الوصلة الثنائية (
الدايود ) بكتاب الفيزياء الصف الثالث الثانوي طبعة 2014 / 2015
رقم الصفحة
|
المحتوى
|
ص162
|
المكونات
والنبائط Devices هى وحدات البناء التى تبنى عليها كل
الأنظمة الإلكترونية ( شكل 15ـ 7 ) . بعض هذه المكونات بسيط مثل المقاومة وملف
الحث والمكثف . وبعضها أكثر تعقيداً مثل الوصلة الثنائيةpn-junction والترانزستور بأنواعه ...
|
ص163
|
( شكل 15-7 ب ) مجموعة من الدايود والترانزستور.
 |
ص164
|
تتكون الوصلة
الثنائية pn Junction ( شكل 15-8 ) من جزئين أحدها من النوع n-type والآخر من النوع p-type...
|
ص165
|
وهكذا فإن الوصلة الثنائية توصل التيار بسهولة فى
الاتجاه الأمامي وتمنعه تقريباً فى الاتجاه العكسي . يمكن تشبيه عمل الوصل بمفتاح
يكون المفتاح مغلقاً فى الاتجاه الأمامي ومفتوحاً الاتجاه العكسي ( شكل 15-13 )
. ومن ثم يمكن التأكد من سلامة الوصلة الثنائية باستخدام أوميتر ، إذ
يجب أن يعطى مقاومة صغيرة جدأ فى الاتجاه الأمامي ومقاومة عالية جداً فى الاتجاه
العكسي .
|
شكل
( 15-10أ ) تطبيق فرق جهد أمامي .
شكل
( 15-11 أ ) التوصيل العكسي فى الوصلة الثنائية .
|
|
ص166
|
للوصلة
الثنائية دور مهم فى عملية تقويم التيار المتردد Rectification ( أى جعله فى اتجاه فى واحد ) وهو ما يستخدم فى شحن
بطاريات السيارة وشحن التليفون المحمول Mobile وغيره ، حيث تستخدم الوصلة الثنائية ـ وتسمى
عادة دايود Diode ـ فى تحويل التيار
المتردد AC إلى تيار مستمر DC ( شكل 15 ـ 14 ) . ( الوصلة العادية )
|
شكل
( 15-13أ ) رمز الدايود .
|
|
شكل
( 15- 13جـ ) فى الاتجاه الأمامي تمثل الوصلة الثنائية مفتاحاً مغلقاً ( يوصل
التيار )
|
|
شكل
(15ـ13د ) فى الاتجاه العكسي يمثل الوصلة الثنائية مفتاحاً
مفتوحاً ( لا يوصل التيار )
|
|
ص167
|
الدايود فى الاتجاه العكسي يكافئ
مكثفاً Capacitor وهكذا يمكن تغيير قيمته حسب فرق
الجهد العكسي عليه . وهذا ما يسمى التوليف الالكتروني ( الدايود السعوي )
.
|
فى الترانزستور ولنأخذ مثلاً npn تكون الوصلة
الأولى np أمامية التوصيل Forward
Biased أما الوصلة الثنائية pn فتكون عكسية
التوصيل Reverse Biased .
|
|
ص176
|
الدايود
الباعث للضوء LED .
|
يمكن
صنع مصباح من وصلة ثنائية تسمى الدايود الباعث للضوء Light Emitting
Diode ( LED ) ( شكل 15ـ 23 أ )
|
|
ص177
|
ليزر
الوصلة الثنائية Junction Laser ( شكل 15ـ 23 ب )
|
أشكال مختلفة للترانزستور والدايود ( شكل 15ـ 24 ب )
 |
|
ص182
|
يتكون الدايود أو الوصلة الثنائية pn
junction من
منطقة p-type وأخرى n-type . وإذا وصل الطرف الموجب للبطارية إلى p-type والسالب إلى n-type يعرف هذا بالتوصيل
الأمامي ، ويسبب ذلك تياراً أمامياً . أما إذا عكسنا توصيل البطارية فلا يسرى
تيار . ولذلك يستخدم الدايود فى تقويم التيار المترددRectification .
