دوائر الترانزستور ثنائى القطبية ( BJT)
(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 .
تركيب الترانزستور
يتكون الترانزستورBJT من ثلاث طبقات من أشباه الموصلات مثل السيلكون أو الجرمانيوم ، وله ثلاث أطراف وهى . الباعث، والمجمع، والقاعدة.
مبدأ عمل الترانزستور
يعتمد عمل ترانزستورBJT على
التحكم في تيار القاعدة، والذي بدوره يتحكم في تيار المجمع والباعث. عندما يتدفق تيار
صغير إلى القاعدة، يفتح الترانزستور ويسمح بمرور تيار أكبر بين المجمع والباعث. عندما
لا يتدفق تيار إلى القاعدة، يغلق الترانزستور ويمنع مرور التيار.
(BJT - Bipolar
Junction Transistor)
.jpg)
أنواع الترانزستور ثنائي القطبية :
الترانزستور PNP
يتركب الترانزستور PNP من ثلاث طبقات ، اثنتان موجبتان P وبينهما طبقة سالبة N ليتكون بذلك الترانزستور PNP.
ترانزستور NPN
يتركب الترانزستور NPN من ثلاث طبقات ، اثنتان سالبتان N وبينهما طبقة موجبة P ليتكون بذلك الترانزستور NPN.
------------------------------
يحتوى كل ترانزستور BJT على ثلاث أطراف رئيسية هى
المشع (Emitter) ويرمز له اختصارًا بالحرف E،
يقوم بإشعاع أو بعث حاملات الشحنة
غالبًا ما يكون متصلًا بالأرضي (GND) في نوع NPN.
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 :
1- طريقة المشع المشترك ( Common Emitter - C E )
.jpg)
.jpg)
.jpg)
------------------------------
طريقة المشع المشترك
مع ترانزستور PNP و NPN
طريقة المجمع المشترك
مع ترانزستور PNP و NPN
طريقة القاعدة المشتركة
مع ترانزستور PNP و NPN
والصورة توضح إستخدام طريقة التوصيل لكل الطرق السابقة 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: 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.
تقسيم الجهد (Voltage Divider)
الأفضل والأكثر شيوعًا في دوائر التكبير
يستخدم 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.
يعد 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.
وفى الشكل يبين الترانزستور كمفتاح 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.
ترانزستور PNP كمفتاح.
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.
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.
رسم توضيحى لفكرة عمل الترانزستور كمفتاح فى الدائرة
لفهم كيفية عمل ترانزستورPNP كمفتاح، لنستخدم مثالاً عمليًا
تدريب عملى لفكرة عمل الترانزستور كمفتاح
%20%D8%A7%D9%84%D9%83%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86%D9%89.jpg)
- المصباح سوف يضىء لمرور تيار بقاعدة الترانزستور من المفتاح عبر المقاومة واحد كيلوا اوم
- المصباح سوف يطفىء لأن دائرة القاعدة فتحت ولا يمر أى تيار .
نستنتج من هذا التدريب أنه يتم اشعال الترانزستور عن طريق تطبيق فرق جهد أعلى من 0.7 بين القاعدة والمشع ليمر تيار بالقاعدة .
ثانيا الترانزستور كمكبر إشارة :
الترانزستور يمكنه تكبير التيار أو الجهد، حيث: تيار صغير يدخل إلى القاعدة (Base)
يؤدي إلى تيار أكبر بكثير يمر بين المجمّع والباعث (Collector–Emitter)
هذا هو جوهر التكبير: التحكم في تيار كبير عبر تيار صغير.
لكي يعمل الترانزستور كمكبر، يجب أن يكون في (الوضع النشط) ، حيث:
القاعدة - الباعث في حالة انحياز أمامي
المجمع - القاعدة في حالة انحياز عكسي
فكرة عمل الدائرة :
- الإشارة الضعيفة تدخل من القاعدة (Base) عبر المكثف.هذا يغير تيار القاعدة قليلاً.
- التغيير الصغير في تيار القاعدة يُسبب تغيرًا كبيرًا في تيار المجمع.
- الجهد على مقاومة المجمع يتغير بشكل كبير، مما ينتج إشارة مكبرة.
اختبار تشغيل الترانزستور كمكبر صوت:
ترانزستور NPN رقمه BC547
مكثف 100ميكروفاراد 25 فولت
مقاومة 0.5W 1K Ω
سماعة 8Ω 10W
أسلاك توصيل مع جاك موبيل
بطارية 5 فولت
مصدر إشارة صوت ضعيف من موبيل مثلا
خطوات التدريب:
الملاحظة:
نلاحظ ارتفاع الصوت الخارج من السماعة كثيرا عن الصوت الأصلى الخارج من الموبيل .
الإستنتاج:
- يتم تكبير الإشارة الصوتية على مجمع الترانزستور BC547 عندما دخلت ضعيفة على القاعدة.
