ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء، قديما كان الناس يستعملون الشموع ومصابيح الزيت والغاز التي كانت تهدد حياة الناس للخطر، فقد كانت الشموع سببا رئيسيا لاندلاع الكثير من الحرائق كما أن مصابيح الزيت والغاز كانت تسبب الاختناق، لذلك تم استبدالها بالمصابيح المتوهجة كبديل آمن، وتكمن فكرة عمل هذه المصابيح في أن عنصر التوهج يتم عزله خلف زجاج بلوري ليسمح لانتشار الضوء في جميع الاتجاهات، وفي هذا المقال سنتناول موصوع الصمام الثنائي ومعرفة مخترعه ومكوناته،ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء.
مفهوم الصمام الثنائي الباعث للضوء
الصمام الثنائي الباعث للضوء هو مصدر للضوء حيث يقوم ببعث الضوء عند مرور تيار كهربائي فيه، يتم استخدامه في مجالات مختلفة ويكثر استخدامه في المعدات الكهربائية، إنه مكون إلكتروني ثنائي الطرف يقوم فقط بإجراء التيار في اتجاه واحد، والصمام الثنائي لديه مقاومة صفرية في اتجاه واحد، ومقاومة لا نهائية في الاتجاه العكسي، لذلك لا يمكن للثنائيات أن تحقق صفرًا أو مقاومة لانهائية، وتجدر الإشارة إلى أن يشبه الصمام الثنائي بشكل فعال الصمام الثنائي للدائرة الكهربائية، والصمامات الثنائية شبه الموصلة هي أكثر أنواع الثنائيات شيوعًا، وتبدأ هذه الثنائيات في توصيل الكهرباء إذا كان هناك جهد معين في الاتجاه الأمامي، وعند التوصيل داخل دائرة في الاتجاه العكسي، الصمام الثنائي متحيز عكسي.
مخترع الصمام الثنائي
تم اختراع أول صمام ثنائي باعث للضوء على يد فريدريك جوثري في عام 1873 ولكن مع ذلك لم يستخدم فريدريك الصمام الثنائي أبدا طيلة حياته ، طوره توماس إديسون بشكل مستقل في عام 1880 وأطلق عليه اسم تأثير إديسون، بعد مرور بعض الوقت، أدرك الموظف السابق في شركة Edison John Ambrose Fleming أنه يمكن استخدام التأثير ككاشف، بالنسبة للإشارات الراديوية، حصل Fleming على براءة اختراع للديود الحراري، وهو أول جهاز إلكتروني عملي لأنبوب التفريغ في بريطانيا عام 1904، وفي نوفمبر 1905 حصل Fleming على براءة اختراع أمريكية لصمام ثنائي حراري حقيقي.
شاهد أيضاً: ما هي القنبلة الكهرومغناطيسية وما هي الدول التي تمتلكها
تكمن أهمية الصمام الثنائي في أنه
هناك العديد من المعدات الكهربائية التي تعد من مكونات الموصلات وغيرها من مكونات أشباه الموصلات ، ةالصمام الثنائي يعتبر أبسط مكونات أشباه الموصلات ، ويقوم بالعديد من الوظائف بما في ذلك تحويل التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر، وعزل الإشارات عن الإمداد، والتحكم في حجم الإشارة، والتحكم في تدفق التيار الكهربائي، نطاق واسع في التكنولوجيا الحديثة، أشهر تطبيق حديث للديودات هو في LEDs، فهي تستخدم نوعًا خاصًا من dopant بحيث عندما يعبر الإلكترون تقاطع np فإنه يصدر فوتونًا ينتج عنه ضوء، ويستخدم في الطاقة المنزلية العادية هو التيار المتردد بينما توفر البطاريات تيارًا مباشرًا.
ما هي أهم مكونات الصمام الثنائي
يعد الصمام الثنائي مكون الكتروني يعتمد على حركة الالكترونات السالبة والموجبة ويسمح للتيار الكهربائي بالحركة في اتجاه واحد فقط ولا يسمح له بالرجوع في الاتجاه الاخر ، إنه جهاز أشباه الموصلات يتكون من تقاطع pn، ويستخدم بشكل شائع لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر، حيث يعبر الجزء الموجب (+) من الموجة، ويمنع الجزء السالب (-) من إشارة التيار المتردد، أو إذا تم عكسه، فإنه يمر فقط الجزء السلبي وليس الجزء الموجب، وفيما يلي شرح لمكونات الصمام الثنائي بشرح طريقة مبسطة
- مكون إلكتروني مصنوع من خليط من مادة شبه موصلة من النوع P و N تُعرف باسم تقاطع pn.
- تتيح الوصلات ثنائية الاتجاه دمج الصمام الثنائي بسهولة في الدوائر الإلكترونية.
- الكاثود هو الجانب السلبي من الصمام الثنائي.
- الأنود هو الجانب الإيجابي من الصمام الثنائي.
- مصباح
- البطاريات
استخدامات الصمام الثنائي
الصمام الثنائي مكون أساسي في الكثير من الأنظمة الالكترونية الحديثة في عالم الالكترونيات والسبب وراء ذلك أنه يحتوي على مجموعة متنوعة من التطبيقات ، وتستخدم الدوائر الإلكترونية والكهربائية المختلفة هذا المكون كأداة أساسية للحصول على النتيجة المرجوة. مجموعة من التطبيقات للديود الضوئي
- أنظمة الاتصال في الهواتف المحمولة.
- أنظمة الكمبيوتر كبوابات منطقية.
- أنظمة الإمداد بالطاقة مثل المصابيح في المنازل والصناعات.
- أنظمة التلفزيون مثل كاشفات الطور والمحددات والمشابك.
- أنظمة ودوائر الرادار مثل دوائر التحكم في الكسب ومضخمات المعلمات.
- تطبيق الخلايا الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية.
شاهد أيضاً: من هو مخترع المكيف
طريقة عمل الثنائي الضوئي
لا يعمل الثنائي الضوئي عند وجود روابط تساهمية بل يجب تأينها لتصبح روابط أيونية لأن يعتمد الصمام الثنائي في عمله على وجود الأيونات، حيث ينتج عن ذلك ثقوب وأزواج إلكترونية، ويتم إنتاج تيارات ضوئية عن طريق توليد أزواج ثقوب إلكترونية، وتتشكل هذه الأزواج من الثقوب الإلكترونية بضرب فوتونات طاقة تتجاوز 1.1 فولت على الصمام الثنائي، وأثناء الدخول ينتقل الفوتون إلى منطقة الصمام الثنائي التي تضرب الذرة بطاقة عالية، وينتج عن ذلك إطلاق الإلكترون من بنية الذرة، وبعد إطلاق الإلكترون، يتم إنتاج إلكترونات حرة، وهذه الإلكترونات لديها شحنة سالبة وشحنة موجبة، والطاقة المستنفدة لها مجال كهربائي مشترك، وبسبب هذا المجال الكهربائي تتحرك أزواج الإلكترون بعيدًا عن التقاطع، وتتحرك الإلكترونات وتنتقل من القطب الموجب إلى القطب السالب لإنتاج تيار بصري.
تشير الدراسات إلى أن شدة امتصاص الفوتون وطاقة الفوتون تتناسب طرديًا مع بعضهما البعض، وعندما تكون طاقة الصور أقل، يكون الامتصاص أكثر، وعرف العلماء هذه العملية برمتها على أنها التأثير الكهروضوئي الداخلي.
- Zero Bias يعمل في تطبيقات الإضاءة منخفضة التردد وعالية المستوى
- الوضع الكهروضوئي يعمل في الاتجاه المعاكس حيث يكون القطب موجبًا ويكون القطب الموجب سالبًا.
- الوضع العكسي يعمل في حالة انحياز عكسي عالية.
شاهد أيضاً: ما هي القنبلة الكهرومغناطيسية وما هي الدول التي تمتلكها
ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء، وفي ختام هذا المقال نكون قد تمكنا من شرح مفهوم الصمام الثنائي الباعث للضوء ، ومعرفة مكوناته الأساسية، والتطبيقات التي يستخدم فيها الصمام الثنائي، وقمنا بعرض طريقة عمل الصمام بطريقة سهلة وبسيطة
