تميمي نت موقع صديق
الهندسي العراقي
الهندسي العراقي
كلية الهندسة
بسم الله الرØمن الرØيم
والصلاة والسلام عليك ياسيدى يارسول الله
Ùكرت كثيرا ÙÙ‰ ان بعض اخواننا المسلمين لديهم Ùكرة بسيطه عن الالكترونات Ùهدانى الله الى ان اجمع اهم الموضوعات عندى والتى جمعتها من المنتديات والمواقع المختلÙÙ‡ كى يستÙيد منها كل من يتابع موضوع شاشات الكمبيوتر
والله ولى التوÙيق
الجهد الكهربائي (ج) ØŒ ÙˆØدة القياس ( Ù(
- التيار الكهربائي (ت) ØŒ ÙˆØدة القياس (أمبير)
- المقاومة (Ù…) ÙˆØدة القياس (آوم(
- القدرة الكهربائية (Ù‚) ØŒ ÙˆØدة القياس (واط (
الجهد الكهربائي (المستمر(
يتكون الجهد الكهربائي أو Ùرق الجهد إذا كانت هناك Ø´Øنات مختلÙØ© قطبيا ØŒ أي سالب وموجب ØŒ وبذلك ينشأ جاذبية بين الشØنات المختلÙØ© قطبيا ØŒ كما ينشا تناÙر بين الشØنات المتساوية قطبيا . وتزيد قيمة الجهد الكهربائي كلما زاد Ùرق الشØنات . علامة الجهد (ج) Ùˆ ÙˆØدة قياسه Ùولت نسبة للعالم الإيطالي اللسندرو Ùولتا (1745 - 1827) ØŒ ويقاس الجهد الكهربائي بجهاز قياس الجهد الÙولت متر .
التيار الكهربائي (المستمر(
الجهد هو سبب التيار الكهربائي ودون الجهد لا يتكون تيار كهربائي . وإذا تكون جهد بين نقطتين مختلÙتين ÙÙŠ قطبية الشØنة Ùتشأ ضرورة للتساوي . يجري التيار الكهربائي ÙÙŠ الدارة الكهربائية المغـلقة من القطب السالب إلى الموجب . ويسري بين المولد والمستهلك الكهربائي والأسلاك بينهم . وبالمÙØªØ§Ø Ø§Ù„ÙƒÙ‡Ø±Ø¨Ø§Ø¦ÙŠ يمكن قطع الدارة الكهربائية وبالتالي مجرى التيار ØŒ أو إغلاق الدارة وبالتالي يسري التيار . علامة التيار (ت) ووØدة قياسه أمبير نسبة للعالم الÙرنسي اندري أمبير (1775ــ 18836) ØŒ ويقاس التيار الكهربائي بجهاز قياس التيار الأمبير متر .
المقاومة الكهربائية
المقاومة الكهربائية هي القوى التي تقاوم التيار الكهربائي . ونوعية المادة ÙÙŠ المقاومة الكهربائية هي التي تØدد مدى وقدرة مقاومة التيار الكهربائي . علامة المقاومة (Ù…) ووØدة القياس آوم نسبة للعالم الألماني (جيورج سيمون آوم (1785 - 1889) . وتقاس المقاومة الكهربائية بجهاز الآوم متر.
القدرة الكهربائية
القدرة الكهربائية أو اللإستطاعة الكهربائية هي المقياس لمجموع Øاصل ضرب الجهد بالتيار (Øسابيا) ÙÙŠ ÙˆØدة زمنية ( ÙÙŠ الثانية)ØŒ العلامة (Ù‚) الوØدة القياسية واط نسبة للعالم الإنكليزي جمس واط (1736 - 1819) .
الان نتعر٠على اهم المكونات الالكترونيه المستخدمه ÙÙ‰ الدوائر المختلÙÙ‡ مثل :-
1-الموØدات Diode
2-الترانزستورات Transistor
3-المقاومات
4-الملÙات
5-المØولات
6-المرØلات (ريلاى)
7-
اولا الموØدات
وجد أن عندما يتم وضع شريØØ© سلكونية موجبة p-type .. وشريØØ© سالبة n-type Ùأن التيار الكهربائي سيمر ÙÙŠ جهة واØده Ùقط عبر الشريØتين .. لتشكر عنصر الكتروني يسمي الدايود او الموØد Diode .. وهو العنصر الأهم والأشهر ÙÙŠ عالم أشباه الموصلات semiconductor
يمكن لشريØØ© سليكون موجبه p-type .. مع شريØØ© سالبة n-type ان تعمل كأي موصل للتيار الكهربائي
تطلق على Øركة التيار من الشريØØ© الموجبة إلى السالبة بأسم الانØياز الأمامي او forward biased .. ÙÙŠ هذه الØالة يعمل الدايود كأي موصل جيد للتيار ..
اما Øالة عدم التوصيل اي جهد موجب على الشريØØ© السالبة .. وسالب على الشريØØ© الموجبة .. Ùهذا ما يسمى reverse biased .
يوجد Ùرق جهد صغير على طرÙÙŠ الدايود 0.6 Ùولت للدايود المصنوع من مادة السليكون Si .. وتقريبا 0,3 للمصنوع من مادة الجرمانيم ..
يمكن استخدام هذا الجهد الصغير لاختبار ÙˆÙØص دائرة الكترونية موصله بالمصدر وتØتوي على موØدات .. Ùإذا كان الدايود المÙØوص سليم Ùانه سيعطي جهد صغير بين أطراÙÙ‡ ÙÙŠ Øالة التوصيل بالانØياز الأمامي..
اما إذا أعطى قيمه جهد أعلى من 1 Ùولت او 0 Ùولت Ùهذا يعنى أن هذا الدايود تالÙ.
يتم تشبيه عمل الدايود ÙƒØÙ†Ùية ماء ØªØ³Ù…Ø Ø¨Ø§Ù„Ù…Ø±ÙˆØ± ÙÙŠ جهة واØده Ùقط .. ولهذا تم استغلال هذه الخاصية المتميزة لإنشاء الكثير من التطبيقات المÙيدة ..
اØد اشهر هذه التطبيقات .. هي تØويل التيار المتردد (AC) والتي تتغير قطبيتة باستمرار إلى تيار مستمر (DC) Ø£Øادي القطبية ..
كل مصادر الطاقة ÙÙŠ المنازل تعطي تيار متردد بينما البطاريات تزودنا بالتيار المستمر ..
وعملية التØويل التي تتم لاستبدال التيار المتذبذب إلى تيار مستمر .. تسمي تقويم او rectification
الصورة التالية ØªÙˆØ¶Ø Ø§Ù„Ø¥Ø´Ø§Ø±Ø© الداخلة والخارجة من الدايود .. وهذه الطريقة ÙÙŠ التقويم تسمى تقويم نص٠موجه لانها تقوم بإخراج نص٠الموجه الاصليه .. وإلغاء " Block " للنص٠الأخر ..
أما الطريقة الثانية والأكثر ÙƒÙاءة والتي تستÙيد من كامل الإشارة المتردد الداخلة هي دائرة تقويم موجه كاملة والصورة ØªÙˆØ¶Ø Ø·Ø±ÙŠÙ‚Ø© القنطرة Bridge " أربع موØدات " للØصول على النتيجة المطلوبة ..
بأستخدام الخاصية المعروÙÙ‡ للدايود او الثنائي والتي ÙŠØ³Ù…Ø Ùيها بمرور التيار بأتجاه واØد Ùقط ..
ثانيا:-
الترانزستور Transistor
الترانزستور هو أهم عنصر ÙÙ‰ عالم الإلكترونيات . Øيث يمكن إستخدامه كمكبر Amplifier للإشارة وأيضا يمكن إستخدامه كمÙØªØ§Ø Switch ( Ùهو بذلك يعتبر ÙˆØدة بناء الØاسب الأساسية).
