ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء

ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء، حلت المصابيح المتوهجة كبديل آمن للشموع ومصابيح الزيت والغاز. فالعنصر المتوهج معزول خلف البلورة الزجاجية، والتي تساعد في نشر شعاع الضوء والذي يميزها بأنّ لها عمر طويل، وعبر هذا المقال سوف يتحدث موقع مقالاتي عن الصمامات الثنائية، وذكر من هو مخترع الصمام الثنائي، مكوّنات الصمام الثنائي بشكل تفصيلي.

ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء

يُعرَّف الصمام الثنائي بأنه مصدر قياسي للضوء ويستخدم على نطاق واسع في المعدات الكهربائية، وهو مكوّن إلكتروني ثنائي الأطراف يقوم فقط بتوصيل التيار في اتجاه واحد، ويكون للدايود مقاومة صفرية في اتجاه واحد، ومقاومة غير محدودة في الاتجاه العكسي، وبذلك لا تستطيع الثنائيات تحقيق صفر أو مقاومة لانهائية، وتجدر الإشارة إلى أنّ الصمام الثنائي يشبه بشكل فعال صمام الدائرة الكهربائية، والثنائيات شبه الموصلة هي أكثر أنواع الصمامات شيوعًا، وتبدأ هذه الثنائيات في توصيل الكهرباء في حالة وجود جهد معين في الاتجاه الأمامي، وعند التوصيل داخل دائرة في الاتجاه العكسي يكون الصمام الثنائي منحاز عكسيًا.[1]

شاهد أيضًا: بحث عن الضوء وطاقة الكم

من هو مخترع الصمام الثنائي

يُعدُّ فريدريك جوثري مخترع الصمام الثنائي وذلك في عام 1873 ولكنّه لم يستخدمه عمليًا، وتم تطويره من قِبل العالم توماس إديسون بشكل مستقل في عام 1880 وأطلق عليه اسم تأثير إديسون، وبعد مرور وقت قام الموظف السابق في إديسون جون أمبروز فليمنج بأدراك أنه يمكن استخدام التأثير ككاشف للإشارات الراديوية، وقد حصل فليمينغ على براءة اختراع للديود الحراري، وكان أول جهاز إلكتروني عملي لأنبوب مفرغ في بريطانيا عام 1904، وفي نوفمبر عام 1905 حصل فليمنج على براءة أمريكية لصنع صمام ثنائي حراري حقيقي.[2]

شاهد أيضًا: انحراف الضوء عن مساره عند انتقاله بين وسطين شفافين مختلفين يسمى

أهمية الصمام الثنائي

يُعدُّ الصمام الثنائي هو الأبسط من بين جميع مكونات أشباه الموصلات، ويؤدي العديد من الوظائف بما في ذلك تحويل التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر، وعزل الإشارات من العرض، والتحكم في حجم الإشارة، والتحكم في تدفق التيار الكهربائي، وتُعدُّ الثنائيات مكوّنات مفيدة، وتستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا الحديثة، والتطبيق الحديث الأكثر شهرة للصمامات الثنائية هي في مصابيح LED، وتستخدم نوعًا خاصًا من المنشطات بحيث عندما يعبر الإلكترون تقاطع np ينبعث فوتون مما ينتج عنه ضوء، وتستخدم في الطاقة المنزلية العادية هي التيار المتردد، بينما توفر البطاريات التيار المباشر.[3]

شاهد أيضًا: أي من الأوساط الآتية ينتقل فيها الضوء أسرع

مكوّنات الصمام الثنائي

الصمام الثنائي هو مكون إلكتروني يسمح للتيار الكهربائي بالتدفق في اتجاه واحد فقط، وهو جهاز أشباه الموصلات ويتكون من تقاطع pn، ويتم استخدامها بشكل شائع لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، لأنها تعبر الجزء الموجب (+) من الموجة، وتحجب الجزء السالب (-) من إشارة التيار المتردد، أو إذا تم عكسها فإنها تمر فقط الجزء السالب وليس الجزء الإيجابي، وفيما يلي شرح لمكوّنات الصمام الثنائي بشكل مُبسط:[4]

