو الرقمية (VCD) وأقراص الفيديو الرقمية (DVD) والآلات الحاسبة وغيرها من الأجهزة.

ثنائي تبديل الطاقة السيليكوني

يتميز ثنائي تبديل الطاقة السيليكوني بقدرته على التوصيل والقطع عاليي السرعة. ويُستخدم بشكل رئيسي في دوائر التبديل عالية الطاقة أو دوائر تثبيت الجهد، ومحولات التيار المستمر، والتحكم في سرعة المحركات عالية السرعة، وكمقوّم عالي التردد ومشبك حر الحركة في دوائر القيادة. يتميز بخصائص الاستعادة الناعمة وقدرة عالية على تحمل الحمل الزائد، ويُستخدم على نطاق واسع في مصادر طاقة الحاسوب، ومصادر طاقة الرادار، وتطبيقات التحكم في سرعة المحركات الخطوية.