عمل ترانزستور الموسفت كمفتاح

عمل ترانزستور الموسفت كمفتاح، نضع بين أيديكم طريقة عمل ترانزستور الموسفت كمفتاح من خلال التحكم بطرف بوابة الترانزستور.

حيث تحتوي الدائرة على مكونات بسيطة جداً سهلة التركيب، وتعتمد عملية التحكم بشكل أساسي على عنصر ترانزستور الموسفت.

مبدأ عمل ترانزستور الموسفت كمفتاح

يعمل على تشغيل أو فصل بناءً على قيمة جهد الدخل المطبق على طرف البوابة كالتالي:

• عند توصيل طرف البوابة G بموجب المصدر V_DD+، فإنه يدخل في الحالة  الفعالة أو التشبع حسب قيمة الجهد المطبق، وبناءً عليه يعمل على وصل تيار الحمل عبر طرفي المصرف D والمصدر S، أي يصبح الترانزستور كمفتاح مغلق “Closed Switch”.
• عند توصيل طرف البوابة G بسالب المصدر  V_DD-، فإنه يدخل في حالة القطع  “Cut Off” لأن الجهد يساوي صفر، وبناءً عليه يكون طرفي المصرف D والمصدر S كمفتاح مفتوح “Open Switch”.

خصائص حالة وصل أو تشبع ترانزستور الموسفت

• توصيل دخل البوابة بجهد المصدر  +V_DD.
• توصيل الموسفت (ON) بمنطقة التشبع.
• أقصى قيمة تيار على طرف المصرف D تساوي (I_D = V_DD / R_L).
• الجهد المطبق بين طرفي المصرف D والمصدر S تساوي صفر (V_DS = 0V).
• يفضل أن يكون قيمة المقاومة الداخلية للترانزستور أقل من 0.1 أوم (R_DS(on) < 0.1Ω)
• الجهد على طرفي المصرف D والمصدر S 0.2V (V_OUT = V_DS ≅ 0.2V)، وذلك لوجود مقاومة (R_DS(on)).
• يعمل ترانزستور الموسفت كمفتاح مغلق “Closed Switch”.

خصائص حالة قطع ترانزستور الموسفت

• توصيل دخل البوابة مع طرف الأرضي للمصدر (0V).
• يكون ترانزستور الموسفت بمنطقة القطع (Cut-off).
• لا يوجد تيار على طرف المصرف (I_D = 0 Amps).
• الجهد على طرفي المصرف D والمصدر S تساوي جهد المصدر (V_OUT = V_DS = V_DD = ”1″).
• يعمل ترانزستور الموسفت كمفتاح مفتوح “Open Switch”.

ملاحظة هامة: يفضل أن تكون المقاومة الداخلية (R_DS(on)) للترانزستور عند الوصل أو منطقة التشبع أقل ما يمكن وذلك للسماح بمرور التيار على أكمل وجه ممكن للتقليل من سخونة الترانزستور.

مكونات دائرة عمل ترانزستور الموسفت كمفتاح

• ترانزستور موسفت (MOSFET): العمل على وصل أو قطع التيار عن الريلية عن طريق التحكم بجهد الدخل المطبق على طرف البوابة.
• ريلية جهد (تيار) مستمر: يعمل على توصيل أو فصل نقاط تلامسه عن الحمل وذلك بتغذية ملفه بتيار مستمر.
• مقاومة الدخل (R_in): وظيفتها بالدائرة العمل على حماية واستقرار الترانزستور كما تعمل على تقليل احتمالية Latch up.
• مقاومة (R_DS): نفس وظيفة المقاومة الداخلية كما تعمل على تسريع تفريغ التيار المطبق على طرف البوابة.
• الدايود Diode: يعمل على تقليل احتمالية عطل الترانزستور.

احتياطات هامة حول استخدام الترانزستور الموسفت كمفتاح

• يجب وضع قيمة مقاومة على الأقل 100 كيلو أوم فأكثر على البوابة لمنع الموسف للتقليل من احتمالية Latch up.
• وضع دايود على التوازي مع ملف الريلية للتقليل من احتمالية عطل الترانزستور.
• تحديد أقصى تيار يمر بالترانزستور ومعرفة قيمة R_DS(on) وذلك لتقدير الجهد المفقود ونسبة السخونة.

القدرة المفقودة في الترانزستور وطريقة حسابها

لنفرض أن لمبة بالموصفات الكهربائية التالية (الجهد = 6V ،القدرة = 24W) وفي حالة تشغيل أو وصل ON، وقيمة مقاومة الترانزستور الداخلية (R_DS(on)) تساوي 0.1Ω ، احسب قدرة فقد الترانزستور عند حالة العمل

التيار المار بالترانزستور (I)

القدرة المفقودة عند عمل أو توصيل الترانزستور

القدرة المفقودة التي تكون على شكل حرارة 1.6 واط

المصادر والمراجع

• electronics tutorials