ويوجد تصنيÙان للترانزستر وهما :
1- Bipolar Junction Transistor
ويطلق عليه أختصارا BJT والكلمة معناها أن كلا من الإلكترونات والÙجوات holes تستخدم ÙƒØاملات للتيار .
عندما تزيد درجة Øرارة المادة عن الصÙر المطلق (-273 سليزيوس) تكتسب إلكترونات المادة طاقة تجعلها تترك الذرات وتخل٠مكانها ما يعر٠بالÙجوات Holes وينطلق كل إلكترون إلى Ùجوة أخرى تاركا مكانه Ùجوة
وهذا النوع أيضا يعتبر من العناصر الذى يتØكم Ùيها بواسطة تيار الدخل Current Controlled أى أن تيار الخرج يعتمد على تيار الدخل.
2- Unipolar Junction Transistor
ويطلق عليه أيضا FET إختصارا لـField Effect Transistor أى أن التيار المار خلاله يتØكم Ùيه بالجهد المسلط على البوابة gate (Ø£Øد أطرا٠التوÙيه تكون الإلكترونات أو الÙجوات (Ø£Øدهما) هى Øاملة التيار.
أولا : Bipolar Junction Transistor :
هذا النوع له ثلاثة أطرا٠:
1- القاعدة Base
2- المجمع Collector
3- الباعث Emitter
وعندما يتركب هذا الترانزستور من طبقة من مادة من نوع P Ù…Øاطة بطبقتين من النوع n (كما بالشكل التالى ) يطلق عليه أسم (ترانزستور NPN)
يمكن الØصول على مواد من نوعى n Ùˆ p بإضاÙØ© شوائب إلى مواد أشباه الموصلات
* الشكل "--" يرمز للإلكترونات Ùˆ الشكل "oo" يرمز للÙجوات(1).
والطبقات الثلاثة الشبه موصلة تتصر٠كموØدين متعاكسين (2)
أما الجزء (3) Ùيظهر Ùيه شكل الترانزستور من نوع BJT كما يظهر ÙÙ‰ مخططات الدارات ويرمز السهم المتجه للخارج إلى كون هذا الترانزستور NPN ويشير إلى اتجاه التيار التقليدى Ùيه .
أما الشكل التالى ÙÙŠÙˆØ¶Ø ØªØ±Ø§Ù†Ø²Ø³ØªÙˆØ± من نوع PNP Øيث توضع طبقة من نوع n بين طبقتين من نوع p ÙÙ‰ (1) ويمكن إعتبارها كترانستوران متصلان وجها لوجه (2) ÙˆÙŠÙˆØ¶Ø Ø§Ù„Ø³Ù‡Ù… الداخل ÙÙ‰ رمز الترانزستور مسار التيار التقليدى (3)
وتعتبر ترانزستورات السليكون (المادة الشبه موصلة بها هى السليكون) Ø£Ùضل من مثيلاتها المصنوعة من الجيرمانيوم Øيث يمكنها العمل ÙÙ‰ درجات Øرارة وجهود وترددات أعلى ومعدل تسريب التيار به أقل.
ترانزستور BJT كمكبر :
إذا أوصلنا بطارية بين القاعدة Base والباعث Emtter ÙÙ‰ ترانزستور NPN سيمر تيار (يسمى تيار القاعدة) من البطارية إلى الباعث من خلال موØد القاعدة السÙلى.
ولكن من خواص الموØد أنه لن يمرر التيار إلا إذا كان Ùرق الجهد عليه (بين القاعدة والباعث) كبر من جهد يسمى barrier voltage وهو ÙÙ‰ Øالة السليكون يساوى 0.7 Ùولت.
لذا يمكننا Øساب التيار الذى سيمر ÙÙ‰ مقاومة القاعدة بالØسابات التالية :
لاØظ أن مقاومة القاعدة Ùائدتها ترشيد التيار المار خلال الترانزستور لأنه لو كان كبيرا سيدمر الترانزستور.
