من أهم الاستخدامات للترانزستور في الدوائر هي استخدامه كمفتاح في الدوائر الالكترونية لذلك سوف نقوم بشرح كيفية تصميم دائرة الترانزستور كمفتاح.
 |
| تصميم دائرة الترانزستور كمفتاح |
تصميم دائرة الترانزستور كمفتاح
يتم استعمال الترانزستور في الدائرة كفتاح ومن الممكن أن يكون مفتاح مفتوح أو مفتاح مغلق.
الترانزستور كمفتاح مفتوح
يكون الترانزستور مفتاح مفتوح عندما يكون في حالة القطع cut حيث أن I B تساوي صفر و I C تساوي أيضا صفر وتعتبر المقاومة هنا كأنها مش موجودة وجهد الخرج V out يساوي جهد المصدر V CC.
الترنزستور كمفتاح مغلق
يكون الترانزستور مفتاح مغلق عندما يكون في حالة saturation وفي هذه الحالة I B وجهد الدخل قيمته كبيرة تساوي جهد المصدر أو أكبر بكثير من 0.7 فولت وعند هذه الحالة جهد الخرج V out يساوي قيمة قريبة جدا من الصفر وهى قيمةV CE في حالة الاشباع saturation وهى تساوي تقريبا 0.2 فولت وهى قيمة قريبة جدا من الصفر.
التحكم بتشغيل وإيقاف LED
 |
| التحكم بتشغيل وإيقاف LED |
التحكم بتشغيل وإيقاف LED يعمل على 5 فولت عن طريق إشارة صغيرة وذلك باستخدام الترانزستور حيث يكون جهد الدخل V in
صغير بالملي أمبير ونفترض هنا أنه 3.3 فولت أو 5 ملي أمبير ,ومن المعروف أن ال LED يحتاج إلى 20 ملي أمبير حتى تكون إضاءته جيدة وهذا التيار الذي يجب ان يتحمله الترانزستور حتى لا يتعرض للتلف.
كيف اختار الترانزستور المناسب للدائرة؟
هناك أنواع كثيرة من الترانزستور يمكنني الاختيار من بينها بما يتناسب مع دائرتي، وفي المثال السابق نحتاج إلى ترانزستور يتحمل جهد 5 فولت ويسمح بمرور تيار 20 ملي أمبير.
أمثلة لبعض أنواع الترانزستور نوع NPN ونوع PNP
 |
| بعض أنواع الترانزستور نوع NPN ونوع PNP |
هذه بعض الأمثلة التي تمكنني من الاخيار المناسب منها ولمعرفة تفصيل أكثر نقوم بقراءة الداتا شيت لما تم اختياره.
قراءة الداتا شيت للترانزستور
 |
| قراءة الداتا شيت للترانزستور |
سوف نأخذ مثال قراءة الداتا شيت للترانزستور نوعه BC547 للتوضيح وينطبق هذا الشرح على باقي الترانزستورات مع اختلافات القيم طبعا.
نجد من خلال قراءة الداتا شيت أن نوع الترانزستور NPN و أقصى جهد من الممكن أن يتحمله Collector-Emitter Voltage هو V CE ويساوي 45 فولت , وأقصى تيار يمر من خلاله Collector Current DC هو I C و يساوي 100 ملي أمبير , و Collector Power Dissipation هو P C و يساوي 500 ملي وات , وقيمة الترانزستور في مرحلة الاشباع Collector-Emitter saturation Voltage وهو V CE sat ويساوي تقريبا قيمة تتراوح بين 0.9 و 0.6 و 0.25 فولت على حسب التيار الذي يمر يعني تقريبا هنا 0.2 فولت ,و Collector-Base saturation Voltage وهى VBE sat وتساوي تقريبا من 0.7 إلى 0.9 فولت، و قيمة Base-Emitter On Voltage وهي VBE on وتساوي تقريبا 0.7 فولت، وأعلى تردد يتعامل معه الترانزستور وهو f T ويساوي300 ميجا هيرتز، وقيمة DC Current Gain وهي h FE تتراوح بين 100 إلى 800 وهي قيمة معامل التكبير البيتا ولكن كيف اختار أي قيمة نجد أننا أمام اختيارين إما بختار الأقل لأنه هو الأضمن أو بختار حسب رسمة DC Current Gain التالية:
 |
| DC Current Gain |
ونجد ان الرسمة توضح لنا قيمة معامل التكبير البيتا تبعا للتيار المار وطبقا لمثالنا 20 ملى أمبير سوف يكون معامل التكبير له 110 وطبعا لو كان أكبر سوف تكون القيمة أكبر.
لماذا قررنا استخدام ترنزستور نوع NPN ولم نستخدم ترانزستور نوع PNP ؟
لأنه في حالة استخدام ترانزستور نوع PNP لابد ان يكون الجهد على الدخل V in يساوي صفر حتى يشتغل ال LED وحتى ينطفأ ال LED يجب أن يكون الجهد على الدخل V in يساوي 5 فولت.
في حين أن لدينا في مثالنا جهد الدخل V in يساوي 3.3 فولت ولذلك نستخدم ترانزستور نوع NPN .
كيف يتم تحديد تيار التحكم في الترانزستور؟
 |
| كيف يتم تحديد تيار التحكم في الترانزستور؟ |
يمكننا الحصول على قيمة I B من خلال المعادلة التالية :
I B = 20mA/110=0.182mA
ولكن هذه القيمة لل I B تكون في مرحلة Active ولكن نحن نريد أن يكون الترانزستور في مرحلة Cut ومرحلة Saturation وللوصول إلى مرحلة Saturation لابد لنا من زيادة قيمة I B أكبر من 5 إلى 10 أضعاف قيمته عندما يكون في حالة Active كالتالي: I B=5*0.182mA=0.91mA
وللوصول إلى هذه القيمة لابد من أن تكون مقاومة القاعدة بقيمة معينة حتى نحصل على قيمة I B تساوي 0.91mA ويمكننا الحصول على قيمة المقاومة من خلال التالي:
وتكون أقرب قيمة في السوق لهذه المقاومة هي 2.7 كيلو أوم .
ملاحظة
يمكن لنا اختيار قيمة مقاومة القاعدة أكبر من 2.7 كيلو أوم ويظل الترانزستور في حالة الإشباع وال LED مضاء.
المقاومة الموصلة بال LED تكون حوالي 220 أوم.
دورة الالكترونيات العملية: تصميم دائرة الترانزستور كمفتاح