الصمام الثنائي الغازي 

في الصامات الثنائية المفرغة وجدنا أن لشحنة الفراغية تحد من قيمة لتيار الأنودي وأن مقاومة الصمام كعنصر من عناصر الدارة الإلكترونية تكون عادة كبيرة . ويعتبر هذا من أهم عيوب الصمامات الثنائية المفرغة حيث تستهلك هذه المقاومة جزءاً كبيراً من القدرة فلو فرضنا أن تياراً مقداره ٢٥ مالي أمبير يمر خلال صمام ثنائي مفرغ عندما يكون جهد الأنود 100 فولت نجد أن هذ الصمام يكافيء في الدارة مقامة مقدارها 4000 أوم. وهذا يعني أن الصمام يستهلك قدرة مقدارها 10 واط .

وعند وجود كمية صغيرة من غاز مثل النيون أو الأرجون أو بخار الزئبق داخل الصمام (بحيث لا يتعدى الضغط ملليمتر زئبق) يتغير منحنى الخواص للثنائي . فعندما يكون جهد الأنود أقل من جهد تأيين الغاز يكون التيار خلال الثنائي الغازي أقل بقليل من نظيره المفرغ بسبب إصطدام بعض الإلكترونات مع جزيئات الغاز. ولكن عندما يصبح جهد الأنود أعلى بقليل من جهد التأيين للغاز يزداد التيار الأنودي زيادة كبيرة ويصل إلى قيمة تحددها مقاومة الدارة الخارجية . ويرجع السبب في ذلك إلى أن الإلكترون يكتسب أثناء حركته من الكاثود إلى لأنود طاقة أعلى من جهد التأيين وعند إصطدامه بذرات الغاز فإنه يؤينها . وبذلك يتضاعف عدد الإلكترونات ويحدث ما هو معروف بإسم التكاثر الإلكتروني Electron Avalanche الذي يؤدي إلى زيادة عدد الإلكترونات الواصلة للأنود زيادة كبيرة. كما يلعب هذا التكاثر دوراً مهماً بسبب تولد الأيونات الموجبة عند التأيين والتي تتحرك ببطء — نظراً لكبر كتلته — نحو الكاثود مما يؤدي إلى إنخفاض كثافة الشحنة الفراغية السالبة في منطقة الكاثود . فإذا كانت كثافة الأيونات مساوية لكثافة الشحنة الفراغية تعادلت هذه الشحنة وأصبحت قيمته مساوية للصفر. وبذلك يصدر الكاثود تيار لتشبع طبقاً لقانون ريتشاردسون .

ويمكن أن يزيد التيار خلال الثنائي الغازي لدرجة تلف الكاثود نتيجة إصطدام عدد كبير من الأيونات الموجبة به . لذلك يجب توصيل مقاومة خارجية على التوالي مع الصمام بحيث لا يصل التيار إلى حد الإتلاف وتعرف هذه المقاومة في الدارة بمقاومة تحديد أقصى قيمة للتيار.

ومن أهم عيوب الثنائيات الغازية مرور تيار عكسي عندما يصل الجهد العكسي إلى قيمة معينة (تصل إلى عدة مئات الفولت).

وعلى الرغم من أن الأنود لا يصدر إلكترونات إلا أن وجود إلكترون واحد (قد تكون الأشعة الكونية هي مصدره) كاف لبدء التكاثر الإلكتروني لأيوني . وبذلك يجذب الأنود لسالب الأيونات في حين تمر لإلكترونات إلى الكاد. ويبين شكل (1) بميزة الثنائي الغازي وفيه يتضح إمكانية توصيل الثنائي الغازي في الإتجاهين. وللمقارنة فقد أوردنا مميزة الثنائي المفرغ (الخط المتقطع) الذي لا يمرر التيار إلا في الإتجاه المباشر فقط

وهكذا نجد أن الصمام الثنائي الغازي يتميز بوجود مقاومة ديناميكية مباشرة وأخرى عكسية وتكون المقاومة الديناميكية المباشرة (والتي تحدد بواسطة نقطتين على المميزة) قريبة من الصفر. أما المقاومة العكسية فتكون كبيرة جداً (ما لا نهاية) ثم تصبح مساوية للصفر تقريباً عند حدوث الإنهيار. وتستخدم ظاهرة توصيل التيار في الإتجاه العكسي في الثنائيات الغازية لعمل صمامات إقرار الجهد. ويعتمد جهد الإنهيار على أبعاد الصمام وعلى نوع الغاز وضغطه. وتوجد عدة أنواع من هذه الثنائيات المعروفة بثنائيات إقرار الجهد يحدث فيها الإنهيار عند ٨٠ أو ١٠٥ أو ١٥٠ فولت.

الشكل (1)