مدار های منطقی:
امروزه تعداد بی شماری از دستگاه های الکترونیکی و سایر وسایل با استفاده از تکنولوژی دیجیتال ساخته می شوند و هر روز تعداد آن ها بیش تر می شود، زیرا دستگاه های دیجیتالی دارای ویژیگی هایی هستند که از جمله می توان به این موارد زیر اشاره نمود:

1. سرعت بالا در انجام کارها،
2. دقت زیاد در انجام امور،
3. داشتن حجم کم،
4. ساده بودن در دادن و گرفتن اطلاعات،
5. داشتن قابلیت تنوع در ساخت وسایل،

دستگاه هایی که با این ویژگی ها کار می کنند (دیجیتالی) و سایر وسایل را (آنالوگ) گویند.

سیستم های آنالوگ و دیجیتال:
به طور کلی سیستم داخلی و کاری وسایل الکتریکی یا الکترونیکی چه در صنعت چه به صورت وسایل خانگی، هم چون: وسایل اندازه گیری، موتور های الکتریکی، رایانه، ماشین حساب و تلفن – از دو سیستم آنالوگ و دیجیتال است.

سیستم آنالوگ: سیستم آنالوگ به سیستمی گفته می شود که در آن تغییرات سیگنال موج کوچک به صورت پیوسته است، یعنی اطلاعات یا شکل موجی که برای وسیله ی مورد نظر ارسال می گردد در تمامی لحظات وجود دارد و لحظه ی قطعی در شکل موج پدید نمی آید. شکل موج های ولتاژی که در شکل زیر نشان داده شده است معرف سیگنال های آنالوگ هستند:

در سیستم آنالوگ مثلاً در شکل زیر با ایجاد تغییر در مقدار مقاومت متغیر با دست از حداقل تا حد اکثر، می توان با مشاهده ی نور لامپ که به آرامی کم و زیاد می شود، هم چنین با اندازه گیری جریان که عقربه ی آمپرمتر به آهستگی منحرف می شود، مفهوم پیوسته بودن شدت روشنایی لامپ را به خوبی دریافت نمود:

سیستم دیجیتال: گروه دیگری از سیگنال ها وجود دارند که دارای تغییرات پله ای و مجزا هستند و ولتاژ در آن ها بین دو مقدار حداقل و حداکثر تغییر می کند. به سیتم هایی که با چنین ولتاژهایی کار می کنند سیستم های دیجیتالی گفته می شوند. از جمله دستگاه هایی که با این سیستم کار می کنند می توان مراکز تلفن ماشین حساب ها یا رایانه را نام برد. شکل زیر نمونه ای از این سیگنال دیجیتال را نشان می دهد.

با کمک مدار داده شده در شکل زیر و قطع و وصل پی در پی کلید و مشاهده ی نور لامپ یا اندازه گیری جریان آن به پله ای بودن تغییرات ولتاژ می توان پی برد، زیرا هنگام آزمایش با قطع و وصل کلید لامپ با ماکزیمم نور خود روشن و خاموش می شود، هم چنین عقربه ی آمپرمتر نیز در هنگام وصل کلید خیلی سریع منحرف شده، حداکثر مقدار جریان مدار را نشان می دهد و در هنگام قطع نیز خیلی سریع به صفر می رسد. البته با فرکانس پایین تر یا سرعت کم تر قطع و وصل می شود.

سطوح منطقی صفر و یک:
همان گونه که اشاره شد در مدارات دیجیتالی دو حالت موجود است که معمولاً برای بیان وضعیت کاری مدار به کار می رود. مثلاً برای نشان دادن روشن و خاموش بودن لامپ از اصطلاحات مختلفی استفاده می شود.

سطح ولتاژ حداکثر ولتاژ مدارات دیجیتالی دارای مقادیر مختلف بین 5 ولت تا 15 ولت می باشد، یکی از این مقادیر ولتاژی سطح ولتاژ ماکزیمم 5 ولت و سطح مینیمم صفر ولت است.

دروازه های منطقی:
دروازه های منطقی مطابق شکل زیر می باشند عملگرهایی با یک یا چند ورودی و یک خروجی هستند:

ساختمان داخلی دروازه های منطقی را مدارات و قطعات الکترونیکی هم چون دیود ها، ترانزیستورها و ... تشکیل می دهند ولی برای ترسیم مدارات منطقی از علامت اختصاری استفاده می کنیم. هر دروازه ی براساس منطقی خاص که برای وضعیت های ورودی و خروجی آن تعریف شده ساخته می شود. در این جا فقط به بررسی چند دروازه ی مهم و پایه ای می پردازیم.

گیت منطقی AND :
(و) عملگر این دروازه به دروازه ای گفته می شود که در صورتی خروجی آن وجود خواهد داشت (یک می شود) که همه ورودی های آن وجود داشته باشند (یک باشند). مدار کلیدی  این گیت به صورت شکل زیر می باشد:

همان گونه که که مشاهده می شود مدار کلیدی دروازه and به صورت کلیدهای سری است و نحوه ی عملکرد آن بدین شکل است که لامپ زمانی روشن خواهد شد که هر دو کلید در حالت وصل باشند و در این صورت است که ولت متر مقدار را نشان می دهد. به اختصار می توان چگونگی عملکرد مدارAND را برای حالت های مختلف به صورت جدول های زیر بیان کرد: هم چنین در نقشه های دیجیتالی این گیت ها را با علایم اختصاری همانند شکل زیر نشان می دهند:

در نقشه های دیجیتالی گیت AND را با علایم اختصاری همانند شکل زیر نشان می دهند:

مدار داخلی یک تراشه OR خانواده TTL 74LS08

گیت منطقی OR :
(یا) عملگرOR یا به دروازه ای گفته می شود که خروجی آن در صورتی وجود خواهد داشت (یک می شود) که حداقل یکی از ورودی های آن وجود داشته باشد. نحوه عملکرد این گیت به صورت مدار کلیدی شکل زیر می باشد:

همان گونه که ملاحظه می شود مدار کلیدی دروازه OR از کلید های موازی تشکیل شده است. همچنین عملکرد دروازه OR در جدول بالا آورده شده است:

مدار داخلی یک تراشه OR خانواده TTL 74LS32

گیت منطقی NOT :
(نفی) عملگرNOT به دروازه ای گفته می شود که خروجی آن همیشه معکوس ورودی است یعنی زمانی خروجی وجود خواهد داشت که متغیر ورودی وجود نداشته باشد صفر باشد. هم چنین براساس وضعیت های کلید می توان مدار زیر را طراحی نمود:

مقاومت R در مدار کلیدی NOT برای کنترل و حفاظت مدار در مقابل جریان اتصال کوتاه است.

مدار داخلی یک تراشه NOT خانواده TTL 74LS04

در هر کدام از گیت های منطقی که از آن سخن گفتیم، منطق خاصی بین صفر و یک های ورودی و خروجی حاکم است. این منطق و تعاریف فقط در بحث الکترونیک یا دیجیتال مطرح نیست، زیرا در مدارات الکتریکی صنعتی تک فازه و سه فازه نیز به نوعی دیگر با این مفاهیم سرو کار داریم.
توجه: گیت های منطقی NAND-NOR-XOR-XNOR هم که در جدول بالا هم عملکرد آنها و هم علایم اختصاری آنها آورده شده کارشان شبیه به گیت های ذکر شده می باشد با این تفاوت که خروجی آنها عکس مدار های ذکر شده است، به همین خاطر به اول آنها حرف  X,Nافزوده شده است.

بررسی مدار های منطقی:
هدف از آشنایی با دروازه های منطقی آن است که از آن ها در ساخت مدارهای منطقی استفاده شود. برای این که با چگونگی به کار گیری این گیت ها آشنا شوید چند مثال مطرح می شود: 
مثال-1 : یک کارخانه ی تولید برق، جریان سه، بار را تأمین می کند اگر یکی از بارها روشن باشد تنها یک مولد لازم است. وقتی که بیش از یک بار روشن است باید مولد کمکی هم به کار بیفتد. مدارمنطقی (فرمان) لازم برای به کار انداختن مولد کمکی را طرح کنید.
حل: برای رسم مدار منطقی لازم است تا ابتدا جدول صحت را تشکیل دهیم و سپس براساس آن عبارت منطقی بنویسیم. منظور از صحت یعنی هرجا که کار مربوط به مولد ها برطبق خواسته مثال صحیح بود یا یک بود عبارت مورد نظر را می نویسیم. اگر سه بار را به ترتیب A,B,C را ورودی و X   را خروجی مدار فرمان مولد کمکی بنامیم در این صورت هرگاه دو یا سه بار روشن باشد خروجی باید یک شود. بنابراین خروجی مدار دارای جدول صحتی به صورت شکل زیر می باشد و عبارت منطقی هم به صورت زیر می شود:

حال با توجه به داده های به دست آمده برای تابع خروجی می توان مدار منطقی را چنین رسم کرد.

توجه:  شما می توانید مدار طراحی شد بالا را در نرم افزار شبیه ساز Proteus v7 آزمایش کنید می توانید آن را همراه با مثال های دیگر از لینک معرفی شده آخر همین بخش دانلود نمائید.

در مدار بالا به دلیل وجود نداشتن یک OR با چهار ورودی از یک تراشه NOR و سپس یک NOT استفاده شد تا عمل خواسته شده به درستی انجام شود، چون تراشه NOR خروجی یک را صفر می کرد پس باNOT آن را معکوس می نمائیم حال مسئله در عمل هم جواب می دهد.

مثال-2 : مدار دو متغیره ای را طرح کنید که اگر ورودی های آن باهم برابر باشند خروجی مدار وجود داشته باشد 1 شود.

حل: نخست جدول صحت را رسم می کنیم، سپس بر اساس آن رابطه منطقی را نوشته، سرانجام مدار منطقی آن را رسم می نمائیم در شکل زیرهم جدول صحت دو متغیره چهار حالت نشان داده شده است:

لازم به ذکر است که مدار بالا راهم می شود تنها با یک گیت  XNORهم بست چون خروجی تابع بالا همانند خروجی گیت XNOR می باشد.

اتحادهای ساده ی منطقی:
بنای طراحی مدارات منطقی بر مجموعه ای از اصول و تئوری ها استوار است که توسط شخصی به نام جرج بول تحت عنوان جبر منطقی و به صورت یک سری اتحادهای ساده منطقی بیان گردید. برای تشریح این اتحادها از روش کلیدی و بدون این که وارد بحث ریاضی آن شویم استفاده شده است.

شکل ظاهری و مدار داخلی چند آی سی:
عملگر یا دروازه های منطقی AND,OR,NOT در عمل به گونه ای که آن ها را به صورت مستقل در مدارهای منطقی رسم می کنیم وجود ندارند بلکه در مجموعه های بسته بندی شده ای تحت عنوان مدارهای مجتمع یا آی سی IC قرار دارند.

مدارهای ترکیبی:
در بحث دیجیتال مدارتی هستند که از تعدادی دروازه های منطقی تشکیل شده اند و در هر لحظه از زمان خروجی آن ها به طور مستقیم به ورودی های آن در همان لحظه بستگی دارد و وضعیت ورودی ها و خروجی های قبلی هیچ تأثیری در وضعیت فعلی مدار ندارد.

مدارهای رمز کننده (انکودر-encoder ):
انکودرها مداراتی هستند که به منظور کدگذاری اطلاعات ورودی در داخل سیستم های دیجیتالی استفاده می شوند. در واقع یک سیگنال، ورودی فعال را به کدهای صفر و یک در خروجی اش تبدیل می کند. بلوک دیاگرام کلی از مدارات رمزگذار نشان داده شده است.

در یک مدار رمزگذار اگر n متغیر موجود باشد، در این صورت دو به توان n خط ورودی و n خط خروجی در اختیار خواهد بود. نمونه ی کاربردی این مدارات را می توان در ماشین حساب ها، صفحه کلید کامپیوتر یا سیستم های مخابراتی تلفن نام برد.

علامت اختصاری این مدارات را می توان مشاهده کرد.

مدارهای رمزگشا (دیکودر-decoder ):
چنان که اشاره شد در وسایل دیجیتال، مانند ماشین حساب ها و کامپیوتر اطلاعات ورودی توسط مدارات رمزگذار به صورت کد 0 و 1 تبدیل می شوند. بیان مقادیر و پارامترها به صورت کدهای 0 و 1 در کارهای روزمره برای ما قابل فهم نیست. از این رو در وسایل دیجیتالی از مدارات دیگری تحت عنوان مدارات رمزگشا عمل تبدیل کدهای 0 و 1 به سیستم کاری ما، آنالوگ را انجام می دهند. دیکودر ها می توانند تا n متغیر ورودی داشته باشند و در خروجی حداکثر آن ها را تا 2 به توان n خط متفاوت تبدیل کنند. در خروجی مدارات دیکودر نیاز به نشان دهنده هایی مانند قطعات هفت قسمتی Seven Segment است که بتوان خروجی این مدارات را مشاهده کرد. عملکرد مدارات دیکودر را می توان عکس عمل مدارات انکودر دانست. در شکل بلوک کلی به همراه علامت اختصاری این مدارات را می توان مشاهده نمود.

در پایان بحث نمونه ی کاربردی را می توان نام برد که در آن از مدارات رمزگذار و رمزگشا استفاده شده است. ماشین حساب از جمله ی این وسایل است. در ماشین حساب وقتی به وسیله ی صفحه کلید عددی داده می شود، این عدد در داخل ماشین حساب حاصل عبارت را نمایش می دهد در واقع عمل تبدیل در داخل آن صورت گرفته که وظیفه مدارات دیکودر رمزگشا است.

مدارهای نمونه دیجیتالی :
برای آشنایی هرچه بهتر با مدارات دیجیتال در لینک معرفی شده در آخر همین بخش مثال هایی آورده شده که با دانلود آنها می توانید آنها را اجرا و آزمایش کنید:

1.  مدار آزمایش شماره 1 مدار جمع کننده منطقی با fulladder می باشد.
2.  مدار آزمایش شماره 2 مدار Shift Register می باشد.
3.   مدار آزمایش شماره 3 یک مدار Shift Register-74HC595 هشت بیتی می باشد.
4.  مدار آزمایش شماره 4 مدار Flashlight-LED یا یک چراغ راهنما چپ و راست و همچنین یک چراغ STOP برای ماشین می باشد که از LED به جای لامپ رشته ای استفاده شده که مدار کامل آن را در بخش پروژه ها برای شما قرار می دهم.

در پایان برای مشاهده طراحی های مدارات دیجیتال بصورت عملی از مدارهای آزمایشی شبیه سازی شده با نرم افزار Proteus v7 استفاده نموده ایم می توانید آنها را از لینک زیر دانلود نمائید و اجرا کنید: 
لینک دانلود:
http://s3.picofile.com/file/7489516555/Circuit_Digital_Electronic.zip.html 
پسورد: 
www.Project-esisis.com

در بخش مقالات هم برای سیستم های دیجیتال چند مقاله آورده شده است آنها را هم مطالعه کنید:

1.  فصل اول سیستم دودویی و کدگذاری
2.  فصل دوم جبر بول و گيت های منطقی
3.  فصل سوم ساده سازی و پیاده سازی توابع منطقی
4.  مدار های ترکیبی
5.  مدار های ترتیبی

طراحی مدارهای منطقی Digital

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s1.picofile.com/file/7489514080/Electronic_Digital_008_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

منبع:www.Project-esisis.com

ساختمان ترانزیستور:
ترانزیستور معمولی از سه کریستال نوع P و  N تشکیل یافته است. ترتیب قرار گرفتن کریستال های Pو N  در کنار هم به صورت شکل زیر می باشد:

سه پایه ی ترانزیستور نیز –امیتر یعنی منتشر کننده، بیس به معنی پایه و کلکتور یعنی جمع کننده نام گذاری شده اند. در شکل زیر هم ساختمان داخلی ترانزیستور نشان داده شده است:

کریستال P یا N که به صورت امیتر به کار می رود نسبت به لایه بیس  و کلکتور دارای ناخالصی بیش تر است. ضخامت لایه امیتر حدود 20 تا 2000 میکرومتر است. لایه ی بیس نسبت به کلکتور و امیتر دارای ناخالصی و ضخامت بسیار کم تر است. ناخالصی لایه ی کلکتور از امیتر کمتر است، اما از بیس به مراتب بیش تر است. ضخامت لایه کلکتور از امیتر بیش تر است، زیرا تمام تلفات حرارتی ترانزیستور در کلکتور ایجاد می شود. در شکل زیر نسبت تقریبی لایه های ترانزیستور و نمونه ای از یک ترانزیستور ساخته شده نشان داده شده است.

نمای مداری و معادل دیودی ترانزیستور:

نمای مداری ترانزیستورهای NPN و PNPدر شکل مشخص شده است:

بایاس کردن ترانزیستور:
برای این که بتوانیم از ترانزیستور به صورت تقویت کننده یا کلید و نظایر آن استفاده کنیم باید ابتدا ترانزیستور را با ولتاژ DC تغذیه کنیم. تغذیه نمودن پایه های ترانزیستور را بایاس کردن ترانزیستور گویند. برای بایاس کردن ترانزیستور به دو دیود امیتر بیس و کلکتور بیس ولتاژ DC اعمال شود. چون ترانزیستور سه پایه دارد یکی از پایه ها را مشترک و دو پایه ی دیگر را یکی ورودی و دیگری خروجی در نظر می گیریم.در شکل زیر این حالت برای دو ترانزیستور نشان داده شده است.

به سه حالت می توانیم به پایه های ترانزیستور ولتاژ اعمال کنیم.
حالت اول : دیود امیتر بیس در بایاس موافق و دیود کلکتور بیس در بایاس مخالف که در شکل زیر نشان داده شده برای یک ترانزیستور NPN و PNP این حالت بایاس نشان داده شده است.

حالت دوم : اتصال بیس امیتر در بایاس مخالف و اتصال بیس کلکتور در بایاس مخالف است که در شکل زیر یک ترانزیستور NPN را در این حالت نشان داده ایم.

حالت سوم : اتصال بیس امیتر در بایاس موافق و اتصال بیس کلکتور در بایاس موافق که در شکل زیر نیز این حالت نشان داده شده است. دو جریان IE و IC در پایه ی بیس با یک دیگر جمع می شوند و جریان زیادی را در بیس ایجاد می کنند.

جریان ها در ترانزیستور:
حامل های باری که از امیتر حرکت می کنند مقدار ناچیزی از آنها در بیس جریان بیس IB را می سازند و بقیه ی حامل ها به کلکتور رسیده، جریان کلکتور IC را تشکیل می دهند. از این رو می توان بیان نمود جریان IE برابر با مجموع  جریان بیس و جریان کلکتور است: یعنی IE= IC+IB در شکل زیر نیز جهت جریان ها در ترانزیستور مشخص گردیده است. با توجه به شکل پیکان روی امیتر معرف جهت قراردادی جریان است.

ولتاژها در ترانزیستور:
اعمال ولتاژ DC به ترانزیستور برای بایاس نمودن آن، روی پایه های ترانزیستور افت ولتاژی ایجاد می کند. ولتاژی که بین پایه های بیس و امیتر ترانزیستور قرار می گیرد با VBE نشان داده می شود. هم چنین ولتاژ بین کلکتور امیتر با VCE و ولتاژ بین کلکتور بیس با VCB مشخص می گردد. در شکل زیر این افت ولتاژ ها برای یک  ترانزیستور نشان داده شده است:

چگونگی عمل تقویت کنندگی در ترانزیستور:
برای عمل تقویت در ترانزیستور ضروری است ابتدا ترانزیستور را از نظر DC بایاس کنیم. هم چنین لازم دیود امیتر بیس بایاس موافق و دیود کلکتور بیس بایاس مخالف شود. شکل زیر این حالت بایاس را نشان می دهد. برای کنترل جریان امیتر مقاومت R1 با امیتر سری شده است. مقاومت R2  که با کلکتور سری شده است جریان کلکتور را کنترل می کند.

برای مثال، مطابق شکل زیر یک سیگنال سینوسی با دامنه ی 1/0 ولت به ورودی ترانزیستور اعمال می کنیم. البته ورودی، امیتر و خروجی، کلکتور در نظر گرفته شده است و پایه ی بیس بین ورودی و خروجی ما مشترک است.

اگر مقاومت دینامیکی دیود امیتربیس را به هنگام اعمال سیگنال معادل 20 اهم فرض کنیم در حلقه ی ورودی، جریان ناشی از سیگنال متناوب برابر است با:

همان گونه که بیان شد قسمت اعظم جریان امیتر از طریق کلکتور مسیر خود را می بندد. از این رو این جریان تقریباً از مقاومت R2=1Kohm که با کلکتور سری شده است عبور می کند و در دو سر مقاومت1Kohm افت ولتاژ متناوبی با دامنه ی UR=0.83Ma * 1Kohm = 0.83V ایجاد می کند. افت ولتاژ متناوب دو سر مقاومت R2 به مراتب بیشتر از ولتاژ متناوب ورودی بوده در نتیجه ورودی تقویت می شود. اگر ضریب تقویت ولتاژ را با Av نشان دهیم رابطه و مقدار آن برابر با:

پس سیگنال ورودی متناوب 8.3 مرتبه تقویت شده است. بدین ترتیب می توان گفت ترانزیستور عمل انتقال مقاومت را انجام داده است. نام ترانزیستور هم از همین عمل انتخاب شده است. Transistor از ترکیب دو کلمه ی Transfer of Resistor انتخاب شده است.

آرایش های ترانزیستور:
ترانزیستور ها در مدار به سه صورت امیتر مشترک ، بیس مشترک و کلکتور مشترک به کار می روند.

1.  آرایش امیتر مشترک C-E : در این آرایش سیگنال ورودی به بیس امیتر ترانزیستور اعمال می شود و سیگنال خروجی از کلکتور امیتر ترانزیستور دریافت می گردد. چون پایه ی امیتر بین ورودی و خروجی مشترک است این آرایش را امیتر مشترک می نامند. همچنین این آرایش می تواند جریان و ولتاژ را تقویت کند.

منحنی های مشخصه ی ترانزیستور در حالت امیتر مشترک: 
منحنی های مشخصه ی ترانزیستور بیانگر روابط بین جریان ها و ولتاژ ها در ترانزیستور است. این منحنی ها عبارتند از: 
منحنی مشخصه ی ورودی: در آرایش امیتر مشترک ورودی بیس امیتر ترانزیستور است. منحنی تغییرات جریان ورودی IB نسبت به تغییرات ولتاژ ورودی VBEبه ازای ثابت بودن VCEمنحنی مشخصه ی ورودی ترانزیستور نام دارد. این منحنی، منحنی مشخصه ی یک دیود معمولی ژرمانیم در بایاس موافق است.

منحنی مشخصه ی انتقالی: 
منحنی مشخصه ی بین جریان ورودی IB و جریان خروجیIC  به ازای ثابت بودن VCE منحنی مشخصه انتقالی نام دارد. مانند شکل زیر است:

ضریب تقویت جریان برابر نسبت جریان خروجی به جریان ورودی است، بنابراین از روی منحنی مشخصه می توان ضریب تقویت جریان را به دست آورد:

منحنی مشخصه ی خروجی: 
این منحنی رابطه ی بین جریان و ولتاژ خروجی به ازای ثابت بودن جریان ورودی را نشان می دهد. در آرایش امیتر مشترک جریان خروجی، جریان کلکتور IC و ولتاژ خروجی ولتاژ کلکتور امیتر VCEاست از این رو ، منحنی مشخصه ی خروجی، منحنی تغییرات Ic نسبت به VCEبه ازای ثابت بودن Ib است .
در شکل زیر این منحنی مشخصه به ازای IB های مختلف نشان داده شده است.

این منحنی مشخصه شامل چند ناحیه ی مختلف است. 
ناحیه ی قطع: در ناحیه ی قطع جریان بیس صفر است. اگر از جریان ناچیز نشتی صرف نظر کنیم جریان کلکتور هم صفر است:

ناحیه ی فعال: ناحیه ی فعال محدوده ی کار عادی ترانزیستور است در این ناحیه معمولاً دیود امیتر بیس در بایاس موافق و دیود کلکتور بیس در بایاس مخالف قرار دارد، بنابراین، قسمت اعظم حامل های انتشار یافته از امیتر جذب کلکتور شده اند، در نتیجه تغییرات ولتاژ کلکتور امیتر تأثیر چندانی در جریان کلکتور ندارد.
ناحیه ی اشباع: در این ناحیه ترانزیستور در حال هدایت است و تغییرات جزیی در VCE تغییرات بسیار زیادی را در جریان کلکتور ایجاد می کند. در این ناحیه IB و IC تقریباً در حداکثر مقدار خود قرار دارند وVCE بسیار ناچیز و تقریباً نزدیک صفر است، شکل زیر ناحیه فعال و اشباع را روی منحنی مشخصه ی خروجی ترانزیستور نشان می دهد.

-2 آرایش بیس مشترک C-B : در این آرایش، پایه ی بیس بین ورودی و خروجی  مشترک است یعنی سیگنال ورودی به امیتر بیس اعمال می شود و سیگنال خروجی از کلکتور بیس دریافت می گردد. این آرایش جریان را تقویت نمی کند، اما ولتاژ را تقویت می کند.

-3 آرایش کلکتور مشترک C-C : در این آرایش پایه ی کلکتور بین ورودی و خروجی مشترک است. یعنی سیگنال ورودی به بیس کلکتور اعمال می شود و سیگنال  خروجی از امیتر کلکتور دریافت می گردد. این  آرایش ولتاژ را تقویت نمی کند، اما جریان را تقویت می کند.

ترانزیستور در حالت قطع: 
در شکل زیر یک ترانزیستور در حالت قطع نشان داده شده است. در این حالت بیس بایاس نشده است از این رو IB=0 بوده در نتیجه IC هم صفر است. در دو سر RC هیچ افت ولتاژ ی نداریم و همه ی ولتاژ منبع یعنی VCC در دو سر کلکتور – امیتر ترانزیستور افت می کند. در این حالت ترانزیستور مانند یک کلید باز است:

ترانزیستور در حالت اشباع: 
وقتی بیس امیتر ترانزیستور را بایاس موافق کنیم و IB را افزایش دهیم، IC هم افزایش می یابد، زیراIC=ßib است. هرگاه Ic به حداکثر مقدار خود برسد، Icmax ولتاژ کلکتور امیتر صفر و ترانزیستور در حالت اشباع است. ترانزیستور در حالت اشباع به طور ایده آل مانند یک کلید بسته عمل می کند:

کاربرد ساده ای ترانزیستور بعنوان کلید: 
در شکل زیر نیز یک کاربرد ساده ترانزیستور به منزله ی کلید نشان داده شده است. به بیس ترانزیستور موجی مربعی با پریود 2ثاتیه اعمال شده است. در نیم پریودی که موج ورودی صفر است و ترانزیستور قطع است از این رو جریان کلکتور صفر و LED خاموش است. زمانی که موج مربعی دارای ولتاژ زیاد است، ترانزیستور وصل و اشباع است و جریان کلکتور از  LED عبور نموده آن را روشن می کند بدین ترتیب LED یک ثانیه روشن و یک ثانیه خاموش بوده، چشمک می زند.