والأن لنتخير دارة أخرى :
لن يمر التيار ÙÙ‰ هذه الدارة لأنها تØتوى على موØدين متعاكسين (لن يتØقق جهد الـbarrier لكليهما ÙÙ‰ Ù†Ùس الوقت)
وإذا ضممنا الدارتين سويا كما بالشكل التالى :
Øيث المجمع Collector أعلى جهدا من جهد القاعدة base Ùإن التيار سيمر رغما عن الدايود العلوى (دايود المجمع)
وينشأ ÙÙ‰ هذه الدارات ثلاث تيارات هم : تيار القاعدة Ib وتيار الباعث IE وتيار المجمع Ic
ÙˆØسب نص قانون كيرشو٠(مجموع التيارات الخارجة سيساوى مجموع التيارات الداخلة للترانزستور)
إذا IE=Ib+Ic
كما يرتبط تيار القاعدة بتيار المجمع بالعلاقة
Ic=B*Ib
Øيث B هى معامل التكبير (الكسب) للترانزستور وتسمى Ø£Øيانا hfe وقيمتها ÙÙ‰ Øدود 100-300
التوصيلة التى تكلمنا عليها والمبينة ÙÙ‰ الشكل السابق تسمى وصلة الباعث المشترك Common-Emitter Øيث الباعث موصل بالأرضى لكلا البطاريتين.
Ùˆ يجب أن يكون VBB>VBE Øتى يمرر موØد الباعث التيار . ويتم التØكم ÙÙ‰ تيار القاعدة بتغيير المقاومة RB .
وعندما يتغير تيار القاعدة يتغير بالتبعية تيار المجمع بالقانون Ic=B*Ib
________________________________________
وبإعادة رسم الدارة باستخدام بطارية واØدة Ùيها بدلا من بطارتى Vcc Ùˆ VBB ØªØµØ¨Ø Ø¹Ù„Ù‰ الشكل التالى :
Øيث تم تمثيل مسار تيار القاعدة بالأسهم الزرقاء ومسار تيار المجمع بالأسهم الØمراء.
هكذا ببساطة يعمل الترانزستور كمÙØªØ§Ø ÙˆØ±Ø¨Ù…Ø§ سنتطرق إلى التÙاصيل ÙÙ‰ وقت لاØÙ‚.
________________________________________
ترانزستور BJT كمÙØªØ§Ø :
Øالة 1
ÙÙ‰ الدارة السابقة قمنا بÙرض بعض القيم Ù„Øساب جهد الخرج (جهد المجمع) VC Øيث
IB هو تيار القاعدة
IC هو تيار المجمع
IE هو تيار الباعث
RB هو مقاومة القاعدة
RL هو مقاومة الØمل
VS هو جهد بطارية الدخل
VC هو جهد المجمع
VL هو جهد الØمل
وتتم الØسابات بالشكل التالى :
ومن الØسابات السابقة نجد أنه عندما يكون هناك تيار كاÙÙ‰ عند قاعدة الترانزستور يكون الخرج Vc مساويا Ù„ 2.5 Ùولت.
Øالة 2
أما إذا ÙتØنا المÙØªØ§Ø Ø§Ù„Ù…ÙˆØ¬ÙˆØ¯ عند القاعدة Ùسيكون تيار القاعدة مساويا للصÙر
وبإجراء Ù†Ùس الØسابات سنجد أن جهد الخرج Ø³ÙŠØµØ¨Ø Ù…Ø³Ø§ÙˆÙŠØ§ لجهد المصدر Vs.
ولاستخدام هذه الدارة كمÙØªØ§Ø ÙŠØ¬Ø¨ أن نختار مقاومة الØمل RL التى تضمن لنا وجود صÙر Ùولت (تقريبا) عندما يمر التيار ÙÙ‰ القاعدة . أما عندما لا يمر تيار ÙÙ‰ القاعدة (كما ÙÙ‰ الØالة الثانية) Ùإن جهد الخرج سيصل إلى قيمته القصوى وهو Vs.
وبذلك تتØقق لنا Øالتين مختلÙتين للخرج ÙÙ†Øصل بهما على Ù…ÙØªØ§Ø ÙŠÙ…ÙƒÙ† ÙتØÙ‡ وغلقه لملايين المرات ÙÙ‰ الثانية الواØدة بواسطة التØكم ÙÙ‰ تيار القاعدة.
________________________________________
كما يمكن إستخدام أكثر من ترانزستور ÙÙ‰ دارة واØدة تعمل كمÙØªØ§Ø ÙƒÙ…Ø§ بالشكل التالى :
Øالة 1
عندما يكون المÙØªØ§Ø Ø§Ù„Ù…ÙˆØ¬ÙˆØ¯ على القاعدة ÙÙ‰ الØالة 1 Ùإن التيار يسرى إلى قاعدة الترانزستور T1 خلال مقاومة القاعدة R1 ويجعل الترانزستور T1 ÙÙ‰ Øالة تشغيل ON وبذلك Ùإن التيار Ic1 يمر خلال الترانزستور إلى الأرضى ÙˆÙŠØµØ¨Ø Ø§Ù„Ø®Ø±Ø¬ = صÙر Ùولت.
وهذا الخرج مرتبط بقاعدة الترانزستور الثانى الذى لا يمر بقاعدته تيار ÙˆÙŠØµØ¨Ø Ø§Ù„ØªØ±Ø§Ù†Ø²Ø³ØªÙˆØ± T2 ÙÙ‰ Øالة قطع OFF ÙˆÙŠØµØ¨Ø Ø§Ù„Ø®Ø±Ø¬ Øينها مساويا لجهد التغذية +V
بالمثل يمكنك إستنتاج Øالة الخرج عندما يكون المÙØªØ§Ø ÙÙ‰ الØالة 2
هل يمكنك إستنتاج ميزة استخدام ترانزستورين معا كمÙØªØ§Ø Ø¹Ù† إستخدام ترانزستور واØد ØŸ
________________________________________
ÙÙ‰ الÙقرات السابقة ناقشنا الترنزستور NPN (السهم خارج) . أما بالنسبة للترانزستور PNP Ùهو أقل إستخداما وهو يعمل مثل الترانزستور NPN تماما ولكن توصل به بطارية التغذية ÙÙ‰ وضع معكوس مما يجعل التيار يمر ÙÙ‰ إتجاه معكوس (من الباعث للمجمع).
كلاكيت ثانى مره
الترانزيستور
الترانزيستورات ثنائية القطبية
كما ذكر سابقا Ùهناك تصني٠عام لأنواع الترانزيستورات : Ø£Øادية القطبية (Ø£Ùونيبولار) Ùˆ ثنائية القطبية (ديبولار) :
(bipolar , unipolar)
وبداية سيعالج النوع الأكثر استعمالا وهو ثنائي القطبية . وهو مكون من ثلاثة طبقات ، وثنائي القطبية من جانبه ينقسم أيضا إلى نوعين ( آن بي آن ، وبي آن بي :
(NPN , PNP)
وقد تم Ø´Ø±Ø ØªØµÙ…ÙŠÙ…Ø© والتÙاعلات به ÙÙŠ الدرس الثامن ÙÙŠ "العناصر النص٠موصلة" Ùˆ"الاجتياز إيجابي - سلبي" .
Ùˆ يصنع ÙÙŠ الغالب من مادة السليكون وقليلا منه يصنع من مادة الجرمانيوم . وله ثلاثة وصلات معدنية موصله بطبقاته وتسمى هذه الوصلات:
المجمع (Collector)
المشع (Emitter)
القاعدة (Base)
طريقة عمل الترانزيستور
ÙˆÙ„Ù„ØªÙˆØ¶ÙŠØ Ø§Ù„Ø³Ù‡Ù„ لما ÙŠØدث داخل الترانزيستور :
للهويس درعين يعملا بتزامن واØد ØŒ تسري المياه ÙÙŠ مجرى المجمع ÙÙŠ Ù†Ùس وقت ÙØªØ Ù…Ø¬Ø±Ù‰ القاعدة
تكمن أهمية الترانزيستور بأنه يعمل إما كمÙØªØ§Ø (صمام) ÙŠÙØªØ ÙˆÙŠØºÙ„Ù‚ الدائرة الكهربائية ØŒ أو إما كمبكر (مضخم) Øيث يصل عامل تكبير التيار (h21e) ÙÙŠ بعض أنواعه إلى ثلاثين أل٠ضع٠تيار القاعدة . وسنرى لاØقا ØŒ كم تعدد وكثرة إمكانيات أتسغلال الترانزيستور .
تجربة : ترانزيستور كمÙتاØ
توصيل ترانزيستور NPN بمقاومة (100 آوم) ÙˆÙانوس بمصدرين للجهد ØŒ المصدر الأول (1,5 Ùولت) يتم توصيله بمجرى القاعدة - المشع (بالاتجاه أمامي أي وصلة موجب الجهد بوصلة المقاومة التي قبل القاعدة) ØŒ ثم يتم توصيل مصدر الجهد الثاني (10 Ùولت) ÙÙŠ دارة المجمع (وصلات السالب لمصدري الجهد توصل ببعض) ØŒ ويتم توصيل الÙانوس بين المجمع وبين مصدر الجهد الثاني .
انظر صورة الترانزستور كمÙتاØ
ÙÙŠ هذه الØالة يضيء الÙانوس . وإذا تغيرت قطبية الجهد الأول وهو ÙÙŠ مجرى القاعدة - المشع (أي تبدلت وصلات الجهد الأول - الموجب بالسالب) ÙسيطÙئ الÙانوس . ولن يعمل ترانزيستور من نوع NPN بالاتجاه المعاكس .
ويعمل (أي يوصّل) ترانزيستورNPN إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع إيجابية بالنسبة للمشع .
أما ترانزيستور PNP Ùهو يعمل إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع سلبية بالنسبة للمشع .
التكبير
وأما عملية التكبير ÙÙŠ الترانزيستور Ùهي تتم خلال توجيه تيار المجمع ØŒ ولكي يوجه ترانزيستور ثنائي القطبية Ùمن الضروري أن يكون تيار كهربائي ÙÙŠ القاعدة بالإضاÙØ© لجهد بين القاعدة والمشع (جهد الهويس) . ويوجه هذا الجهد سريان الشØنات من المشع إلى المجمع (باستثناء ضئيل جدا) .
أختبار "عامل تكبير التيار" ÙÙŠ الترانزيستور
تجربة : الترانزيستور كمكبر
توصيل ترانزيستور بسيط من نوع :
(BCX 40أو BC 140 أو BC141)
بمصدر جهد مستمر ومتغير(أي مصدرين للجهد ØŒ أنظر الشكل الترانزيستور كمكبر) ØŒ وتم توصيل مقاومتان : واØدة بكيلو آوم والثانية معيّر مقاومة للقاعدة ØŒ ومقياسان للأمبير : واØد ÙÙŠ القاعدة ØŒ والأمبير متر الثاني للمجمع ØŒ كما يظهر ÙÙŠ الشكل . وتتعيّر تجزئة الجهد بالمعيّر Øتى تصل قيمة التيار إلى الصÙر .
ثم يتم تعيير المقاومة المتغيرة Øتى تصل قيمة تيار القاعدة 0,5 ميلي أمبير (أي نص٠ميلي أمبير)
وعند قياس تيار المجمع ÙÙŠ كلتى الØالتين Ùستجد أنه ÙÙŠ الØالة الأولى لا يمر به تيار قط، Øيث لا يمر التيار ÙÙŠ المجمع دون التيار ÙÙŠ القاعدة ØŒ ÙˆÙÙŠ الØالة الثانية ترتÙع قيمة تيار المجمع بارتÙاع قيمة التيار ÙÙŠ القاعدة . وقد أدت قيمة 0,5 أمبير ÙÙŠ القاعدة إلى ارتÙاع قيمة تيار المجمع إلى 50 ميلي أمبير أي مائة ضع٠.