دوائر الترانزستور ثنائى القطبية ( BJT)
(Bipolar Junction Transistor)
الترانزستور هو جهاز شبه موصل يستخدم بشكل واسع في معظم الأجهزة التي نستخدمها في حياتنا اليومية ، وهناك العديد من أنواع الترانزستورات المتعددة يختلف كلٍ منها في خصائصها ولكلٍ منها مزاياها وعيوبها .
سنتحدث فى هذا الشرح عن ترانزستور ثنائي القطبية BJT
وصف الترانزستور (BJT)يتكوّن الترانزستور ثنائي القطبية من ، طبقتين من النوع الموجب P وواحدة من النوع السالب N ، أو العكس طبقتين من النوع السالب وواحدة من النوع الموجب . حيث يستخدم كمبر للإشارات الكهربية . ويستخدم كمفتاح الكترونى .وهو عنصر له ثلاث أطراف تخرج منه وهى المشع (Emitter (E ، والمجمّع (Collector (C ، والقاعدة (Base (B ،
------------------------------
أنواع الترانزستور ثنائي القطب :
هناك نوعان من الترانزستورات ثنائية القطب:
يتركب الترانزستور PNP من ثلاث طبقات ، اثنتان موجبتان P وبينهما طبقة سالبة N ليتكون بذلك الترانزستور PNP.
------------------------------يتركب الترانزستور NPN من ثلاث طبقات ، اثنتان سالبتان N وبينهما طبقة موجبة P ليتكون بذلك الترانزستور NPN.
------------------------------
رموز ترانزستور BJT وشكله التجارىهناك رمزين للترانزستور والسهم يدل على نوع الترانزستور فالسهم الخارج يدل على ترانزستور NPN والسهم للداخل يدل على ترانزستور PNP------------------------------
يحتوى كل ترانزستور BJT على ثلاث أطراف رئيسية هى
2- المجمع (Collector – C)المجمع (Collector) ويرمز له اختصارًا بالحرف C، يقوم بتجميع حاملات الشحنة الذي يستقبل التيار الرئيسي.عادةً يكون المجمع متصل بالحمل (مثل لمبة أو محرك).
3- القاعدة (Base - B) القاعدة (Base) ويرمز له اختصارًا بالحرف B، هي الجزء الأوسط بين المشع (الباعث) والمجمع وتوصل أمامى مع المشع (الباعث) وعكسى مع المجمع الذي يتحكم في تشغيل الترانزستور. تُشبه وكأنها (المفتاح) الذي يفتح أو يغلق مرور التيار عبر الترانزستور.
------------------------------
طرق توصيل الترانزستور :
يوصل أحد أطراف الترانزستور بإشارة الدخل والطرف الثانى يوصل بإشارة الخرج . ويشترك الطرف الثالث بين الدخل والخرج ، ولهذا يوصل الترانزستور فى الدوائر الالكترونية بثلاث طرق مختلفة.
1- طريقة المشع المشترك ( Common Emitter - C E )
توصل إشارة الدخل بين القاعدة والمشع ، وتوصل إشارة الخرج بين المجمع والمشع ويلاحظ أن طرف المشع مشتركا بين الدخل والخرج .
------------------------------
توصيل إشارة الدخل بين المشع والقاعدة ، وتوصل إشارة الخرج بين المجمع والقاعدة ويلاحظ أن طرف القاعدة مشتركا بين الدخل والخرج .
------------------------------
طريقة المشع المشترك مع ترانزستور PNP و NPN
طريقة المجمع المشترك مع ترانزستور PNP و NPN
طريقة القاعدة المشتركة مع ترانزستور PNP و NPN
------------------------------
إنحياز الترانزستور BJT :إنحياز الترانزستور هو طريقة توصيل مصادر الجهد والمقاومات مع أطراف الترانزستور (القاعدة Base ، والباعث Emitter ، والمجمع Collector) للتحكم في تشغيله ضمن منطقة معينة (تشبع ، قطع ، أو منطقة فاعلة).
الهدف من الانحياز : هو ضمان عمل الترانزستور ضبط مستوى الجهد / التيار حتى يستطيع التكبير بشكل صحيح وكفاءة ضمن نقطة تشغيل معينة.
ومن أشهر دوائر الإنحياز :
طريقة مقاومة القاعدة (Base Resistor Method)
الفكرة: يتم توصيل إستخدام مقاومة واحدة بين مصدر الجهد و قاعدة الترانزستور.بطريقة بسيطة ، توصل مقاومة بين مصدر الجهد (Vcc) وقاعدة الترانزستور (Base) ، والمجمع يوصل مع الحمل ، والباعث يوصل بالأرضي (GND).
------------------------------
إنحياز المجمع - القاعدة (Collector-to-Base)
الفكرة: توصيل مقاومة القاعدة إلى المجمع بدلاً من مصدر الجهد.
يتم توصيل مقاومة بين المجمع والقاعدة بدل Vcc مباشرة (تغذية راجعة سلبية).
------------------------------
مقاومة تغذية راجعة للمجمع (Collector Feedback Bias)
الفكرة: مقاومة التغذية الراجعة تقلل من حساسية نقطة التشغيل
عندما توصل مقاومة بين المجمع والقاعدة . تسمى مقاومة تغذية راجعة للمجمع.
------------------------------
الأفضل والأكثر شيوعًا في دوائر التكبيريستخدم مقسم جهد (مقاومتين) لتوفير جهد ثابت للقاعدة.