تعیین پایه و نوع ترانزیستور به کمک اهم متر: 
از مولتی متر دیجیتالی در وضعیت آزمایش دیود برای آزمایش ترانزیستور استفاده می کنند. مانند حالت آزمایش دیود، وقتی دیود بیس امیتر یا دیود بیس کلکتوردر بایاس موافق قرار گیرند ولتاژ بایاس موافق دیود روی صفحه نمایش نشان داده خواهد شد. در بایاس مخالف ولتاژ بایاس مخالف دیود روی صفحه ی نمایش ظاهر می شود. درشکل های زیر حالت های گوناگون را مشاهده می کنید:

در یک ترانزیستور معیوب اگر اتصال بیس امیتر یا اتصال بیس کلکتور آن قطع باشد در این صورت مولتی متر ولتاژ بایاس مخالف را نشان می دهد. مانند شکل های زیر:

در صورت اتصال کوتاه بودن بیس امیتر یا بیس کلکتور مولتی متر ولتاژ صفر را نشان خواهد داد. برای این حالت امکان دارد یک یا دو نیمه هادی ترانزیستور آسیب دیده باشد.

مقادیر حد در ترانزیستور و استفاده از برگه ی داده ها: 
هر ترانزیستور نیز برای مقادیر الکتریکی مشخص ساخته می شود. اگر مقادیر الکتریکی بیش از اندازه ای باشد که کارخانه ی سازنده تعیین کرده است ترانزیستور آسیب می بیند. برخی از این مقادیر الکتریکی که مقادیر حد نام دارند عبارت اند از:

1. VCE max : این پارامتر حداکثر ولتاژ مجاز بین کلکتور وو امیتر ترانزیستور را مشخص می کند.
2. VCB max: نشان دهنده ی حداکثر ولتاژ مجاز معکوس بین کلکتور و بیس ترانزیستور است.
3. VEB max : ولتاژ قابل تحمل دیود بیس امیتر ترانزیستور را در حالت معکوس بیان می کند.
4. Ic max : نشانگر حداکثر جریان مجاز کلکتور ترانزیستور است.
5. P max : حداکثر توان قابل تحمل برای ترانزیستور است که به صورت حرارت تلف می شود.
6. Tj : حداکثر درجه ی حرارتی است که در محل اتصال کلکتور بیس یک ترانزیستور می تواند تحمل کند.
7. Fg : فرکانس حد، فرکانسی است که بتا به ازای آن به اندازه ی 3dB کم تر از فرکانس صفر هرتز می شود.
8. Ft : فرکانس قطع، مقدار فرکانسی است که به ازای آن بتا برابر با یک خواهد شد.

تصویر زیر نمونه ای از جدول مشخصات حد یک ترانزیستور و سایر اطلاعات آن می باشد:

شکل ظاهری چند نمونه ترانزیستور و پایه های آنها

بایاس ترانزیستور در حالت تغذیه ی سرخود :

در شکل زیر نحوه این بایاس را مشاهده می کنید مقاومت های R1 و R2 مقسّم ولتاژ هستند و منبع VCC را تقسیم ولتاژ می کنند. هم چنین ولتاژ بیس ترانزیستور را تأمین می نمایند.

VB تقریباً از رابطه ی زیر به دست می آید.

RE ولتاژ امیتر ترانزیستور و VEرا تأمین می کند. VE از رابطه ی زیر محاسبه می شود.

با معلوم بودن VE می توان IE را از رابطه ی زیر نیز محاسبه نمود.

IE تقریب با IC برابر است با معلوم بودن ICولتاژ کلکتور ترانزیستور از رابطه ی زیر بدست می آید:

در این روابط VB پتانسیل بیس ترانزیستور نسبت به زمین و VC پتانسیل کلکتور نسبت به زمین هستند. در شکل این بایاس با مقادیر ولتاژ در نقاط مختلف آن نشان داده شده است.

تقویت کننده ی اولیه به صورت آرایش امیتر مشترک:
مدار تقویت کننده ی اولیه در تصویر زیر رسم شده است. این تقویت کننده دارای آرایش امیتر مشترک بوده تغذیه DC آن به صورت بایاس سرخود است. C1 و C3 خازن های کوپلاژ هستند. این خازن ها از عبور سیگنال DC جلوگیری نموده فقط سیگنال AC را عبور می دهند. C2 خازن بای پس نام دارد و مقاومت RE را از نظر سیگنال متناوب ورودی اتصال کوتاه می کند تا سیگنال متناوب ورودی در  RE افت ننماید و بهره ی ولتاژ مدار زیاد شود.

در پایان برای مشاهده نحوه تقویت سیگنال و همچنین ولتاژ توسط ترانزیستور ها بصورت عملی از مدار آزمایشی شبیه سازی شده با نرم افزار Proteus v7   استفاده نموده ایم می توانید آنها را از لینک زیر دانلود نمائید و اجرا کنید: 
لینک دانلود:
http://s1.picofile.com/file/7475834515/Circuit_Tranisitor_BJT.zip.html  
پسورد: 
www.Project-esisis.com

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s1.picofile.com/file/7475864301/Electronic_Tranisitor_BJT_007_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

کاربرد دیود به عنوان یک سوساز:
 مدارهای یک سوکننده ی دیودی مدارهای هستند که ولتاژ متناوب را به ولتاژ مستقیم ، یک طرفه تبدیل می نمایند زیرا دیود از یک طرف جریان را عبور می دهد و از جهت دیگر، جریان قطع است. عنصر اصلی مدارهای یک سو کننده دیود است به طور کلی سه نوع یک سو کننده ی تک فاز وجود دارد.

یکسوکننده ی نیم موج:
ساده ترین مداری که به کمک آن می توان جریان متناوب را به جریان یک طرفه تبدیل نمود یک سو کننده ی نیم موج است. علامت GND نشان دهند اتصال زمین است. تمام اتصال زمین ها در یک مدار به وسیله خطوط ارتباطی به هم وصل هستند.

طرز کار یک سو کننده ی نیم موج:
        با توجه به شکل زیر در زمان t0 تا t1 یعنی در نیم سیکل مثبت موج ورودی، آند دیود مثبت است و اگر دیود ایده آل فرض شود دیود مانند یک کلید وصل بوده و جریان در مدار جاری می شود، و در دو سر بار RL افت ولتاژی مطابق شکل موج ورودی پدید می آید.

در زمان t1 تا t2 دیود در گرایش معکوس قرار دارد و جریان عبوری از دیود صفر است. از این رو در  سر بار افت ولتاژی پدید نمی آید به طور کلی شکل موج دو سر بار مانند شکل زیر است.

معمولاً برای تولید موج یک سو شده از برق شهر از یک ترانسفور ماتور کاهنده استفاده می کنند. برای اینکه ولتاژ برق شهر را به ولتاژی کم تر تبدیل کند. در شکل زیر مدار یک سو کننده ی با ترانسفورماتور را مشاهده می کنید.

یک سوساز تمام موج:
در یک سوساز تمام موج برخلاف یک سو ساز نیم موج که فقط در یک نیم سیکل جریان از بار عبور می کند، در تمام سیکل از بار جریان عبور می کند. شکل زیر بلوک دیاگرام مدار یک سو ساز تمام موج به همراه شکل موج های ورودی و خروجی آن نشان داده شده است.

        یک سوساز تمام موج  به دو صورت طراحی می شود.

1. یک سوساز تمام موج با ترانس سر وسط:

       شکل زیر تصویری از مدار یک سو ساز تمام موج با ترانس سر وسط و شکل موج سرهای ثانویه نسبت به سر وسط را نشان می دهد. در نیم سیکل اول وقتی آند دیود D1  مثبت و آند دیود D2 منفی است، دیود D1 وصل و دیود D2 قطع است، جریان مطابق شکل از دیود D1 عبور کرده و در دوسر RL افت ولتاژی به وجود می آورد.

در نیم سیکل بعدی آند دیود D1 منفی و آند دیود D2 مثبت است. از این رو دیود D1 قطع و دیودD2 وصل است و جریان مطابق شکل زیر از دیود D2 و بار RL عبور می کند در نتیجه شکل موج ولتاژ دو سر بار یک سو شده می باشد.

1. یک سوساز تمام موج پل:

          یک سو ساز تمام موج پل مطابق شکل زیر است.

در نیم سیکل اول دیود های D1 و D2 وصل و دیودهای D3 و D4  قطع هستند.

جریان مطابق شکل از دیود ها و بار RL می گذرد. در نیم سیکل دوم دیود های D1 و D2 قطع و دیود های  D3  و D4  وصل هستند و جریان مطابق شکل از دیود های  D3 و D4 و بار  RL می گذرد. از این رو شکل موج دوسر بار به صورت شکل زیر است.

یک سوساز تمام موج پل به صورت مدار مجتمع:
مدار یک سو ساز پل به صورت مدار مجتمع نیز وجود دارد. نمای ظاهری و مدار داخلی یک سو ساز پل در شکل زیر نشان داده شده است.

میانگین ولتاژ دوسر بار در یک سو سازی (Vave) :

در یک سو ساز تمام موج میانگین ولتاژ دو برابر یک سو ساز نیم موج است.

حداکثر ولتاژ معکوس دو سر هر دیود (PIV) :
در مدارهای یک سو ساز، در نیم سیکل که دیود قطع است حداکثر ولتاژی که در دو سر دیود افت می کند PIV نام دارد. برای یک سوسازی نیم موج PIV=VP و در یک سو ساز تمام موج با ترانس سروسطPIV=2VP و در یک سوسازی تمام موج پل PIV=VP است . البته دیودها ایده آل در نظر گرفته شده اند. در جدول شکل سه نوع یک سو سازی و شکل موج ورودی و خروجی و مقادیر مورد نیاز آورده شده و دیودها ایده آل و ولتاژ وصل دو سر آن 0 ولت در نظر گرفته شده است.

یک سوساز با صافی:
ولتاژ به دست آمده از مدار یک سو ساز نیم موج و تمام موج یک طرفه هستند، اما این موج ها تغییراتی نیز دارند. دستگاه های برقی و الکترونیکی برای تغذیه ی خود به ولتاژیDC و بدون تغییر، بدون ضربان نیاز دارند. از این رو ، از صافی برای این منظور استفاده می کنیم. در شکل زیر بلوک دیاگرام یک منبع تغذیه با صافی نشان داده شده است.

یک سوساز نیم موج با خازن صافی:
در شکل های زیر مدار یک سو ساز نیم موج با خازن صافی و شکل موج دو سر بار در لحظات مختلف نشان داده شده است.

یک سوساز تمام موج پل با خازن صافی (آداپتور):
در شکل زیر مدار یک سو ساز تمام موج با خازن صافی نشان داده شده است و همچنین تصویر موج دوسر بار را مشاهده می کنید.

در پایان برای مشاهده نحوه یک سو سازی و همچنین مشاهده ولتاژ و سیگنال ها بصورت عملی از مدار آزمایشی شبیه سازی شده با نرم افزار Proteus v7   استفاده نموده ایم می توانید آن را از لینک زیر دانلود نمائید و اجرا کنید: 
لینک دانلود:
http://s3.picofile.com/file/7474117846/Circuit_Diode_as_a_rectifier.zip.html 
پسورد:
www.Project-esisis.com

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s3.picofile.com/file/7474133224/Electronic_Diode_as_a_rectifier.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

دیود زنر Diode Zener :

       دیود زنر هم مانند دیود معمولی از اتصال دو کریستال P,N ساخته می شود. جنس نیمه هادی های این دیود از سیلیکن بوده و در بایاس موافق، مانند یک دیود معمولی سیلیکنی است. برخلاف دیود های معمولی که در بایاس مخالف، که در منطقه ی شکست آسیب می بینند، دیود زنر به گونه ای ساخته می شود تا بتواند در منطقه ی شکست کار کند. وقتی ولتاژ بایاس مخالف دو سر دیود را به تدریج افزایش دهیم، در یک ولتاژ خاص دیود شروع به هدایت می کند. با هادی شدن دیود ولتاژ دو سر دیود تقریباً ثابت می ماند و جریان عبوری از دیود افزایش می یابد. ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس هادی می شود به (ولتاژ  شکست زنر) معروف است.

منحنی مشخصه ی ولت آمپر زنر:
در شکل زیر منحنی مشخصه ی ولت آمپر دیود زنر نشان داده شده است: در بایاس موافق مشخصه ی این دیود مانند یک دیود معمولی سیلیکنی است. در بایاس مخالف تا ولتاژ خاصی بنام ولتاژ شکست، جریان بسیار ناچیز نشتی از دیود می گذرد، اما در ولتاژ شکست جریان عبوری از دیود افزایش یافته و ولتاژ دوسر دیود تقریباً ثابت می ماند. با تغییر ناخالصی در نیمه هادی های زنر می توان دیود های زنر با ولتاژ شکست حدود 2 تا 200 ولت تولید نمود.

علامت اختصاری دیود زنر:
       .دیود زنر در مدارها به دوصورت مطابق شکل زیر نشان داده می شود

استاندارد ولتاژ های زنر:

دیود زنر در ولتاژهای شکست مختلف مطابق استاندارد سری E ساخته می شود. دو سری استانداردE12 و E24 متداول تر است. ولتاژ زنر معمولاً از 2.4 ولت تا 200 ولت ساخته می شود. سری E12 دارای تلرانس 10 درصد و سری E24  دارای تلرانس 5 درصد است. معمولاً تلرانس همراه ولتاژ شکست روی دیود نوشته می شود. حرف C برای تلرانس 5% و حرفD  برای تلرانس 10%به کار می رود. برای مثال دیود ذنر BZX32 / C397 دارای ولتاژ شکست 3.9 ولت و تلرانس 5% است.

توان زنر:

جریانی که در بایاس معکوس از دیود می گذرد، در محل اتصال P-N حرارت ایجاد می کند. حداکثر جریانی که ممکن است از دیود زنر در بایاس معکوس بگذرد به گونه ای که به زنر آسیب نرساند، به توان زنر بستگی دارد توان زنر از رابطه ی زیر به دست می آید: واحد آن وات می باشد.

هر دیود زنر برای توان ماکزیموم معینی ساخته می شود. این توان معمولاً از 0.15 وات تا 50 وات است. با مشخص بودن توان زنر و ولتاژ زنر حداکثر جریان عبوری از زنر از رابطه ی زیر به دست می آید.

مدار معادل دیود زنر:

  اگر در ناحیه ی شکست، ولتاژ دو سر زنر را کاملاً ثابت در نظر بگیریم می توان یک دیود زنر را به گونه ی ایده آل، معادل یک باتری در نظر گرفت. در شکل زیر معادل ایده آل زنر را مشاهده می کنید. اما دیود زنر به صورت واقعی معادل یک مقاومت دینامیکی و یک ولتاژ DC مساوی با ولتاژ شکست زنر نشان داده شده است.

مقاومت دینامیکی زنر:
 مقاومت دینامیکی زنر از رابطه ی زیر به دست می آید. شکل زیر تصویری از چگونگی محاسبه ی مقاومت دینامیکی زنر می باشد.

کاربرد دیود زنر:

اگر منبع ولتاژ کم شود جریان زنر کم می شود، اما ولتاژ دوسر آن ثابت می ماند. اگر منبع ولتاژ زیاد شود، جریان زنر زیاد می شود، اما ولتاژ دو سر آن ثابت می ماند. البته لازم است برای تثبیت ولتاژ، ولتاژ منبع از ولتاژ شکست زنر بیش تر باشد تا دیود زنر در ناحیه ی شکست خود کار کند.

در این شکل مدار منبع تغذیه ی 9.1 ولت و 5.1 ولت توسط زنر نشان داده شده است.

استفاده از زنر برای حفاظت دستگاه در مقابل ولتاژ اضافی:
 در مدار زیر مدار حفاظت با دیود زنر رسم شده است. در اثر عواملی نظیر افزایش ولتاژ شبکه یا اتصال ثانویه به اولیه ی ترانس، ولتاژ خروجی منبع تغذیه افزایش می یابد. این افزایش ولتاژ می تواند به بار آسیب برساند، دیود زنر در وضعیت عادی ولتاژ شکستی بیشتر از حداکثر ولتاژ منبع تغذیه دارد و قطع است. اگر ولتاژ خروجی منبع تغذیه زیاد شود دیود زنر در منطقه ی شکست قرار گرفته هادی می شود و جریان آن به طور ناگهانی زیاد تر شده در نتیجه، جریان زیاد سبب سوختن فیوز و قطع ولتاژ دو سر بار می شود.

تحلیل مدار دیود زنر:
 تحلیل شبکه های که دیود زنر را به کار می برند بسیار شبیه به تحلیل دیود های نیمه هادی در بخش های قبل است. ابتدا باید حالت دیود را مشخص کرد و سپس باید آن را با مدل مناسبی جایگزین و سایر کمیت های نامعلوم شبکه را تعیین نمود. برای مثال مداری به شکل زیر داریم:

ثابت ها R, Vi :  ساده ترین شبکه دیود زنر در شکل دیده می شود. ولتاژ اعمال شده DC و مقاومت بار ثابتند. تحلیل اصولاً می تواند به دو مرحله زیر تقسیم شود:

1.  تعیین حالت دیود زنر با حذف آن از شبکه و محاسبه ولتاژ دو سر مدار باز حاصل. با توجه به قانون تقسیم ولتاژ داریم:

اگر V >= Vz  باشد دیود زنر روشن و مدل معادل جایگزین می شود. و اگر V < Vz  باشد دیود خاموش و معادل مدار باز جایگزین می گردد.

1.  مدار معادل را جایگزین کرده و آن را برای کمیت نامشخص مورد نظر حل کنید.  برای حالت روشن چون ولتاژهای دو سر عناصر موازی باید یکی باشند خواهیم داشت:

VL = Vz
جریان دیود زنر باید با اعمال قانون جریان کیرشهوف معین شود. یعنی:

توان تلف شده هم مانند رابطه که ذکر شد محاسبه می شود.تشخیص کاربرد مرحله اول برای تعیین حالت دیود زنر اهمیت دارد. اگر دیود زنر روشن باشد ولتاژ دو سر آن به ولتاژ نامی دیود زنر به محض  رسیدن ولتاژ دو سرش به Vz روشن می شود. سپس در همین مقدار ولتاژ قفل شده و هرگز به ولتاژ منبع نمی رسد. دیود زنر مکرراً در شبکه های رگولاتور یا ایجاد ولتاژ مرجع به کار می روند.
مدار بالا یک رگولاتور ساده است که برای تثبیت ولتاژ دو سر RL طراحی شده است. برای مقادیر ولتاژ بزرگتر از آنچه برای روشن شدن دیود زنر لازم است، ولتاژ دوسر بار ثابت می ماند.
با استفاده از معادله داریم:

VL = V = 8.73v
VR = Vi –VL = 16 – 8.73 = 7.27 v

برای محاسبه نقطه کار دیود زنر روش های دیگری هم استفاده می شود که تقریباً شبیه روش های بالا می باشد. ضمناً شما می توانید مدار آزمایشی شبیه سازی شده با نرم افزار Proteus v7 را از لینک زیر دانلود نمائید:

توجه: در مدار بالا اگر کلید SW2 را قطع کنید، یا مقاومت بار حذف شود با تغییر کلید SW1 ولتاژ خروجی از مقدار ولتاژ دیود زنر بالاتر نمی رود یعنی اگر ولتاژ 12 ولت باشد ولتاژ خروجی در حدود 9.99 ولت می شود. شما می توانید این عمل را بازدن کلید Play   مشاهده نمائید.

تشخیص معیوب بودن دیود زنر:  
برای تست دیود زنر ابتدا مولتیمتر را در حالت تست دیود قرار می دهیم سیم مثبت را به آند دیود متصل نموده سیم مشکی را هم به کاتد دیود وصل می کنیم در این حالت دیود به وسیله ی مولتیمتر در بایاس موافق قرار می گیرد مولتی متر دیجیتالی ولتاژ بایاس دیود را نشان می دهد که این ولتاژ برای دیود های سیلیکنی حدود 0.7  ولت و دیود در گرایش مستقیم راه می دهد و سالم است. اما می دانیم استفاده از دیود زنر به خاطر ولتاژ شکست آنها است و نیز می دانیم هر یک از دیود های زنر دارای ولتاژ شکست خود می باشند پس مدار را روشن نموده اگر دیود سالم باشد باید ولتاژ نوشته شده برروی آن با ولتاژ گرفته شده توسط  مولتیمتر از دوسر آن حدوداً یکی باشد. اگر چنین نبود دیود زنر آسیب دیده است.

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s3.picofile.com/file/7399814622/Electronic_Diode_Zener_005_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

سلف (L):

سلف یا سیم پیچ، سیم هادی معمولی است که پیچانده شده است. سلف المانی است که انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترومغناطیسی در خود ذخیره می کند. سلف از دو قسمت اصلی تشکیل شده است.

1. سیم پیچ: سیم پیچ از پیچیدن طول معینی از یک سیم هادی با روکش عایق بر روی یک پایه عایق شکل می گیرد:

1. هسته: قسمت است که درون سیم پیچ قرار می گیرد تا مسیر مناسبی برای میدان مغناطیسی فراهم آورد. در فرکانس های بالا 50Mhz به علت استفاده از سلف های با خود القایی کم، جنس هسته از هوا است.

در سلف های با خود القایی زیاد در صورتی که هسته از هوا باشد ابعاد سلف بزرگ می شود، بنابراین هسته ی مناسب در صنعت الکترونیک فریت ها هستند. در شکل زیر تعدادی از فریت های آماده برای سلف ها و ترانسفورماتورها نشان داده شده است.

از سیم پیچ ها در ساختمان ترانسفورماتورها، موتورهای الکتریکی، فیلتر ها، بلندگو، میکروفون، گوشی و غیره استفاده می شود.

فریت: به طور کلی اصطلاح (فریت) به مواد سرامیکی ای گفته می شود که دارای خواص فرومغناطیس باشند. فریتی که در سلف ها بیش تر استفاده می شود در شمار فریت های نرم هستند.

میدان مغناطیسی سلف: هرگاه از یک سیم جریان عبور کند در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. اگر مقدار جریان ثابت باشد ، شدت میدان مغناطیسی در هر نقطه از اطراف سیم ثابت خواهد بود. همچنین در این حالت جهت میدان مغناطیسی نیز همواره ثابت خواهد بود . اما در صورتی که مقدار جریان متغیر باشد، در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد خواهد شد . یعنی در این حالت شدت و جهت میدان مغناطیسی پیوسته تغییر می کند. اما در هر حال شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده، در هر لحظه در نزدیکی سیم بیشتر است و هر چه از سیم دورتر شویم میدان مغناطیسی ضعیف تر می شود . حال اگر یک سیم راست را پیچیده و به شکل فنر درآوریم ، با عبور جریان از آن، میدان مغناطیسی اطراف حلقه های این سیم پیچ با هم جمع شده و یک میدان مغناطیسی قوی تر را تشکیل می دهند که این میدان مغناطیسی شبیه به میدان مغناطیسی اطراف یک آهن ربای دائم می باشد. به این سیم پیچ ، بوبین یا سلف نیز می گویند . در شکل زیر علامت اختصاری سیم پیچ نمایش داده شده است.

1.  جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده در اطراف یک سیم راست حامل جریان را می توان از قانون دست راست بدست آورد . بر اساس این قانون اگر مطابق شکل سیم راست حامل جریان را به گونه ای در دست راست بگیریم که انگشت شست در جهت جریان باشد ، جهت خم شدن چهار انگشت دیگر ، جهت میدان مغناطیسی در اطراف سیم را نشان می دهد .

1.  برای تعیین جهت میدان مغناطیسی در داخل یک سیم پیچ نیز می توان از قانون دست راست استفاده کرد . بر اساس این قانون اگر مطابق شکل سیم پیچ را طوری در دست راست بگیریم که جهت چهار انگشت در جهت جریان باشد ، انگشت شست جهت میدان مغناطیسی در داخل سیم پیچ را نشان می دهد. فلش های موجود در شکل جهت جریان در سیم پیچ را نشان می دهد .

زمانی که از یک هادی جریان متناوبی عبور می کند در یک نیم سیکل جریان متناوب ، یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود و سپس به تدریج از بین می رود . در نیم سیکل بعدی نیز میدان مغناطیسی در جهت مخالف ایجاد می شود و سپس به تدریج از بین می رود و این روند ادامه می یابد . زمانی که میدان مغناطیسی در حال ایجاد شدن است ، خطوط میدان مغناطیسی از مرکز هادی به طرف خارج گسترش می یابد و میدان مغناطیسی در حال گسترش به وسیله هادی قطع می شود و در نتیجه در دو سر هادی ولتاژی القا می شود . با کم شدن میدان مغناطیسی و قطع شدن خطوط میدان توسط هادی ، مجدداً ولتاژی در هادی القا می شود .

بنابراین افزایش و یا کاهش جریان در هادی ، سبب گسترش و یا فروکش کردن میدان مغناطیسی در اطراف هادی می شود و متناسب با تغییرات میدان ، ولتاژی در دو سر هادی القا می گردد . این خاصیت را خودالقایی می گویند . توجه داشته باشید که اگر جریان عبوری از هادی ثابت باشد ، میدان مغناطیسی ایجاد شده نیز ثابت خواهد بود و لذا ولتاژی در دو سر هادی القا نمی شود . ولتاژ القا شده در هادی دارای مقدار و جهت است . مقدار این ولتاژ به میزان تغییرات شدت میدان مغناطیسی و اندوکتانس هادی بستگی دارد . تغییرات میدان مغناطیسی نیز خود وابسته به سرعت تغییرات جریان و یا به عبارتی وابسته به فرکانس جریان و همچنین وابسته به مقدار جریان است . اما برای تعیین جهت ولتاژ القا شده در دو سر هادی از قانون لنز استفاده می شود .

قانون لنز: طبق قانون لنز جهت ولتاژ القایی همواره به گونه ای است که با عامل به وجود آورنده اش مخالفت می کند . یعنی هنگامی که جریان افزایش می یابد ، جهت ولتاژ القایی به گونه ای است که با افزایش جریان مخالفت می کند و هنگامی که جریان کاهش می یابد ، جهت ولتاژ القایی به گونه ای است که با کاهش جریان مخالفت می کند . بنابراین همواره ولتاژ داده شده به دو سر سیم پیچ با ولتاژ القا شده در سیم پیچ 180 درجه اختلاف فاز دارد . یعنی با زیاد و کم شدن ولتاژ داده شده به دو سر یک سیم پیچ در یک جهت ، ولتاژ القا شده در سیم پیچ در جهت مخالف آن زیاد و کم می شود.

اندوکتانس سیم پیچ: در مورد اندوکتانس سیم پیچ باید گفت که اندوکتانس مهمترین مشخصه یک سیم پیچ و در حقیقت یکی از خصوصیات فیزیکی یک سیم پیچ است که مقدار آن وابسته به جنس هسته سیم پیچ ، تعداد دور سیم پیچ ، طول سیم پیچ و سطح مقطع سیم پیچ است و طبق تعریف ، اندوکتانس هر سیم پیچ نشان می دهد که به ازای یک آمپر در ثانیه تغییر در جریان، چند ولت در سیم پیچ القا می شود. مقدار اندوکتانس هر سیم پیچ از رابطه زیر محاسبه می شود.

که در این رابطه µ پرمابلیته هسته و یا قابلیت نفوذپذیری هسته بر حسب هانری است و نشان دهنده توانایی هسته در متمرکز کردن خطوط میدان مغناطیسی در درون هسته است. پرمابلیته همه اجسام را نسبت به پرمابلیته هوا می سنجند. به این ترتیب که پرمابلیته هوا را یک فرض کرده و پرمابلیته دیگر اجسام را نسبت به آن می سنجند. یعنی به هر جسمی یک عدد به نام ضریب پرمابلیته نسبت می دهند که این عدد نشان دهنده این است که پرمابلیته این جسم چند برابر پرمابلیته هواست و از ضرب این عدد در پرمابلیته هوا، پرمابلیته آن جسم بدست می آید. در رابطه فوق همچنین A سطح مقطع هسته بر حسب متر مربع ،N  تعداد دور سیم پیچ و l طول سیم پیچ بر حسب متر می باشد.

با توجه به مطالب فوق ، ولتاژ القا شده در سیم پیچ از رابطه زیر بدست می آید .

یعنی میزان ولتاژ القایی برابر است با حاصلضرب اندوکتانس سیم پیچ در تغییرات لحظه ای جریان نسبت به زمان.

که در این رابطه XL مقاومت القایی سیم پیچ بر حسب اهم، 2π عدد ثابت،F فرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بر حسب هرتز و L اندوکتانس سیم پیچ بر حسب هانری است .

شکل زیر پراکندگی میدان مغناطیسی اطراف یک سیم پیچ را نشان می دهد:

شکل زیر هم جهت جریان عبوری از سلف، سیم پیچ با هسته هوا را نشان می دهد:

مقدار القایی لحظه ای از رابطه زیر بدست می آید:

اتصال سیم پیچ ها به صورت سری یا موازی: اگر تعدادی سیم پیچ را همانند شکل زیر به صورت سری به یکدیگر وصل کنیم، اندوکتانس کل برابر مجموع اندوکتانس های موجود در مدار خواهد بود. یعنی داریم:

در این رابطه t ار کلمه total به معنای کل، گرفته شده است.

به عنوان مثال اگر در شکل بالا،L1=2mH و L2=3mH و L3=5mH باشند مقدار اندوکتانس کل چقدر است؟   

بنابراین مقدار اندوکتانس کل برابر با 10mH، می باشد.

همچنین در این حالت مقاومت القایی کل نیز برابر مجموع مقاومت های القایی تمامی سیم پیچ ها خواهد بود. یعنی داریم:

حال اگر سیم پیچ ها مطابق شکل زیر به صورت موازی به هم وصل شوند، اندوکتانس کل از رابطه زیر محاسبه می شود.

همانطور که از رابطه بالا مشاهده می شود در این حالت اندوکتانس کل، از تک تک اندوکتانس های سیم پیچ های مدار کمتر است.

به عنوان مثال اگر داشته باشیم L1=1mH - L2=4mH - L3=5mH مقدار اندوکتانس کل چقدر است؟

بنابراین مقدار اندوکتانس معادل برابر 690uH است که این مقدار از اندوکتانس تک تک سلف ها کمتر است.

همچنین در این حالت مقاومت القایی معادل از رابطه زیر بدست می آید.

که این رابطه نیز نشان می دهد که در این حالت مقاومت القایی کل، از مقاومت القایی تک تک سیم پیچ ها کمتر است.

       البته روابط بالا در صورتی برقرار هستند که بین سیم پیچ ها، القای متقابل وجود نداشته باشد. القای متقابل زمانی به وجود می آید که دو سیم پیچ طوری در نزدیکی یکدیگر قرار گیرند که میدان مغناطیسی متغیر تولید شده توسط هر یک از سیم پیچ ها، سیم پیچ دیگر را قطع کند و سبب تغییر میدان مغناطیسی آن سیم پیچ و در نتیجه تغییر اندوکتانس و ولتاژ القا شده در آن گردد. در این صورت روابط مربوط به اندوکتانس و مقاومت القایی که در بالا بیان شد، صادق نبوده و نیاز به تغییراتی پیدا می کنند. برای مشخص کردن میزان القای متقابل بین دو سیم پیچ، پارامتری به نام اندوکتانس متقابل به این صورت تعریف می شود که هرگاه جریانی با نرخ تغییر یک آمپر بر ثانیه، ولتاژی برابر با یک ولت در سیم پیچ القا کند، اندوکتانس متقابل دو سیم پیچ برابر با یک هانری می باشد. مقدار اندوکتانس متقایل دو سیم پیچ بستگی به اندوکتانس هر یک از سیم پیچ ها و همچنین ضریب کوپلاژ بین دو سیم پیچ دارد و از رابطه زیر بدست می آید .

      که در این رابطه L1 و L2 اندوکتانس های هر یک از دو سیم پیچ و K ضریب کوپلاژ است. ضریب کوپلاز پارامتری بدون واحد است که می تواند مقداری بین صفر و یک داشته باشد. هرگاه کلیه خطوط میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یک سیم پیچ، از سیم پیچ دیگر عبور کند مقدار K برابر یک و چنانچه دو سیم پیچ کاملاً از هم دور باشند و یا طوری قرار گرفته باشند که خطوط میدان مغناطیسی هیچ یک از آنها از دیگری عبور نکند، مقدار K صفر خواهد بود.

این شکل برش داده شده یک ترانس و

نحوه قرار گیری سیم پیچ ها و عایق ها

را نشان می دهد:

شکل جدید سلف ها در مدارات دیجیتال :  

     امروزه در برخی از مدارات دیجیتال بدلیل استفاده مکرر از سلف ها با مقدار مشخص و کوچک تر شدن مدارات الکترونیکی، از نوعی سلف های آماده که شبیه مقاومت می باشند استفاده می کنند، که برای نشان دادن مقدار شان از کد های رنگی مانند مقاومت ها بهره می گیرند.این سلف ها نیز بصورت SMD، هم ساخته می شوند، اگر چنین نبود تلفن های همراه امروزی بسیار بزرگتر از ابعاد امروزی بودند. راه دیگری هم برای کوچک کردن ابعاد برد الکترونیکی که در آن از سلف بهره گرفته شده وجود دارد که آن ترسیم کردن سلف ها برروی مس فیبرمدارچاپی می باشد.

تشخیص معیوب بودن سلف یا سیم پیچ ها:  

در این حالت معمولاً اگر سلف باشد می شود از شکل ظاهری آن به معیوب بودنش پی برد زیرا سیم سلف یا بوبین در این وظیعت تغییر رنگ داده و تیره می شود. با تعویض آن با سلف یا سیم جدید می شود رفع عیب کرد، ممکن است که سلف آماده در بازار پیدا نشود باید بصورت دست ساز آن را بسازید در این حالت دقت کنید چون یک میلی متر خطا در هنگام پیچاندن سیم پیچ ممکن است باعث کارنکردن مدار مورد نظر شود. در ترانسفورماتور ها ممکن است آسیب دیدگی در زیر لایحه های سیم پیچ مخفی شده باشد در این حالت باید توسط مولتی متر ترانس مورد نظر را بررسی نمود، ابتدا کلید سلکتور مولتی متر را برروی وضعیت بررسی اتصال کوتاه یا همان بوق قرار داده دوسیم آن را به سر سیم های خارج شده از ترانس وصل نمایید قبلاً اتصال برق یا تغذیه ترانس را قطع کنید تا به مولتی متر شما آسیب نرسد، باید مولتی متر شما اهمی را نشان دهد اگر چنین نبود؟ روکش کاغذی روی ترانس را برداشته و مجدد اتصال سیم های مولتی متر را مستقیم به سر سیم مسی که کمی از روکش آن با شعله کبریت یا فندک برداشته شده متصل نمایید اگر بازهم اهمی نشان داده نشد عیب از داخل سیم پیچ بوده در این حالت اگر ترانس شما جریان بالا بود و ارزش سیم پیچی جدید داشت سیم آسیب دیده را تعویض کنید اگر که نه یک ترانس جدید جایگزین ترانس آسیب دیده کنید چون قیمت این ترانس نو از تعویض سیم پیچ کمتر است.

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s3.picofile.com/file/7368053331/Electronic_Self_Inductor_002_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

مقاومت الکتریکی (R):

مقاومت عنصر یا قطعه ی الکتریکی است که سبب محدود شدن جریان تولید شده در مدارات الکتریکی می شود. به عبارت دیگر، مقاومت با عبور جریان مخالفت می کند.

واحد مقاومت اُهم (Ω) است و آن را با حرف R نشان می دهند. مقاومت دارای انواع مختلف با ویژگی های خاص است. علامت اختصاری مقاومت به صورت زیر می باشد:

مقدار اهمی مقاومت: مهم ترین مشخصه یک مقاومت مقدار آن است که برحسب اهم (Ω) ، کیلواهم (KΩ) یا مگااهم (MΩ) بیان می شود. مقادیر کیلو و مگا را با این ضرایب می توان به اهم تبدیل کرد:

توان مجاز: ماکزیمم توانی که مقاومت به طور دائم می تواند تحمل کند را توان مجاز گویند. این توان اغلب به صورت حرارت در اطراف مقاومت هدر می رود. ماکزیمم قدرت مجاز، به حرارت محیط، ولتاژ و جریان مقاومت بستگی دارد. مقادیر استاندارد توان مجاز در مقاومت های لایه ی کربنی بصورت شکل زیر می باشد.

مقدار این توان از رابطه ی به دست می آید. برای بالا بردن ضریب اطمینان بهتر است

پس از محاسبه ی توان از مقاومت با توان مجاز بالا تر استفاده نمود.

تلرانس: مقدار واقعی یک مقاومت در عمل با مقدار که به وسیله سازنده قید می شود اختلاف دارد. این اختلاف تلرانس یا درصد خطا نامیده می شود و آن را برحسب درصد بیان می کنند. این خطا در مداراتی که نیاز به دقت بسیار زیادی دارند مانند ولتمتر و... دارای اهمیت بالای می باشد. میزان درصد تلرانس معرف حدّ پایینی و حدّ بالایی مقدار مقاومت است؛ برای مثال اگر یک مقاومت 100 اهم دارای تلرانس 10% باشد دارای مقداری بین 90 تا 100 اهم است. مقاومت ها را برحسب مقدار تلرانس به چهار دسته تقسیم می نمایند:

انواع مقاومت ها: مقاومت های الکتریکی را به این صورت می توان تقسیم بندی نمود:

1. مقاومت های ثابت: مقاومت های ثابت به آن دسته از مقاومت ها گفته می شود که مقدارشان ثابت است.
2. مقاومت های سیمی: این نوع مقاومت ها از پیچیدن طول معینی سیم مقاومت دار از جنس آلیاژ های مختلف نیکل برروی استوانه ای عایق از جنس سرامیک ساخته می شود. این مقاومت عموماً برای توان های بالا 2 تا 250 وات ساخته می شود.

مقاومت های سیمی توان 2 وات به بالا عموماً در یک محفظه مانند سیمان با مقطع مربع – مستطیل شکل ساخته می شوند و به مقاومت های آجری معروفند. شکل خاص محفظه ی مقاومت های آجری این امکان را فراهم می آورد که برای خنک کردن بتوان آنها را بر روی ورقه ی آلومینیوم که فلزی است خنک کننده (رادیاتور) قرار داد.

نکته: یکی از ویژگی های خوب مقاومت سیمی این است که به هنگام سوختن شعله ور نشده هم چنین پس از سوختن، کاملاً قطع می شود به همین دلیل در بسیاری از مدارها به عنوان مقاومت فیوزی استفاده می شود و به آن مقاومت حفاظتی نیز می گویند. زیرا این مقاومت ها در حالت عادی به صورت یک مقاومت معمولی عمل می کنند و چنان چه جریان عبوری آن از حد معینی بیش تر شود مانند یک فیوز قطع می شوند.

مقاومت های متغیر: مقاومت های متغیر به مقاومت هایی اطلاق می شود که مقدار شان ثابت نبوده و قابل تغییر می باشد.

