تيار الدايود

خطوات الاستخدام

أدخل تيار التشبع (Is): هذا هو التيار الناتج عندما يكون الدايود في حالة الانحياز العكسي (قريب من الصفر). يمثل التيار الناتج عن حركة حاملات الشحنة الأقلية. عادةً ما يكون صغيرًا جدًا (نانوأمبير إلى ميكروأمبير) ويعتمد على مساحة الوصلة ودرجة الحرارة. أدخل القيمة بالأمبير.

أدخل جهد الدايود (Vd): الجهد المطبق على طرفي الدايود (بالفولت). في حالة الانحياز الأمامي (Vd > 0)، يزداد التيار أُسياً مع الجهد. في الانحياز العكسي (Vd < 0)، يقترب التيار من -Is (صغير جداً). أدخل الجهد الذي تريد حساب التيار عنده.

أدخل معامل المثالية (n): قيمة بلا أبعاد تتراوح عادة بين 1 و 2. تعتمد على مادة الدايود وطريقة التصنيع. n=1 للدايودات المثالية (مثل دايودات شوتكي)، n≈2 للدايودات السيليكونية عند التيارات المنخفضة. أدخل القيمة حسب نوع الدايود.

الأسئلة الشائعة

درجة الحرارة تؤثر بشكل كبير على تيار الدايود بطريقتين رئيسيتين: أولاً، الجهد الحراري Vt = kT/q يتناسب طردياً مع درجة الحرارة المطلقة. عند زيادة T، يزداد Vt، مما يقلل من قيمة الأس exp(Vd/(nVt)) للجهد الأمامي الثابت، وبالتالي يقل التيار. ومع ذلك، التأثير الأكبر هو على تيار التشبع Is. Is يزداد بشدة مع درجة الحرارة لأنه يعتمد على تركيز حاملات الشحنة الأقلية، والذي يزداد أسياً مع T. العلاقة التقريبية هي Is(T) = Is(T0) × (T/T0)^3 × exp((Eg/k)(1/T0 - 1/T))، حيث Eg هي فجوة النطاق (حوالي 1.12 eV للسليكون). عملياً، لكل زيادة قدرها 10°C، يتضاعف تيار التشبع تقريباً، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تيار الدايود الأمامي عند جهد ثابت. لذلك، في دوائر التطبيقات العملية، يجب مراعاة تأثير درجة الحرارة، وقد تستخدم دوائر تعويض حراري.

معامل المثالية n يعكس مدى اقتراب الدايود من السلوك المثالي لوصلة pn. n=1 يعني أن تيار الانتشار هو المسيطر (حاملات الأقلية تعبر الوصلة بالانتشار)، وهذا يحدث عادةً في دايودات شوتكي (تقاطع معدن-شبه موصل) حيث لا توجد إعادة تركيب في منطقة الشحنة الفضائية. كما يحدث في دايودات pn عند التيارات العالية (حيث يسود تيار الانتشار). n=2 يعني أن تيار إعادة التركيب في منطقة الشحنة الفضائية هو المسيطر، ويظهر ذلك في دايودات pn السيليكونية عند التيارات المنخفضة (أقل من ميكروأمبير). القيم بين 1 و 2 تحدث في الحالات المتوسطة. في الواقع، n يعتمد على الجهد والتيار، لكن نموذج شوكلي يفترض ثبات n لتبسيط الحسابات. لذلك، اختيار n المناسب يعتمد على ظروف التشغيل.

معادلة شوكلي تصف سلوك الدايود في الانحياز الأمامي والعكسي حتى جهد الانهيار، لكنها لا تأخذ في الاعتبار تأثير الانهيار (Zener أو avalanche). في الانحياز العكسي، عندما يزداد الجهد العكسي إلى قيمة معينة (جهد الانهيار)، يزداد التيار فجأة وبشكل حاد بسبب ظاهرة التأين بالتصادم (avalanche) أو النفق الكمومي (Zener). في هذه الحالة، تفترض المعادلة أن التيار يبقى مقارباً لـ -Is (صغير جداً)، لكن الواقع يظهر زيادة هائلة في التيار. لذلك، يتم استخدام نماذج إضافية (مثل نموذج دايود زينر) لوصف منطقة الانهيار. معادلة شوكلي صالحة فقط للجهد العكسي الأقل من جهد الانهيار بكثير.

في التطبيقات العملية، للدايود مقاومة تماس داخلية (Rs) صغيرة (عادة أوم إلى عشرات الأوم) بسبب مقاومة المنطقة شبه الموصلة ووصلات التوصيل. مما يعني أن الجهد المطبق خارجياً (Vapp) لا يقع كله على الوصلة، بل جزء منه يهبط على المقاومة. الجهد الفعلي على الوصلة (Vd) يكون: Vd = Vapp - Rs × Id. يصبح هذا معادلة ضمنية: Id = Is × (exp((Vapp - Rs×Id)/(n×Vt)) - 1). لا يمكن حلها مباشرة، بل يجب استخدام طرق عددية مثل التكرار أو حلقة التغذية الراجعة. غالباً ما يتم إهمال Rs في الحسابات البسيطة، لكن في التيارات العالية (مثل مقومات القدرة) يكون تأثيرها كبيراً ويجب تضمينها.

تيار الدايود

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

حاسبات ذات صلة

1إذا كان تيار التشبع لدائرة سيليكونية هو 1nA (1×10⁻⁹ A)، والجهد الأمامي المطبق 0.7V، ومعامل المثالية 1.8، فما هو تيار الدايود في درجة حرارة الغرفة (Vt=25.85mV)؟

2لديك دايود شوتكي مع Is = 0.1 µA (1×10⁻⁷ A) وn = 1.05، وجهد عكسي -5V. احسب التيار في درجة حرارة 25°C.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة