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.
كما هو الحال مع ترانزستورات BJT، هناك نوعان من ترانزستورات MOSFET: nMOS وpMOS. لنرَ كيفية استخدامهما كمفاتيح.
ترانزستور nMOS كمفتاح
يعمل ترانزستور nMOS كالتالي: عند تطبيق جهد أعلى من جهد عتبة الترانزستور (VTH) بين البوابة والمصدر، يتدفق تيار من المصرف إلى المصدر، مما يجعل الترانزستور يعمل كمفتاح مغلق.
إذا طُبق جهد 0 فولت على البوابة، فلن يتدفق أي تيار، وبالتالي سيتصرف الترانزستور كمفتاح مفتوح.
لنحاول تشغيل المصباح:
في الدائرة أعلاه، يُوصل المصباح بمصرف التيار والطرف الموجب لمصدر طاقة مستمر، ويُوصل المصدر بالطرف السالب.
عند الضغط على زر التشغيل، يُمكّن الجهد الموجب بين البوابة والمصدر من تدفق التيار من المصرف إلى المصدر، مما يُشغّل المصباح.
تأكد من أن الجهد المُستخدم للبوابة أعلى بقليل من عتبة الجهد (VTH) المُحددة من قِبل المُصنّع. على سبيل المثال، تبلغ عتبة الجهد (VTH) لترانزستور IRF510 MOSFET 2.0 فولت، لذا يُمكنك استخدام 5 فولت دون أي مشاكل.
في الحالة المعاكسة، عند فتح زر الضغط، ينطفئ المصباح لعدم تدفق التيار.
قد تتساءل، ماذا عن RGS؟ تحتاج البوابة إلى مقاومة سحب لأسفل لضمان تعطيل الترانزستور. وذلك لأن جزء البوابة إلى المصدر في ترانزستور MOSFET يعمل كمكثف. لذا، إذا تركت البوابة عائمة بعد توصيلها بجهد، فإن هذا الجهد يبقى عند البوابة ويحافظ على الترانزستور في وضع التشغيل.
قيمة RGS ليست حاسمة؛ إذ ينبغي أن تعمل مقاومة 10 كيلو أوم بشكل جيد.
ترانزستور pMOS كمفتاح
يعمل ترانزستور pMOS كالتالي: لتشغيل الترانزستور، يجب أن يكون الجهد من المصدر إلى البوابة أعلى من جهد العتبة (VTH) للترانزستور. وهذا عكس ما كان عليه الحال في nMOS حيث كان الجهد من البوابة إلى المصدر هو الذي يجب أن يكون أعلى من جهد العتبة (VTH).
ما عليك فعله حقًا هو التأكد من أن البوابة أكثر سالبة من المصدر. ولتحقيق هذه الغاية، يمكنك استخدام الدائرة التالية:
كما هو موضح في مخطط الدائرة أعلاه، يتصل المصباح الآن بالطرف السالب لمصدر الطاقة المستمر وبالمصرف، بينما يتصل المصدر بالطرف الموجب.
يتم التحكم في بوابة MOSFET بواسطة مفتاح. عند ملامستها للطرف L2، تصبح البوابة سالبة أكثر من المصدر، مما يؤدي إلى إضاءة المصباح.
عند ملامسة المفتاح للطرف L1، يكون الجهد بين البوابة والمصدر صفر فولت، مما يؤدي إلى إطفاء المصباح.
هل تحتاج ترانزستورات MOSFET إلى مقاومة بوابة؟ الإجابة المختصرة هي لا، ولكن الأمر يعتمد على التطبيق. على سبيل المثال، إذا كنت ستشغّل ترانزستور MOSFET ذي قناة N باستخدام متحكم دقيق ذي دبابيس إخراج حساسة للتيار الزائد، فعليك استخدام الدائرة التالية:
من المرجح أن ينجح استخدام MOSFET مع جهاز رقمي بدون مقاومة بوابة، ولكن إضافة واحدة قد يساعد في تجنب مشاكل التيار الزائد المحتملة. يمكنك معرفة المزيد عن هذا في مقالتنا حول مقاومة بوابة MOSFET.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق