كيفية استخدام الترانزستورات

إذا فهمت بشكل صحيح ، كيفية استخدام الترانزستورات في الدوائر ، فربما تكون قد غزت بالفعل نصف الإلكترونيات ومبادئها. في هذا المنشور نبذل جهدا في هذا الاتجاه.

مقدمة

الترانزستورات عبارة عن 3 أجهزة شبه موصلة طرفية قادرة على توصيل طاقة عالية نسبيًا عبر محطتيها ، استجابةً لمدخل طاقة منخفض بشكل ملحوظ في الطرف الثالث.

تتكون الترانزستورات أساسًا من نوعين: ناقل ثنائي القطب (BJT) و معدن أكسيد أشباه الموصلات تأثير الحقل الترانزستور ( موسفيت )

بالنسبة إلى BJT ، تم تعيين 3 محطات كقاعدة ، باعث ، جامع. تسمح إشارة الطاقة المنخفضة عبر طرف القاعدة / الباعث للترانزستور بتبديل حمل طاقة مرتفع نسبيًا عبر طرف المجمع الخاص به.

بالنسبة إلى MOSFETs ، تم تعيينها كبوابة ، مصدر ، صرف. تسمح إشارة الطاقة المنخفضة عبر محطة البوابة / المصدر للترانزستور بتبديل حمل طاقة مرتفع نسبيًا عبر محطة التجميع الخاصة به.

من أجل البساطة ، سنناقش BJTs هنا ، نظرًا لأن التشاركية الخاصة بهم أقل تعقيدًا مقارنةً بـ MOSFETs.

الترانزستورات (BJTs) هي اللبنات الأساسية للجميع أجهزة أشباه الموصلات وجدت اليوم. إذا لم يكن هناك ترانزستورات فلن يكون هناك أي دوائر متكاملة أو أي مكون آخر من أشباه الموصلات. حتى الدوائر المتكاملة تتكون من 1000s من الترانزستورات المتماسكة والتي تشكل ميزات الشريحة المعينة.

عادة ما يجد الهواة الإلكترونيون الجدد صعوبة في التعامل مع هذه المكونات المفيدة وتكوينها كدوائر لتطبيق مقصود.

هنا سوف ندرس الوظائف وطريقة التعامل مع الترانزستورات ثنائية القطب وتنفيذها في دوائر عملية.

كيفية استخدام الترانزستورات مثل المحول

الترانزستورات ثنائية القطب هي بشكل عام مكون إلكتروني نشط ثلاثي الرصاص يعمل بشكل أساسي كمفتاح إما لتشغيل أو إيقاف تشغيل الطاقة إلى حمل خارجي أو مرحلة إلكترونية مرتبطة بالدائرة.

يمكن رؤية مثال كلاسيكي أدناه ، حيث يتم توصيل الترانزستور كملف مكبر باعث مشترك :

هذه هي الطريقة القياسية لاستخدام أي ترانزستور مثل مفتاح للتحكم في حمولة معينة. يمكنك أن ترى عندما يتم تطبيق جهد خارجي صغير على القاعدة ، فإن الترانزستور يتحول إلى وضع التشغيل ويوصل تيارًا أثقل عبر أطراف باعث المجمع ، مما يؤدي إلى تشغيل حمولة أكبر.

يمكن حساب قيمة المقاوم الأساسي باستخدام الصيغة:

ر_ب= (العرض الأساسي الخامس_ب- الجهد الأمامي الباعث للقاعدة) x hFE / الحمل الحالي

تذكر أيضًا أنه يجب توصيل الخط السالب أو الخط الأرضي للجهد الخارجي بالخط الأرضي للترانزستور أو الباعث ، وإلا فلن يكون للجهد الخارجي أي تأثير على الترانزستور.

استخدام الترانزستور كسائق ترحيل

لقد شرحت بالفعل في إحدى مشاركاتي السابقة فيما يتعلق بكيفية إنشاء ملف دائرة سائق الترانزستور .

في الأساس يستخدم نفس التكوين كما هو موضح أعلاه. إليك الدائرة القياسية للنفس:

إذا كنت مرتبكًا بشأن الترحيل ، يمكنك الرجوع إلى هذه المقالة الشاملة التي تشرح كل شيء عن تكوينات التتابع .

استخدام الترانزستور لإضاءة باهتة

يوضح التكوين التالي كيف يمكن استخدام الترانزستور كمخفت إضاءة باستخدام a دائرة تابع الباعث .

يمكنك أن ترى أن المقاومة المتغيرة أو الوعاء متنوع ، كما أن شدة المصباح تختلف أيضًا. نحن نسميها باعث المتابع ، لأن الجهد عند الباعث أو عبر المصباح يتبع الجهد عند قاعدة الترانزستور.

لكي تكون دقيقًا ، سيكون جهد الباعث 0.7 فولت فقط خلف جهد القاعدة. على سبيل المثال ، إذا كان الجهد الأساسي هو 6 فولت ، فإن الباعث سيكون 6 - 0.7 = 5.3 فولت وهكذا. الفرق 0.7 فولت يرجع إلى الحد الأدنى من معدل هبوط الجهد الأمامي للترانزستور عبر الباعث الأساسي.

هنا ، تشكل مقاومة القدر جنبًا إلى جنب مع المقاوم 1 K شبكة فاصل مقاومة في قاعدة الترانزستور. عندما يتم تحريك منزلق الوعاء ، يتغير الجهد عند قاعدة الترانزستور ، وهذا بدوره يغير جهد الباعث عبر المصباح ، وتتغير شدة المصباح وفقًا لذلك.

استخدام الترانزستور كمستشعر

من خلال المناقشات المذكورة أعلاه ، ربما تكون قد لاحظت أن الترانزستور يقوم بشيء واحد حاسم في جميع التطبيقات. يقوم بشكل أساسي بتضخيم الجهد عند قاعدته من خلال السماح بتبديل تيار كبير عبر باعث المجمع الخاص به.

يتم أيضًا استغلال ميزة التضخيم هذه عند استخدام الترانزستور كمستشعر. يوضح المثال التالي كيف يمكن استخدامه لاستشعار الاختلاف في الإضاءة المحيطة ، وتشغيل / إيقاف تشغيل المرحل وفقًا لذلك.

هنا أيضًا LDR و 300 أوم / 5 ك المعد مسبقا يشكل مقسمًا محتملاً في قاعدة الترانزستور.

300 أوم في الواقع غير مطلوب. يتم تضمينه لضمان عدم تأريض قاعدة الترانزستور بالكامل ، وبالتالي لا يتم تعطيلها أو إيقاف تشغيلها تمامًا. كما أنه يضمن أن التيار عبر LDR لا يمكن أبدًا أن يتجاوز حدًا أدنى معينًا ، بغض النظر عن مدى سطوع شدة الضوء على LDR.

عندما يحل الظلام ، يتمتع LDR بمقاومة عالية أعلى بعدة مرات من القيمة المجمعة لـ 300 أوم والإعداد المسبق 5 ك.

نتيجة لذلك ، تحصل قاعدة الترانزستور على جهد جانبي أرضي (سلبي) أكثر من الجهد الموجب ، ويظل توصيل المجمع / الباعث مغلقًا.

ومع ذلك ، عندما يسقط ضوء كافٍ على LDR ، تنخفض مقاومته إلى قيمة قليلة من الكيلو أوم.

هذا يمكّن الجهد الأساسي للترانزستور من الارتفاع بشكل جيد فوق علامة 0.7 فولت. أصبح الترانزستور الآن متحيزًا ويقوم بتشغيل حمل المجمع ، وهذا هو التتابع.

كما ترون ، في هذا التطبيق أيضًا ، تعمل الترانزستورات بشكل أساسي على تضخيم جهد القاعدة الصغير بحيث يمكن تشغيل حمولة أكبر في جامعها.

يمكن استبدال LDR بأجهزة استشعار أخرى مثل a الثرمستور لاستشعار الحرارة ، أ جهاز استشعار المياه لاستشعار المياه ، أ الثنائي الضوئي لاستشعار شعاع الأشعة تحت الحمراء وما إلى ذلك.

سؤال لك: ماذا يحدث إذا تم تبديل موضع LDR والإعداد المسبق 300/5 K مع بعضهما البعض؟

حزم الترانزستور

عادةً ما يتم التعرف على الترانزستورات من خلال عبوتها الخارجية التي قد يتم تضمين الجهاز المعين فيها. أكثر أنواع الحزم شيوعًا التي يتم إرفاق هذه الأجهزة المفيدة بها هي T0-92 و TO-126 و TO-220 و TO-3. سنحاول فهم كل مواصفات الترانزستورات هذه ونتعلم أيضًا كيفية استخدامها في الدوائر العملية.

فهم الترانزستورات الصغيرة TO-92:

تندرج جميع الترانزستورات مثل BC547 و BC557 و BC546 و BC548 و BC549 وما إلى ذلك ضمن هذه الفئة.

هذه هي الأكثر بدائية في المجموعة وتستخدم للتطبيقات التي تنطوي على الفولتية والتيارات المنخفضة. من المثير للاهتمام أن هذه الفئة من الترانزستورات تُستخدم على نطاق واسع وعالمي في الدوائر الإلكترونية نظرًا لمعاييرها المتعددة الاستخدامات.

عادةً ما يتم تصميم هذه الأجهزة للتعامل مع الفولتية في أي مكان بين 30 إلى 60 فولت عبر المجمع والباعث.

لا يزيد الجهد الأساسي عن 6 ، ولكن يمكن تشغيلها بسهولة باستخدام a مستوى جهد منخفض يصل إلى 0.7 فولت في قاعدتهم. ومع ذلك ، يجب أن يقتصر التيار على 3 مللي أمبير تقريبًا.

يمكن تحديد الخيوط الثلاثة لترانزستور TO-92 بالطريقة التالية:

مع إبقاء الجانب المطبوع نحونا ، يكون الجانب الأيمن هو الباعث ، والوسط هو القاعدة والساق اليسرى هي جامع الجهاز.

