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

Ca-155 10-30v Led Backlight Driver Board Led inverter for Light Adjustment

 

Ca-155 10-30v Led Backlight

Driver Board Led inverter for Light Adjustment

تعديل باور 5L0380

شرح مبسط عن طريقة التعديل على أغلب دوائر الباور power supply

 باستخدام ايسى الباور 5l0380r لحل كثير من مشاكل دوائر الباور.

تعديل باور 5L0380

دوائر وتطبيقات الثايرستور والترياك

دوائر وتطبيقاتها  الثايرستور والترياك

مقوم التحكم السيليكونى (SCR)

 The silicon-controlled rectifier

Top Adjust   Trimmer Potentiometer  codes

اكواد المقاومات المتغيرة المنتشرة بكثرة فى الأجهزة 

اسهل دائرة عمل الترانزستور كمفتاحBC557-BC547 Transistor

 اسهل دائرة عمل الترانزستور كمفتاح

BC557 PNP Transistor 

BC557 PNP Transistor

الصورة تحتوي على دائرتين توضيحيتين لعمل الترانزستور كمفتاح  (Switch) بإستخدام نوعين مختلفين من الترانزستورات

الدائرة اليسرى  ترانزستور NPN - BC547  -

الدائرة اليمنى ترانزستور PNP - BC557  -

 

Optocoupler العازل الضوئى

في الدوائر الإلكترونية، يلعب العازل الضوئي ( Optocoupler ) دورًا حيويًا يتمثل في العَزْلِ الكهربائي بين دائرتين كهربائيتين مختلفتين. يقوم هذا المكون بنقل الإشارات الكهربائية بين هاتين الدائرتين باستخدام الضوء، دون وجود أي اتصال كهربائي مباشر بينهما.

قياس الترانزستور القاعدة موجبة وسالبة

 طريقة قياس الترانزستور القاعدة موجبة وسالبة

قياس الترانزستور NPN القاعدة سالبة 

 خطوات فحص الترانزستور باستخدام الملتيميتر (على وضع الديود "Diode Mode"):

- فحص ترانزستور NPN:

ضع السلك الأحمر على القاعدة (B).

ضع السلك الأسود على المشع (E):

إذا قرأ الجهاز قيمة بين 0.6 إلى 0.7 فولت → جيد.

الآن ضع السلك الأسود على المجمع (C):

إذا قرأ الجهاز قيمة مشابهة → جيد.

 عكس الأقطاب (أحمر على C أو E، وأسود على B):

قياس الترانزستور PNP القاعدة موجبة  

 فحص ترانزستور PNP:

 طريقة قياس الترانزستور القاعدة موجبة وسالبة

 ما هو الموسفيت MOSFET؟

الموسفيت هو نوع متطور من الترانزستورات، ويُعد من العناصر الأساسية في عالم الإلكترونيات الحديثة. يُستخدم في تطبيقات متنوعة مثل التحكم في الأحمال، دوائر تحويل الطاقة، ومكبرات الصوت، إضافة إلى دوره المحوري في أنظمة الطاقة الشمسية والإلكترونيات الرقمية.

توضيح اسم  الموسفيت:

MOSFET = Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

ويعني: ترانزستور تأثير المجال شبه الموصل بأكسيد المعدن.

 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 .

 

PTC - NTC

NTC (معامل درجة الحرارة السلبية): تنخفض مقاومته عندما ترتفع درجة الحرارة.

الاستخدام: حساسات درجة الحرارة، حماية من ارتفاعات الطاقة.

  double voltage power supply

 دائرة منظم الجهد الموجب والجهد السالب

 دائرة منظم الجهد الموجب والجهد السالب

باستخدام منظمات الجهد 

منظم جهد 7812 للجهد الموجد.

منظم جهد 7912للجهد السالب.

محول ملف الإبتدائى الدخل.

(220 -0 فولت).

 والملف الثانوى خرج (18 - 0 - 18).

قنطرة توحيد موجة كاملة وتسمى (بريدج ).

عدد اثنين مكثف كميائى سعة (2200uf/50).

عدد اثنين مكثف (PF104 -100nF).

عدد اثنين مكثف كميائى سعة (1000uf/16).

