الانحياز الأمامي والعكسي وفولطيّة العبور نحو الأمام

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

إذا وضعنا بطارية ومقاوماً على التسلسل مع صمام ثنائي، فإنّ التيّار سوف يمرّ إذا وصلنا المِطراف السالب للبطارية بالمهبط، ووصلنا المِطراف الموجب لها بالمصعد. في هذه الحالة، نحصل على وضع ندعوه الانحياز الأمامي (Forward Bias) (الشكل 5-2 أ).

في المادة من النمط N، تُطرَد الإلكترونات هنا من القطب المشحون سلبياً باتجاه الوصلة N-P. أما في المادة من النمط P، فتُطرَد الثقوب من القطب المشحون إيجابياً باتجاه هذه الوصلة.

لذلك تحتشد الإلكترونات (في المادة من النمط N) والثقوب (في المادة من النمط P) بالقرب من الوصلة، وتعبرها بسهولة لتولّد تيّاراً عبر الديود.

فولطيّة العبور نحو الأمام

عندما نجعل صماماً ثنائياً بوضعية انحياز أمامي، يجب أن نخضع الوصلة N-P إلى حدٍّ أدنى معيّن من الفولطيّة كي نحصل على ناقلية. يطلق المهندسون على هذه العتبة اسم فولطيّة العبور نحو الأمام. واعتماداً على المكونات نصف الناقلة التي استُخدمت في عملية تصنيع الصمام الثنائي، فإنّ فولطيّة العبور نحو الأمام يمكن أن تأخذ أية قيمة ما بين 0.3 فولط و1 فولط على وجه التقريب.

في الصمام الثنائي السيليكوني – وهو أشيع أنماط الصمامات الثنائية نصف الناقلة المستخدمة في وحدات التغذية [للطاقة]- تعادل فولطيّة العبور نحو الأمام حوالي 0.6 فولط. وإذا لم تعادل الفولطيّة عبر الوصلة قيمة فولطيّة العبور نحو الأمام أو تتجاوزها، فإنّ الصمام الثنائي لن يقوم بالنقل.

الانحياز المعكوس

إذا وصلنا البطارية بحيث يتصل المِطراف الموجب بالمهبط والمِطراف السالب بالمصعد، فإننا نحصل على ما يُدعى الانحياز المعكوس (Reverse Bias) (الشكل 5-2 ب).

وهنا تتحرك الإلكترونات في المادة من النمط N باتجاه القطب ذي الشحنة الموجبة بعيداً عن الوصلة N-P، بينما تتحرك الثقوب في المادة من النمط P باتجاه القطب ذي الشحنة السالبة، أي بعيداً كذلك عن تلك الوصلة.

وبالنتيجة تختفي الإلكترونات والثقوب عملياً في جوار الوصلة المذكورة مكوِّنةً منطقة نضوب تتصرّف كطبقة عازل كهربائي رقيقة، وهي ما يكافئ وجود عازل كهربائي. وفي هذه الحالة لا يمكن أن يمر عبر الصمام الثنائي سوى تيّار ضعيف جداً إن لم يكُن معدوماً.