تحديث: هل تريد معرفة كيفية استخدام الترانزستورات مع Arduino؟ اقرأها هنا

كيفية تكوين ترانزستور TO-92 في تصاميم عملية

تتكون الترانزستورات بشكل أساسي من نوعين ، نوع NPN ونوع PNP ، وكلاهما مكمل لبعضهما البعض. كلاهما يتصرفان في الأساس بنفس الطريقة ولكن في المراجع والاتجاهات المعاكسة.

على سبيل المثال ، سيتطلب جهاز NPN مشغلًا إيجابيًا فيما يتعلق بالأرض بينما سيتطلب جهاز PNP مشغلًا سلبيًا بالإشارة إلى خط إمداد إيجابي لتنفيذ النتائج المحددة.

يجب تخصيص ثلاثة خيوط من الترانزستور الموضحة أعلاه بمدخلات ومخرجات محددة لجعلها تعمل من أجل تطبيق معين والذي من الواضح أنه لتحويل المعلمة.

يجب تعيين العملاء المتوقعين مع معلمات الإدخال والإخراج التالية:

ال باعث أي ترانزستور هو pinout المرجعي للجهاز ، مما يعني أنه يجب تعيين مرجع التوريد المشترك المحدد بحيث يمكن للعميل المتوقع المتبقيين العمل بالرجوع إليه.

سيحتاج ترانزستور NPN دائمًا إلى إمداد سلبي كمرجع ، متصل عند الباعث من أجل الأداء السليم ، بينما بالنسبة لـ PNP ، سيكون خط الإمداد الإيجابي لباعثه.

المجمع هو الحمل الذي يحمل الرصاص للترانزستور والحمل الذي يحتاج إلى تبديل يتم إدخاله في مجمع الترانزستور (انظر الشكل).

ال قاعدة الترانزستور هي محطة الزناد المطلوب تطبيقها بمستوى جهد صغير بحيث يمكن للتيار عبر الحمل أن يمر عبر خط الباعث مما يجعل الدائرة مكتملة وتشغيل الحمل.

تؤدي إزالة مصدر الزناد إلى القاعدة إلى إيقاف تشغيل الحمل على الفور أو ببساطة التيار عبر المجمع ومحطات الباعث.

فهم TO-126 ، TO-220 ترانزستورات الطاقة:

هذه هي نوع متوسط ​​من ترانزستورات الطاقة المستخدمة للتطبيقات التي تتطلب تبديل الأحمال القوية نسبيًا كاذبة المحولات والمصابيح وما إلى ذلك ولقيادة أجهزة TO-3 ، على سبيل المثال نموذجي BD139 ، BD140 ، BD135 إلخ.

تحديد pinouts BJT

ال يتم تحديد pinout على النحو التالي:

أمسك الجهاز بحيث يكون سطحه المطبوع مواجهًا لك ، ويكون الجانب الأيمن هو الباعث ، والرصاص الأوسط هو المجمع ، والرصاص الأيسر هو القاعدة.

يشبه مبدأ التشغيل والإطلاق تمامًا ما تم شرحه في القسم السابق.

يتم تشغيل الجهاز بأحمال في أي مكان من 100 مللي أمبير إلى 2 أمبير عبر المجمع إلى الباعث.

يمكن أن يكون المشغل الأساسي في أي مكان من 1 إلى 5 فولت مع تيارات لا تتجاوز 50 مللي أمبير حسب قوة الأحمال المراد تبديلها.

فهم ترانزستورات الطاقة TO-3:

يمكن رؤيتها في عبوات معدنية كما هو موضح في الشكل. الأمثلة الشائعة لترانزستورات الطاقة TO-3 هي 2N3055 ، AD149 ، BU205 ، إلخ.

يمكن تحديد خيوط حزمة TO-3 على النحو التالي:

أمسك الجانب الأمامي من الجهاز نحوك بحيث يتم تثبيت الجزء المعدني بجانب الأسلاك ذات المساحة الأكبر للأعلى (انظر الشكل) ، والرصاص الأيمن هو القاعدة ، والرصاص الأيسر هو الباعث بينما الجسم المعدني للجهاز يشكل جامع الحزمة.

إن مبدأ الوظيفة والتشغيل هو نفسه كما هو موضح للترانزستور ذي الإشارة الصغيرة ، إلا أن مواصفات الطاقة تزيد بشكل متناسب كما هو موضح أدناه:

يمكن أن يكون جهد المجمع-الباعث في أي مكان بين 30 إلى 400 فولت والتيار بين 10 إلى 30 أمبير.

يجب أن يكون الزناد الأساسي على النحو الأمثل حوالي 5 فولت ، مع المستويات الحالية من 10 إلى 50 مللي أمبير اعتمادًا على حجم الحمل الذي سيتم تشغيله. تيار التشغيل الأساسي يتناسب طرديًا مع تيار الحمل.

هل لديك المزيد من الأسئلة المحددة؟ من فضلك اسألهم من خلال تعليقاتك ، أنا هنا لحلها جميعًا من أجلك.