كيف تصمم الدوائر الإلكتونية

فى موضوع إجابة مبسطة على سؤال كيفية تصميم الدوائر
وضحت ما هو المطلوب لكى نبدا وكيف ترسم البوردة موضحة بحافظ للشاشة ، وهنا سابدأ فى شرح الوحدات المطلوبة للبناء
لكى تصمم دائرة ما يجب أن تعرف أدواتك وقد قابلت طلبة يبحثون عن مقاومات 14.750 أوم .هكذا كانت نتيجة المعادلة وطبعا هذه القيمة لا تصنع كما أن هناك علاقة بين الدقة والقيمة أى أن هذه القيمة يجب أن تكون بدقة أوم لكل عشرة ألاف ، لذلك رأيت أن أبدأ بالمقاومات والمكثفات من الزاوية التى لا تدرس عادة فى الجامعات – لن نذكر قانون أوم ولكن ما تجده وما لا تبحث عنه فى السوق

المقاومات
المقاومة هى جسم يحتوى مادة مقاومة للتيار الكهربى ، لها طرفين على الأقل وقد يكون لها حتى 16 طرف
حسب المادة المصنوع منها المقاومة يختلف أداؤها واستخدامها
تعرف المقاومة بقيمتها ، القدرة بالوات ، الدقة % ، النوع أو خامة التصنيع ، الشكل وسنتناول كل صفة على حده
الشكل : هناك عدة أشكال
2طرف : كل المقاومات ذات القيمة الثابتة يكون لها طرفين ، إما سلكين أو أطراف لحام مباشرة على البوردة أو عروتين لحام وفى القدرات الكبيرة مسامير رباط .
بعض المقاومات تحتوى فيوز بداخلها
المقاومات ذات القدرات اكبر من 3 وات تتغير فى شكلها حيث توضع داخل واقى خزفى أو تلف عليه من الخارج كما تزود المقاومات 25وات أو أكثر أحيانا بمبرد برونزى معدنى
3طرف عادة تكون مقاومة متغيرة أو مجزئ جهد والطرف الثالث هو المنزلق ( المتغير ) ومنها 4 طرف حيث يكون الطرف الرابع يمثل نسبة ثابتة بالإضافة للمتغير
الأطراف الأكثر تكون مجموعة من المقاومات Resistor Pack داخل جسم واحد بعضها تحتوى 4 أو 6 أو 8 مقاومات لها طرف مشترك وشكلها كالمشط وبعضها مجرد مجموعة غير متصلة تشبه الدائرة المتكاملة IC وتكون المقاومات متجاورة
القدرة
تكون بالقيم 1/8 ،1/4 ،1/2 ،1 ،3 ،5 ،7 ،10 ،15 الخ وذلك للمقاومات ذات اسلاك التوصيل
المقاومات الأصغر للحام بدون أطراف وعلى السطح Surface Mount فتبدأ من 1/16 إلى 1 وات
الدقة :
فى السابق كانت تصنع بدقة 20% ولكن الآن حتى مقاومات 10% أصبحت نادرة الوجود وأغلبها 5%
توجد مقاومات بدقة2% و 1% ولكنها أقل تواجدا واعلى سعرا و يمكنك طلب 0.5% أو أفضل
القيمة
توجد المقاومات بقيم قياسية على أساس دقة 10% ولا نتوقع أن نجد ما نريد ولكن يمكنك تجميع القيم الوسطى . هذه القيم ستذكر من 10 إلى 99 أما الباقى مضاعفات هذه القيم ×10 أو ÷ 10 وهكذا
10 11 12 13 14 15 16.5 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 61 68 75 82 91
بقى أن نتكلم عن مادة التصنيع
هناك مقاومات ذات معامل حرارى سلبى أى تتناقص بارتفاع درجة الحرارة (أساسها كربونى) وأخرى ذات معامل حرارى موجب أى تتزايد بارتفاع درجة الحرارة (أساسها معدنى) وتحاول الدراسات أن تقلل هذه المعاملات لقيم لا تذكر كما أن بعضها يصنع خصيصا لإظهار هذه الخاصية وجعلها أكثر انتظاما لاستخدامها كحساسات للحرارة مثل BT100 وهى ذات معامل حرارى موجب وهناك أنواع ذات معامل حرارى سالب تصنع من أشباه الموصلات
المقاومات الكربونية
وتصنع من مركب كربونى بشكل اسطوانى وهى تناسب القيم الكبيرة وهى أيضا مصدر للضوضاء والشوشرة لذلك لا تناسب مراحل التكبير الأولية
مقاومات الفيلم الكربونى
تصنع بطلاء قالب سيراميك بمخلوط كربونى وبعد الجفاف يمكن نحت مسار لولبى للحصول على القيم الأعلى ، نفس المحاسن والعيوب كالسابق
مقاومات الفيلم المعدنى
وتصنع بتبخير وتكثيف المعدن المطلوب على القالب السيراميك وهى أفضلهم من ناحية الخواص واقل ضوضاء لذلك تستخدم فى مراحل التكبير الأولية
مقاومات السلك الملفوف
ذات دقة عالية وضوضاء قليلة وقدرات (وات) كبيرة ولكن يعيبها أنها لا تناسب الترددات المرتفعة لتشابه شكلها مع الملفات فهى تتصرف كملف عند بعض الترددات ثم يحدث لها رنين عند زيادة التردد ثم تنقلب لمكثف عند الترددات الأعلى تماما كدائرة رنين التوازى وعند الشراء يذكر هذا التردد Self Resonating frequency فى الخواص
مقاومات الفيلم الكربونى تعانى بشكل أقل من هذه الظاهرة وأفضلهم مقاومات الفيلم المعدنى
فى حالة الدوائر التى تتحاشى هذه الخواص كدوائر التردد العالى جدا ، ينص صراحة على مقاومات خالية الحث non inductive resistor وهى تصنع خصيصا بهذه الصفة
هذا الموقع به معلومات كثيرة عن المقاومات

http://www.pc-control.co.uk/resistor-types.htm


المكثفات:
تنقسم المكثفات لقسمين رئيسيين هما مكثفات التطبيقات الصناعية و مكثفات الدوائر الإلكترونية

مكثفات التطبيقات الصناعية
وهى المستخدمة مع الآلات والموتورات كبادئ إدارة أو مساعد بدء تشغيل للموتورات وتحسين معمل القدرة للمكونات كمصابيح الفلوريسنت أو للموقع ككل وتكون عادة بقيم 1 ميكروفاراد فأكبر
تشترك هذه المكثفات بأنها تتعرض لجهود مترددة عالية 220 أو اعلى وتصل إلى اكثر من ألف فولت أحيانا كثيرة و أيضا يمر فيها تيار كبير بدء من 0.01 أمبير إلى بضع مئات فى حالات تحسين معامل القدرة

لذلك تكون كلها [mark=FFFF66]عديمة القطبية[/mark] ، تتحمل جهود عالية ، صلبة ميكانيكيا ، ذات كفاءة عالية لتقليل الحرارة الناتجة ، جيدة التهوية ومعدلات نقل الحرارة من الداخل حتى لا تصل لدرجات تتلف معها أثناء التشغيل

مثلا لتحسين معامل القدرة لمصباح الفلوريسنت العادى تستخدم مكثف 2-4 ميكرو
أما لتحسين معامل القدرة Power Factor لموقع ما كمصنع أو ما شابه فلا يوجد مكثف يتحمل هذا القدر من التيار الذى قد يصل عدة مئات من الأمبير ، لذلك تستخدم بعض أنواع الموتورات التى عندما تعمل بدون حمل تظهر كحمل سعوى (مكثف) على الخط ، فباختيار طاقة الموتور المناسبة للأمبير المتوقع ثم تعديل الحمل (عادة يكون بمثابة فرملة على الموتور) يمكن ضبط قيمة السعة المطلوبة

قديما كانت تصنع المادة العازلة من ورق مشرب بالزيت وكانت تسمى مكثفات ورقية أما الآن فهناك عدة أنواع أفضل.

مكثفات الدوائر الإلكترونية
تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 6 فولت إلى عدة آلاف وهو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله
كثفات الدوائر الإلكترونية

تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 6 فولت إلى عدة آلاف والحجم من ملليمتر واحد لحجم اكبر من قبضة اليد و يحتاج حزام معدنى ومسامير للتثبيت

تعرف المكثفات بقيمتها ، الجهد بالفولت ، الدقة % ، أقصى تردد أو الرنين الحر، النوع أو خامة التصنيع ، درجة الحرارة ، الشكل

القيمة
تبنى قيم المكثفات على أساس 20% فتجد القيم التالية ومضاعفاتها
10 ، 12 ، 15 ،18 ، 22 ، 27 ، 33 ، ،39 ، 47 ، 56 ، 68 ، 82 ، 100
أما المكثفات المتغيرة فتكون
مكثفات الضبط الدقيق إما من 4 إلى 40 بيكو فاراد أو من 10 إلى 70 بيكو فاراد
مكثفات التنغيم عادة أكثر من واحد على محور ميكانيكى واحد وتكون من 10 إلى 360 بيكو فاراد
مكثفات التنغيم الإلكترونية وهى دايود يوصل عكسيا للعمل كمكثف متغير من 4 على 70 بيكو فاراد حسب الجهد العكسى الواقع عليه

الجهد بالفولت
للجهد الذى تتحمله المكثفات قيم محددة وهى غالبا
3.3 فولت ، 6.3 ، 12 ، 25 ، 35 ، 50 ، 100 ، 200 ، 400 ، 600 ، 800 ، 1000 ، 1200 ، 1500 ، 2000 ، 3000 ، 4000 ، 6000 فولت
ونظرا لاختلاف المعايير الأوروبية واليابانية والأمريكية فقد تجد أحيانا قيم متوسطة ، يمكن عادة استخدام الجهد الأعلى مباشرة
الجهد السابق ذكره هو جهد مستمر فقط ما لم يذكر صراحة غير ذلك ويميز بعلامة =
المكثفات التى تستخدم مع التيار المتردد يذكر عليها صراحة قيمة الجهد المتردد وعادة يقصد بها 50/60 ذ/ث

الدقة %
الدقة يعتمد معناها على نوع المكثف
كل المكثفات الغير كيماوية تكون الدقة هى + / - نفس القيمة مثلا + / - 10%
كل المكثفات الكيماوية تكون الدقة هى الحد الأدنى أما الحد الأعلى فقد يختلف كثيرا بين الأنواع فمثلا مكثف 20% يعنى أنه لن يقل عن 20% من القيمة المدونة ولكن قد يكون أعلى 20 % أو أكثر وذلك لأنها تتغير خواصها بالاستخدام كما سيلى .

أقصى تردد أو الرنين الحر
المكثفات تصنع من شريطين من المعدن (الألمونيوم غالبا) وبينهما شريط عازل ثم تلف مجموعة الشرائط حول نفسها مما يجعلها تشبه الملف ، من هنا يتكون ما يشبه دائرة رنين ذاتية تجعل له رنين حر ، بعد هذا التردد يصبح المكثف فعليا ملف ذو حث معلوم ، لذا لا يمكن استخدام المكثف قرب هذا التردد
شكل وأبعاد المكثف هى العوامل الرئيسية فى تحديد هذا التردد

النوع أو خامة التصنيع
قليلا ما يؤثر المعدن فى خواص المكثف ولكن المادة العازلة لها التأثير الأكبر ، تنقسم إلى نوعين رئيسيين المكثفات الكيماوية و المكثفات غير الكيماوية
المكثفات الكيماوية
النوع الالكتروليتى :تحتوى محلول كيماوى يرسب أكسيد الألمونيوم كمادة عازلة وهو يتكون نتيجة الجهد الواقع عليه ، ولذلك عند عدم استخدامه لفترة قد تتآكل هذه الطبقة وتسبب تغيرا فى قيمته ولكنها تعود عند الاستخدام
هذا النوع يستخدم كمرشح لإمكانية الحصول على قيم كبيرة تصل لقرابة فاراد ولكن لا يصلح للزمن أو التوقيت أو ضبط التردد لعدم ثبات قيمته وكونه وحيد القطبية أى أن عكس الجهد عليه يجعله موصل للتيار و يحدث قصر وسخونة ثم انفجار ، ومعظم دوائر التوقيت تعرض المكثفات لعكس القطبية.
لا تصلح للترددات أعلى من عدة كيلو ذ/ث لكونه شريط طويل ملفوف من الألمونيوم
نوع تانتالوم : يحتوى أكسيد التانتالوم بدلا من الألمونيوم وهو لا يحتوى محلول لذلك يسمى Solid Tantalum وهو انسب للترددات الأعلى التى تصل إلى 1 مليون ذ/ث
لاحظ هنا أن ما يناسب التردد العالى لا يناسب التردد المنخفض والعكس بالعكس ، لهذا عند تصميم دوائر ذات تردد عالى لا بد من جمع هذه المكثفات معا مثلا 0.1 مع آخر 100 مايكرو فلا تظن أن الأكبر قيمة يغنى عن الأصغر قيمة فكل منها يعمل عند تردد حيث يفشل الآخر

