المواضيع:
- عام
- تشغيل الترانزستور
- الترانزستور كمفتاح
- الترانزستور كمكبر للصوت
- خاصية الترانزستور
- مثال الدائرة مع خاصية
- دارلينجتون الترانزستور
عموما:
للترانزستورات تطبيقان مختلفان، يتم استخدامهما على النحو التالي:
- مكبر للصوت (فكر في مكبر الصوت)
- التبديل (يمكن للترانزستور تبديل القوى الكبيرة بسرعة كبيرة ويستخدم، من بين أمور أخرى، في أجهزة التحكم في السيارة).
يتم التحكم في الترانزستورات بالتيار. في المعالجات الدقيقة، على سبيل المثال، يريد المرء إبقاء التيار منخفضًا قدر الإمكان بسبب تطور الحرارة. غالبًا ما يستخدم MOSFET في هذا.
هناك نوعان من الترانزستورات، وهما الترانزستور NPN والترانزستور PNP. هذه موصوفة أدناه.
الترانزستور NPN:
يرمز الحرف B إلى "Base" وحرف C إلى "Collector" وحرف E إلى "Emitter".
مع الترانزستور NPN، يشير السهم بعيدًا عن الترانزستور. غالبًا ما يستخدم هذا الترانزستور عندما يكون "دائرة أرضية"، حيث يتم توصيل الباعث بالأرض.
الترانزستور بنب:
مع الترانزستور PNP يشير السهم نحو الترانزستور. من الكلمات التذكيرية المفيدة لـ PNP "السهم إلى اللوحة".
تشغيل الترانزستور:
في تكنولوجيا السيارات، يتم استخدام الترانزستور في أغلب الأحيان كمفتاح، لذلك سنناقش هذا الآن بشكل أكبر. نحن نأخذ الترانزستور NPN كمثال.
تُظهر الصورة القاعدة على اليسار، فوق المجمع وأسفل الباعث. عندما يبدأ التيار الأساسي بالتدفق (السهم الأزرق)، فإنه يتبع طريقه إلى الباعث. يؤدي هذا أيضًا إلى تدفق تيار المجمع إلى الباعث. وبمجرد اختفاء تيار القاعدة، يتوقف التيار أيضًا من المجمع إلى الباعث.
إذا كان نصف التيار الأساسي يتدفق، فإن نصف التيار (مقارنة بـ I max.) سوف يتدفق أيضًا. ولذلك فمن الواضح أن التيار الذي يتحول عبر الترانزستور (من C إلى E) يعتمد بشكل كامل على ارتفاع B.
يعاني الترانزستور دائمًا من فقد الجهد بسبب انتقال PN. بين القاعدة والباعث 0,7 فولت وبين المجمع والباعث 0,3 فولت.
الترانزستور كمفتاح:
في المثال التالي، يتم التحكم في مصباح بقدرة 12 فولت/5 وات بواسطة ترانزستور. جهد UB1 (مصدر الجهد 1) هو جهد البطارية 12 فولت. المصباح متصل بالأرض. يتم التحكم في قاعدة الترانزستور بواسطة UB2؛ "مصدر الجهد 2" 6 فولت.
جهد الخسارة بين المجمع – الباعث (UCE) هو 0,3 فولت، وبين القاعدة – الباعث (UBE) 0,7 فولت. وسوف نرى هذا ينعكس في الحساب أدناه. تم ضبط عامل التضخيم على 200. وقد يختلف هذا دائمًا. عامل الكسب هو النسبة بين تيار القاعدة وتيار المجمع-الباعث.
يجب دائمًا إنشاء الدائرة بمقاومة معينة (RB في الرسم البياني أعلاه). إذا لم يكن هذا المقاوم موجودا، فإن الترانزستور سيفشل على الفور. تعتمد القيمة التي يجب أن تكون عليها المقاومة RB على جميع العوامل؛ وهي الفولتية على كل من UB1 وUB2 والتيار المطلوب للمكونات (المقاومات أو المصابيح)، وما إلى ذلك. سنقوم الآن بحساب مقاومة الحمل RB.
لحساب مقاومة الحمل RB، يجب أولاً حساب المقاومة عبر المصباح.
الآن بعد أن عرفت المقاومة RL، يمكن حساب تيار المجمع (IC).
يرمز UCEsat إلى "التشبع"، أو بمعنى آخر؛ التشبع. بمجرد توصيل الترانزستور، يحدث انخفاض في الجهد بمقدار 0,3 فولت بين النقطتين C وE (المجمع – الباعث).
الخطوة التالية هي تحديد التيار الأساسي (IB):
ينطبق هامش الأمان (IBK) بمقدار 1,5 × IB على كل دائرة ترانزستور. لذلك يجب ضرب قيمة IB مرة أخرى بـ 1,5. وسيتم شرح سبب ذلك لاحقا.
التيار الأساسي هو 12٪ فقط من تيار المجمع والباعث. أصبح من الواضح الآن أنه يمكن تحويل الترانزستور إلى تيار رئيسي كبير من تيار جهير صغير.
الآن بعد أن أصبحت جميع التيارات في المخطط معروفة، يمكن حساب المقاومة RB.
UBE هو الجهد بين القاعدة والباعث. بسبب المادة الموصلة للترانزستور، يوجد دائمًا انخفاض في الجهد بمقدار 0,7 فولت بين النقطتين B وE.
لا توجد مقاومات قياسية تبلغ 1,74 كيلو أوم بالضبط. لذا يجب اختيار مقاومة قياسية ذات قيمة مختلفة. يجب أن يتم الاختيار من بين المقاومات المتوفرة من سلسلة E12.
