اقرأ في هذا المقال
- تعريف الصمام الثنائي الباعث للضوء – Definition of LED
- تعريف الصمام الثنائي – Definition of Diode
- الفرق بين الصمام الثنائي الباعث للضوء والصمام الثنائي
تعريف الصمام الثنائي الباعث للضوء – Definition of LED:
يُعرف الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء أثناء التوصيل باسم الصمام الثنائي الباعث للضوء (light emitting diode) أو (LED). إنّه يعمل على ظاهرة الإنارة الكهربائية التي تبعث فيها مادة أشباه الموصلات الضوء عند وضعها تحت تأثير المجال الكهربائي. عندما يتم تطبيق التحيز للأمام عبر مادة أشباه الموصلات، تعبر الإلكترونات الحرة المنطقة (N) وتدخل في المنطقة (P).
في المنطقة (p)، الثقوب هي حاملات الشحنة الأغلبية، توجد الإلكترونات الحرة في نطاق التوصيل وتكون الثقوب في نطاق التكافؤ، أي أنّ الإلكترونات لديها مستوى طاقة مرتفع والثقوب ذات مستوى طاقة منخفض، يتم إعادة تجميع الإلكترونات والثقوب فقط عندما يكون لديهم نفس الطاقة، لإعادة التركيب تعطي الإلكترونات الطاقة للثقوب وتعطي طاقة على شكل فوتونات أو ضوء. لذلك ينبعث (LED) من الضوء في حالة الانحياز الأمامي.
تقوم مادة أشباه الموصلات “السيليكون والجرمانيوم” بنقل الطاقة على شكل حرارة بينما يعطي (GaP) و(GaAs) طاقتهما في شكل ضوء، يتم استخدام (GaAs) و(GaP) لصنع (LED). في التحيز العكسي، لا يصدر (LED) أي أضواء. تتمتع مصابيح (LED) بالعديد من المزايا مثل الحجم الأصغر، وتتطلب طاقة أقل ومتوفرة بألوان مختلفة، وتتطلب مساحة أقل، وتتطلب طاقة تيار مستمر منخفضة وما إلى ذلك. العيب الوحيد لمصباح (LED) هو أنّها تتلف بسهولة بسبب الجهد الزائد أو التيار الزائد.
تعريف الصمام الثنائي – Definition of Diode:
الصمام الثنائي “الدايود” عبارة عن جهازين من أشباه الموصلات الطرفية يتكونان من مادة أشباه الموصلات من النوع (n) والنوع (p)، هذه المواد مرتبطة ببعضها البعض. يسمح الصمام الثنائي للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط، أي من الأنود إلى الكاثود، نظرًا لأنّ الصمام الثنائي يقوم بتوصيل التيار في اتجاه واحد فقط، فإنّه يتم استخدامه كمقوم (rectifier). يتصرف الصمام الثنائي مثل الموصلات عندما يتم تطبيق جهد صغير عليه. يتسبب التيار في انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي.
الفرق بين الصمام الثنائي الباعث للضوء والصمام الثنائي:
يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين (LED) والصمام الثنائي في أنّ (LED) ينبعث الضوء بينما يسمح الصمام الثنائي للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط ويعارض التدفق في الاتجاه المعاكس. (LED) هو نوع من الصمام الثنائي مصنوع من زرنيخ الجرمانيوم أو فوسفيد الجرمانيوم.
يمتلك زرنيخيد الجرمانيوم خاصية إصدار الضوء عندما تعطي إلكترونات نطاق التوصيل الطاقة لثقوب شريط التكافؤ. يستخدم الصمام الثنائي في الدائرة الكهربائية للتأثير على التيار الكهربائي، تعطي إلكتروناتها في نطاق التوصيل طاقة على شكل حرارة لثقوب شريط التكافؤ.
جدول المقارنة بين الصمام الثنائي الباعث للضوء والصمام الثنائي:
| أسس المقارنة | LED | Diode |
| التعريف | هو نوع الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء عند وضعه في مجال كهربائي. | هو عبارة عن صمام ثنائي أشباه الموصلات يعمل في اتجاه واحد فقط. |
| الرمز |  |  |
| المواد | (GaAs) زرنيخيد الغاليوم و(GaP) جاليوم فوسفيد. | السيليكون والجرمانيوم. |
| المبدأ | يحول الطاقة إلى ضوء. | يحول الطاقة إلى حرارة. |
| قيمة جهد الانهيار العكسي | قليل | مرتفع |
| نطاق الجهد (On-state) | (1.2) فولت – (2.0) فولت. | (0.7) فولت للسيليكون و(0.3) فولت للجرمانيوم.. |
| التطبيقات | ينبعث منه ضوء. | التصحيح (Rectification)، أي تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. |
| الاستخدامات | المؤشرات في شاشات سبعة مقاطع، تستخدم كمصدر للضوء. | المقومات، ومضاعفات الجهد، والتثبيت، وما إلى ذلك. |
شرح الاختلافات الرئيسية بين الصمام الثنائي الباعث للضوء والصمام الثنائي:
- الصمام الثنائي هو جهاز أشباه الموصلات يعمل في اتجاه واحد فقط. بينما (LED) هو نوع الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء.
- يتكون الصمام الثنائي من مادة شبه موصلة، وتعطي إلكترونات هذه المادة طاقتها على شكل حرارة. في حين أنّ (LED) مصنوع من زرنيخيد الغاليوم وفوسفيد الغاليوم اللذين تصدر إلكتروناتهما الضوء أثناء نقل الطاقة.
- يقوم الصمام الثنائي بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، بينما يحول الصمام الثنائي الجهد إلى ضوء.
- الصمام الثنائي لديه جهد انهيار عكسي مرتفع بينما يحتوي (LED) على جهد انهيار عكسي منخفض. جهد الانهيار العكسي هو الجهد الذي يسمح للتيار بإجراء التحيز العكسي.
- في الصمام الثنائي “الدايود”، الجهد (on-state voltage) هو (0.7) فولت في حالة السيليكون و(0.3) فولت في حالة الجرمانيوم. في حين أنّ الجهد الكهربائي في حالة (LED) يقع تقريبًا بين (1.2) إلى (2.0) فولت.
- يقوم الصمام الثنائي بتصحيح التيار المتردد أثناء عرض (LED) للضوء.
- يتم استخدام (LED) في المصابيح الأمامية للسيارات، وإشارات المرور، ومضات الكاميرا، والأجهزة الطبية وما إلى ذلك. بينما يتم استخدام الصمام الثنائي في دارة القطع والتثبيت، ومعدلات الجهد، ومضاعفات الجهد.