ويتم تنفيذ الدائرة كما بالشكل للحصول على جهد موجب 12 فولت وجهد سالب 12 فولت.

double voltage power supply

 منظمات الجهد وتطبيقاتها 

منظمات الجهد لها الكثير من التطبيقات في الحياة وتستخدم في الكثير من المجالات مثل أنظمة الطاقة الشمسية وذلك للتحكم بجهد البطاريات ولا ننسى أنها تستخدم أيضاً في أنظمة الطاقة الكهربائية على سبيل المثال الأجهزة الإلكترونية والأجهزة المنزلية والأجهزة الطبية والمزيد من تطبيقات الحياة المختلفة.

 الرخصة للمحلات أو المنشآت

وظيفة ودور كل من هذه النقاط بالنسبة للمحلات والمنشآت:

كل هذه العناصر تساهم في ضمان عمل المحلات والمنشآت بطريقة قانونية وآمنة، وتضمن حقوق العاملين والعملاء، كما تحسن من مستوى الخدمات المقدمة.

 

قياس الترانزستور (NPN أو PNP)

لقياس الترانزستور بأنواعه، سواء كان NPN أو PNP، يجب أن تستخدم جهاز مقياس متعدد (Multimeter) وتتبّع بعض الخطوات البسيطة. 

أنواع الثنائيات سيليكون دايود (Sillicon diode)

أنواع الثنائيات 

سيليكون دايود (Sillicon diode)

جيرمانيوم دايود (Germanum diode)

زينر دايود (Zener diode)

فوتو دايود (Photo diode) 

 دائرة التبديل الإلكترونية باستخدام BJTs

عند تشغيل الترانزستور Q2، ينشط، مما يجعل الجهد الجامع-البعث ينخفض إلى 0.2 فولت تقريبا. نتيجة لذلك، لا يتلقى الترانزستور Q1 المتصل من خلال المقاومين R4 و R2 ما يكفي من الجهد الأساسي للتشغيل ويظل مطفئا. في هذه الأثناء، المكثف C1 يشحن من خلال المقاوم R1.

 

ترانزستور PNP - كيف يعمل؟

لطالما كان ترانزستور PNP لغزًا بالنسبة لي. ولكن عندما اضطررتُ لتعلمه في مرحلة ما، أدركتُ أنه بسيط جدًا. وإذا كنتَ ترغب في تصميم دوائر كهربائية باستخدام الترانزستورات، فمن المفيد معرفة هذا النوع من الترانزستورات.

أشباه الموصلات Semiconductor 

أشباه الموصلات هي مواد تقع خصائصها الكهربائية بين الموصلات والعوازل، مما يجعلها قابلة للاستخدام في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية. تتكون معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة، مثل الثنائيات والترانزستورات والدوائر المتكاملة، من أشباه الموصلات.

 محطة FM

تتضمن دائرة إرسال FM الصغيرة هذه، التي تستخدم ترانزستورات مشتركة فقط، خلاطًا يسمح باستخدامها كمحطة تجريبية صغيرة. يتم تشغيل الدائرة بواسطة التيار الكهربائي الذي يحتوي على مصدر ترشيح جيد. تتكون الملف من 4 لفات من سلك مقاس 26 أو 28 على شكل 1 سم بدون قلب. يمكن أن يكون الهوائي تلسكوبيًا مما يوفر مدى يصل إلى 500 متر.

 محطة FM

 مثبت الجهد 15 فولت

الدائرة المعروضة مأخوذة من وثائق إنجليزية قديمة ويمكن صنعها باستخدام ترانزستورات BC548 للترانزستورات ذات الطاقة المنخفضة. يجب تركيب 2N3055 على المشتت الحراري.

مثبت الجهد 15 فولت

 ثنائي زينر 5 فولت مع ترانزستورين

هذه نسخة ذات تيار أعلى من الدائرة السابقة، مأخوذة من وثائق إنجليزية حديثة. وبواسطتها يمكننا الحصول على دائرة مكافئة لديود زينر 5 فولت مع تيار يتراوح بين 5 و 15 مللي أمبير. الترانزستورات هي أغراض عامة.

 خلية حساسة للضوء

هذا المشروع من منشور صدر عام 1982. هذه الدائرة البسيطة تجعل الصمام الثنائي الباعث للضوء يبقى مضاءً أثناء وجود LDR في الظلام وينطفئ عند إضاءته.

 التحكم المزدوج في درجة الحرارة 

تتحكم هذه الدائرة في مرحلين من مستشعر درجة حرارة واحد. يتم تشغيل الأول عندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة معينة ويتم تشغيل الثاني عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون قيمة معينة. يحتوي التتابع على تيار تشغيل 50 مللي أمبير ويتم إجراء تعديلات نقطة التشغيل باستخدام أجهزة التحكم بالحرارة.

راديو الترانزستور الفائق

 راديو الترانزستور الفائق

نحن نصف عملية تجميع راديو تجريبي باستخدام "الترانزستور الفائق" دارلينجتون الذي يمكن أن يصل ربحه إلى 30 ألف مرة. بالنسبة للقراء الذين يحبون الإعدادات التجريبية المختلفة، إليكم دائرة مثيرة للاهتمام للاختبار. يمكن لجهاز الاستقبال التقاط محطات الموجة المتوسطة المحلية وحتى الموجات القصيرة ذات الإشارة الجيدة باستخدام هوائي خارجي وتغيير الملف.

راديو AM متكامل مع TDA7052

 راديو AM متكامل مع TDA7052

نحن نصف جهاز راديو صغير تجريبي لنطاق AM ذو حساسية جيدة باستخدام TDA7052. يتم تشغيل الدائرة بواسطة بطاريات عادية وتتمتع بمستوى صوت جيد على مكبر الصوت.

 مستشعر الحرارة 

تكتشف هذه الدائرة ارتفاع درجات الحرارة أو مصادر الحرارة، كما في حالة نشوب حريق أو زيادة تحميل الماكينة. هناك تطبيق آخر وهو استخدام جهاز كشف الحرارة لمحركات السيارات.

 الثنائي: التعريف، الرمز، آلية العمل، الخصائص، الأنواع والتطبيقات

مرحباً يا شباب! أتمنى أن تكونوا بخير. اليوم، سنلقي نظرة على مكون إلكتروني يُدعى الدايود. سنناقش بالتفصيل آلية عمل الدايود، ورمزه، وتطبيقاته، وخصائصه.

تعريف الموحد شبه الموصل الدايود

 ما هو الموحد Diode

(أسرار ومعلومات عن عائلة الدايود Diode)

بدايةً الدايود Diode هو عنصر الكتروني . مهم للإستخدام في العديد من التطبيقات والدوائر المختلفة ، حيث يتم تصنيع الدايود بأحجام مختلفة ، مما يتناسب مع شدة التيار وقيمة الجهد في الدوائر الإلكترونية ، ويحتوي الدايود على طرفين وهما الموجب (Anode) والسالب (Kathode) 

من أهم وحدات قياس الطاقة و الكهرباء

اهم وحدات قياس الكهرباء 

من أهم وحدات قياس الطاقة و الكهرباء.

1-الأمبير هو وحدة لقياس (شدة التيار الكهربي) وهو كمية تدفق الكهرباء  والرمز العلمي له A .

والأمبير الواحد يسار 6 مليارات من الإلكترونيات المتدفقة في كل ثانية.

2- الفولت هو وحدة قياس قوة الكهرباء الضاغطة (فرق الجهد بين نقطتين) والرمز العلمي له V .

- جهد بطارية المصباح تساوي 1.5 فولت.

- جهد بطارية السيارة تساوي 12 فولت.

-فرق الجهد الكهربي في بعض البلدان 110 فولت وبعضها 240 فولت.

3- الأوم هو وحدة قياس مقاومة التيار الكهربائي ورمزها (Ω).

4- الوات هو وحدة قياس القدرة الكهربائية (القدره الفعالة) ورمزها W.

- الوات الواحد يساوي جولا من الطاقة في الثانية الواحدة.

5- الفار هو وحده قياس للقدرة الغير فعالة أوReactive power وهي المسؤولة عن توليد المجالات المغناطيسية اللازمة للمحركات والمولدات والمحولات ورمزها VAR.

6- القدرة الظاهرية هي وحدة لقياس القدرة وهي مجموع القدرة الفعالة والقدرة الغير فعالة ووحدتها VA.

 ما الفرق بين الكونتاكتور و الريلي ؟

كلاهما يمثل مفتاح أوتوماتيكي

يتشابهان في خصائص ويختلفان عن بعضهما في

 الفرق بين مكثفات التيار المتناوب AC ومكيفات التيار المستمرDc 

 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 .

 المقاومة الضوئية : 

 هى مقاومة تتغير قيمة مقاومتها تبعا لشدة الضوء المسلط عليها , 

فعندما توضع هذه المقاومة فى الظلام فإن مقاومتها تكون كبيرة جدا تصل الى عدة ميجات من الأوم وهذه قيمة كبيرة جدا . 

 

شرح طريقة عمل الترانزستور كمفتاح

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.

 

ترانزستورات MOSFET كمفتاح

تتكون ترانزستورات MOSFET من ثلاثة أرجل: المصدر (S)، والبوابة (G)، والمصرف (D).

أحد الفروق الرئيسية بين ترانزستورات MOSFET وBJT هو أن ترانزستورات BJT تُتحكم بالتيار المار عبر القاعدة، بينما تُتحكم ترانزستورات MOSFET بالجهد عند البوابة.

طريقة عمل الترانزستور كمفتاح (دليل عملى للمبتدئين)

طريقة عمل الترانزستور كمفتاح (دليل عملى للمبتدئين)

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.

هذا مفيد للمبتدئين وهواة الإلكترونيات ذوي الخبرة على حد سواء. في هذا الدليل، ستتعلم الأساسيات، والمكونات اللازمة، وتعليمات خطوة بخطوة 

إذا كنتَ جديدًا تمامًا على الترانزستورات، أنصحك بقراءة (كيف تعمل الترانزستورات)

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 كيفية 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.

كيفية اختيار مقاومة القاعدة

يتم التحكم في الترانزستورات ثنائية القطب بواسطة تيار القاعدة المُطبّق. يُمكن حساب التيار المار من المُجمع إلى المُشعّ بضرب التيار المار من القاعدة إلى المُشعّ في كسب الترانزستور (β). كما يلي:

لذا، يُعد اختيار قيمة المقاومة المناسبة لـ RB أمرًا بالغ الأهمية.

بما أن الجزء من القاعدة إلى الباعث في ترانزستور ثنائي القطب يعمل كثنائي، فإن حساب مقاومة القاعدة يعمل تمامًا كما هو الحال عند استخدام المقاومات مع مصابيح LED:

عند توصيل مقاومة على التوالي مع ثنائي، يلتقط الثنائي الجهد الذي يحتاجه (0.7 فولت للثنائي من القاعدة إلى الباعث)، ويمر الباقي عبر المقاوم. لذا، يمكنك حساب التيار المار عبر مقاومة القاعدة كما يلي:

لتحديد قيمة RB، عليك أولاً معرفة التيار الذي يحتاجه حملك. هذا هو تيار المجمع (Ic). إذا كان لديك مصباح يحتاج إلى 1 أمبير، وترانزستور بكسب 100، فستحتاج إلى تيار قاعدة (IB) يساوي:

الآن بعد أن عرفت مقدار IB الذي تحتاجه، يمكنك استخدام قانون أوم للعثور على قيمة المقاومة.

ضع يدك على ما تريد العثور عليه، المقاومة (R)، وسيتبقى لديك الجهد (V) على التيار (I):

ملاحظة: للترانزستور حدود تيار محدودة. العديد من الترانزستورات شائعة الاستخدام لا تعطي سوى 100 مللي أمبير. لذلك، لتيار 1 أمبير، من المهم اختيار ترانزستور يتحمله.

ترانزستور PNP كمفتاح.

يعمل ترانزستور PNP بنفس طريقة ترانزستور NPN في عمليات التبديل، لكن التيار يتدفق في الاتجاه المعاكس.

لنحاول تشغيل/إيقاف مصباح 25 واط مرة أخرى باستخدام ترانزستور PNP في وضع الباعث المشترك:

كما ترون أعلاه، 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.

كيفية اختيار مقاومة القاعدة

الحسابات التي أجريناها لمقاومة قاعدة ترانزستور NPN هي نفسها تقريبًا بالنسبة لترانزستور PNP.

على سبيل المثال، إذا كان المصباح يتطلب تيارًا كهربائيًا واحدًا (1 أمبير) واستخدمت ترانزستورًا بمعامل β يساوي 50، فإن IB سيكون...

كما في السابق، بمجرد الحصول على تيار IB، ما عليك سوى تطبيق قانون أوم. هناك اختلاف طفيف عما فعلناه في ترانزستور NPN، حيث أن VRB هو فرق الجهد بين VCC وVBE.

ترانزستور PNP مع متحكم دقيق

عندما يكون الجهد عند قاعدة ترانزستور PNP أقل من VCC، يُفعّل الترانزستور، مما يجعل توصيل الإشارة الرقمية مباشرةً بالقاعدة أمرًا غير عملي. للتحكم في ترانزستور PNP باستخدام أي إشارة رقمية، يمكنك استخدام تكوين Sziklai: