تراكيب إلكترونية بسيطة - الترانزستور

1- الترانزستور .

1-1- وصف الترانزستور :

الترانزستور مركبة إلكترونيةثلاثية القطب شائعة الإستعمال يتكون من بلور شبه موصل (الجرمانيوم Ge أو السيليسيوم Si) يتم تنشيطه بإضافة كمية صغيرة من ذرات دخيلة حيث نحصل على ثلاثة مناطق مختلفة الموصلية .

- ونميز نوعين من الترانزستورات ذات الوصلتين PNP و NPN .

- الترانزستور NPN هو الأكثر استعمالا وهو يحتوي على ثلاثة مناطق : منطقة منشطة من طراز P موجودة بين منطقتين من طراز N .

B : القاعدة C : المجمع E : الباعث

الوصلة هي المنطقة الوسيطة التي تفصل بين منطقتين مختلفتي التنشيط ، ورمز للترانزستور NPN في دارة كهربائية بالرمز التالي :

شكل 7

شكل 8

بالنسبة لترنزستور NPN يدخل التيار من القاعدة B و المجمع C ويخرج من الباعث E ، إذن :

ملحوظة :

الترنزستور PNP يحتوي على منطقة N تتوسط منطقتين من طراز P

يرمز إليه ب :

2-1- سلوك الترنزستور في دارة كهربائية :

أ – دارة القاعدة :

ننجز التركيب التالي بإستعمال ترانزستور NPN :

شكل 9

بعد غلق قاطع التيار K نقيس تغيرات I_B تيار دارة القاعدة بدلالة تغيرات التوتر U_BE فنحصل على المنحنى التالي :

الوصلة BE تتصرف تماما كصمام ثنائي عادي بحيث لا يمر بها تيار كهربائي إلا إذا كان التوتر .

U_S : عتبة التوتر .

ب – دارة المجمع :

ننجز التركيب التالي بإستعمال ترانزستور NPN :

ج – تحكم دارة القاعدة في دارة المجمع – مفعول الترنزستور :

ننجز التركيب التالي بإستعمال ترانزستور NPN :

تبين التجربة أنه لايمر أي تيار كهربائي في الدارة كيفما كانت قيمة التوتر U_CE يعني أن الوصلة CE تتصرف كقاطع تيار مفتوح .

شكل 12

شكل 13

دارة المجمع

دارة القاعدة

- عندما يكون قاطع التيار K مفتوح لايمر أي تيار في دارة القاعدة I_B = 0 و I_C = 0 في هذه الحالة يكون الترانزستور متوقفا

- عندما يكون قاطع التيار K مغلقا، بتغيير التوتر U_BE نحصل على النتائج التالية :

المنحنى الذي يمثل تغيرات I_C بدلالة I_B يبرز ثلاثة مناطق :

: منطقة توقف الترانزستور

I_B = 0 و I_C = 0

شكل 14

: منطقة التضخيم

بحيث نكتب

مع : معامل التضخيم

: منطقة الإشباع I_C = cte و U_CE ≈ 0

دارة القاعدة تتحكم في دارة المجمع ، وتسمى هذه الظاهرة مفعول الترانزستور

2- تراكيب إلكترونية بسيطة .

1-2- مفهوم السلسلة الإلكترونية :

(الترانزستور مضخم)

الترانزستور مكافئ لقاطع تيار مغلق

يمكن إنجاز تراكيب إلكترونية بسيطة تستعمل كأجهزة إنذار لإرتفاع درجة الحرارة أو للإشعار بسخونة ماء بارد أو كمؤشر للسخونة ...

تتكون السلسلة الإلكترونية في التراكيب التي سندرس من ثلاثة أجزاء وظائفية :

الترانزستور مكافئ لقاطع تيار مفتوح

I_C تتناسب مع I_B

- جهاز التحكم أو اللاقط : يوجد في المدخل ودوره هو كشف الإشارة الميكانيكية أو الضوئية أو الكهربائية ثم يحولها إلى إشارة كهربائية .

- الجهاز الإلكتروني وتغديته : يحتوي أساسا على ترانزستور ويغذى بمولد كهربائي ، دوره إستقبال الإشارة الكهربائية وتضخيمها .

- جهاز الإستعمال : يوجد في المخرج وهو يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة ميكانيكية أو صوتية .

2-2- كاشف الضوء :

ننجز التركيب التالي :

يتم التحكم في إضائة المصباح L (الذي يلعب دور جهاز الإستعمال في هذا التركيب ) بواسطة إضائة المقاومة الضوئية (التي تلعب دور اللاقط أي جهاز التحكم) .

- في الضوء الباهر تتناقص مقاومتها وتصبح I_B ≠ 0 يمر التيار في دارة القاعدة ويصبح الترانزستور مارا ويضيئ المصباح L .

- في الظلام : المقاومة الضوئية جد كبيرة يعني أن I_B = 0 (U_BE < U_S) وبالتالي الترانزستور متوقف . لايضيئ المصباح .

في هذا التركيب ينتقل الترانزستور مباشرة من حالة التوقف إلى حالة الإشباع .

وبتعويض المصباح بجرس كهربائي نحصل على جهاز إنذار للحرائق التي تحدث في القاعات المغلقة .

شكل 16

3-2- مؤشر المستوى :

ننجز التركيب التالي :

جهاز الإستعمال في هذا التركيب هو صمام ثنائي متألق كهربائي .

- عندما يكون السطح الحر للسائل دون المستوىM تكون دارة القاعدة مفتوحة يعني I_B = 0 فيكون الترانزستور متوقفا والصمام الثنائي المتألق كهربائيا لايضيئ .

- عندما يصل السطح الحر للسائل إلى النقطة M يمر تيار كهربائي في دارة القاعدة I_B ≠ 0 و I_C ≠ 0 والترانزستور يصبح مارا فيضيئ الصمام المتألق كهربائيا معلنا أن السائل قد بلغ المستوى المرغوب فيه .

يمكن تعويض الصمام الثنائي في التركيب بجرس فنحصل على جهاز إنذار .

4-2- مؤشر السخونة :

ننجز التركيب التالي بإستعمال المقاومة الحرارية ذات المعامل السالب CTN كجهاز تحكم وهي تتميز بتناقص مقاومتها مع ارتفاع درجة الحرارة .

شكل 17

- عند درجة حرارة منخفضة تكون مقاومة CTN كبيرة جدا حيث أن I_B = 0 وبذالك يكون الترانزستور متوقفا .

- وعند ارتفاع درجة الحرارة تنقص مقاومة CTN ويمر تيار كهربائي في دارة القاعدة حيث أن I_B ≠ 0 و I_C ≠ 0 وبالتالي يضيئ الصمام الثنائي المتألق كهربائيا معلنا وصول درجة الحرارة إلى قيمة معينة . لذالك يسمى هذا التركيب مؤشر السخونة .

شكل 18

شكل15