• مكون إلكتروني مصنوع من مزيج من مادة شبه موصلة من النوع PوN تُعرف باسم تقاطع pn.
• توصيلات متصلة بالطرفين تتيح دمج الصمام الثنائي بسهولة في دوائر الإلكترونية.
• الكاثود وهو الجانب السلبي من الصمام الثنائي.
• الأنود وهو لجانب الإيجابي من الصمام الثنائي.
• مصباح
• بطاريات

شاهد أيضًا: اللون هو صفة نميز بها الاجسام بواسطة العين عن طريق الضوء

تطبيقات ثنائي الباعث الضوئي

يحتوي الصمام الثنائي على مجموعة متنوعة من التطبيقات في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، وتستخدم الدوائر الإلكترونية والكهربائية المختلفة هذا المكون كأداة أساسية للحصول على النتيجة المطلوبة، ومن المتعارف عليه أنّ الصمام الثنائي يسمح بالتدفق الحالي فقط في اتجاه واحد، وبالتالي فهو يعمل كمفتاح أحادي الاتجاه، وفيما يلي مجموعة من تطبيقات لثنائي الباعث الضوئي:[5]

• أنظمة الاتصال في الهواتف المحمولة.
• أنظمة الكمبيوتر كبوابات منطقية.
• أنظمة الإمداد بالطاقة مثل المصباح في المنازل والصناعات.
• أنظمة التلفزيون مثل أجهزة الكشف عن الطور، والمحددات، والمشابك.
• أنظمة ودوائر الرادار مثل دوائر التحكم في الكسب ومضخمات المعلمات.
• تطبيق الخلية شمسية أو خلية ضوئية.

شاهد أيضًا: اصغر جزء من الطاقة الضوئية يوجد بشكل مستقل

كيف يعمل الدايود الضوئي

يحتاج لعمل الدايود الضوئي تأين الروابط التساهمية، إذ أنّ هذا الأمر يولّد ثقوب وأزواج الإلكترون، ويتم إنتاج التيارات الضوئية من خلال توليد أزواج ثقوب الإلكترون، ويتم تشكيل هذه الأزواج للثقوب الإلكترونية من خلال ضرب فوتونات الطاقة التي تزيد عن 1.1 فولت على الصمام الثنائي، وخلال دخول الفوتون إلى منطقة صمام ثنائي يقوم بضرب الذرة بطاقة عالية، وينتج عن هذا إطلاق الإلكترون من بُنية الذرة، وبعد إطلاق الإلكترون يتم إنتاج إلكترونات حرة، وتكون لهذه الإلكترونات شحنة سالبة وشحنة موجبة، وتكون الطاقة المستنفدة لها مجال كهربائي مدمج، وبسبب هذا المجال الكهربائي تتحرك أزواج الثقوب الإلكترونية بعيدًا عن التقاطع، وتتحرك الإلكترونات وتنتقل من القطب الموجب إلى القطب السالب لإنتاج تيار ضوئي.

وتشير الدراسات إلى أنّ كثافة امتصاص الفوتون وطاقة الفوتون تتناسب بشكل مباشر مع بعضهما البعض، وعندما تكون طاقة الصور أقل يكون الامتصاص أكثر، وعرّف العلماء هذه العملية بأكملها بالتأثير الكهروضوئي الداخلي، ومن الجدير بالذكر أنّ الثنائي الضوئي يعمل في ثلاثة أوضاع مختلفة وهي كالتالي:[6]

• التحيز الصفري: ويعمل ضمن تطبيقات التردد المنخفض، وتطبيقات الإضاءة عالية المستوى
• الوضع الضوئي: ويعمل في حالة عكسية، إذ يكون الكاثود موجبًا وسيكون الأنود سالبًا.
• الوضع العكسي: ويعمل في حالة انحياز عكسي مرتفع.

شاهد أيضًا: طريقة تركيب التوزيعة على الاقراص الضوئية او الذاكرة المتنقلة

وبهذا القدر نصل لختام مقال ما هو الصمام الثنائي الباعث للضوء، والذي تناول في محتواه تعريف الصمامات الثنائية، وتقديم شرح مُفصل عن الصمام الثنائي الباعث للضوء، وتقديم مكوّنات الصمام الثنائي بشكل مُبسط وسهل.