یادگیری عملی ترانزیستور

[محمد حسینی]

علی جون سید رشتش نرم افزاره

سخت افزار



شرمنده این بحث رو طولانی میکنم. داش رضا اگه خسته شدی بگو مدار بعدی رو بذارم...

این ولتاژ led رو نفهمیدم چی شد! اول که گفتی افت ولتاژ دو سر led رو 2.5 درنظر بگیریم، فکر کردم ولتاژ دو سر led در هر شرایطی که روشنش کنیم ثابته (برای هر led مقداری مشخص). اما بعد که گفتی با پتانسومتر رو برد بورد هر مقداری دوست دارم انتخاب کنم، فهمیدم اینطور نیست. یه led رو با ولتاژ 5 و مقاومت 100 روشن کردم ولتاژ دو سرش 2.4 بود و با مقاومت 220 ولتاژ 2.2 بود.
حالا در این شرایط چطوری میتونیم فرض کنیم که مثلا افت ولتاژ دو سر ال ای دی 2.5 ولت باشه و جریان هم 10 میلی آمپر و بعد مقاومت رو بدست بیاریم؟ متوجه شدی؟ منظورم اینه که بخوایم مثلا ولتاژ دوسر ال ای دی 2.5 باشه، فقط یه مقاومت میتونه اینکارو بکنه و جریان هم مشخص میشه. یعنی نمیتونیم واسه جریان هم یه فرض درنظر بگیریم.

و اما ترانزیستور... داریم به آخر خط نزدیک میشیم! یعنی فهمیدم کجا گیر کردم.
من نمیفهمم اول باید جریان بیس رو بدست بیاریم و بعد از روی اون جریان کلکتور یا برعکس
جریان بیس خیلی راحت تو حلقه بیس امیتر بدست میاد.
از طرفی جریان کلکتور هم تو حلقه کلکتور امیتر (درحالت اشباع) بدست میاد.
پس بتا این وسط چیکاره؟

[reza555]

سخت افزار

شرمنده.هر دوتاشون دستشون گردن همه

ولتاژ ال ای دی
چه مدل ال ای دی همیشه میگیری؟
همونو یه روز رفتی بازار همه رنگشو بگیر
با یه مقاومت 330 اهم وصلش کن به 5 ولت
ولتاژ دوسرشونو اندازه بگیر اینجا بذار
اونوقت خودت میفهمی کدوم ال ای دی در حالت عادی ولتاژ بیشتری روش افت میکنه
یه چوری مقاومتو کم و زیاد کن تا نور ایده آلت برای هر ال ای دی به دست بیاد
ولتاژ دو سر هد کدوم رو جلو رنگشون بنویس و جریان عبوریشونم به دست بیار
توی یه جدول قرار بده گزارش کارتو بذار اینجا همه ببینند
اونوقت یه مرجع برای خودت داری

در ضمن طبیعیه هر چی مقاومت سری با ال ای دی کمتر میشه جریانش بیشتر میشه ، ولتاژ دو سرش هم کم میشه و جای دیگه ای برای افت کردن نداره جز دو سر ال ای دی و این رو بصورت افزایش نور نشون میده
افزایش نور از یه حد به بعد محسوس نیست.اونجا مرزیه که پیشنهاد میشه از اون بیشتر از ال ای دی جریان عبور ندی
اون اندازه گیری روی برد برد رو برای تابلو روان برای ال ای دی های مختلف تست میکنیم

برای ترانزیستور

اول باید ببینی بارت چقدر جریان میخواد

اون میشه جریان بار
حالا مقاومت سری با بار بدست میاد
حالا مقاومت بیسو بدست بیار
چطوری میخوای به دست بیاری؟دو تا مجهول داری
RBو IB
اینجا از بتا برای به دست آوردن IB از IC استفاده میکنیم

[محمد حسینی]

امروز یه سری آزمایش انجام دادم، مطالب داره کم کم برام جا می افته!
ترانزیتستور BC548
تغذیه 5 ولت
led و یه مقاومت 220 اهمی وصل کردم به کلکتور. به ازای مقاومت حدود 100 اهم تا حدود 60 کیلو برای بیس، ترانزیستور میره به حالت اشباع. ولتاژ CE در این حالت 0.03 ولت و ولتاژ دیود هم 2.04 و جریان کلکتور 13 میلی آمپر.
ولتاژ CE کم نیست؟!
فکر کنم وقتش که بریم سراغ دیتا شیت
چندتا سوال در مورد کار با دیتاشیت داشتم. از اونجایی که حدس میزنم شاید حوصلتون نگیره دانلود کنین، عکس قسمت مهمش رو میذارم.

این دیتاشیت شرکت Motorola . از اونجایی که نمیدونم ترانزیستورم ساخت کدوم شرکته، آیا بین دیتاشیت های شرکت های مختلف فرقی هست؟ (یا بهتر بگم، بین ترانزیستورهای با یک شماره و ساخت شرکت های مختلف فرقی هست؟) اگه فرق میکنن باید چیکار کنیم؟ چطوری بفهمیم از کدوم شرکت؟! اگه فرق نمیکنن پس چرا هر شرکت یه دیتاشیت داده؟!

تو دیتاشیت برای هر مشخصه چند حالت درنظر گرفته. مثلا برای ولتاژ CE در حالت اشباع :

Collector–Emitter Saturation Voltage
(IC = 10 mA, IB = 0.5 mA)
(IC = 100 mA, IB = 5.0 mA)
(IC = 10 mA, IB = See Note 1)

با توجه به شرایطی که گفتم کدوم حالت برای مدار صدق میکنه؟ این IC و IB ها ماکزیمم رو میگن یا مینیمم یا دقیقا باید همین باشه؟

برای فهمیدن بتا (Hfe) چطور؟ (میخوام مقاومت بیس رو بدست بیارم)

DC Current Gain
(IC = 10 A, VCE = 5.0 V) BC547A/548A
BC546B/547B/548B
BC548C
(IC = 2.0 mA, VCE = 5.0 V) BC546
BC547
BC548
BC547A/548A
BC546B/547B/548B
BC547C/BC548C
(IC = 100 mA, VCE = 5.0 V) BC547A/548A
BC546B/547B/548B
BC548C

به سوال دیگه چرا به ازای مقاومت خیلی کم برای بیس، ترانزیستور از حالت اشباع خارج میشه؟ از حدود 30-40 اهم به پایین دیود میره که خاموش بشه.

نمیخواستم زیاد درگیر تئوری ها بشیم. اما با کمک آقا رضا، تئوری خیلی به شرایط عملی نزدیک شده. کم کم دارم حس خوبی به ترانزیستور پیدا میکنم!

[محمد حسینی]

چی شد کسی نمیخواد چیزی بگه؟!

[reza555]

امروز یه سری آزمایش انجام دادم، مطالب داره کم کم برام جا می افته!
ترانزیتستور BC548
تغذیه 5 ولت

معلومه پیشرفت خوبی داشتی

و یه مقاومت 220 اهمی وصل کردم به کلکتور. به ازای مقاومت حدود 100 اهم تا حدود 60 کیلو برای بیس، ترانزیستور میره به حالت اشباع. ولتاژ CE در این حالت 0.03 ولت و ولتاژ دیود هم 2.04 و جریان کلکتور 13 میلی آمپر.

یه حداقل مقدار مقاومت بیس در نظر بگیر.اگر مقاومتشو خیلی کم در نظر بگیری جریان بیس زیاد میشه و ترانزیستورت از ناحیه بیس دچار روان پریشی مزمن میشه
جریان بیس که میره بالا تلفات ورودی ترانزیستور میره بالا
P=VBE*IB
این جوری ترانزیستور 20 بار که سوییچ کرد فاتحش خوندست
ولتاژ کلکتور امیتر خیلی کمه
حداقل 0.1 باشه دیگه

این دیتاشیت شرکت Motorola . از اونجایی که نمیدونم ترانزیستورم ساخت کدوم شرکته، آیا بین دیتاشیت های شرکت های مختلف فرقی هست؟ (یا بهتر بگم، بین ترانزیستورهای با یک شماره و ساخت شرکت های مختلف فرقی هست؟) اگه فرق میکنن باید چیکار کنیم؟ چطوری بفهمیم از کدوم شرکت؟! اگه فرق نمیکنن پس چرا هر شرکت یه دیتاشیت داده؟!

ببین برای آی سی ها و ماسفت ها و دیود ها توان و سرعت بالا و رگولاتور ها و خازن های الکترولیتی و ترانزیستور های توان و سرعت بالا مارک مهمه
اما برای قطعاتی که ما استفاده یونیورسال ازشون میکنیم مهم نیست!!!!!!
بیشتر قطعات توی بازار مال شرکتهای STو ON Semi و Texas و NXP و NATIONAL ، و یه کم هم فیلیپس , کمی هم FAIRCHILD هستند
کلا مثلا برای این ترانزیستور یه استاندارد هایی هست که مثلا فرکانس کاری چثدر باشه ماکزیمم جران کلکتورش چقدر باشه ، توانش چقدر باشه ، مقادیر حدش چقدر باشه ، و .....
همه شرکتها این استاندارد هارو رعایت میکنند
خوب نمیشه که یه شرکتی محصول داشته باشه و چون اون شرکته مشابهشو داره کاتالوگ نذاره برا محصولش
دیتا شیت ها هم هیچ فرقی نمیکنند
اما در کل هیچ دو قطعه الکترونیک مثل هم نیستند
کیفیت مواد اولیه ساختشون فرق میکنه و خیلیای دیگه
مثلا توی یه دیتا شیت دیدی که مثلا برای بتا سه تا مقدار داده
مینیمم و ماکزیمم و متوسط(نامی)
مثلا 10 تا ترازیستور تست می کنند با شرایط یکسان
10 تاشون بتاشون حدود 80(5تا بالا پایین) و ده تاشون حدود 12(5 تا بالا پاسسن) و بیشتر از 70 درثدشون حدود 100 هستش
پس مقدار نامیش میشه 100
حالا شما دو تاترانزیستور میخوری یکیش 100 و اون یکی 110

تو دیتاشیت برای هر مشخصه چند حالت درنظر گرفته. مثلا برای ولتاژ CE در حالت اشباع :
Collector–Emitter Saturation Voltage
(IC = 10 mA, IB = 0.5 mA)
(IC = 100 mA, IB = 5.0 mA)
(IC = 10 mA, IB = See Note 1)
با توجه به شرایطی که گفتم کدوم حالت برای مدار صدق میکنه؟ این IC و IB ها ماکزیمم رو میگن یا مینیمم یا دقیقا باید همین باشه؟

ببین اینا میان یه سری مداراتی رو با محصولاشون برسش میکنند تا خصوصیات قطعاتشون رو کاملا بررسی کنند
مقلا این جا به ازای 3 تا مقدار جریان بیس یه سری مقادیر دیگه داده
خوب این جور بررسی کردن نشون میده که هدف بررسی مشخصات قطعاتشون از روی منحنی هستش
میان با این آزمایشات یه سری منحنی رو بررسی میکنند
مثلا 5 تا عامل روی خروجی تاثیر گذاره
هر بار 4تاشونو ثابت در نظر میگیرن و یکیشونو متغیر
مثلا دما ،جریان ورودی،فرکانس، جریان خروجی ، بار و .............

اگر هم توجه کنی هر کدوم از این ترانزیستور ها یه پسوندی دارند
اینها دلالت بر متمایز بودن یکی از ویژگی های این ترانزیستور نسبت مشابه ولس با پسوند دیگه داره
مثلا فرض کن این حروف و پسوند ها دمای کاری ترانزیستور ها رو نشون میده
که معمولا توی صفحات ابتدایی دیتا شیت کامل تشریح کردن

مقادیر نامی یا مینیمم یا ماکزیمم هم بیتگی به حساسیت و موقعیت طراحیت داره
مثلا برای بردن ترانزیستور توی حال اشباع فرض کن میخوایم مقدار مقاومت بیسو به دست بیاریم
به نظرت خوبه مقدار کمه رو در نظر بگیریم یا مقدار نامیه یا زیاده؟
خوب معولمه
مقدار کمه
چون فرض میکنیم مدار توی شرایط بدی قرار میگیره و خوب تریگ نمیشه
پس مقدار کمه رو در نظر میگیرم(دست پیشو میگیریم )

اما اگر اذیتت میکنه مقدار نامی رو در نظر بگیر

برای بتا هم توی دیتا شیت هست . توی همین عکس نگاه کن

به ازای مختلف نوشته
تو با توجه به پسوندت حدود 150 تا 250 در نظر بگیر



به ازای مقاومت کم برای بیس ترانزیستور اشباع اشباعه
خاموش میشه؟چجوری
تو این حالت ولتاژ کلکتور چقدره؟اگر 5 بوده و افت ولتاژ دیود بیس امیتر حدود 0بوده خاموش تلقی میشه
یه بار دیگه تست کن اما اون بالا گفتم برات که چه بلای سر ترانزیستور میاد

کم کم دارم حس خوبی به ترانزیستور پیدا میکنم!

ترانزیتسور هم حس خوبی نسبت به تو داره

[محمد حسینی]

یه پروژه بود واسه کنترل والو منبع گاز. خروجی آپ امپ ولتاژ اعمالی به والو رو مشخص میکرد. ولتاژ تو محدوده صفر تا 20 و جریانی که والو میکشید زیاد بود. نمی شد مستقیم خروجی آپ امپ رو به والو وصل کنیم. اومدیم از یه ترانزیستور قدرت (TIP) استفاده کردیم. اگه درست یادم مونده باشه همچین مداری :


یه منبع تغذیه جدا (همون 20 ولت تو مدار) جریان والو رو تامین میکرد و این ترکیب ترانزیستورها باید ولتاژ مورد نظر رو اعمال کنند. لطفا بریم تو تحلیل این مدار و اینکه چطور همچین کاری انجام میشه؟ نقش اون ترانزیستور BC547 چیه؟
(مدار بدرد بخوری هستا...)

[reza555]

بله
به این میگن زوج دارلینگتون
ببین جریان بیس ترانزیستور اولی بتا برابر میشه و از امیتر خارج میشه
جریان بیس ترانزیستور دومی که باشه جریان امیتر تراتزیستور اولی بتا برابر میشه و از امیتر خارج میشه
در نتیجه جریان خروجی هست جریان بیس ترانزیستور اولی *بتای ترانزیستور اول *بتای ترانزیستور دوم
البته دقیق تره ها ولی با تقریب میشه این رابطه
خوردش به خاطر جریان اشباع معولس ترانزیستور ولیه که خیلی ناچیزه اما به هر حال با ضریب تقویت بتای ترانزیستور دومی چشمگیر میشه

این مدار 2 تا داره و در کل 4تا
منظورم از اون دو تا یعنی PNP و NPN
و منظورم از اون 4تا منظورم اینه
دو نوع ترانزیستور داریرم و توی هر زوج 2تا ترانزیستور
پس 4 حالت برای ساخت زوج دارلینگتون داریم
روش تشخیصشم این طوریه
در کل برای تشخیص PNPو NPN بودن ملاکمون جهت جریانها بود
برای منفی:جریان های بیس و کلکتور به ترانزیستور وارد میشن و از امیتر خارج میشه
برای مثبت:جریان های بیس و کلکتور از ترانزیستور خارج و به امیتر وارد میشه
اینجا هم همین طور .اون اتصالی که جریان های دو اتصال دیگه ازش وارد یا خارج میشه امیتره و بیس و کلکتورم که واضحه



همون طور که گفتم این مدار یه مشکلی داره و اونم جریان اشباع معکوس ترانزیستور اوله که بتا برابر میشه و به بیس ترانزیستور دوم وارد میشه
خوب اگر قابل توجه باشه این جریان تقویت شده میتونه ترانزیستور دومو بدون این که بخوایم روشن کنه
و اینو میدونیم جریان اشباع معکوس رابطه مستقیم با دما داره
برای رفع این مشکل از یه مقاومت استفاده میکنیم که توی عکس بالا توی مدار زیریه گذاشته شده
مقدار این مقاومت هم محاسیش هم جالبه(ایده میده توی خیلی مدارات) هم ساده
افت ولتاژ این مقاومت باید 0.1 ولت (0.2 ولت باشه بهتر) کمتر از آستانه ولتاژ روشن شدن پیوند بیس-امیتر ترانزیستور دومی باشه
خوب ولتاژشو که میدونیم
جریانش چی؟
جریانش هم میشه جریان اشباع معکوس ترانزیستور اول *بتای ترانزیستور اولی
(هر دو مشخصه توی دیتا شیتش هست)
(ترانزیستور های دارلینگتون هم داریم، تو خونواده TIP زیاده
یه نگاهی هم به مدار داخلی ulnها هم بندازید)
موفق باشید

[محمد حسینی]

متوجه نشدم چطور ولتاژ موتور برابر ولتاژ ورودی میشه؟ دیگه بحث سوییچ مطرح نیست؟
با فرض روشن شدن ترانزیستور دوم، ولتاژ 20 به موتور اعمال میشه(منهای 0.2 CE). از اون طرف اگه از بیس وارد بشیم، ولتاژ موتور میشه ولتاژ ورودی منهای دو تا 0.7 (ولتاژ بیس امیتر دو ترانزیستور)

اصلا اون جریان بیس که میخواد ضربدر بتا بشه چقدره؟ به بیس اولی یه ولتاژ اعمال میکنیم. چه جریانی ایجاد میشه؟

تشکر

[reza555]

متوجه نشدم چطور ولتاژ موتور برابر ولتاژ ورودی میشه؟ دیگه بحث سوییچ مطرح نیست؟

نه دیگه اینجا به عنوان تقویت کننده جریان عمل میکنه

ولتاژ تو محدوده صفر تا 20 و جریانی که والو میکشید زیاد بود.

اینجا هم خودت گفتی
وقتی مقدار خروجی(اعم از جریان و ولتاژ) توی یه محدوده متغیر هستند بحث سوییچ نیست و بحث تقویت کنندگیه
سویچ یعنی صفر و یک منطقی

ترانزیستور توی ناحیه خطی عمل میکنه .
توی منحنی مشخصه حروجی ترانزیستور داریم با تغییرات جریان کلکتور ، ولتاژ کلکتور امیتر تغییرات محسوسی داره

افت ولتاژ کلکتور امیتر که تغییر کنه ، افت ولتاژ موتور و هدایت ترانزیستور که جریانشو تامین میکنه تغییر میکنه

اصلا اون جریان بیس که میخواد ضربدر بتا بشه چقدره؟ به بیس اولی یه ولتاژ اعمال میکنیم. چه جریانی ایجاد میشه؟

عرض کرده بودم خدمتتون ، ترانزیستور یه منبع جریان کنترل شونده با جریانه
هر ولتاژی به بیس اعمال کنی جریان بهش تزریق کردی
کافیه یه KVL تو ورودی بزنی
خروجی آپ امپ میشه منبع
دو تا دیود بیس امیتر داری و امپدانس کم موتور و مقاومت بیس
حالا افت ولتاژ های روی مقاومت ها و امپدانس ها و نیمه هادی ها ناشی از جریانه

به بیس اولی هم جریانیو که میخوایم تقویت کنیم اعمال میشه (مثلا اینجا از خروجی آپ امپ )

اگر خیلی میخوای دقیق بشی ، امپدانس خروجی آپ امپ حدود 50 تا 75 اهمه حدودا

[محمد حسینی]

ایول! دیدم نسبت به موضوع به کل عوض شد!

توضیح میدم ببین چقدر درست میگم؟

ولتاژ خروجی آپ امپ از طریق بیس امیتر دو ترانزیستور اول به موتور میرسه. موتور میخواد روشن بشه، و از آپ امپ جریان بکشه. جریان کشیده شده از آپ امپ وارد بیس ترانزیستور اول میشه و در نتیجه ترانزیستور میخواد هدایت کنه و از کلکتور به اندازه بتا1 برابر جریان بیس، جریان کشیده میشه. جمع این دو تا جریان، از امیتر خارج و وارد بیس ترانزیستور دوم میشه. این ترانزیستور هم میره در حالت هدایت و بتا2 برابر جریان بیس، از کلکتور میکشه. جمع این دو تا هم از امیتر خارج و وارد موتور میشه. شکل زیر:

بنابراین جریانی که به موتور میرسه برابر با مجموع جریان کشیده شده از آپ امپ و جریان کلکتور ترانزیستور اول(بتا1 برابر جریان آپ امپ) و جریان کلکتور ترانزیستور دوم (بتا1 * بتا2 * جریان آپ امپ). بین این سه تا چون ضریب بتا1*بتا2 خیلی بزرگه، درنتیجه بیشتر جریان از کلکتور ترانزیستور دوم کشیده میشه. به عبارت دیگه مجموع این سه تا جریان و نسبتی که با هم دارن، باعث میشه جریان کشیده شده از آپ امپ خیلی کم باشه.
دقیقا میخواستم همین بدونم که چرا جریان زیادی از ترانزیستور دوم کشیده میشه و جریان آپ امپ کم...

[محمد حسینی]

ولتاژ اعمال شده به بار هم تقریبا برابر ولتاژ خروجی آپ امپ منهای دو تا 0.7 بیس امیتر (درسته؟)