المكثفات غير الكيماوية
تتميز بعدم القطبية وتبات القيمة و إمكانية الحصول على دقة عالية ، لذلك يستخدم فى التوقيت و ضبط التردد
أشهر الأنواع هى
بوليستر : تستخدم مادة البوليستر كعازل يعطى إمكانية الحصول على جهد أعلى ، سهولة التوافر ، رخص التكلفة ، مستقر مع تغير درجة الحرارة نسبة الدقة من 5 إلى 10 %
بولى بروبيلين : أدق من السابق حيث يمكن أن يصل إلى 1% وانسب للترددات الأعلى
بوليستيرين : لا يناسب الترددات العالية لكونه ملفوف – يناسب المرشحات والتوقيت
بوليستيرين ذو فيلم المعدنى : معروف باسم مايلار والاختلاف أن المعدن يكون فيلم رقيق على العازل مما يجعل له خواص فريدة منها عند حدوث قصر بداخله فالشرارة تأكل المعدن والعازل تاركة المكثف أقل قليلا فى قيمته دون حدوث قصر لعدم تكون كربون من الاحتراق وعدم توافر معدن بغزارة تؤدى لالتحام الطبقات مكونا قصر مستديم
ذات جودة عالية ، عالى الثبات ، يتحمل الحرارة ، جيد بصورة عامة
ايبوكسى : يمكن الحصول على قيم كبيرة ولكن لا يناسب الترددات العالية
سيراميك : وهى انسب الأنواع كمرشحات التردد العالى ، تتأثر بالحرارة لذلك لا تستخدم فى الرنين لتحديد التردد وتصنع بعدة أشكال و توجد فى كل الدوائر المنطقية لتنقية خطوط التغذية وتوزع على البوردة تقريبا بجوار كل 1-3 دائرة متكاملة
IC
سيراميك متعدد الطبقات : مناسب للترددات المرتفعة و أكثر ثباتا ولكن لا يناسب الترددات العالية 10 ميجا فأكثر ، ويستخدم لترشيح الترددات وليس فى توليدها
ميكا – فضة :انسب الأنواع للترددات العالية كدوائر رنين الخ عالى الثبات ، اعلى سعرا ولكنه يساوى التكلفة

درجة الحرارة
هو المدى الذى يمكن للمكثف أن يعمل فيه دون أن تتغير خواصه أو يتعرض للتلف من قيم تحت الصفر المئوى إلى +35 أو +45 .. حتى + 125
جدير بالذكر أنها ليست فقط درجة حرارة الوسط المحيط فقط ولكنها تشمل الحرارة المتولدة داخله
عندما يتعرض المكثف للجهد المتردد فإن الكترونات المادة العازلة تغير مدارها حول النواة من مدار دائرى لمدار بيضاوى يتابع القيم اللحظية للجهد متسببة فى مرور تيار تسريب صغير لكنة مؤثر فى ارتفاع درجة حرارة المكثف الداخلية وهذا ما يؤثر فى أداؤه لذلك هناك بعض المكثفات تفشل عند تعرضها لهذه الظروف و تلاحظ بان تعمل عند البدء وبع فترة قصيرة تتغير النتائج نتيجة لتغير قيمة المكثف.

الشكل
الشكل كما سيق الذكر له تأثير مباشر على التردد وأيضا إمكانية أن يحل مكثف محل آخر إذ بعضها أطرافه من جهة واحدة وأخرى من جهتين - المكثفات الأكبر حجما تكون أكثر عرضة للتداخلات وتأثير المراحل على بعضها من المكثفات الصغيرة فمثلا المكثفات التى يستخدم فى الدوائر للتثبيت السطحى ٍSurface Mount لا يناسبها الاستبدال بأخرى اكبر حجما

فيما يلى بعض المواقع التى تقدم معلومات إضافية عن المكثفات
http://www.radio-electronics.com/inf...itor_types.php
http://www.uoguelph.ca/~antoon/gadgets/caps/caps.html
الملفات موضوع الحلقة القادمة و ما هى العوامل المؤثرة خلاف الحث عند اختيار ملف

الملفات
تنقسم إلى ملفات قدرة عالية وملفات للدوائر الإلكترونية
ملفات القدرة العالية أو الصناعية
تكون عادة لفات من سلك نحاسى مناسب القطر على قلب من شرائح الحديد السليكون كالمحولات ولكن تختلف عنها فى وجود فجوة لمنع تشبع الحديد حتى لا يفقد قيمة الحث
أحيانا توصل مع الموتورات أو مع المحولات التى تحول حمل معين من 3 فاز إلى مصدر تيار فاز واحد وغالبا مع وحدات توحيد التيار المتردد باستخدام الثايريستور .
يمكنك التفريق بين المحول والملف بسهولة بالنظر إلى جانب الحديد الذى يتكون من مقطعى E , I ففى المحولات تتبادل المقاطع حتى لا تتكون فجوة أما فى الملف فيكون كل مقطع مجمع على حدة ثم يوضع الملف فى بكرة توضع حول الجزء الأوسط من حرف E ثم توضع المجموعة الأخرى وتوضع بينهما غالبا قطعة من الفيبر سمكها يحدد عرض الفجوة وتربط بشنبر يمسك القطع معا
يحدد الملف هنا بقيمة الحث بالهنرى و أقصى تيار مستمر يمكن أن يحتمله الملف وكذا أقصى تيار يتحمله السلك (متردد+مستمر) . وجدير بالذكر أن أقصى تيار مستمر يذكر حين يخشى أن يسبب هذا التيار تشبع الحديد فتقل قيمة الحث كثيرا . ونظرا لأن هذا التشبع لا يحدث دوما ولكن فقط عند قمم التيار المتردد حين يضاف المجال الناشئ من نصف الذبذبة مع المجال الناشئ من التيار المستمر مسببا تشبع ، فيحدث ذلك تشويها فى شكل الموجة مسببا توليد توافقيات وحدوث زن فى الملف

ملفات الدوائر الإلكترونية
تستخدم الملفات عادة فى احد تطبيقات ثلاث
دوائر رنين - ملف خانق - ملف حمل ورغم اختلاف المسميات إلا أن الهدف واحد هو اختيار تردد أو مجموعة ترددات إما للمرور أو للمنع

تعرف الملفات بقيمتها ، الدقة % ، النوع أو خامة التصنيع ، مقاومة التوالى أو معامل الجودة ، التيار بالأمبير ، الرنين الحر ، الشكل

القيمة
هى قيمة الملف بالهنرى ، مللى هنرى أو مايكرو هنرى وتعتمد أساسا على أبعاد الملف وعدد لفاته ومادة القلب
القيم نفسها الموجودة للمكثفات موجودة للملفات أى على أساس 20%

الدقة
غالبا توجد 10% ، 5% و أحيانا قليلة 2% أو 1%

النوع أو خامة التصنيع
يقصد بها نوع القلب والذى يحدد لحد بعيد نطاق الترددات المناسب للملف
القلب الهوائى حيث يلف الملف على مشكل من الفيبر أو البلاستيك ويترك قلبه خاليا ، يناسب كافة الترددات لكن قيمة تكون صغيرة لصعوبة التشكيل ، كثرة اللفات تزيد من السعة المتولدة بين اللفات وبعضها ، مسببة الرنين عند ترددات منخفضة
هذا النوع حساس للسعة الشاردة والالتقاط من المجالات القريبة
القلب الحديدى وتصنع من قلب من رقائق الحديد السليكون مما يسبب ارتفاع الحث بنسبة كبيرة ، التيارات الدوامية فى الحديد تسبب فقدا عاليا عند ترددات حوالى 1000 ذ/ث فما فوق لذلك يناسب الترددات المنخفضة فقط
قلب برادة الحديد تمزج برادة الحديد بمادة عازلة ولاصقة كالسيراميك أو الإيبوكسى لتقليل التيارات الدامية ويناسب هذا النوع ترددات أعلى حتى عدة ميجا هرتز حسب مواصفات المادة
قلب فرايت ويصنع من خامات أو مركبات حديدية لها مواصفات متنوعة تناسب ترددات من فوق سمعية لبعض انواع تستخدم فى دوائر الميكروويف

مقاومة التوالى أو معامل الجودة
السلك المصنوع منه الملف له مقاومة اومية ، هذه المقاومة تسبب فقدا فى التيار ومن ثم تقلل جودة الملف ويتسع نطاق الترددات التى تمر من دائرة الرنين المصنوع منها هذا الملف
Q=wL\r
حيث Q هى معامل الجودة ، w = 2 × ط × التردد ، L = الحث بالهنرى ، r مقاومة السلك بالأوم
BW= fo \ Q
حيث هو نطاق الترددات ، fo هو تردد الرنين

التيار بالأمبير
هو أقصى تيار مستمر يمكنه المرور نتيجة قطر السلك المستخدم والذى قد يكون 0.1 مم أو أقل وأيضا حتى لا يحدث تشبع لمادة القلب
هذه الخاصية هامة جدا إذا كان الملف سيوصل بين ترانزيستور و مصدر التيار مباشرة

الرنين الحر
هو نتيجة الحث الناتج من اللفات والقلب مع السعة الناتجة من تجاور اللفات مشكلا دائرة رنين توازى تجعل الملف يحدث رنين عند تردد معين و بعده قد يكون له قيمة سعوية بدلا من حث

الشكل
يحدد ملائمة الملف لاستخدام معين كالأطراف أو كونه مكعب صغير لدوائر التثبيت السطحى أو ملفوف على قلب دائرى أو غيرة

how to wind your own
http://inductors.globalspec.com/Indu...inductor_types

الموحدات الثنائية موضوع الحلقة القادمة

الثنائيات Diodes
تتكون من قطعتين من أشباه الموصلات أحدهما به إلكترونات حرة وبسمى مجازا سالب والآخر يسمى مجازا موجب – الرابط التالى به شرح وافى للتركيب
http://www.st-andrews.ac.uk/~jcgl/Sc...iode/diode.htm
http://www.kpsec.freeuk.com/components/diode.htm

بتغيير المادة المصنع منها كل جزء ونسبة الشوائب يتغير أداء الموحد لذلك لدينا حوالى 13 نوع مختلف منها
الموحد العادى ويستخدم لأغراض توحيد اتجاه التيار
ثنائى الزينر ويستخدم لأغراض الحصول على جهد ثابت
الثنائى المعكوس Backward diode ويستخدم لأغراض التوحيد
الثنائى الباعث للضوء LED وهو ثلاث أنواع
* بألوانه المختلفة ويستخدم لأغراض البيان وشاشات العرض الكبيرة وبعض شاشات الحاسب المحمول والشاشات الرقيقة
* باعث الأشعة تحت الحمراء ويستخدم لأغراض الاتصال والتحكم والمراقبة والعزل الكهربى
* مولد الليزر ويستخدم لأغراض الاتصال والتحكم والمراقبة للمدى البعيد
ثنائى كاشف عن الضوء ولكل نوع من الثلاث السابقة مستقبل خاص به
ثنائى مولد الجهد من الضوء وهو أساس البطاريات الشمسية
ثنائى ذو السعة المتغيرة ويستخدم لأغراض اختيار المحطات والقنوات فى أجهزة الاستقبال
ثنائى شوتكى وهو يحتوى على الذهب بدلا من النوع الموجب ويستخدم لأغراض الترددات العالية جدا
ثنائى ذو المقاومة السالبة ويستخدم لأغراض توليد الترددات فى نطاق الميكروويف
ثنائى ذو الطبقة الخام PIN Diode ويستخدم كمقاومة متغيرة أو سويتش لترددات الميكروويف
ثنائى القدح Trigger Diode ويستخدم كبادئ تشغيل لبعض المذبذبات و دوائر التحكم
ثنائى الممر Tunnel Diode ويستخدم كسويتش فى نطاق الميكروويف
ثنائى الحماية Transient voltage suppression (TVS) diodes وهى تحمى الأجهزة من التداخلات فى خطوط التيار الكهربى وهى أشبه بالزينر

سنبدأ إن شاء الله فى المرة القادمة الحديث عن كل نوع واستخدامه ودوائره

ماذا بداخل الدايود
أولا سأقول دائما "الدايود" إشارة لأنه ثنائى القطبية و أقول "موحدات" فى تطبيقات توحيد التيار لأن استخدامات الثنائيات لا يسهل حصرها
كما هو مبين بالروابط فى المقال السابق وربما يعرف الكثيرين انه يتركب من مادتين P , N وعند وضعهم متجاورتين ينشأ ما يسمى بجهد الفجوة 0.6 فولت ، لكن هناك نقاط قد لا تبدو واضحة ويتساءل عنها الكثير هل الجزء P موجب أم متعادل وهكذا
المادة الرباعية المصنوع منها أشباه الموصلات هى متعادلة كهربيا أى عدد البروتونات الموجبة يساوى عدد الإلكترونات السالبة وهو نفس الحال بالنسبة لمواد الشوائب الخماسية أو الثلاثية فقط أن المدار الخارجى إما يحتوى 3 أو 4 أو 5 إلكترونات فى المواد الثلاثية أو الرباعية أو الخماسية.
المادة الرباعية تحتوى أربع إلكترونات كل منها يرتبط بالذرة المجاورة مكونا المدار المكتمل بثمانى إلكترونات ، لهذا فهى مستقرة بهذا الحال ولا تريد أى تغيير
عند وضع الشوائب الخماسية فى المادة الرباعية نخلق حالة عدم استقرار ، الاتزان الكهربى يسبب عدم استقرار كيمائى والعكس حيث
ترتبط أربع إلكترونات بأربع ذرات من المادة الرباعية (نسبة الشوائب ضئيلة جدا) ويظل الخامس بدون ارتباط ويصبح زائدا على الارتباط الكيمائى فان ترك مكانة اختل الاتزان الكهربى لذا هو حر يجرى حيث شاء لعدم ارتباطه كيمائيا ولكن يجب أن يأتى غيرة حتى لا يختل الاتزان الكهربى.
نفس الحال مع الشوائب الثلاثية تسبب وجود فجوة - أى - مكان يستطيع إلكترون أن يستقر فيه تحقيقا للاتزان الكيمائى ولكنه سيخل بالاتزان الكهربى فيمكنه أن ينتقل أيضا
عند وضع المادتين معا تتجه الإلكترونات الحرة فى مادة N نحو الفجوات فى المادة P
ترك الإلكترونات مكانها يسبب كما قلنا ظهور جهد موجب لأن هناك بروتون فى الذرة الخماسية لم يجد الإلكترون الذى كان معه وهذه الإلكترونات تملأ الفجوات مسببة ظهور جهد سالب
فرق الجهد هذا يسبب ظهور جهد الحاجز Barrier Potential والذى يتوقف عند قيمة هى خاصية للمادة الرباعية ونسبة الشوائب الموجودة - - لذا من الواجب التشديد هنا على أنها ليست قانون أزلى اسمه 0.6 فولت
لتأكيد ما أقول استخدم آفو رقمى لآن دقته عالية وقيس به موحدات 1N4001 ذات 50 فولت والموحدات 1N4007 ذات 1000 فولت ستجد الأخيرة أعلى
أيضا يمكنك معرفة نوع الدايود من الجهد ولون الإضاءة أيضا
السيليكون العادى حوالى 0.6 إلى 0.65
الجيرمانيوم من 0.4 إلى 0.5
موحدات الجهد العالى تصل إلى 0.79
موحدات شوتكى السريعة 0.3
موحدات الأمبير العالى قد تصل إلى 0.9 فولت وعند التشغيل ترتفع ربما اعلى من 2 فولت نتيجة المقاومة الأومية لمادة السيليكون
LED من 1.4 إلى 1.9 حسب اللون كما أن أشعة تحت الحمراء المرسل غير المستقبل
القيم السابقة عند درجة حرارة الغرفة وتهبط كثيرا بارتفاع درجة الحرارة