1. مقاومت های تابع حرارت (ترمیستور): مقدار اهم این مقاومت ها تابع ای از حرارت است. یعنی در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان (ترمیستور) می شناسیم. در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی  نیست. از این مقاومت ها در مدارها به صورت حس کننده های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتور های الکتریکی ، کوره ها و .... استفاده می شود، نمونه ای از این کاربرد ها در لامپ تصویر تلویزیون و مانیتور ها در بخش حس گر گرم شدن لامپ اشعه الکترون می باشد که با گرم شدن لامپ این مقاومت حرارتی فعال شده و اجازه نمایش تصویر را به صفحه می دهد اگر این سنسور حرارتی خراب شود در هنگام روشن شدن صفحه تصویر دیرتر بالا می آید.
2. ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): نوعی ترمیستور است که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد. مقدار اهم مقاومت های PTC را در دمای C°25 بیان می کنند. هم چنین علاوه بر این مقدار دمایی را که مقاومت PTC دو برابر می شود، قید می کنند. به این دما دمای سوئیچ می گویند. منحنی تغییرات مقاومت نسبت به حرارت PTC به همراه تصویر چند نمونه از آن در شکل زیر آورده شده است.

1.  ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC ): نوعی ترمیستور است که با افزایش دما مقدار مقاومت آن  کاهش می یابد. یعنی این نوع مقاومت ها دارای ضریب حرارتی منفی هستند. در انتخاب مقاومت های NTC به ماکزیمم قدرت مجاز مقاومت نیز باید توجه کرد. منحنی تغییرات مقاومت نسبت به تغییرات دما در NTC به صورت غیر خطی و نزولی است.

1.  مقاومت های تابع نور (LDR ):  مقدار مقاومت تابع نور LDR تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد در حد مگااهم و در روشنایی دارای مقاومت کم در حد کیلو یا اهم است. مقاومت های LDR را فتورزیستور هم می نامند. برای آنکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولاً سطح ظاهری آن  را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند. علامت اختصاری و نمای ظاهری آن در شکل زیر آورده شده است:

از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نورسنج) استفاده می شود. ازجمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلید های نوری فتوسل و چشم الکترونیکی است.

1. مقاومت های تابع ولتاژ (VDR ):  مقاومت های هستند که متناسب با تغییر ولتاژ مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد. مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد، یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آن ها کاهش می یابد. شکل ظاهری چند واریستور به همراه منحنی مشخصه ی آنها در زیر آورده شده است.

واریستور ها به پلاریته ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزَیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند.

از جمله کاربردهای  این مقاومت  عبارت اند از:

الف- تثبیت کننده های ولتاژ: در مدار شکل زیر با تغییر ولتاژ ورودی ولتاژ خروجی Vout ثابت می ماند زیرا اگر ولتاژ ورودی افزایش یابد مقاومت VDR کم می شود و جریان عبوری از مدار را زیاد می کند. زیرا شدت جریان باعث افزایش افت ولتاژ دوسر مقاومت R می شود، به این ترتیب ولتاژ اضافی ورودی در دوسر R ظاهر می شود  Vout را ثابت نگه می دارد.

ب- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژ ها در اثر قطع و وصل کلید: در هنگام قطع و وصل کلید، جریان مدار تغییر می کند و ولتاژ القایی زیادی توسط سیم پیچ ایجاد می شود. این ولتاژ مقدار اهم VDR را کم می کند و مدار از طریق VDR بسته می شود و کلید را در مقابل ولتاژ القایی سلف حفاظت می کند.

1.  مقاومت های تابع میدان مغناطیسی (MDR ):  به مقاومت های گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی برآن ها مقدار اهمشان تغییر می کند. در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند؛ به همین دلیل، در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد.

استانداردهای مقاومت:  
قطعات تولیدی کارخانجات مختلف ممکن است در نقاط مختلف جهان استفاده شود؛ از این رو ضروری است که تمامی آنها به منظور تولید قطعات خود از نظر مقدار و سایر مشخصات از روش ها و استانداردهای خاص پیروی کنند. معمول ترین آن استاندارد اروپایی است که با حروف ( E ) مشخص می شود. این استاندارد خود شامل سری های مختلفی به شرح زیر است:

سری E ₆ - این سری دارای 6 قسمت و تلرانس مقاومت های 20 درصد است.

سری E ₁₂ - این سری دارای 12 قسمت و تلرانس مقاومت های 10 درصد است.

سری E ₂₄ - این سری دارای 24 قسمت و تلرانس مقاومت های 5 درصد است.

هر یک از سه سری شامل اعدادی هستند که به آن ها ( اعداد پایه ) می گویند و با ضرب یا تقسیم اعداد هر سری در مضارب 10 می توان مقادیر مختلفی از این سری ها را به دست آورد. برای مثال، با داشتن عدد پایه 1.5 می توان به مقاومت های که در این سری ها ساخته می شوند.

تشخیص مقدار اهم مقاومت ها:  
مقدار اهم مقاومت ها به سه روش مشخص می شوند که عبارت اند از: 1- نوارهای رنگی، 2- رمزهای عددی و 3- نوشتن مقدار مقاومت.

1. تشخیص مقاومت با استفاده از نوارهای رنگی: مقاومت ها توان کم دارای ابعاد کوچک هستند؛ به همین دلیل مقدار مقاومت و تلرانس را به وسیله ی نوارهای رنگی مشخص می کنند که خود این روش به دو شکل صورت می گیرد: الف- چهار نواری ب- روش پنج نواری.

روش چهار نواری که معمول تر هم است برای تعیین مقاومت های با تلرانس 2% به بالا استفاده می شود. در این روش از دو رنگ اول برای عدد، رنگ سوم برای ضریب و رنگ چهارم برای تلرانس استفاده می شود. چنانچه مقاومت رنگ چهارم نداشته باشد بی رنگ محسوب شده و تلرانس آن را 20% در نظر می گیریم. روش پنج نواری نیز برای مقاومت های دقیق و خیلی دقیق، تلرانس کم تر از 2% استفاده می شود.

باید توجه نمود که رنگ نوار اول هرگز سیاه نیست و در ضمن اگر نوار رنگی معرف ضریب طلایی باشد ضریب 0.1 و اگر نقره ای باشد ضریب 0.01 است.
مثال: باتوجه به جدول کدها ی رنگی مقدار اهم و تلرانس مقاومت را تعیین کنید: 
حلَ :      15x 0.01 = 0.15Ω  ±%5

1.  تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از رمز حروف: روش دیگری که برای نشان دادن مقدار مقاومت ها به کار می رود استفاده از حروف خاصی است که به صورت رمز،مقدار و درصد تلرانس مقاومت را بیان می کند.

در این روش حرف اول ضریب و حرف دوم تلرانس بوده، چنان چه مقدار عددی دارای ممیز    باشد از همان حروف به منظور ممَیز استفاده می شود.
مثال: مقدار و تلرانس مقاومتی که بصورت رمز بر روی آن کد 5R6K نوشته شده چه قدر است؟

1.  تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از مقدار نوشته شده: در این روش مقدار مقاومت و تلرانس آن مستقیماَ روی مقاومت نوشته می شود.

نمونه ای از این روش در شکل زیر آورده شده معمولاً در مقاومت های Array و مقاومت های Resistor Network و مقاومت های SMD استفاده می شود نحوه سیم بندی داخل این مقاومت ها در شکل های مداری زیر آورده شده است:

مقاومت صفر اهم:  
نوعی دیگر از مقاومت ها وجود دار که معمولاً بعنوان سیم پل (جامپر) استفاده می شوند در مدارات دیجیتال، همچنین می شود از آنها بعنوان فیوز  fuse استفاده نمود.   

تشخیص معیوب بودن مقاومت ها:  
در انواع مختلف مقاومت ها برای تشخیص سالم بودن یا سوختن آنها از مولتی متر دیجیتال یا آنالوگ استفاده می شود، ابتدا کلید سلکتور مولتی متر را برروی وضعیت بررسی اتصال کوتاه یا همان بوق قرار داده دوسیم آن را به دو پایه مقاومت متصل نموده اگر بوق بصورت مکرر به صدا در آمد و مقاومت نشان داده شده کمتر از مقدار کد رنگی روی مقاومت باشد این مقاومت آسیب دیده است، ولی معمولا مقاومت ها در هنگام سوختن اتصال داخلی آنها قطع می شود مانند شکل زیر :

گاهی هم وجود دارد که مقاومت نیم سوز شده و جریان بصورت لحظه ای باعث سوختن آن شده در این موارد نمی شود از روی شکل ظاهری مقاومت تشخیص داد که سالم است یا سوخته در این موارد از روش بالا استفاده می نماییم، همیشه مقاومت بصورت شکل بالا آسیب نمی بیند بلکه رنگ روکش آن تغییر رنگ داده بصورت دودی می شود. ممکن است که مقاومت در هنگام آسیب دیدن از وسط ترکیده و از مدار هم جدا شود معمولاً در مقاومت های SMD این حالت روخ می دهد.

در هنگام جایگزین کردن این نوع مقاومت های سوخته بعلت آسیب دیدن لایه رنگها تشخص مقدار این مقاومت مشکل شده و باید به نقشه مداری دستگاه مورد نظر رجوع کرد، یا در مدارات دیجیتال از مقاومت های متظاهرکه معمولاً تکراری می باشد استفاده نمود. یا بوسیله تشخیص دادن وظیفه آن بخش از مدار مقاومت مورد نظر را جایگزین نمود.

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s3.picofile.com/file/7368052682/Electronic_Resistor_001_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک

منبع:www.Project-esisis.com

دیود نیمه هادی Diode :  
دیود چیست؟ در انگلیسی به معنی دوقطبی الکتریکی، قطعه‌ای است الکترونیکی که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌دهد و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بسیار بالایی (در حد بینهایت) نشان می‌دهد. این خاصیت دیود باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه هم اطلاق شود .

            از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید.

مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا Forward Voltage Drop نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰٫۶ تا ۰٫۷ ولت می‌باشد (برای دیودهای سیلیکون). اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی معروف است که در حدود چند  µAیا حتی کمتر می‌باشد. این مقدار جریان معمولاً در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیری در رفتار سایر المانهای مدار نمی گذارد. هرچه جنس کریستال به کار رفته در ساخت دیود از نظر ساختار منظم تر باشد، دیود مرغوبتر و جریان نشتی کمتر خواهد بود. مقدار جریان نشتی در دیود های با تکنولوژی جدید عملاً به صفر میل می کند. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می‌سوزد (کریستال ذوب می شود) و جریان را در جهت معکوس را هم عبور می‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست گفته می‌شود .

دسته بندی دیودها:  

          در دسته بندی اصلی دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌کنند، دیودهای سیگنال که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌دهند، دیودهای یکسوکننده Rectifiers که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالآخره دیودهای زنر Zener که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود .

برای شناسایی قسمت + و - دیود از اهم متر استفاده می‌شود که باتوجه به عقربه اهم متر می‌توان این شناسایی را انجام داد. زمانی که سیم مشکی به کاتد دیود (قسمت خط دار) و سیم قرمز به آند وصل شود عقربه اهم متر به حرکت در خواهد آمد. گرچه باید بدانیم اهم متر های عقربه ای برای آزمایش دیود چندان کارا نیستند و بهتر است از مولتی متر دیجیتال که قسمت تست دیود دارد استفاده کرد.به خاطر داشته باشید آند/کاتد دیود که نمایانگر جهت حرکت الکترون هاست در پیل الکتریکی، برعکس و به صورت کاتد/آند است. پس از سنجش ولتاژ آستانه که در دیود های سیلسیوم 0.6 و در دیود های ژرمانیوم 0.2 ولت است، جای دو سیم قرمز و مشکی را عوض کرده و با قرار دادن درجه اهم متر بر روی بالاترین محدوده مقاومتی، دیود را از نظر نشتی تست کنید. در این حالت عقربه اهم متر نباید تکان بخورد. توجه داشته باشید که انگشتتان به نوک فلزی پراب (قرمز یا مشکی) متصل نباشد. در اینصورت اهم متر مقاومت بدن شما را به جای نشتی دیود نشان خواهد داد !

اختراع دیود پلاستیکی (Plastic Diode ):  

          محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد.

تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می شود  voltage drop نامیده می‌شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت می‌‌باشد.

دید کلی : 
دیود یک قطعه ‌الکترونیکی است که ‌از به هم چسباندن دو نوع ماده n و p هر دو از یک جنس، سیلیسیم یا ژرمانیم ساخته می‌شود. چون دیود یک قطعه دو پایانه ‌است، اعمال ولتاژ در دو سر پایانه‌هایش سه حالت را پیش می‌آورد .

1.  دیود بی بایاس یا بدون تغذیه که ولتاژ دو سر دیود برابر صفر است و جریان خالص بار در هر جهت برابر صفر است .
2.   بایاس مستقیم یا تغذیه مستقیم که ولتاژ دو سر دیود بزرگتر از صفر است که الکترونها را در ماده n و حفره ها را در ماده p تحت فشار قرار می‌دهد تا یونهای مرزی با یکدیگر ترکیب شده و عرض ناحیه تهی کاهش یابد(گرایش مستقیم دیود)
3.  تغذیه یا بایاس معکوس که ولتاژ دو سر دیود کوچکتر از صفر است، یعنی ولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می‌شود که قطب مثبت آن به ماده n و قطب منفی آن به ماده p وصل گردد و به علت کشیده شدن یونها به کناره عرض ناحیه تهی افزایش می‌یابد، (گرایش معکوس)

نیمه هادی:

         نیمه هادی ها گروهی از مواد هستند که از نظر توانایی هدایت الکتریکی بین هادی و عایق قرار دارند. موضوع جالب توجه در مورد نیمه هادی ها این است که هدایت الکتریکی آن ها تحت تاثیر عواملی چون تحریک نوری، افزایش دما و تغییر میزان ناخالصی به نحو قابل ملاحظه ای تغییر می یابد. این خاصیت مهم مبنای کار بسیاری از قطعه های نیمه هادی است که در الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرد. 
هدایت الکتریکی در نیمه هادی ها توسط دو نوع حامل بار الکتریکی یعنی الکترون های آزاد و حفره ها صورت می گیرد. در ادامه با چند نیمه هادی و نمونه عملکرد و خصوصیات آن آشنا خواهید شد.

نیمه هادی چیست؟ 
به عناصری که اتم های آن در مدار آخر خود چهار الکترون دارند نیمه هادی گویند. نیمه هادی ها در صفر درجه مطلق در  دمای -273°C تقریباً عایق هستند. در درجه ی حرارت معمولی 25°C انرژی حرارتی محیط باعث آزاد شدن تعدادی از الکترون لایه ی ظرفیت می شود و هدایت الکتریکی در جسم بالا می رود. البته افزودن ناخالصی هم می تواند هدایت الکتریکی جسم را بالا ببرد. عناصری نظیر کربن، سیلیکن و ژرمانیم در برق و الکترونیک کاربرد فراوان دارند.

ساختمان اتمی سیلیکن و ژرمانیم: 
سیلیکن دارای عدد اتمی 14 است. یعنی دارای 14 پروتون و 14 الکترون است. ژرمانیم دارای عدد اتمی 32 است. یعنی 32 پروتون و 32 الکترون دارد. در شکل های زیر ساختمان اتمی سیلیکن (Si ) و ژرمانیم (Ge ) نشان داده شده است. هردو عنصر سیلیکن و ژرمانیم در لایه ی ظرفیت دارای چهار الکترون هستند.

هدایت الکتریکی سیلیکن و ژرمانیم خالص: 
در صفر مطلق -273°C سیلیکن و ژرمانیم خالص عایق کامل هستند، زیرا در داخل کریستال الکترون آزاد وجود ندارد. عواملی نظیر انرژی نورانی یا گرمایی می توانند انرژی جنبشی الکترون های والانس را افزایش دهند و سبب آزاد شدن الکترون های ظرفیت گردند و به این ترتیب هدایت را در سیلیکن یا ژرمانیم افزایش دهند.

ایجاد حفره:
  انرژی های خارجی نظیر حرارت می تواند باعث شکسته شدن پیوند شود و در نتیجه الکترون از قید هسته آزاد گردد. آزاد شدن یک الکترون از مدار ظرفیت، یک جای خالی الکترون ایجاد می کند که به این جای خالی الکترون حفره گویند. در شکل زیر الکترون آزاد و محل خالی آن یعنی حفره نشان داده شده است. چون محل خالی الکترون می تواند یک الکترون آزاد نزدیک به خود را جذب کند مانند یک بار مثبت عمل می کند.

جریان الکترون های آزاد:
      الکترون های آزاد شده در کریستال به صورت نامنظم حرکت می کنند. اگر بصورت اتفاقی الکترونی به حفره ای نزدیک شود جذب حفره می گردد.به این ترتیب، تا زمانی که نیرویی از خارج اعمال نشود حرکت الکترون ها و جذب آن ها به وسیله ی حفره ها در کریستال به طور نامنظم ادامه می یابد. وقتی ولتاژی به دو سر کریستال اعمال شود الکترون های آزاد به طرف قطب مثبت باتری حرکت می کنند و جریانی را در مدار به وجود می آورند که ناشی از حرکت الکترون هاست و به آن جریان الکترون ها گویند.

جریان حفره ها:
        جریان دیگری نیز در کریستال وجود دارد که ناشی از حرکت حفره هاست. وقتی در اتم حفره ای وجود دارد به دلیل آن حفره گرایشی به جذب الکترون دارد، از اتم مجاور، الکترونی را جذب می کند، اما جای الکترون جذب شده حفره ی جدیدی ایجاد می گردد. به این ترتیب، به نظر می رسد وقتی الکترون از چپ به راست حرکت می کند حفره از راست به چپ در حرکت است.شکل زیر تصویری از حرکت الکترون ها و حفره ها را نشان می دهد.

افزودن ناخالصی به کریستال نیمه هادی:

     چون تعداد الکترون های آزاد و حفره های ایجاد شده در کریستال نیمه هادی ژرمانیم یا سیلیکن در اثر انرژی گرمایی به اندازه ی کافی نیست و از این نیمه هادی نمی توان برای ساختن قطعاتی نظیر دیود یا ترانزیستور استفاده کرد، برای افزایش هدایت نیمه هادی به آن ناخالصی اضافه می کنند. ناخالص کردن نیمه هادی به دو شکل 1- با اتم پنج ظرفیتی 2- اتم سه ظرفیتی صورت می گیرد.

اتصال P-N دیود کریستال:
       هرگاه دو کریستال نیمه هادی نوع N و P به هم اتصال یابند الکترون های آزاد نیمه هادی نوع N که در نزدیک محل اتصال P-N قرار دارند به منطقه ی P نفوذ می نمایند و با حفره های کریستال نوع P ترکیب می شوند و به این ترتیب، حفره هایی از بین می روند و الکترون های آزاد به صورت الکترون های ظرفیت در می آیند. در شکل زیر ترکیب الکترون ها با حفره ها نشان داده شده است.

عبور یک الکترون از محل اتصال سبب ایجاد یک جفت یون می شود، زیرا وقتی الکترونی از ناحیه N به ناحیه ی P وارد می شود در ناحیه ی N یک اتم پنج ظرفیتی  الکترونی را از دست می دهد و به یون مثبت تبدیل می شود و در مقابل در ناحیه P یک اتم سه ظرفیتی الکترونی را دریافت می کند و سرانجام، به یون منفی تبدیل می شود از این رو این ترکیب مجدد الکترون ها با حفره ها در محل پیوند تعداد زیادی یون مثبت و منفی را ایجاد می کند. این یون ها در کریستال ثابت هستند زیرا بعلت پیوند کوالانس نمی توانند مانند الکترون های آزاد حرکت نمایند. سپس در محل پیوند ناحیه ای به نام ناحیه ای تخلیه به وجود می آید که در آن محل های هدایت الکتریکی الکترون ها و حفره ها وجود ندارند. به آن ناحیه ی تخلیه ناحیه ی سد هم گفته می شود.

علامت اختصاری و شکل ظاهری دیود ها:

منحنی مشخصه ی ولت آمپر دیود در بایاس مستقیم:

بررسی دیود در حالت ایده آل: 
چون دیود در بایاس مستقیم جریان را به راحتی عبور می دهد و در بایاس معکوس جریان بسیار ناچیز از دیود عبور می کند، پس در حالت ایده آل در بایاس مستقیم مانند هادی و در بایاس معکوس مانند عایق عمل می کند. عملکرد دیود را در حالت ایده آل در بایاس موافق می توان با یک کلید وصل مقایسه کرد. در بایاس معکوس یک دیود ایده آل مانند یک کلید باز عمل می کند. در شکل زیر دیود ایده آل در بایاس موافق نشان داده شده است.

انواع دیود ها:

1.  دیود زنر: این دیود سیلیسیم برای کار در ناحیه شکست طراحی و بهینه شده است، گاهی آن را دیود شکست هم می‌گویند. با تغییر میزان آلایش، کارخانه‌های سازنده می‌توانند دیودهای زنری بسازند که ولتاژ شکست آنها از دو تا دویست ولت تغییر کند. با اعمال ولتاژ معکوس که ‌ازولتاژ شکست زنر بگذرد، وسیله‌ای خواهیم داشت که مانند یک منبع ولتاژ ثابت عمل می‌کند .

وقتی غلظت آلایش در دیود خیلی زیاد باشد، لایه تهی بسیار باریک می‌شود، میدان الکتریکی در لایه تهی بسیار شدید است. میدان چنان شدید است که ‌الکترونها را از مدارهای ظرفیت خارج می‌کند. ایجاد الکترونهای آزاد به ‌این روش را شکست زنر می‌نامیم.

1.   دیود تونلی: دیود تونلی چیست؟ دیود تونلی یک قطعه پیوندی p-n است که بر اساس تونل زنی مکانیک کوانتومی الکترونها از درون سد پتانسیل پیوند عمل می‌کند. چگونگی تونل زنی برای جریان معکوس در اصل اثر زنر است، هر چند مقدار اندکی گرایش معکوس برای شروع آن در دیودهای تونلی لازم است. دیود تونلی که شامل پیوند p-n است، در حالت تعادل تراز فرمی در سراسر آن ثابت است  Eft در زیر لبه نوار ظرفیت طرف P قرار دارد و Efn بالای لبه نوار هدایتدر طرف n واقع است. نوارها در مقیاس انرژی، همپوشانی کرده‌اند تا انرژی فرعی ثابت بماند مفهوم آن اینست که با اندکی گرایش مستقیم یا معکوس وضعیتهای پر و خالی در مقابل هم قرار می‌گیرند که فاصله بین آنها اساساً پهنای ناحیه تهی است.

الف- دیود تونلی تحت گرایش معکوس : تحت یک گرایش معکوس این امکان فراهم می‌شود که الکترونها از حالت پر نوار ظرفیت در زیر Eft به حالتهای خالی نوار هدایت در بالایEfn تونل بزنند. این شرایط مشابه اثر زنری است، با این تفاوت که هیچگونه گرایشی برای ایجاد حالت همپوشانی نوارها لازم نیست. با ادامه افزایش گرایش معکوس Efn به پایین آمدن خود در مقیاس انرژی نسبت به Efp ادامه داده و حالتهای پر بیشتری را از طرف p مقابل حالتهای خالی طرف n قرار می‌دهد. در نتیجه تونل زنی الکترونها از P به n با افزایش گرایش معکوس زیاد می‌شود . 
ب- دیود تونلی تحت گرایش مستقیم : وقتی یک گرایش مستقیم اعمال شود،Efn  نسبت به Efp به اندازه qv در مقیاس انرژی افزایش می‌یابد. در نتیجه الکترونها زیر Efn در طرف n در مقابل وضعیتهای خالی بالای Efp در طرف P قرار می‌گیرند. این جریان مستقیم با افزایش گرایش مادامی که حالتهای پر بیشتری در مقابل حالتهای خالی قرار می‌گیرند، افزایش می‌یابد.

ج- مقاومت فعال: در دیودهای تونلی با گرایش مستقیم، هنگامی که Efn به افزایش خود نسبت به Efp ادامه می‌دهد، به نقطه‌ای می‌رسیم که در آن نوارها از مقابل هم می‌گذرند. در این حالت تعداد حالتهای پر در مقابل حالتهای خالی کاهش می‌یابد. این ناحیه از این جهت اهمیت دارد که کاهش جریان تونل زنی با افزایش گرایش ناحیه‌ای با شیب منفی تولید می‌کند.مقاومت فعال دینامیک dv/dt منفی است. این ناحیه با مقاومت منفی در بسیاری از کاربردها مفید است. اگر گرایش مستقیم بعد از ناحیه با مقاومت منفی افزایش یابد، جریان دوباره شروع به افزایش می‌کند .

کاربردهای مداری: مقاومت منفی دیود تونل را می‌توان برای کلید زنی ، نوسان، تقویت و سایر عملیات مداری مورد استفاده قرار داد. این حوزه وسیع کاربردی همراه با این واقعیت که فرایند تونل زنی تاخیر زمانی رانش و نفوذ را ندارد، دیود تونلی را یک انتخاب طبیعی برای مدارهای بسیار سریع ساخته است .

1. دیود شاتکی : یک وسیله تک‌قطبی است که در آن به جای استفاده ‌از دو نوع نیمه ‌هادی p – n متصل به هم، معمولاً از یک نوع نیم ‌هادی سیلیسیم نوع n با یک اتصال فلزی مانند طلا –نقره یا پلاتین استفاده می‌شود. در هر دو ماده ‌الکترون حامل اکثریت را تشکیل می‌دهد. وقتی که دو ماده به هم متصل می‌شوند، الکترونها در ماده سیلیسیم نوع n فوراً به داخل فلز نفوذ می‌کنند و یک جریان سنگینی از بارهای اکثریت بوجود می‌آید. دیود شاتکی لایه تهی ذخیره بار ندارد. کاربرد این دیود در فرکانس‌های خیلی بالاست . از این دیود در منابع تغذیه سوئیچینگ مانند پاور کامپیوتر استفاده می شود، معمولاً توسط یک رادیاتور خنک کننده خنک می شود.

1. دیود وراکتور: نواحی p و n در دو طرف لایه تهی را می‌توان مانند یک خازن تخت موازی درنظر گرفت، ظرفیت این خازن تخت موازی را ظرفیت خازن انتقال یا ظرفیت پیوندگاه گویند. ظرفیت خازن انتقال CT هر دیود با افزایش ولتاژ معکوس کاهش می‌یابد. دیودهای سیلسیم که برای این اثر ظرفیتی طراحی و بهینه شده‌اند، دیود با ظرفیت متغییر یا وارکتور نام دارند. وراکتور موازی با یک القاگر تشکیل یک مدار تشدید را می‌دهد که با تغییر ولتاژ معکوس وراکتور می‌توانیم فرکانس تشدید را تغییر بدهیم .

 

دیود واراکتور دیود واریکاپ یا دیود تنظیمی است. مقدار این ظرفیت خازنی تابعی است از ولتاژی که به پایه‌های  دیود می دهیم . کاربرد دیود واراکتور در آمپلی فایرهای پارامتری، اسیلاتورهای پارامتری و اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ یکی از اجزا اساسی حلقه قفل شده فاز وسینتی سایزرهای فرکانس است. ولی عمده‌ترین کاربرد آن در خازن کنترل شده با ولتاژ است. در موارد هم از این دیود می‌توان به عنوان یکسوسازی استفاده نمود .

1. دیود نورگسل (LED) : در دیودی که بایاس مستقیم دارد، الکترونهای نوار رسانش از پیوندگاه عبور کرده و به داخل حفره‌ها می‌افتند. این الکترونها به هنگام صعود به نوار رسانش انرژی دریافت کرده بودند که به هنگام برگشت به نوار ظرفیت انرژی دریافتی را مجددا تابش می‌کنند. در دیود های یکسوساز این انرژی به صورت گرما پس داده می‌شود، ولی دیودهای نور گسلLED این انرژی را به صورت فوتون تابش می‌کنند

   

   

   قطعات پیوندی P_Nدر صنعت الکترونیک از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. به عنوان مثال دیود های نور افشان LED ها در نمایشگرهای دیجیتالی و گسیلنده‌های نور قرمز GaAs و   InP بویژه برای سیستمهای مخابرات نوری مناسب هستند. آرایش لیزر نیمه رسانا ، آشکار ساز نوری را می‌توان در سیستم دیسک فشرده برای خواندن اطلاعات دیجیتال از دیسک چرخان مورد استفاده قرار داد . در شکل زیر طیف رنگی LED ها و نماد الکتریکی آنها آورده شده است:

   

   شکل زیر هم مشخصه ولتاژ مورد نیاز برای روشن شدن هر رنگ از LED ها را نشان می دهد:

   

   روابط زیر هم روش محاسبه مقاومت محدود کننده Rs برای دیود LED را نشان می دهد:

   

   

   

2. فوتو دیودها: انرژی گرمایی باعث تولید حامل‌های اقلیتی‌ در دیود می‌گردد. با افزایش دما جریان دیود در بایس معکوس افزایش می‌یابد. انرژی نوری هم همانند انرژی گرمایی باعث بوجود آمدن حاملهای اقلیتی ‌می‌گردد. کارخانه‌های سازنده با تعبیه روزنه‌ای کوچک برای تابش نور به پیوندگاه دیودهایی را میسازند که فوتودیود نامیده می‌شوند. وقتی نور خارجی به پیوندگاه یک فوتودیود که بایس مستقیم دارد فرود آید، زوجهای الکترون، حفره در داخل لایه تهی بوجود می‌آیند. هرچه نور شدیدتر باشد، مقدار حاملهای اقلیتی ‌نوری افزایش یافته، در نتیجه جریان معکوس بزرگتر می‌شود. به ‌این دلیل فوتودیودها را آشکار سازهای نوری گویند.

کاربردLED  ها؟ دیودهای نورانی یکی از پر مصرف ترین دیود ها هستند که در زندگی روزمره بسیار دیده می شوند. مثل چراغ روشن و خاموش تلویزیون ، نور پس زمینه LCD و Key pad ( صفحه کلید ) موبایل و ...

1. باطری های خورشیدی: امروزه برای تأمین توان الکتریکی مورد نیاز بسیاری از ماهواره های فضایی از آرایه‌های باتری خورشیدی از نوع پیوندی P-N استفاده می‌شود. باتریهای خورشیدی می‌توانند توان مورد نیاز تجهیزات داخل یک ماهواره را در مدت زمان طولانی فراهم سازند. آرایه‌های پیوندی را می‌توان در سطح ماهواره توزیع و یا اینکه در باله‌های باتری خورشیدی متصل به بدنه ‌اصلی ماهواره جا داد. برای بهره گیری از بیشترین مقدار انرژی نوری موجود، لازم است که باتری خورشیدی دارای پیوندی با سطح مقطع بزرگ و در نزدیکی سطح قطعه باشد. پیوند سطحی توسط نفوذ یا کاشت یون تشکیل شده و برای جلوگیری از انعکاس و نیز کاهش بازترکیب، سطح آن با مواد مناسب پوشیده می‌شود.

استاندارد دیودها : 
شایان ذکر است که نیمه هادی ها مثل هادی ها دیگر دارای واحد و کمیت نیستند و به جای آن شماره فنی و شناسایی دارند . 
در قسمت زیر استانداردها و شماره فنی دیود در الکترونیک عمومی را خواهیم داد:
 • استاندارد نوع اروپایی: این استاندارد معمولاً با دو حروف لاتین شروع می شود که حرف اول آن معمولا B است مثل By 127 یا BZ 8V2 .
 • استاندارد نوع ژاپنی: که با 1S شروع می شود مانند 1S1719 یا 1S1517 
 • استاندارد نوع امریکایی: که با 1N شروع می شود مانند 1N4004 یا 1N4007 
 • دیودهای زنر که علاوه بر شماره فنی مقدار ولتاژ مجاز کار زنر و مقدار توان آن نیز مشخص می شود
 • دیودهای LED که معمولا از روی رنگ و شکل شناسایی می شوند .

کاربرد عملی دیود:
مهم‌ترین کاربرد عملی دیود تبدیل جریان الکتریکی متناوب به مستقیم است. در بسیاری از آداپتورها جریان برقی که بوسیله ترانس کاهش پیدا کرده ‌است به کمک یک دیود (یکسو سازی نیم موج)، دو دیود ( در ترانس با ثانویه سه سر ) یکسوسازی تمام موج و یا با چهار دیود ( در ترانس با ثانویه دو سر ) یکسو سازی تمام موج انجام می شود. توجه داشته باشید که ولتاژ یکسویه پس از این دیود ها، فرکانس ریپل به میزان دو برابر فرکانس متناوب ( در حالت تمام موج ) را دارد و جهت مستقیم شدن کامل ولتاز بایستی خازن صافی با ولتاژ مجاز، ظرفیت بالا ( با توجه به مقدار جریان مصرفی ) و با رعایت پلاریته و بعد از پل دیود نصب شود .

در گیرنده‌های IF مانند رادیو در باند SW و AM و سیگنال تصویر تلویزیون دیود نقش آشکارساز را را دارد بطوری که سیگنال میانی IF پس از تقویت در بخش تقویت فرکانس میانی وارد یک دیود می‌شود و خروجی آن سیگنال نهایی قابل استفاده ‌است. گرچه معمولا به جای دیود از ترانزیستور استفاده می شود تا یک طبقه تقویت صورت گرفته باشد و دیود بیس- امیتر ترانزیستور عملاً کار آشکار سازی را هم انجام خواهد داد .

    در موارد خاص هنگامی که برای روشن کردن وسایل الکتریکی تنها دسترسی به جریان الکتریکی مستقیم باشد برای جلوگیری از سوختن وسیله الکتریکی بر اثر اتصال معکوس سیم مثبت و منفی، از یک دیود در ابتدای مسیر جریان برق استفاده می‌کنند. اگر این دیود در مسیر مثبت جریان با مصرف کننده در حالت سری باشد به آن دیود رکتیفایر می گویند. ولی اگر بصورت موازی با مصرف کننده و به شکل معکوس قرار گرفته باشد به آن دیود محافظ در بایاس معکوس می گویند. از نوعی دیود به نام زنر در ساخت نوعی رگولاتور (تنظیم کننده ولتاژ) استفاده می شود.

مشخصات مهم و محدوديت های ديود شامل:

1. افت ولتاژ دیود در بایاس مستقیم ، ولتاژ در گاهی یا ولتاژ شروع هدایت
2. حداکثر جريان در باياس مستقيم.
3. ولتاژشکست معکوس.
4. جريان نشتی در باياس معکوس.
5. حداکثر جريان مجاز.
6. سرعت قطع و وصل.

مقاومت استاتیک یا  DC دیود:

         کاربرد ولتاژ dc در مداری که دارای دیود نیمه هادی است نقطه کاری را روی منحنی مشخصه معین می کند که با گذشت زمان تغییر ننماید. مقاومت دیود در این نقطه کار بسادگی با یافتن Vd و Idطبق معادله زیر تعیین می گردد:

مقاومت دینامیک یا  AC دیود:

اگر بجای ورودی dc یک سیگنال سینوسی به قطعه اعمال شود وضعیت به کلی تغییر خواهد کرد. ورودی متغیر نقطه کار لحظه ای را مرتباًَ در یک ناحیه از از مشخصه بالا و پایین برده و تغییرات خاصی را برای جریان و ولتاژ بوجود می آورد. این مقاومت در فرم معادله به شکل زیر است:

تحلیل خط بار:

    بار اعمال شده معمولاً تأثیر مهمی بر روی نقطه یا ناحیة کار قطعه دارد. اگر تحلیل به روش گرافیکی صورت گیرد، خطی که نشانگر بار اعمال شده است می تواند بر روی مشخصه ها کشیده شود. تقاطع خط بار با مشخصه، نقطه کار سیستم را تعیین می نماید. بدلایل آشکاری چنین تحلیلی را تحلیل بوسیلة خط بار می نامیم.

اعمال قانون ولتاژ کیرشهوف به مدار سری شکل زیر نتیجه می دهد:

تشخیص مقادیر حد در دیود:
برخی از کمّیت های دیود اگر از میزان ماکزیمم بیش تر شود به دیود آسیب می رسانند. مقدار ماکزیمم این کمیت ها مقدار حد دیود نام دارد.  برخی از مقادیر حد که در کتاب مشخصات دیودها آورده می شود و با توجه به نوع طراحی می توان از آن ها استفاده نمود در جدول زیر آورده شده است:
توضیح: حداکثر ولتاژ معکوس چیست؟ حداکثر ولتاژی که در بایاس معکوس می تواند در دو سر دیود قرار گیرد به گونه ای که دیود آسیب نبیند، حداکثر ولتاژ معکوس نام دارد.

حداکثر جریان مستقیم (IF) چیست؟ حداکثر جریان DC یا متوسط که می توان از دیود در گرایش مستقیم عبور داد به گونه ای که دیود آسیب نبیند (IF) نام دارد. در اثر عبور این جریان در محل اتصال p-n حرارت ایجاد می شود. اگر در هوای آزاد حرارت ایجاد شده به خوبی دفع نشود باید دیود را روی گرماگیر نصب نمود (کارخانه سازنده نصب روی گرما گیر را مشخص می سازد )

حداکثر جریان بایاس مستقیم تکراری (IFRM)  چیست ؟ حداکثر جریانی است که بصورت تکرار سیکل ها در گرایش مستقیم می تواند از دیود عبور کند.

حداکثر جریان لحظه ای (IFSM)  چیست ؟ حداکثر جریانی که در زمان بسیار کوتاه حدود چند میکروثانیه، می توان از دیود عبور کند به گونه ای که به دیود آسیب نرسد جریان لحظه ای نام دارد.

تشخیص آند و کاتد و سالم بودن دیود:

اغلب مولتی مترهای دیجیتالی دارای وضعیت تست دیود هستند. هرگاه کلید سلکتور مولتی متر دیجیتالی را در وضعیت تست دیود قرار دهیم و دیود به وسیله ی مولتی متر در بایاس موافق قرار بگیرد مولتی متر دیجیتالی ولتاژ بایاس دیود را نشان می دهد که این ولتاژ برای دیود های سیلیکنی حدود 0.7  ولت و برای دیودهای از جنس ژرمانیوم حدود 0.2 ولت است. شکل زیر این را نشان می دهد:

پس در حالتی که مولتی متر ولتاژ بایاس موافق دیود را نشان می دهد،  سیم منفی  (سیم مشترک یاCom )  روی  کاتد و سیم مثبت به آند دیود وصل است. اگر دیود ناسالم و قطع باشد، در هر دو وضع اتصال مولتی متر به دیود، روی صفحه ی آن ولتاژ باتری داخلی نشان داده می شود.

اگر دیود اتصال کوتاه باشد در هر دو وضع اتصال مولتی متر به دیود روی صفحه ی دستگاه ولتاژ صفر نشان داده خواهدشد. در شکل زیر این حالت نشان داده شده است:

تشخیص معیوب بودن دیود ها:  

دیود SMD :

در بسته بندی SOD-123 که از طریق رنگ رمزی دیود در انواع مختلف با حرف و تعدادی کد های رنگی مشخص می شوند:  

نوعی دیگر از بسته بندی ها بنام HP وجود دارد، در این نوع دیود، کدنویسی به طور منظم انجام می گیرد جدول زیر نحوه کد بندی این نوع دیود را نشان میدهد. رقم 0-8 بر روی بسته بندی معمولاً نشان دهنده نوع دیود می باشد:

 بسته بندی  دیودها با SOD-80 :
این بسته بندی را هم به عنوان MELF نیز شناخته می شود، یک استوانه شیشه ای کوچک با پایه فلزی مانند دیود شیشه ای معمولی ولی بدون پایه بلند.

دیود زنر SMD :
این نوع دیود را هم مانند جدول زیر کد بندی می کنند:

نسخه ی pdf قابل دانلود این صفحه:

لینک دانلود:

http://s3.picofile.com/file/7392296448/Electronic_Diode_004_.zip.html

رمز فایل: www.Project-esisis.com

راھنمای دانلودگزارش خرابی لینک