المقاومة المطلوبة 1,74 كيلو تتراوح بين 1,5 كيلو و 1,8 كيلو. وفي هذه الحالة، يجب اختيار قيمة المقاومة الأقل؛ مقابل 1,5 ألف. وذلك للتأكد من أن تقادم المكونات وتآكلها لا يؤثر على التيارات في الدائرة.
الترانزستور كمضخم :
يمكن استخدام الترانزستور كمضخم. يمكن تغيير التيار الأساسي عن طريق تحويل مقياس الجهد. من خلال تغيير تيار القاعدة، يتغير جهد الكسب، وبالتالي الجهد عبر باعث المجمع.
خاصية الترانزستور:
يمكن عمل خاصية لترانزستور NPN، انظر الصورة أدناه:
الربع الأول (أعلى اليمين) = UCE – IC
ينحدر الخط لأعلى حتى 0,3 فولت. هذه المنطقة هي UCEsat (تشبع الترانزستور). بعد ذلك يعمل الخط بشكل أفقي تقريبًا.
الربع الأول (أعلى اليسار) = IB – IC
يشار هنا إلى الاتصال بين UB وIC. IC = HFE x IB، مع هذه الخاصية HFE = 10، لذا فإن IC أكبر بـ 10 أضعاف من IB. لم يتم بعد أخذ عامل الأمان IB = 1,5 x IBK في الاعتبار.
الربع الأول (أسفل اليسار) = UBE – IB
إن انخفاض الجهد بين القاعدة والباعث للترانزستور هو جهد عتبة الصمام الثنائي. الجهد العتبة هو 0,7 فولت. من هذا الجهد يبدأ الترانزستور بالتوصيل ويبدأ تيار القاعدة IB بالتدفق. ويمكن أيضًا إرجاع هذا إلى الخاصية.
مثال على الدائرة مع خاصية:
حان الوقت الآن للحصول على مثال لدائرة (بسيطة) ذات خاصية ترانزستور مرتبطة. تم تضمين IB = 1,5 x IBK هنا، مما أدى إلى ظهور خط أفقي على محور IB. في الدائرة أدناه، UB1 هو جهد البطارية ويأتي UBE (جهد الباعث الأساسي) من مفتاح أو إشارة في جهاز التحكم. لحساب التيار على UBE، يجب أولاً حساب IC الحالي (تيار المجمع)؛
الآن نحن نعلم أن تيار 15 مللي أمبير يجب أن يتدفق على قاعدة الترانزستور حتى يوصل الترانزستور (مع UB1 و RB المذكورين) إلى التوصيل الكامل، بما في ذلك عامل الأمان. يمكن بعد ذلك إكمال الخاصية:
في هذه الخاصية يمكن ملاحظة أن IB (التيار على القاعدة) يزيد إلى 10 مللي أمبير. يتم حساب هذا الجزء، من 0 إلى 10 مللي أمبير، بالصيغة: IB = IC : HFE. ثم يعمل الخط بشكل أفقي تمامًا من 10 إلى 15 مللي أمبير. هذا الجزء هو عامل الكسب 1,5 (من حساب IB = 1,5 × IBK). مع تيار أساسي قدره 15 مللي أمبير، يتدفق تيار المجمع (IC) بقدرة 1000 مللي أمبير.
يتم التحكم في الترانزستورات بالتيار. في المعالجات الدقيقة، على سبيل المثال، يريد المرء إبقاء التيار منخفضًا قدر الإمكان بسبب تطور الحرارة. يتضمن هذا غالبًا MOSFET مُطبَّق.
ترانزستور دارلينجتون:
يرسل جهاز التحكم تيارًا أساسيًا إلى الترانزستور. يمكن جعل الترانزستور موصلاً للكهرباء بواسطة جهاز تحكم بتيار يتراوح من 0,1 إلى 0,5 مللي أمبير. عندما نريد التحكم في مشغل يتطلب تيارًا عاليًا، لا تستطيع وحدة التحكم الإلكترونية توفير التيار المطلوب للترانزستور. يبلغ التيار الأساسي لملف الإشعال حوالي 8 أمبير. يجب تضخيم تيار التحكم لجعل الترانزستور موصلاً. وهذا يسبب مشكلة: لا يستطيع المعالج الدقيق توفير التيار المطلوب للترانزستور.
عن طريق ترانزستور دارلينجتون، يمكن استخدام تيار تحكم صغير من وحدة التحكم الإلكترونية لتحويل تيار كبير إلى المشغل.
يتكون ترانزستور دارلينجتون من ترانزستورين متصلين معًا في غلاف واحد.
يوفر تيار المجمع والباعث لـ T1 التيار الأساسي لـ T2. وينتج عن ذلك عامل كسب كبير، لأنه يمكن ضرب عوامل الكسب لكلا الترانزستورين معًا.
غالبًا ما يكون التيار الأساسي الصغير جدًا T1 (عُشر ملي أمبير فقط) كافيًا لجعل T2 موصلاً.
غالبًا ما يتراوح عامل الكسب الحالي (Hfed) لترانزستور دارلينجتون بين 1000 و10.000. صيغة حساب عامل الكسب لترانزستور دارلينجتون هي:
هفد = Hfe1 * Hfe2
- الميزة: بفضل عامل تضخيم التيار الكبير (Hfed)، يمكن أن يكون تيار التحكم الصغير كافيًا لجعل ترانزستور دارلينجتون موصلًا؛
- العيب: جهد الباعث الأساسي لدائرة دارلينجتون هو ضعف الجهد الموجود في ترانزستور واحد. وبالتالي فإن انخفاض جهد ترانزستور دارلينجتون أكبر بكثير من جهد ترانزستور واحد.
في قسم "إشارات الإخراج" بالصفحة دوائر الواجهة فيما يلي أمثلة وتطبيقات لترانزستور دارلينجتون.
الصفحة ذات الصلة:
