عمل الترانزستور كمفتاح، تعتبر دائرة عمل الترانزستور كمفتاح من أهم الدوائر التي تستخدم بكثرة في الدوائر الإلكترونية والكهربائية، حيث تعمل دائرة الترانزستور كمفتاح بناءً على إشارة كهربية صغيرة تمر لطرف القاعدة للترانزستور (الطرف المتحكم في الترانزستور).
تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة تفاصيل أكثر حول عمل الترانزستور كمفتاح من حيث عملها واستخداماتها وأهميتها في الدوائر الإلكترونية.
حالات عمل الترانزستور كمفتاح
حالة الإطفاء (الفصل)
عند فصل تيار القاعدة عن الترانزستور، فإن ذلك يعمل على فصل التيار المار عبر المجمع والباعث، ويمكن تشبيه هذا الوضع كمفتاح مفتوح.
وما يحدث في الدائرة عند فصلها هو:
- إن التيار المطبق على طرف القاعدة للترانزستور يساوي صفر، IB = 0 .
- إن تيار المجمع (التيار المار لتشغيل حمل معين) يساوي صفر IC = 0.
- عندما يكون 0 =Vin، فإن VCC=VOUT.
حالة التشغيل (الوصل)
عند وصل تيار القاعدة IB فإن تيار المجمع IC سوف يمر عبر الترانزستور فتصبح الدائرة في حالة توصيل، وبالتالي يمكن تشبيه هذا الوضع كمفتاح مغلق.
وما يحدث في الدائرة عند تشغيلها هو:
- عندما مصدر الجهد VCC يساوي جهد الدخل Vin أو أكبر من 0.7 ،فإن 0 =VCC.
- إن تيار المجمع يكون في حالة الغلق (التشبع) وبالتالي يمرر التيار عبر الترانزستور.
- عندما VOUT = VCE(sat) ، فإن الترانزستور يكون في حالة التشبع، أي VCE(sat)= 0.
اقرأ أيضاً
العوامل المؤثرة على اختيار الترانزستور كمفتاح
هناك عدة عوامل يجب معرفتها من الداتا الخاص بالترانزستور قبل شرائه من أجل عمله كمفتاح بالدائرة وهي:
- أقصى جهد وتيار يتحملها الترانزستور.
- نوع الترانزستور، هل هو NPN أم PNP.
- معرفة قيمة البيتا Hfe الخاص بالترانزستور؛ وهي خطوة تفيد تحديد قيمة مقاومة القاعدة IB.
قراءة الداتا شيت الخاص بالترانزستورات
سنقوم بقراءة الداتا شيت الخاص بالترانزستور BC547، وهو نوع الـ NPN.
بعد استخراج بيانات الترانزستور BC547التالية:
- أقصى جهد 45V.
- أقصى تيار للمجمع 100mA.
- قدرة الترانزستور 500W.
- جهد VCE(sat) عند التشبع 200mV.
- جهد VBE(sat) عند التشبع 900mV.
- قيمة البيتا Hfe للترانزستور ما بين 110 لــ 800. ولتحديد القيمة بشكل أدق يمكنك ذلك باستخدام الرسم البياني التالي.
بعد دراسة معلومات الترانزستور سوف ندخل في الحسابات النظرية لتحديد قيم المقاومات المراد توصيلها مع الترانزستور.
تحديد قيمة مقاومة القاعدة والمجمع
سنوضح ذلك بمثال معتمداً على بيانات الترانزستور BC547، في هذا المثال سنوضح حساب دائرة عمل الترانزستور كمفتاح.
أوجد قيم المقاومات المناسبة للدائرة:
تيار القاعدة (IB)
هذه القيمة تكون في الحالة الفعالة، وللحصول على حالة التشبع سوف نختار قيمة تيار القاعدة IB أكبر بـ 5 لـ 10 أضعاف قيمته كالتالي:
عمل الترانزستور كمفتاح للتحكم بماتور صغير
كما تعودنا سنقوم باختيار الترانزستور بما يتناسب مع جهد وتيار الحمل المراد تشغيله بواسطة تيار التحكم في الترانزستور ليعمل كمفتاح.
قيم جهد وتيار الماتور:
- جهد المحرك التشغيلي 24V/DC.
- تيار المحرك التشغيلي 2A.
بناءً على هذه المعلومات، أقرب ترانزستور مناسب لتشغيل الماتور هو TIP41، لأنه يتحمل جهد حتى 60V ، والتيار حتى 6A، والبيتا الخاص به Hfe= 30.
بعد معرفة وتحديد قيمة تيار الحمل للماتور، يمكننا تحديد قيمة تيار التحكم (تيار القاعدة) للترانزستور، من خلال القانون التالي:
هذه القيمة تكون في الحالة الفعالة، وللحصول على حالة التشبع سوف نختار قيمة تيار القاعدة IB أكبر بـ 5 لـ 10 أضعاف قيمته كالتالي:
ثم نوجد قيمة المقاومة على طرف القاعدة للترانزستور:
بإمكاننا اختيار قيمة 10Ω للقاعدة.
إن الهدف من هذه الحسابات والبيانات التي قمنا باستخراجها من الداتا شيت الخاص بالترانزستور هو تحديد أفضل قيم للمقاومات المراد توصيلها بالدائرة مع الترانزستور وذلك بهدف عمل الترانزستور كمفتاح.
المصادر والمراجع
بارك الله فيك ياهندسه علي هذا الشرح المبسط والرايع