عاروري تكنولوجي

تطور الالكترونيات | أنواعها ومميزاتها الجزء الثاني
English French German Spain Italian Russian Japanese Korean Chinese Simplified
  • الأحد، 19 يوليو 2020

    تطور الالكترونيات | أنواعها ومميزاتها الجزء الثاني

    تطور الالكترونيات | أنواعها ومميزاتها الجزء الثاني

    تطور الالكترونيات | أنواعها ومميزاتها الجزء الثاني


    تطور الالكترونيات | أنواعها ومميزاتها الجزء الثاني


    لقد تحدثتا في الجزء الأول من تطور الالكترونيات عن المقاومة الكهربائية بأنواعها المختلفة ، وعن كيفية صناعة الدايود بأنواعه واستخداماته المتنوعة ، والآن سنكمل موضوعنا بالتحدث عن عنصرين آخرين لا يقلان أهمية عن المقاومة والدايود وهما الترانزستور (Transistor) و الثايرستور (Thyristor) .

    1) الترانزستور (Transistor) :


    يتكون الدايود البسيط من قطعتين من المواد الشبه موصلة (Semi conductor) كلاهما إما من السيلكون أو الجيرمانيوم ، ولكن عند ربط دايودين بشكل عكسي نحصل على وصلتين (PN) متصلتين معاً على التوالي وتتشارك في طرف مشترك إما N أو P

    إندماج هذين الدايودين ينتج جهاز مكون من ثلاث طبقات بوصلتين ، وهذا ما يشكل أساس الترانزيستور ثنائي القطبية (Transistor Bipolar Junction) ويتم اختصاره ب (BJT) .

    ترانزستور

        
    الترانزستور هو جهاز فعال ذات أطراف مصنوعة من مواد شبه موصلة والتي يمكن أن تكون بمثابة عازل (Insulator) أو موصل (Conductor) عن طريق تطبيق جهد إشارة صغير ، قدرة الترانزستور على التغيير بين هاتين الحالتين تمكنه من القيام بوظيفتين أساسيتين : العمل كمفتاح (Act like switch) في الالكترونيات الرقمية (Digital Electronics) أو وظيفة التكبير (Amplification) في الالكترونيات التناظرية (Analog Electronics) .
    أنواع الترانزستور من حيث البناء الداخلي :

    هناك نوعان أساسيان للترانزستور حسب التركيب والبناء الداخلي له وهما (PNP) و (NPN) والإختلاف بينهما يكمن في الترتيب الفيزيائي لمواد أشباه الموصلات من النوع (P - type) و النوع (N - type) .

    الترانزستور

    يتكون الترانزستور من ثلاث أطراف وهم المشع (Emitter) ويرمز له بالرمز (E) ، القاعدة (Base) ويرمز لها بالرمز (B) وأخيراً المجمع (Collector) ويرمز له بالرمز (C) .

    تعتبر الترانزستورات ثنائية القطبية أجهزة تنظيم للتيار (Regulating current) بمعنى أنها تتحكم في كمية التيار المار من خلالها بما يتناسب مع قيمة جهد الإنحياز (Biasing voltage) وهو قيمة الجهد التي يجب تجاوزها للسماح بمرور التيار الكهربائي ، فعند تطبيق قيمة جهد الإنحياز على طرف القاعدة (B) يعمل الترانزستور كمفتاح تحكم في التيار .

    الترانزستور السالب (NPN) :


    هو عبارة عن شريحة واحدة يوجد بها ثلاث بلورات متتالية ، اثنتان منها سالبة والوسطى موجبة ، في الترانزستور السالب الجهد بين القاعدة والمشع (VBE) يكون موجب عند القاعدة والسالب عند المشع ، جهد القاعدة يكون دائماً موجب بالنسبة لجهد المشع ، ويكون جهد المجمع موجب بالنسبة لجهد المشع (VCE) ، ولكي يتم توصيل الترانزستور السالب يجب أن يكون المجمع دائماً أكبر إيجابية بالنسبة لكل من القاعدة والمشع .