------------------------------
وظائف الترانزستور
الترانزستور له وظيفتين هما . يعمل كمفتاح (قاطع) الكترونى. يعمل كمكبر اشارة .------------------------------
طريقة عمل الترانزستور كمفتاح (قاطع) الكترونى.
يُعد استخدام الترانزستور كمفتاح مهارة عملية ومفيدة. من خلال تركيب الترانزستورات في دوائر بسيطة للغاية، يمكنك بسهولة التحكم في أشياء مثل محركات التيار المستمر، والمصابيح، وغيرها الكثير.
------------------------------
يتم توصيل الترانزستور فى الدوائر الإلكترونية ليستخدم كمفتاح لقيادة الأحمال التى هى فى خرجه وذلك كوسيط بين مرحلة التحكم بالحمل والحمل . فى هذه الحالة يعمل الترانزستور بين القطع والإشباع فقط . وتتعلق قدرة الترانزستور بقيمة التيار الذى يستهلكه الحمل المستمر.
------------------------------مفتوح وفيه يكون تيار القاعدة صفرا. أى لا يوجد فرق جهد مطبق بين المشع والقاعدة . كما بالشكل يبين الترانزستور كمفتاح مغلق وفيه يمر تيار بالقاعدة نتيجة فرق جهد بين المشع والقاعدة .
------------------------------

تتوفر ترانزستورات الوصلات ثنائية القطب بنوعين: NPN وPNP،
ولكل نوع ثلاثة أطراف: القاعدة ، والمجمع ، والباعث. من أهم خصائص هذه الترانزستورات التحكم فيها بكمية التيار المتدفق عبر طرف القاعدة.
يمكن أن تكون ترانزستورات الوصلات ثنائية القطب في وضع التشغيل الكامل ، أو الإيقاف الكامل ، أو وضع بينهما. مناطق التشغيل في ترانزستور الوصلات ثنائية القطب هي:
منطقة التشبع (يكون الترانزستور في وضع التشغيل الكامل) منطقة القطع (يكون الترانزستور في وضع الإيقاف) منطقة النشاط (يكون الترانزستور في وضع بين التشغيل الكامل والإيقاف الكامل) لاستخدام الترانزستور كمفتاح ، يجب عليك إعداده بحيث يمكنك التبديل بين منطقة القطع (المفتاح المفتوح) ومنطقة التشبع (المفتاح المغلق).
------------------------------
لفهم كفية عمل الترانزستور كمفتاح.
ترانزستور NPN كمفتاح
لفهم كيفية عمل ترانزستور NPN كمفتاح، لنستخدم مثالاً عمليًا:
تخيل أن لديك إشارة رقمية تنتقل من 0 فولت إلى 5 فولت (0 و1)، على سبيل المثال من لوحة أردوينو أو من متحكمات ، وتريد التحكم في مصباح 24 فولت حسنًا، لا يمكنك استخدام الإشارة الرقمية مباشرةً ، ولكن يمكنك استخدام ترانزستورات
عندما يتم ضبط إشارة الإدخال على 5 فولت، يتدفق التيار عبر RB ، مما يتسبب في تشغيل الترانزستور
عندما تكون إشارة الدخل الرقمية صفرًا، لا يُطبّق أي جهد، وبالتالي لا يتدفق تيار عبر RB. يؤدي هذا إلى عمل الترانزستور كمفتاح مفتوح ، مما يُطفئ المصباح.
ملاحظة: في هذه الدائرة، نستخدم إشارة دخل رقمية، ولكن يُمكن استبدالها بأي إشارة تيار مستمر. على سبيل المثال، يمكن أن تكون زر ضغط متصل بمصدر طاقة تيار مستمر.
رسم توضيحى لفكرة عمل الترانزستور كمفتاح فى الدائرة لفهم كيفية عمل ترانزستور NPN كمفتاح، لنستخدم مثالاً عمليًا
------------------------------
يعمل ترانزستور PNP بنفس طريقة ترانزستور NPN في عمليات التبديل، لكن التيار يتدفق في الاتجاه المعاكس.
لنحاول تشغيل/إيقاف مصباح 25 وات مرة أخرى باستخدام ترانزستور PNP في وضع الباعث المشترك:
كما بالصورة ، بدلاً من توفير إشارة رقمية لتشغيل الترانزستور، تتضمن الدائرة الآن زر ضغط. سنتعلم كيفية استخدام الإشارة الرقمية لاحقًا.
قد يبدو إعداد الباعث المشترك PNP غريبًا لأن الباعث متصل بالطرف الموجب لمصدر الطاقة. ولكن بما أن التيارات تتدفق في الاتجاه المعاكس ، فهذا يعني أن القاعدة يجب أن تكون سالبة أكثر من الباعث لتشغيل PNP.
وبالتالي، لا يزال المصباح متصلًا بالمجمع، ولكنه الآن متصل بالطرف السالب لمصدر الطاقة.
عند فتح زر الضغط، لا يتدفق التيار عبر القاعدة، مما يعني أن الترانزستور غير مُفعّل ويعمل كمفتاح مفتوح ، مما يُؤدي إلى إيقاف تشغيل الحمل. أما عند الضغط على زر الضغط، فيتدفق التيار عبر القاعدة والمجمع ، مما يجعل الترانزستور يعمل كمفتاح مغلق، ويُضيء المصباح.
لفهم كيفية عمل ترانزستورPNP كمفتاح، لنستخدم مثالاً عمليًا
------------------------------

الصور مش بتفتح
ردحذف