الترانزستورات Pnp

تم اختراع أول ترانزستور ثنائي القطب في عام 1947 في مختبرات بيل. يتم اختصار "قطبين" على أنه ثنائي القطب ، ومن هنا جاء اسم ترانزستور الوصلة ثنائي القطب. BJT عبارة عن جهاز طرفي ثلاثي مزود بمجمع (C) وقاعدة (B) وباعث (E). يتطلب تحديد أطراف الترانزستور رسمًا بيانيًا لجزء BJT معين. سيكون متاحًا في ورقة البيانات. هناك نوعان من ترانزستورات BJT - NPN و PNP. في هذا البرنامج التعليمي سوف نتحدث عن الترانزستورات PNP. دعونا ننظر في مثالين من ترانزستورات PNP - 2N3906 و PN2907A ، الموضحين في الصور أعلاه.

بناءً على عملية التصنيع ، قد يتغير تكوين الدبوس وهذه التفاصيل متوفرة في ورقة البيانات المقابلة للترانزستور. غالبًا ما تكون جميع ترانزستورات PNP ذات تكوين أعلى من دبوس. نظرًا لزيادة معدل طاقة الترانزستور ، يجب توصيل المشتت الحراري بجسم الترانزستور. يشبه الترانزستور غير المتحيز أو الترانزستور بدون إمكانات مطبقة في المحطات صمامين ثنائيين متصلين من الخلف إلى الخلف كما هو موضح في الشكل أدناه. أهم تطبيق لترانزستور PNP هو التبديل الجانبي العالي ومكبر الصوت المدمج من الفئة ب.

الصمام الثنائي D1 له خاصية توصيل عكسي تعتمد على التوصيل الأمامي للديود D2. عندما يتدفق التيار عبر الصمام الثنائي D2 من الباعث إلى القاعدة ، فإن الصمام الثنائي D1 يستشعر التيار وسيسمح للتيار النسبي بالتدفق في الاتجاه العكسي من طرف الباعث إلى طرف المجمع بشرط تطبيق إمكانات الأرض عند طرف المجمع. الثابت النسبي هو الكسب (β).

عمل الترانزستورات PNP:

كما نوقش أعلاه ، فإن الترانزستور هو جهاز يتم التحكم فيه حاليًا وله طبقتان من النضوب مع إمكانات حاجز محددة مطلوبة لنشر طبقة النضوب. تبلغ قدرة الحاجز لترانزستور السيليكون 0.7 فولت عند 25 درجة مئوية و 0.3 فولت عند 25 درجة مئوية لترانزستور الجرمانيوم. في الغالب النوع الشائع من الترانزستور المستخدم هو السيليكون لأنه العنصر الأكثر وفرة على الأرض بعد الأكسجين.

العملية الداخلية:

بناء ترانزستور pnp هو أن مناطق المجمع والباعث مخدرة بمواد من النوع p وأن المنطقة الأساسية مخدرة بطبقة صغيرة من مادة من النوع n. منطقة الباعث مخدرة بشدة عند مقارنتها بمنطقة المجمع. هذه المناطق الثلاث تشكل تقاطعين. هم تقاطع قاعدة المجمع (CB) وتقاطع قاعدة الباعث.

عندما يتم تطبيق جهد سالب VBE عبر تقاطع القاعدة-المشع المتناقص من 0 فولت ، تبدأ الإلكترونات والثقوب في التراكم في منطقة النضوب. عندما تنخفض الإمكانات إلى أقل من 0.7 فولت ، يتم الوصول إلى جهد الحاجز ويحدث الانتشار. وبالتالي ، تتدفق الإلكترونات نحو الطرف الموجب ويتدفق تيار القاعدة (IB) عكس تدفق الإلكترون. إلى جانب ذلك ، يبدأ التيار من الباعث إلى المجمع في التدفق ، بشرط أن يتم تطبيق الجهد الكهربي عند طرف المجمع. يمكن أن يعمل ترانزستور PNP كمفتاح ومضخم.

منطقة التشغيل مقابل طريقة التشغيل:

1. المنطقة النشطة ، IC = β × IB- تشغيل مكبر للصوت

2. منطقة التشبع ، IC = تيار التشبع - عملية التبديل (تشغيل بالكامل)

3. منطقة القطع ، IC = 0 - تشغيل التبديل (مغلق تمامًا)

الترانزستور كمفتاح:

إن تطبيق ترانزستور PNP هو العمل كمفتاح جانبي مرتفع. للتوضيح باستخدام نموذج PSPICE ، تم اختيار ترانزستور PN2907A. أول شيء مهم يجب مراعاته هو استخدام المقاوم المحدد الحالي في القاعدة. ستؤدي التيارات الأساسية الأعلى إلى إتلاف BJT. من ورقة البيانات ، يكون الحد الأقصى لتيار المجمع المستمر -600 مللي أمبير ويتم إعطاء الكسب المقابل (hFE أو β) في ورقة البيانات كشرط اختبار. كما تتوفر أيضًا جهود التشبع المقابلة والتيارات الأساسية.

خطوات اختيار المكونات:

1. ابحث عن تيار المجمع الحالي الذي يستهلكه حمولتك. في هذه الحالة سيكون 200 مللي أمبير (مصابيح أو أحمال متوازية) والمقاوم = 60 أوم.

2. من أجل دفع الترانزستور إلى حالة التشبع ، يجب سحب تيار أساسي كافٍ بحيث يكون الترانزستور قيد التشغيل تمامًا. حساب تيار القاعدة والمقاوم المقابل لاستخدامه.

للحصول على تشبع كامل ، يتم تقريب تيار القاعدة إلى 2.5 مللي أمبير (ليست عالية جدًا أو منخفضة جدًا). وبالتالي ، يوجد أدناه الدائرة ذات 12 فولت إلى القاعدة نفسها التي يتم إرسالها فيما يتعلق بالأرض التي يكون المفتاح خلالها في حالة إيقاف التشغيل.

من الناحية النظرية ، يكون المفتاح مفتوحًا تمامًا ولكن يمكن ملاحظة تدفق تيار التسرب عمليًا. هذا التيار لا يكاد يذكر لأنه في pA أو nA لفهم أفضل للتحكم في التيار ، يمكن اعتبار الترانزستور كمقاوم متغير عبر المجمع (C) والباعث (E) الذي تختلف مقاومته بناءً على التيار عبر القاعدة (B)).

في البداية عندما لا يتدفق تيار من خلال القاعدة ، تكون المقاومة عبر CE عالية جدًا بحيث لا يتدفق أي تيار خلالها. عندما يظهر فرق محتمل قدره 0.7 فولت وما فوق عند محطة القاعدة ، ينتشر تقاطع BE ويؤدي إلى انتشار تقاطع CB. الآن يتدفق التيار من الباعث إلى المجمع بشكل متناسب مع تدفق التيار من الباعث إلى القاعدة ، وكذلك الكسب.

الآن دعونا نرى كيفية التحكم في تيار الإخراج من خلال التحكم في تيار القاعدة. إصلاح IC = 100mA على الرغم من أن الحمل هو 200mA ، فإن الربح المقابل من ورقة البيانات يكون في مكان ما بين 100 و 300 واتباع نفس الصيغة أعلاه نحصل عليها

يرجع تباين القيمة العملية عن القيمة المحسوبة إلى انخفاض الجهد عبر الترانزستور والحمل المقاوم المستخدم. أيضًا ، استخدمنا قيمة مقاومة قياسية تبلغ 13 كيلو أوم بدلاً من 12.5 كيلو أوم في طرف القاعدة.

الترانزستور كمكبر للصوت:

التضخيم هو تحويل إشارة ضعيفة إلى شكل قابل للاستخدام. كانت عملية التضخيم خطوة مهمة في العديد من التطبيقات مثل الإشارات اللاسلكية المرسلة والإشارات اللاسلكية المستقبلة ومشغلات MP3 والهواتف المحمولة وما إلى ذلك ، يمكن للترانزستور تضخيم الطاقة والجهد والتيار في تكوينات مختلفة.

بعض التكوينات المستخدمة في دوائر مكبر الترانزستور هي

1. مكبر باعث مشترك

2. مكبر الصوت المجمع المشترك

3. مكبر للصوت قاعدة مشتركة

من الأنواع المذكورة أعلاه نوع الباعث الشائع هو التكوين الشائع والمستخدم في الغالب. تحدث العملية في منطقة نشطة ، ودائرة مضخم باعث مشتركة أحادية المرحلة هي مثال على ذلك. تعتبر نقطة انحياز تيار مستمر ثابتة وكسب تيار متردد مستقر مهمين في تصميم مكبر للصوت. مكبر الصوت أحادي المرحلة عند استخدام ترانزستور واحد فقط.

أعلاه هو مكبر للصوت أحادي المرحلة حيث يتم تحويل الإشارة الضعيفة المطبقة في محطة القاعدة إلى أضعاف الإشارة الفعلية عند طرف المجمع.

الغرض الجزء:

CIN هو مكثف الاقتران الذي يقرن إشارة الإدخال بقاعدة الترانزستور. وبالتالي فإن هذا المكثف يعزل المصدر عن الترانزستور ويسمح فقط لإشارة التيار المتردد بالمرور. CE هو مكثف الالتفاف الذي يعمل كمسار منخفض المقاومة للإشارة المضخمة. COUT هو مكثف الاقتران الذي يقرن إشارة الخرج من مجمع الترانزستور. وبالتالي فإن هذا المكثف يعزل الإخراج من الترانزستور ويسمح فقط لإشارة التيار المتردد بالمرور. يوفر R2 و RE الاستقرار لمكبر الصوت بينما يضمن R1 و R2 معًا الاستقرار في نقطة انحياز DC من خلال العمل كمقسم محتمل.

عملية:

في حالة ترانزستور PNP ، تشير الكلمة الشائعة إلى العرض السلبي. ومن ثم ، سيكون الباعث سالبًا عند مقارنته بالمجمع. تعمل الدائرة على الفور لكل فترة زمنية. ببساطة لفهم ، عندما يزيد جهد التيار المتردد عند طرف القاعدة ، فإن الزيادة المقابلة في تدفقات التيار عبر المقاوم الباعث.

وبالتالي ، فإن هذه الزيادة في تيار الباعث تزيد من تدفق تيار المجمع الأعلى عبر الترانزستور مما يقلل من انخفاض باعث مجمع VCE. وبالمثل عندما ينخفض ​​جهد التيار المتردد للمدخلات بشكل كبير ، يبدأ الجهد في الزيادة بسبب انخفاض تيار المرسل. كل هذه التغييرات في الفولتية تنعكس على الفور عند الخرج الذي سيكون شكل موجة مقلوبة من المدخلات ، ولكن تضخيمها.

مميزات	قاعدة مشتركة	باعث مشترك	جامع مشترك
كسب الجهد	عالي	متوسط	منخفض
المكسب الحالي	منخفض	متوسط	عالي
اكتساب القوة	منخفض	عالي جدا	متوسط

الجدول: جدول مقارنة الكسب

بناءً على الجدول أعلاه ، يمكن استخدام التكوين المقابل.