    الترانزستور الموجب (PNP) :


    هو عبارة عن شريحة واحدة يوجد بها ثلاث بلورات متتالية ، اثنتان منها موجبة والوسطى سالبة ، يختلف هذا النوع عن سابقه بقيمة الجهد بين القاعدة والمشع ، وقيمة الجهد بين المجمع والمشع .

    تطور الترانزستور :


    مع تطور التقنيات التكنولوجية يوماً بعد يوم ظهر ما يعرف بالترانزستور فائق القدرة (Power Transistor) يتميز هذا النوع بقدرته على تحمل قيمة جهد وتيار عالية قد تصل الى أعلى من (1Ampere) ، ولذلك يستخدم في التطبيقات عالية القدرة الكهربائية.

    power transistor

    استخدامات الترانزستور :


    يعتبر الترانزستور من الاختراعات التي غيرت العالم ، فهو يعد أحد الدعائم الأساسية في تكوين مختلف الدوائر والأجهزة الكهربائية فيتم استخدامه كما يلي :

    1) مفتاح الكتروني (Electronics Switch) : 


    ترانزستور كمفتاح الكتروني

         
    يوضح الشكل دائرة يستخدم فيها ترانزستور من نوع (NPN) كمفتاح الكتروني ، ففي الحالة العادية يكون الترانزستور في حالة فصل (off) بسبب أن قيمة الجهد بين المشع والقاعدة (Emitter - Base) يساوي صفر ، بالتالي لا يمكن أن يمر تيار الى الحمل (RL) المشع والمجمع (Emitter - Collector) ، عند زيادة جهد المصدر (Vin) فعندها يمر التيار الى الحمل (RL) ففي هذه الحالة يكون الترانزستور في حالة وصل (ON) .

    2) استخدام الترانزستور كمكبر (Amplifier) :


    يستخدم الترانزستور في دوائر التكبير الالكترونية ، فيم تكبير الجهد أو التيار أو الاثنين معاً (القدرة) وذلك حسب نوع الدائرة الكهربائية ، المشع المشترك (Common Emitter) ، الباعث المشترك (Common Collector) و القاعدة المشتركة (Common Base) .

    3) استخدام الترانزستور لتثبيت الجهد :


    يتم استخدام الترانزستور مع الزينر دايود ومقاومة عالية تقدر بعشرة آلاف أوم .

    استخدام الترانزستور لتثبيت الجهد


    2) الثايرستور (Thyristor) :


    يتكون الثايرستر بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء : الجزء الموجب (Anode) والسالب (Cathode) والبوابة (Gate) ، يشبه الدايود من حيث طريقة التركيب في الدائرة الكهربائية الإنحياز الأمامي (Forward Biasing) ولكن الإختلاف بالثايرستور هو وجود البوابة حيث يتم تزويدها بنبضة (Puls) من أجل التشغيل .

    تتحكم البوابة بكمية التيار المار بين الجزء الموجب والسالب ، لذلك يعتبر الثايرستور من العناصر المتحكمة بالتيار (Controlled current device) ، فيتم استخدامه كمفتاح في الدائرة الكهربائية للسماح بمرور التيار أو التحكم به . 

    ثايرستور

    كيف يعمل الثايرستور :


    لتشغيل الثايرستور يجب توفير شرطين رئيسيين :


    1) الإنحياز الأمامي (Forward Biasing) 


    يتكون الثايرستور من ثلاث وصلات pn - np - pn ، اذا كان الجزء الموجب (Anode) أكثر موجبية من الجزء السالب (Cathode) فيكون التوصيل الإنحياز الأمامي (Forward Biasing) .


    2) نبضة على البوابة (Puls on Gate) 


    يلزم تطبيق نبضة كهربائية على البوابة لمدة قصيرة جداً لا تتجاوز أجزاء الثانية . 


    استخدامات الثايرستور :


    1) كمفتاح الكتروني


    يتم استخدام الثايرستور كمفتاح في الدائرة الالكترونية ، فيمنع أو يسمح للتيار الكهربائي بالمرور في الدائرة وذلك حسب تطبيق نبضة على البوابة .


    2) كمتحكم في التيار


    من خلال التحكم بالنبضة الداخلة على البوابة يتم التحكم بكمية التيار الكهربائي التي يسمح الثايرستور بعبورها ، وبسبب هذه الميزة تم استخدام الثايرستور كثيراً في مختلف الصناعات ، فعلى سبيل المثال يتم استخدامه في مكينة اللحام فمن خلاله تقوم برفع أو خفض قوة اللحام . 


    أنواع الثايرستور :


    1) (Gate turn off Thyristors (GTOs 


    يعتبر أحد الأنواع الخاصة التي تستخدم في التطبيقات العالية القدرة ، حيث تتحكم البوابة بفتح وإغلاق الدائرة الكهربائية ، فإذا تم تطبيق نبضة موجبة بين الجزء السالب والبوابة سوف يعمل الثايرستور بحيث يتصرف الجزء السالب والبوابة كوصلة (pn) وفولتية صغير تنشأ بين الأطراف .

    بينما إذا تم تطبيق نبضة سالبة بين الجزء السالب والبوابة يصبح الثايرستور في وضع إغلاق فيمنع مرور التيار الكهربائي من الجزء الموجب الى الجزء السالب ، يستخدم (GTOs) في التحكم بسرعة المحرك عن طريق (Motor electrical drives) ويستخدم ايضاً في المحولات عالية القدرة الكهربائية (High power inverters) .

    GTO Thyristor


    2) (Emitter turn off thyristors (ETOs


    في هذا النوع يتم تشغيل الثايرستور وإيقافه باستخدام (MOSFET) وهو نوع من أنواع الترانزستور ، يتملك هذا النوع من الثايرستور مميزات (MOSFET) و (GTO) ، حيث يتكون من بوابتين واحدة لتشغيل الثايرستور والثانية موصولة على التوالي مع (MOSFET) لإغلاق الثايرستور ، فإذا تم تطبيق جهد موجب على البوابة الثانية سيتم تشغيل (MOSFET) المتصل بالجزء السالب للثايرستور ، وعند تطبيق جهد موجب على البوابة الأولى سيتم ايقاف (MOSFET) ومن ثم إيقاف الثايرستور .


    ETO thyristor



    من عيوب هذا النوع هو زيادة قيمة الجهد الضائعة من 0.3 الى 0.5 فولت .

    يستخدم (ETOs) في قطع تيارات القُصر (fault current limiter) ، وفي القواطع الكهربائية ، ويرجع السبب في ذلك الى سرعة التشغيل والإيقاف (Fast Switching) وتحمل التيارات العالية . 


    thyristor application




    3) Bidirectional Triode Thyristors or TRIACs

    يقوم هذا النوع بالتحكم بالتيار الكهربائي وهو يتكون من ثلاثة أطراف شبه موصلة ، الفرق بين هذا النوع والأنواع الأخرى هو أن هذا النوع يعمل بالإتجاهين ، يستخدم هذا النوع في دوائر التحكم للمحركات الكهربائية ، وفي ضبط وتغيير سرعة المراوح ويتم استخدامه ايضاً في تغيير شدة الإضاءة للمصابيح .


    triac


    للمزيد من المعلومات عن الثايرستور قم بزيادة الموقع الآتي من هنا .


    الخلاصة : 


    تشكل العناصر الالكترونية الدعامة الأساسية والرئيسية في الكثير من الأجهزة والتطبيقات الكهربائية ، فيتم العمل الدائم على تطوير هذه العناصر من أجل تحديث الأجهزة الكهربائية ومواكبة متطلبات العصر .

    مواضيع قد تهمك :

    ليست هناك تعليقات:

    إرسال تعليق

    نموذج الاتصال

    الاسم

    بريد إلكتروني *

    رسالة *

    ©جميع الحقوق محفوظة لدى عاروري تكنولوجي 2020