كما أود أن أوضح نقطة هامة جدا
العملية الصناعية تسمى باتش Batch والموحدات المصنوعة فى باتش ما تكون متقاربة ولكن تختلف فى قيمة الجهد عن باتش آخر لاختلاف نقاء الخامات المستخدمة ونسبة الشوائب التى مهما كانت الدقة - لا بد من وجود نسبة سماح – هذه النقطة ستؤثر على الاستخدام كما سيتبين فى الحلقة القادمة ان شاء الله
لذلك فى بعض التطبيقات التى تتطلب تماثل فى خصائص الدايودات تستخدم مجموعة داخل دائرة متكاملة لضمان تقارب الخامة ونسبة الشوائب وأيضا عدم وجود فرق فى درجات الحرارة

المرة القادمة سنتحدث عن توصيل الدايودات

توصيل الدايودات
فى هذا المنتدى العديد من المشاركات تشرح توصيل تقويم نصف موجة و موجة كاملة بمحول أو قنطرة لذا لن أضيع الوقت فى التكرار .
إن شئت دائرة اكثر من 1000 فولت ماذا تفعل؟
لا توجد موحدات اعلى من 1000 فولت - لذا عند شراءك موحد يقال انه 5000 فولت ، فاعلم انه خمسة موحدات على التوالى كل منها مثل 1N4007 بقيمة 1000 فولت
وما أهميه هذا ؟
لن أقول مقارنة سعر واحد 5000 (غالبا مرتفع) بسعر 5×1000 ولكن لو حاولت القياس لمعرفة أطرافه إن كانت العلامة غير واضحة ، فغالبا لن تستطيع لأن معظم أجهزة القياس حتى التى تستخدم بطارية 9 فولت ، تستخدم مرجع 2 فولت للقياس وبالتالى 5×0.6=3 فولت فلن تعرف إن كان سليما أو أحدهم تالف
إذن التوصيل على التوالى مستخدم بكثرة ، ماذا عن التوصيل على التوازى
هل نستطيع أن نوصل خمسة موحدات 3 أمبير لنحصل على 15 أمبير ؟
هل تذكر المقالة السابقة والحديث عن الجهد 0.6 فولت؟
ماذا يحدث عندما يكون أحدهما 0.65 والآخر 0.59
سنطبق قانون كيرشوف وقانون أوم سنجد أن التيار سيتناسب مع هذا الجهد
تجربة صغيرة؟؟؟
احضر خمسة LED من لون واحد ووصلهم على التوازى واستخدم مقاومة تكفى ليمر 10 مللى أمبير مثلا 12 فولت من شاحن أو خلافه و مقاومة 1 كيلو
راقب إضاءة الدايودات – هل هى متساوية ؟؟؟؟ بالطبع لا لأن التيار بها غير متساوى
لو وصلت كل واحد على حدة ستكون الإضاءة متماثلة
الآن ضع مقاومة أخرى على التوازى مع المقاومة الأولى بنفس القيمة
هل زادت الإضاءة بنفس القيمة ؟
الخطورة ليست فى الإضاءة ولكن فى أن الأكثر إضاءة اقلهم فى جهد الحاجز و به تيار اكبر وبالتالى يولد حرارة اكثر – هذه الحرارة تقلل هذا الجهد اكثر فيزيد التيار به اكثر وهكذا حتى يدمر الدايود نفسه فى ظاهرة تعرف بالاحتواء Current Hogging

لذا لا يمكن أن توصل الدايودات أو الترانزستورات العادية على التوازى – لآبد من وجود مقاومة منفصلة لكل واحد - تذكر هذا عندما نتحدث عن الترانزيستور
اعلم انك ستقول أننى وصلت 10 موحدات واحد أمبير ولم يحدث شئ رغم مرور 10 أمبير فى الحمل ......

طبعا وأنا شخصيا عملتها لكن تذكر أن هذه الموحدات توصل عادة بترانسفورمر قدرته صغيرة أى غير قادر على أن يمد بتيار يكفى لحدوث هذا خاصة عند بدء التشغيل
ولكن لا توصل 3 موحدات (دايود أو ثايريستور) 200 أمبير للحصول على 600 أمبير فالخسارة كبيرة – لا تحاول
نفس الموضوع فى الترانزستورات لا تحاول ذلك للحصول على قدرة اكبر

المرة القادمة بإذن الله سنتحدث عن حسابات دوائر التقويم ومخاطر لحظة بدء التشغيل