|
كتاب الفيزياء للصف الثالث الثانوى طبعة 2014 / 2015 يذكر أنه فى الترانزستور ( npn ) تكون الوصلة الأولى np أمامية التوصيل Forward Biased أما الوصلة الثانية pn فتكون عكسية التوصيل Reverse Biased ( الكتاب ص 167 ) ، تعطى الوصلة الثنائية مقاومة صغيرة جدأ فى الاتجاه الأمامي ومقاومة عالية جداً فى الاتجاه العكسي ( الكتاب ص 165 ) ،
وإذا أعطينا جهداً موجباً على القاعدة يسرى تيار فى المجمع بحيث يكون فرق الجهد على المجمع صغيراً ، وبالعكس إذا كان فرق الجهد على القاعدة صغيراً أو سالباً ينقطع التيار فى المجمع ويصبح فرق الجهد على المجمع كبيراً ، أي يكون الخرج كبيراً . وهكذا يستخدم الترانزستور كمفتاح Switch يوصل التيار أو لا يوصل التيار ( شكل 5 ـ 18 ) ، ويمكن الاستدلال على قطبية الترانزستور باستخدام أوميتر ( الكتاب ص 170 ) .
كما أن الأشكال الأشكال ( شكل 15-7 ب ) , ( شكل 15ـ 24 ب ) من كتاب الوزارة تعرض مجموعة من الدايود والترانزستور ولكنها غير واضحة للطالب الدارس بالثانوية العامة ، وبالبحث فى شبكة الانترنت عن أشكال أوضح للدايود من أشكال كتاب الوزارة أمكن الحصول على العديد على الأشكال منها ( مثال الشكل الموضح بعد ) :
سؤال معيب وإجابة معيبة
السؤال الثالث : ( أ ) أذكر استخداماً واحداً لكل مما يأتى :
1ـ الوصلة الثنائية ( الدرجة المستحقة 1 درجة )
إجابة نموذج الاجابة :
تقويم التيار المتردد أو كمفتاح .
إجابة الطالب :
تعمل كمقاومة ، ويمكن التأكد من سلامتها
باستخدام أوميتر .
والسؤال معيب ونموذج الاجابة معيب للأسباب الآتية :
الأسباب التى تجعل السؤال معيب :
السؤال غير موضوعي ( الموضوعية هو
مصطلح تربوي ):
ـ صياغة السؤال لا يتوفر بها الدقة والوضوح وتحتمل
التأويل فى الفهم ، السؤال به لبس وغموض .
ـ حيث أن السؤال غير محدد بدقة ولم يذكر نوع الوصلة
الثنائية ( الدايود ) ، ومن المعروف أنه يوجد فى الحياة العملية حوالى 13 نوع
مختلف من الوصلات الثنائية ( الدايود ) لكل منها أستخداماً خاصاً به يتغير بتغير
المادة المصنوع منها كل جزء من أجزاء الوصلة الثنائية ونسبة الشوائب (ذكر كتاب
الوزارة 4 أنواع للوصلة الثنائية ولكل نوع استخدام خاص به ، ومقدمة المنهج الدراسي
" كتاب الفيزياء الصف الثالث الثانوي طبعة 2014 / 2015 " تشجع الطالب على البحث والمعرفة وفهم المفاهيم
العامة لمادة الفيزياء باستخدام شبكة الانترنت ، كما أن الملحق 6 يتضمن بعض مواقع
الفيزياء على شبكة الانترنت ).
وبذلك تكون صيغة هذا السؤال الغير محدد بدقة لا تؤدى إلى
الصدق فى الاجابة ( الصدق هو مصطلح تربوى ) .
وكذلك السؤال لا يحقق ثبات الاجابة ( الثبات هو مصطلح
تربوي ) :
ـ حيث أن احتمالات الاجابة لا تعطى نفس النتائج إذا أعيد
طرح السؤال مرة أخرى للاختبار ولقياس مستوى تحصيل الطلبة .
تعليمات الاختبار بصفة عامة وتعليمات الاجابة على السؤال بصفة
خاصة غير محددة لشكل الاجابة بدقة .
الأسباب التى تجعل نموذج الاجابة معيب :
ـ نموذج الاجابة يخالف للمعلومات التى درسها الطالب فى هذه المرحلة
الدراسية والمكتوبة بكتاب الوزارة الذى ينص على أنه " يمكن تشبيه عمل
الوصلة بمفتاح يكون المفتاح مغلقاً فى
الاتجاه الأمامي للجهد ومفتوحاً فى الاتجاه العكسي ( شكل 15-13) ، ومن ثم يمكن
التأكد من سلامة الوصلة الثنائية باستخدام أوميتر" ، كتاب الوزارة ص 165 من
كتاب الفيزياء الصف الثالث الثانوي طبعة 2014 / 2015 .
وهذا ليس استخداماً للوصلة الثنائية ولكنه تشبيه فقط لعمل الوصلة الثنائية
بالمفتاح الكهربائي العادى الذى يعمل على توصيل وفصل التيار الكهربائي فى الحياة
اليومية ، وبذلك يمكن اعتبار الاجابة النموذجية للسؤال معيبة .
وبناءاً عليه يكون تقييم إجابة الطالب متوقفاً على تقييم
السؤال ونموذج الاجابة بواسطة اللجنة الفنية :
ـ إذا كان تقييم نموذج الاجابة صحيحاً ( مفتاح "
سويتش " ) فتكون اجابة الطالبة صحيحة كمفهوم عام ( مقاومة ) .
مثال ذلك ( ثنائى ذو
الطبقة الخام
PIN Diode ويستخدم كمقاومة
متغيرة أو سويتش لترددات الميكروويف( .
ـ إذا كان تقييم نموذج الاجابة بأنه يتضمن إجابة خطأ ( مفتاح ) ، ولكن
الطالب يستحق لدرجة السؤال أسوة بزميله الطالب الذى جاءت اجابته مطابقة لنموذج
الاجابة الخطأ ، واستحق الطالب لدرجة السؤال .
ـ ففى كلتا الحالتين يستحق الطالب درجة السؤال كاملة .
أنواع الديود
بتغيير المادة المصنع
منها كل جزء من الثنائي ونسبة الشوائب يتغير أداء الثنائي لذلك لدينا حوالى 13 نوع
مختلف منها:
1ـ
الثنائي العادى ويستخدم لأغراض توحيد اتجاه التيار .
2ـ ثنائى الزينر ويستخدم لأغراض الحصول على جهد ثابت.
3ـ الثنائى المعكوس
Backward diode ويستخدم لأغراض التوحيد .
4ـ الثنائى الباعث للضوء LED .
ـ بألوانه المختلفة ويستخدم لأغراض البيان وشاشات العرض الكبيرة وبعض
شاشات الحاسب المحمول والشاشات الرقيقة.
ـ الثنائي باعث الأشعة تحت الحمراء ويستخدم لأغراض الاتصال والتحكم
والمراقبة .
ـ الثنائي مولد الليزر(Laser Diode) ويستخدم
لأغراض الاتصال والتحكم والمراقبة للمدى البعيد.
5ـ ثنائى كاشف عن الضوء.
6ـ ثنائى مولد الجهد
(Photo Voltaic ) من الضوء وهو أساس البطاريات الشمسية .
7ـ ثنائى ذو السعة المتغيرة ويستخدم لأغراض
اختيار المحطات والقنوات فى أجهزة الاستقبال.
8ـ ثنائى شوتكى(Schottcky
Diode) وهو يحتوى
على الذهب بدلا من النوع الموجب ويستخدم لأغراض الترددات العالية جدا.
9ـ ثنائى ذو المقاومة السالبة ويستخدم لأغراض توليد الترددات فى نطاق
الميكروويف .
10ـ ثنائى ذو الطبقة الخام PIN Diode ويستخدم كمقاومة متغيرة أو سويتش لترددات
الميكروويف .
11ـ ثنائى القدح
Trigger Diode ويستخدم
كبادئ تشغيل لبعض المذبذبات و دوائر التحكم .
12ـ ثنائى الممر
Tunnel Diode ويستخدم
كسويتش فى نطاق الميكروويف .
13ـ ثنائى الحماية
Transient voltage suppression (TVS) diodes وهى تحمى الأجهزة من التداخلات فى خطوط
التيار الكهربى وهى أشبه بالزينر .
الدايود ذو الطبقة الخام PIN
الدايود ذو الطبقة الخام PIN
قد تم حقن PIN diode بمنطقتين من النوع الموجب والنوع السالب بشكل كبير وقد تم فصل المنطقتين بواسطة منطقة Intrinsic
Region ، وفى حالة الانحياز العكسي يعمل
الدايود كسعة ثابتة تقريباً ، وعندما يكون الانحياز الأمامي يعمل كمقاومة متغيرة .
وتنخفض المقاومة الأمامية للمنطقة Intrinsic Region بزيادة التيار ، وحيث أنه يمكن تغيير مقاومة الدايود الأمامية عن طريق تغيير الانحياز ، يمكن
استخدام الدايود PIN diode لتعديل موجات التيار
المتردد ، وتم استخدامه فى تطبيقات توصيل وفصل الموجات الميكرويف (
سويتش ـ مفتاح ) .
An Intrinsic Semiconductor : هو شبه الموصل الخام ( النقى ) الغير مطعوم أو محقون بأى نوع من الشوائب .
Hyperphysics
-> Electricity and Magnetism -> Electronics -> Diodes -> PIN
Diode
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق