مميزات الترانزستور الساكنة
Les caractéristiques statiques du transistor
بسم الله الرحمان الرحيم
وصلى الله وسلم على مولانا رسول الله وعلى
آله وصحبه أجمعين.
مميزات الترانزستور الساكنة
Les caractéristiques statiques du
transistor
تعتبر مميزة العناصر الالكترونية ذات أهمية
كبيرة في معرفة كيفية عمل تلك العناصر في الدارات الكهربائية تحت ظروف معينة
كالحرارة مثلا. حيث يتغير سلوك أغلبيتها، بتغير درجة حرارتها مثلا، أو بتغير
التيار المار فيها أو بتغير التوتر المطبق عليها...إلخ.
لدراسة الاختلاف الملاحظ في سلوك العناصر
الالكترونية بكيفية منظمة، ودون الحاجة إلى معرفة تركيبها الداخلي والقوانين التي
تحدد اشتغالها، نستعين بمنحيات مميزاتها.
هاته المميزات تكون في غالب الأحيان في Datasheet للعناصر الالكترونية، أو يمكن لك أن تحصل عليها إذا
كنت تتوفر على أجهزة قياس خاصة، التي لا يتوفر عليها مختبري البسيط حاليا.
نأخذ كمثال مميزة الصمام الثنائي التي درسناها في حلقة سابقة:
هاته المميزة تسمى: مميزة (التوتر، شدة
التيار) وهي تعبر عن المنحى الممثل لتغيرات شدة التيار Id، الذي يمر في الصمام الثنائي بدلالة التوتر Ube المطبق بين مربطيه.
إذا كان سلم هاته المميزة دقيقا، فإنه يمكن لنا وبكل سهولة معرفة شدة
التيار المارة في الصمام الثنائي، وذلك بمعرفة التوتر المطبق عليه. كما يمكن لنا
معرفة التوتر المطبق على الصمام الثنائي بمعرفة شدة التيار المارة فيه.
سلوك الترانزستور الساكنة.
للحصول على مميزات الترانزستور، يمكن تركيب دارة كهربائية على الشكل
التالي:
- Rb تسمى
مقاومة القاعدة
- Rc تسمى مقاومة المجمع أو مقاومة
الحمولة.
للحصول على مميزات الترانزستور، يقتضي الحال تحديد كل من المقادير الأربعة:
Ib ، Ic ، Ube ، Uce. حيث
مقادير الدخول هي Ib و Ube، أما مقادير الخروج فهي Ic و Uce.
انطلاقا من الدارة أعلاه (دارة الباعث المشترك) نحصل على هاته المميزة
للترانزستور (الصورة أسفله)وهي عبارة عن شبكة من المنحنيات. للأسف هاته المميزة
تعتبر معقدة وصعبة المنال بالنسبة لمبتدأ. لكننا سنحاول هنا تبسيطها قدر الإمكان
ليتناسب مع مستواك كمبتدأ، مع تقديم صورة بسيطة لما يجب أن تفهمه كبداية هو: فهم
سلوك الترانزستور بطريقة مبسطة انطلاقا من تحليل المنحنيات.
سنتناول في هذا الموضوع تحليل بعض
المنحنيات فقط، التي تعتبر من الضروري أن تفهمها كبداية. سنبدأ بـ:
1- مميزة الدخول Caractéristique d’entrée
كما قلنا في الحلقة السابقة أن مميزة الوصلة BE شبيهة بمميزة صمام ثنائي عادي، حيث لن يمر التيار Ib في القاعدة إلا إذا كان
حيث Us هي عتبة توتر صمام ثنائي من السيليسيوم.
لكن في ما يلي سنرى تأثير التوتر Uce على
التوتر Ube، لذلك نقوم بتثبيت شدة التيار Ib، ثم نقوم بتغيير التوتر Uce وذلك بتغيير توتر مولد المجمع U2.
عندما يكون التوتر Uce=1v كمثال،
فإننا نحصل على أن a هي قيمة التوتر Ube وهو المنحنى باللون الأزرق. (الرسم المبياني أسفله).
نزيد من قيمة التوتر Uce إلى 5V كمثال
آخر، فنلاحظ أن التوتر Uce اتخذ قيمة أخرى هي القيمة b، وهو المنحنى باللون الأخضر. وكذلك إذا زاد التوتر Uce إلى 10V، فإننا نحصل على قيمة c مختلفة للتوتر Ube، وهو
المنحنى باللون الأحمر. لكن في الأخير تبقى القيم a و b و c جد متقاربة، إذ نقوم بإهمال هذا الاختلاف الصغير بينها. وبالتالي
يمكن اعتبار التوتر Ube ثابت
القيمة.
يؤثر التوتر Uce بشكل
طفيف على التوتر Ube، إذ يمكن إهمال هذا التأثير
الصغير وبالتالي يمكن اعتبار التوتر Ube كقيمة
ثابتة ومستقلة عن التوتر Uce.
2- مميزة التحويل في التيار
Caractéristique de transfert en courant
سندرس في هاته الفقرة تأثير التيار Ib على
التيار Ic، عندما يكون التوتر Uce ثابت. فنحصل على المميزة التالية:
تبرز هاته المميزة ثلاث أنظمة لاشتغال
الترانزستور. حيث كما قلنا في موضوع سابق أنه عندما يكون التيار Ib منعدما فإن التيار Ic يكون منعدما كذلك. هاته المنطقة تسمى منطقة التوقف وهي أصل
المعلم. أما إذا كان التيار Ib غير
منعدم، فإنه يسجل مرور تيار Ic في
دارة المجمع. هذا النظام يسمى: النظام الخطي.
من خلال الرسم المبياني نلاحظ أن المنحنى خلال هذا النظام عبارة عن نصف
مستقيم أصله أصل المعلم، هذا يدل على أن التيار Ic يتناسب إطرادا مع التيار Ib. بحيث
كلما زاد تيار القاعدة Ib زاد تيار المجمع Ic. ويكون تيار القاعدة أصغر بكثير من تيار المجمع
ولكنه يتحكم فيه، أي أن النقص القليل في تيار القاعدة يناظره نقص كبير في تيار
المجمع، والزيادة القليلة في تيار القاعدة يناظرها زيادة كبيرة في تيار المجمع.
العلاقة التي تربط التيارين Ic و Ib، تكون على الشكل التالي:
ويسمى المعامل bêta معامل التضخيم الساكن للتيار، ويعتبر من أهم خصائص الترانزستور،
وهو أصل العديد من التراكيب الالكترونية.
تختلف قيمة bêta
باختلاف الترانزستور، فهي يمكن أن تكون بين 20 و 200، كما يمكن أن تصل إلى 2000.
ولكن في الغالب تكون في حدود 100. وتختلف قيمة bêta من ترانزستور إلى آخر حسب تصميم كل نوع، وهي قيمة يحددها المصنع.
نظريا نقبل أن قيمة bêta تكون
ثابتة، لكن عمليا ترتبط قيمتها بشكل أو بآخر مع التيار المار في الترانزستور
وتوتره وحرارته.
بصفة عامة تتغير قيمة معامل التضخيم لكل نوع من الترانزسترات حسب ظروف
عمله، لكن لتسهيل دراسة الترانزستور سنتعامل مع المعامل bêta كأنه قيمة ثابتة.
انطلاقا من المميزة،
نلاحظ من خلال النظام الخطي أن المنحنى الذي يمثله عبارة عن نصف مستقيم أصله أصل
المعلم. لكن عندما يصل التيار Ic إلى
قيمة معينة، يتغير شكل المنحنى ليصبح مستقيما مواز لمحور الأفاصيل. هذا يدل على
أنه كلما زادت شدة التيار Ib، ستبقى
شدة التيار Ic ثابتة، هذا يعني أن العلاقة:
لم تعد صالحة، لأنه في هاته الحالة تكون
هذا هو نظام الإشباع، وبما انه يمكن إهمال
نسبة التغير الصغيرة التي تطرأ على التيار Ic، فإنه
يمكن اعتباره (Ic) كقيمة ثابتة، ويسمى هذا التيار بتيار الإشباع Ic_sat.
عند نظام الإشباع لاتبقى العلاقة
صحيحة. لأن
من جهة أخرى نقول، إذا أريد بالترانزستور
أن يشتغل في نظام الإشباع يجب أن تكون
3-مميزة الخروج Caractéristique de sortie
لدراسة هاته المميزة نقوم بتثبيت التيار Ib عند قيمة معينة ثم نقوم بتغيير التوتر Uce وذلك بتغيير التوتر U2. ثم
نسجل التغيرات التي تطرأ على التيار Ic فنحصل
على المميزة التالية:
تبرز هاته المميزة نظامين: نظام الإشباع مع النظام الخطي.
1-نظام الإشباع: هو عندما يكون التوتر Uce أصغر من توتر الإشباع Uce_sat، فنلاحظ أن المنحنى عبارة عن نصف مستقيم أصله أصل المعلم. هذا يدل
على أن التوتر Uce في هذا النظام يؤثر بشكل خطي على
التيار Ic. أي كلما تغيرت قيمة التوتر Uce، تغيرت معها شدة التيار Ic.
2-النظام الخطي: هو عندما يكون التوتر Uce أكبر من توتر الإشباع Uce_sat. في هاته الحالة يكون المنحنى عبارة عن مستقيم مواز لمحور
الأفاصيل، ما يدل على أن التيار Ic يكون
مستقلا تقريبا عن التوتر Uce. حيث
التيار Ib هو الوحيد الذي يتحكم فيه. في هذا
المثال ومادامت شدة التيار ثابتة للضرورة تبقى شدة التيار Ic ثابتة كذلك، و مستقلة عن التوتر Uce. في هذا النظام يعتبر الترانزستور كأنه مولد للتيار. سنعود إلى
شرح ذلك في دروس متقدمة.
ملحوظة: قيمة توتر الإشباع لأي ترانزستور
يشير إليها المصنع.
سأقف هنا. شكرا على حسن المطالعة والسلام
عليكم و رحمة الله.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق