دائرة التحكم SCR DC

توضح دائرة التحكم SCR DC هذه كيفية تشغيل وإيقاف تشغيل المصلح الذي يتحكم به السيليكون باستخدام مفاتيح التبديل البسيطة ذات الأزرار.

عندما يتم الضغط على S1 ، يتدفق تيار البوابة من خلال RG إلى محطة البوابة ، متحيزًا إلى الأمام تقاطع البوابة -الكاثود. هذا يحفز SCR إلى التوصيل، مما يسمح لتيار الأنود بالتدفق خلال التحميل. بمجرد تشغيله، يظل SCR مغلقاً حتى بعد إطلاق S1، طالما أن تيار الأنود يبقى فوق التيار المتماسك. يوفر المقاوم RGK مسار عودة محدد لتيار البوابة ويحسن مناعة الضوضاء من خلال منع التحفيز الكاذب. يتدفق تيار التحميل من إمدادات العاصمة، من خلال التحميل، ثم من خلال مسار الأنود إلى الكاثود من SCR. لتحويل SCR OFF في دائرة DC،

 يستخدم التبديل S2 لتقصير الأنود والكاثود بشكل مؤقت، مما يجبر تيار الأنود أقل من قيمة الاحتفاظ. هذا يكسر حالة المزلاج ويعيد SCR إلى ولاية OFF. تستخدم هذه الدوائر على نطاق واسع في التحكم في المحرك DC، والتحكم في المصابيح، والتبديل الذي يعمل بالبطارية، وتطبيقات القفل الصناعي حيث تتحكم طاقة البوابة المنخفضة في قوة تحميل أعلى

 

تُستخدم أجهزة أشباه الموصلات من نوع CR وDIAC وTRIAC للتحكم في الطاقة الكهربائية،

 وخاصةً في أنظمة التيار المتردد. 

يعمل SCR كمفتاح أحادي الاتجاه مُتحكم به، حيث يُمرر التيار في اتجاه واحد فقط ويُفعّل عند تطبيق نبضة بوابة. وبمجرد تفعيله، يبقى مُفعلاً حتى ينخفض ​​التيار عن قيمة التثبيت، مما يجعله مناسبًا للمقومات المُتحكم بها والتحكم في طاقة التيار المستمر.

أما DIAC 

فهو جهاز ثنائي الاتجاه غير مُتحكم به، إذ لا يحتوي على طرف بوابة ويبدأ في التوصيل تلقائيًا عندما يتجاوز الجهد المُطبق جهد الانهيار في أي من الاتجاهين. وبسبب هذه الخاصية، تُستخدم أجهزة DIAC عادةً لتفعيل TRIAC بشكل متناظر في دوائر التيار المتردد.

أما TRIAC 

فهو مفتاح ثنائي الاتجاه مُتحكم به، حيث يُمكنه تمرير التيار في كلا الاتجاهين عند تفعيله بإشارة بوابة. وهذا يجعله مثاليًا لتطبيقات التحكم في طاقة التيار المتردد، مثل مُخفتات الإضاءة، وأجهزة التحكم في سرعة المراوح، وأجهزة التحكم في السخانات، حيث يكون التحكم مطلوبًا في نصفي دورة التيار المتردد.

ترانزستورات NPN و PNP

 

ترانزستورات NPN و PNP 

ترانزستورات NPN و PNP هي نوعان من الترانزستورات ثنائية القطبية التي تختلف بشكل رئيسي في القطبية ونوع الناقل والاتجاه الحالي. في كلا الجهازين،

تنطبق العلاقة الحالية الأساسية :

تيار الانبعاث يساوي مجموع تيارات القاعدة والجامع. يجب أن يكون تقاطع قاعدة الانبعاث متحيزًا إلى الأمام ويجب أن يكون تقاطع القاعدة الجامع متحيزاً عكسيًا للعمل النشط الطبيعي. في ترانزستور NPN، يكون المُصدر في إمكانات أقل من القاعدة، لذلك VBE إيجابي، والإلكترونات هي غالبية الناقلات التي تتدفق من مُصدر إلى جامع. وبالتالي فإن التيار التقليدي يتدفق من جامع إلى مُصدر. في ترانزستور PNP،

 تنعكس الأقطاب: المطلق في إمكانات أعلى من القاعدة، VBE سلبي، الثقوب هي الناقلات الأغلبية، وتتدفق التيار التقليدي من مطلق الانبعاث إلى جامع. تشير سهام الرمز بشكل صحيح إلى هذا الاختلاف: إلى الخارج لـ NPN والداخل لـ PNP. يُعرَّف الجهد VCE على أنه الجهد الجامع ناقص الجهد الباعث، لذا فهو إيجابي لـ NPN وسالب لـ PN في الوضع النشط.

المقاومة الكربونية في الدوائر الكهربائية

ترانزستور ثنائي القطبية ذو البوابة المعزولة

ترانزستور ثنائي القطبية  ذو البوابة المعزولة IGBT insulated gate bipolar transistor

ترانزستور ثنائي القطبية ذو البوابة المعزولة (IGBT) هو جهاز أشباه موصلات طاقة يستخدم في التطبيقات التي تتطلب تبديلًا عالي السرعة للتيارات العالية. يجمع هذا الترانزستور بين أفضل ميزات ترانزستور BJT (ترانزستور ثنائي القطب) وترانزستور MOSFET (ترانزستور تأثير المجال بأكسيد معدني)، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات مثل محركات التيار المتردد، ومحركات التيار المستمر، والمحولات، ومصادر الطاقة غير المنقطعة.

 الشكل يوضح أن ترانزستور IGBT 

يمتلك ثالث أطراف، فهو عنصر موصل يدمج مدخل ترانزستور MOSFET ذو البوابة المعزولة من النمط الناضب بخرج ترانزستور ثنائي الوصلة PNP ،ويتم ترميز األطراف كما يلي: المجمع )Collector )الباعث )Emitter )والبوابة ) Gate ،) حيث تكون النهايتان C،E متصلتان بمسار موصل أما النهاية G فتكون متصلة بنقطة التحكم.

اهمية  ترانزستور IGBT

يتميز ترانزستور IGBT ( Bipolar Transistor with Isolated Gate) بأهمية كبيرة في تطبيقات إلكترونيات القدرة، خاصة في الأنظمة التي تتطلب تحكمًا فعالًا في الطاقة عالية الجهد والتيارات العالية. فهو يجمع بين مزايا ترانزستورات BJT و MOSFET، مما يجعله الخيار الأمثل للعديد من التطبيقات الصناعية

بإختصار أهمية ترانزستور IGBT:

التحكم في الطاقة عالية الجهد والتيارات العالية:

يمكن لـ IGBT التعامل مع الجهد والتيارات العالية بكفاءة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل محركات السيارات، ومحولات الطاقة، والمعدات الصناعية.

انخفاض الجهد في حالة التشغيل:

يتميز IGBT بانخفاض الجهد عبر الجهاز في حالة التشغيل، مما يقلل من تبديد الطاقة ويزيد من كفاءة النظام.

سرعة التبديل:

يمكن لـ IGBT التبديل بين حالتي التشغيل والإيقاف بسرعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في الطاقة.

تنوع التطبيقات:

يستخدم IGBT في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك محركات السيارات، وأنظمة الطاقة الشمسية، ومعدات شبكات الطاقة، والأجهزة المنزلية.

تحسين كفاءة النظام:

من خلال توفير تبديل فعال للطاقة وانخفاض الجهد في حالة التشغيل، يساهم IGBT في تحسين كفاءة الطاقة الإجمالية للنظام.

عزل البوابة:

يوفر عزل البوابة في IGBT حماية للجهاز ويحسن من موثوقيته.

فكرة عمل ترانزستور IGBT.

يستخدم هذا الترانزستور تقنية البوابة المعزولة IG Gate Insulated التي تتمتع بها ترانزستورات لها م ازيا أداء الخرج MOSFET والتي تشكل القسم األول من اسم الترانزستور IGBT مضافا 245 لترانزستورات الوصلة ثنائية القطبية التقليدية والتي تشكل القسم الثاني من اسم الترانزستور IGBT . نحصل نتيجة لذلك على ترانزستور IGBT إليها خصائص النقل يملك قدرة تبديل خرج كبيرة مضافا للترانزستورات ثنائية القطبية ويتم التحكم بجهده كما في حالة ترانزستور MOSFET.

:  البنية الداخلية 

1- طبقات من اشباه الموصلات من النوع P والنوعN

2- منطقتين من ثانى أكسيد السيلكون CIO2

3-طبقات من المعدن لتوصيل الأطراف 

استخدامات  ترانزستور IGBT

يستخدم ترانزستور IGBT (الترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة) بشكل أساسي في تطبيقات إلكترونيات القدرة، وخاصةً في الدوائر التي تتطلب تحكمًا في تيارات عالية وجهود عالية. يجمع هذا الترانزستور بين مزايا كل من ترانزستور BJT و MOSFET، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل دوائر العاكس (Inverters)، ومصادر الطاقة، والتحكم في المحركات الكهربائية.

استخدامات IGBT بالتفصيل:

دوائر العاكس (Inverters):

تُستخدم IGBTs في دوائر العاكس لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، وهي تطبيقات شائعة في أنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS). 

مصادر الطاقة (Power Supplies):

تستخدم IGBTs في مصادر الطاقة ذات الوضع التبديل (SMPS) لتنظيم الجهد والتيار بكفاءة عالية. 

التحكم في المحركات الكهربائية:

تُستخدم IGBTs في أنظمة التحكم في سرعة المحركات الكهربائية، مما يوفر تحكمًا دقيقًا وفعالًا في المحركات. 

التسخين الحثي:

تستخدم IGBTs في تطبيقات التسخين الحثي، مثل الأفران الصناعية والأجهزة المنزلية. 

الدوائر الصناعية:

تُستخدم IGBTs في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك أنظمة التحكم الآلي والآلات الصناعية. 

مقارنة بـ BJT و MOSFET:

BJT (الترانزستور ثنائي القطب):

يتميز BJT بتحمل تيارات عالية، ولكنه يعاني من سرعات تبديل منخفضة نسبيًا، مما يجعله أقل كفاءة في التطبيقات عالية التردد.

MOSFET (الترانزستور تأثير المجال):

يتميز MOSFET بسرعات تبديل عالية، ولكنه قد يكون أقل قدرة على تحمل التيارات العالية وارتفاع الجهد، خاصة في التطبيقات عالية القدرة.

IGBT:

يجمع IGBT بين مزايا BJT و MOSFET، حيث يتميز بقدرة تحمل عالية للتيارات والجهود العالية وسرعة تبديل عالية نسبيًا، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات إلكترونيات القدرة المتعددة. 

الخصائص الرئيسية لـ IGBT:

التحكم بالجهد:

IGBT هو جهاز يتم التحكم فيه بالجهد، مما يعني أنه يمكن تشغيله وإيقاف تشغيله باستخدام جهد صغير على البوابة (Gate).

التيار العالي:

يمكن لـ IGBT تحمل تيارات عالية، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نقل طاقة كبيرة.

الجهد العالي:

يمكن لـ IGBT تحمل جهد عالٍ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات الجهد العالي.

سرعة التبديل:

يتميز IGBT بسرعة تبديل جيدة، مما يسمح له بالعمل في الترددات العالية.

مقاومة التشغيل المنخفضة:

لدى IGBT مقاومة تشغيل منخفضة، مما يعني أنه يستهلك القليل من الطاقة عندما يكون في حالة التشغيل.

أحادي الاتجاه:

يسمح IGBT بتدفق التيار في اتجاه واحد فقط (من المجمع إلى الباعث).

مقارنة بين أنواع الترانزستورات المختلفة 

تطبيقات ترانزستور IGBT

استخدام ترانزستور IGBT كمفتاح الكتروني مستقر:

تُستخدم IGBTs في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك محركات التيار المتردد، والعاكسات، وإمدادات الطاقة، وأنظمة الطاقة الشمسية، وغيرها.

فى الشكل يوضع إشارة دخل جهد موجب عبر البوابة والباعث علي IGBT فانه يكون في حالة

التشغيل On أما في حال غياب إشارة الدخل فإن الت ارنزستور سيكون في حالة القطع State Off

كما هي حالة في ترانزستورات BJT

الفرق بين مكثفات التيار المتناوب AC ومكيفات التيار المستمرDc 

الفرق بين المكثفات AC والمكثفات DC المكثف عبارة عن جهاز إلكتروني يتم صناعته باستخدام لوحين من مادة موصلة للكهرباء مفصولة بمادة غير موصلة أو عازل . يتم استخدامه في التطبيقات والدوائر الكهربائية باستخدام AC ( التيار المتردد ) أو DC التيار المباشر ) لتحقيق نتائج معينة بناء على قدرة المكثف على تخزير التيار وتفريغه .

أنواع المكثفات

 Types of Capacitors

يتم تصنيف المكثفات بعدة طرق فيما يتعلق بتصميم البناء والمواد المستخدمة في التصنيع، ولكن هناك

نوعان أساسيان فقط فيما يتعلق بالكهرباء: المستقطب Polarized وغير المستقطب Non-polarized.

يجب أن تتوافق المكثفات المستقطبة، المعروفة باسم
المكثفات الإلكتروليتية بدقة مع القطبية والجهد أثناء التوصيل والربط في الدارات الكهربائية.

 المكثفات غيرالمستقطبة لها قيود على تصنيف الجهد فقط.

المكثفات في دوائر التيار المستمر capacitors in ac circuits

تخزن لوحتا المكثف المعزولان كهربائية عن بعضهما البعض، الطاقة في شكل سعة. عندما يتم تطبيق تيار مستمر على دائرة ذات مقاومة وسعة فقط, فإن المكثف سوف يشحن إلى مستوى الجهد المطبق عليه. ونظرا لأن التيار المستمر يتدفق
في اتجاه واحد فقط، فبمجرد أن يتم شحن المكثف بالكامل لن يكون هناك المزيد من التيار. تتيح هذه الخاصية للمكثفات ميزة "منع تدفق تيار التيار المستمر والحد من تدفقه أي Block المكثفات في دوائر التيار المتردد capacitors in ac circuits

في دوائر التيار المتردد يغير التيار المتردد الاتجاه بشكل دوري، ويشحن المكثف في إتجاه واحد ثم في الاتجاه الآخر. عندما يتم تفريغ الألواح أثناء تغيير الاتجاه، يتناوب تيار خرج المكثف في الطور مع جهد التيار المتردد. هذه هي الميزة أو الخاصية التي يقال عن المكثفات بأنها (تمرر) التيار المتردد 

دوائر بسيطة لعنصرى الموسيفت IGBT/MOSFET

دوائر بسيطة لعنصرى الموسيفت IGBT/MOSFET

الترانزستور تأثير المجال المعدني أكسيدي شبه الموصل (MOSFET) هو نوع من الترانزستورات التي تستخدم في الدوائر الإلكترونية للتحكم في تدفق التيار الكهربائي  يتميز MOSFET بوجود بوابة معزولة بطبقة من أكسيد المعادن