- عمل الترانزستور فى هذه الحالة كمكبر صوتى.
طرق فحص الترانزستور ومعرفة نوعه:
الترانزستور نوعان:
1 - NPN ويكون سهم الباعث متجه نحو الخارج
2 - PNP ويكون سهم الباعث متجه نحو الداخل
يمثل الترانزستور بدايودين موصلين على التضاد.
لذلك يمكن فحصه كأننا نفحص ديودين.
الترانزستور BJT يتكون من ثلاثة أطراف:
B (القاعدة - Base)
C (المجمّع - Collector)
E (الباعث - Emitter)
طريقة الفحص باستخدام الملتيميتر
1. تحديد نوع الترانزستور (NPN أو PNP)
قبل أي فحص، يجب معرفة نوع الترانزستور، يجب علينا معرفة أطرافه من خلال مقياس الأفوميتر على وضع الأوم.
فحص ترانزستور NPN:
في ترانزستور NPN:
القاعدة قاعدة موجبة (P-type) ، وتتصل مع منطقتين سالبتين (N-type).
خطوات القياس:
ضع جهاز القياس على وضع ( فحص الدايود).
ضع الطرف الأحمر (الموجب) على القاعدة (B).
ضع الطرف الأسود على المجمع (C) - يجب أن يظهر قراءة تقريبًا 750
ضع الطرف الأسود على الباعث (E) - يجب أن يظهر قراءة تقريبا 740
اعكس الأطراف:
ضع الطرف الأسود (السالب) على القاعدة (B).
ضع الطرف الأحمر على المجمع (C) - يجب أن لا تظهر قراءة
ضع الطرف الأحمر على الباعث (E) - يجب أن لا تظهر قراءة
الأسود على القاعدة ، والأحمر على المجمع مرة و الباعث مرة - يجب أن لا تظهر قراءة مع المجمع والباعث هذا دليل أن الترانزستور سليم.
إذا ظهرت قراءة فى كلا الإتجاهين - الترانزستور معطل
فحص ترانزستور PNP:
في ترانزستور PNP:
القاعدة سالبة (N-type)، وتتصل مع منطقتين موجبتين (P-type).
خطوات القياس:
جهاز القياس على وضع ( فحص الدايود).
ضع الطرف الأسود (السالب) على القاعدة (B).
ضع الطرف الأحمر على المجمع (C) - يجب أن يظهر قراءة تقريبا (740).
ضع الطرف الأحمر على الباعث (E) - نفس الشيء يجب أن يظهر قراءة تقريبا (750).
اعكس الأطراف:
ضع الطرف الأحمر (الموجب) على القاعدة (B).
ضع الطرف الأسودعلى المجمع (C) - يجب أن لا تظهر قراءة
ضع الطرف الأحمر على الباعث (E) - يجب أن لا تظهر قراءة
الأحمر على القاعدة، والأسود على المجمع مرة و الباعث مرة - يجب أن لا تظهر قراءة مع المجمع والباعث يعنى ان الترانزستور سليم. هذا دليل أن الترانزستور سليم.
إذا ظهرت قراءة فى كلا الإتجاهين - الترانزستور معطل
اكتشاف الأعطال فى الترانزستور
يعطي قراءة في الاتجاهين بين B و E أو B و C - تسريب أو قصر
لا يعطي قراءة في أي اتجاه - مفتوح
قراءة صفر أو قريبة من الصفر في كل الاتجاهات - قصر داخلي
لا تفحص الترانزستور وهو مثبت على اللوحة الإلكترونية إذا أمكن، لأن المكونات الأخرى قد تؤثر على القراءة.
بعض الترانزستورات تحتوي على دايود حماية داخلي، تأكد من الداتا شيت.
تدريب عملى دائرة استخدام الترانزستور كمفتاح:
مكونات الدائرة كما بالجدول
ترانزستور وبطارية وموحد ضوئى ومقاومة كربونية ومقاومة متغيرة ومقاومة ضوئية.
توصيل الدائرة توصل الدائرة كما بالشكل
فكرة عمل الدائرة عند وجود الضوءعلى المقاومة الضوئية يقوم الترانزستور بتشغيل الموحد الضوئى .
طريقة عمل الدائرة :
عندما يسقط الضوء على المقاومة الضوئية تقل قيمتها مما يسمح للتيار بالمرور وعليه يرتفع جهد ال B الخاص بالترانزستور مما يجعل الترانزستور فى حالة الانحياز الأمامى حيت يسمح بمرور التيار من ال C الى ال E بحيث يضيى الموحد الضوئى كما بالصورة
لاحظ ان الفولت الموجود على قاعدة الترانزستور ان لم يكون 0.7 أو اكثر لن يضىء الليد ويمكن التحكم فى هذا الجهد عن طريق المقاومة المتغيرة الموجودة بالدائرة
الدائرة توضح سهولة التنفيذى للدائرة:
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق