سبد خرید

50 پروژه ساده و کاربردی با ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) ها 0 11

  • بازدید : 1010
امتیاز 4.84 از 10
0 11

کد محصول :

برند :  انتشارات استادکار
قیمت: 79900.00 تومان تخفیف: 0 تومان
قیمت : 79,900 تومان
متاسفانه این کالا در حال حاضر موجود نیست

آشنایی مقدماتی با طرز کار و کاربردهای FET ها در مدارهای الکترونیکی

امتیاز دهید :

به اشتراک بگذارید

ترانزیستورهای اثر‏ میدانی یا به اختصار اِف‌ای‌تی‏‌ها (FET‏ها)، در کاربردهای مختلف و طیف وسیعی از مدارهای الکترونیکی به‏‌کار می‏‌روند. پروژه‏‌های کتاب حاضر، در کنار طرح‏های گوناگون مورد استفاده در کارهای خانگی، مدارهای متنوّعی برای ساخت مبدّل‏‌ها و تقویت‏‌کننده‏‌های بسامد رادیوئی (RF)، ابزارهای تست و سنجش و گیرنده‏‌ها و مدارهای جانبی آن‏ها، تیونر‏ها، مخلوط‏کننده‏‌ها (میکسرها) و کنترل‏‌کننده‏‌های تون را شامل می‏‌گردد. در هنگام تأمین قطعات مورد نیاز مدارها، باید توجّه داشت که در انتخابFETهای اشاره شده، حسّاسیّت چندانی وجود ندارد و در بسیاری از موارد می‏توان نمونه‏‌های متعدّدی از آن‏ها را به کار‏گرفت. شایان ذکر است کهFET، یک عنصر با بهره‏‌ی بالا و نوفه (نویز) پائین است که موارد استفاده‏‌ی گوناگونی دارد. ضمناً، نمونه‏‌ی با گیت مضاعف این عنصر، قطعه‏‌ی چند منظوره‏‌ای است که در موارد خاصّی از جمله مخلوط‏کننده‏‌ها، به‏‌کار می‏رود. در مجموع، اثر حاضر، مدارهای متنوّعی را شامل می‏‌گردد که ممکن است مورد توجّه علاقمندان به ساخت پروژه‏‌های ساده‏‌ی الکترونیکی، شیفتگان گوش فرا دادن به برنامه‏‌های پخش شده به وسیله‏‌ی امواج کوتاه رادیوئی و همچنین، علاقمندان به ساخت پروژه‏‌های صوتی واقع شود. ترانزیستورها یکی از پُر‏شمار قطعات الکترونیکی‏‌اند که در نمونه‏‌ها و اقسام گوناگونی تولید می‏شوند و متناسب با کارآئی هر‏ یک، در مدار‏های مختلفی به‏‌کار می‏روند و عمدتاً در نقش کلیدزنی یا تقویت‏‌کنندگی به‏‌کار گرفته می‏‌شوند. همان‏طور که خواننده‏‌ی ولو مبتدی مستحضر است، معروف‏‌ترین و پُر کاربردترین گونه‏‌های این قطعات، ترانزیستورهای دو‏قطبی‏‌اند که در کنار جثّه‏‌ی کوچک و قیمت نازل خود، کاربردهای بیشماری دارند و در طیف گسترده‏‌ای از مدارهای الکترونیکی به‏‌کار گرفته می‏‌شوند و از این بابت، اکثر مبتدیان علاقمند به ساخت پروژه‏‌های آماتوری، با آن‏ها آشنا هستند و از این قطعات استفاده می‏‌کنند.
امّا چنانچه اشاره شد، ترانزیستورها، فقط به نمونه‏‌های دوقطبی منحصر نمی‏‌شوند و برای پاسخگوئی به نیازهای مختلف طرّاحان مدارهای الکترونیکی، در گونه‏‌های دیگری نیز تولید شده و روانه‏‌ی بازار می‏‌گردند. ترانزیستورهای اثر‏ میدانی یا به اختصارFET‏ها، که در دو خانواده‏‌ی پیوندی (Junction Field Effect Transistor یا به اختصارJFET) و فلزّ- اکسید- نیمرسانا (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor یا به اختصار،MOSFET) تولید می‏‌شوند، از جمله عناصر بسیار مفیدی هستند که به نظر می‏رسد علاقمندان مبتدی، با آن‏ها آشنائی کمتری دارند.
باید اشاره کرد که در ترانزیستورهای دوقطبی، «هم» جریان الکترونی وجود دارد و «هم» جریان حفره‏‌ای در حالی که نمونه‏‌های اثر میدانی، یعنی قطعات یک قطبی که کتاب حاضر به بهانه‏‌ی معرّفی آن‏ها به رشته‏‌ی تحریر در آمده است، تنها با یک نوع حامل یا بار بَر جریان، یعنی الکترون‏ها «یا» حفره‏‌ها کار می‏‌کنند. از باب یادآوری اشاره می‌شود که ترانزیستور دوقطبی، قطعه‏‌ای است که برای کنترل آن، از جریان بیس استفاده می‏‌شود و از این طریق، جریان کلکتور کنترل می‏‌گردد؛ فرایندی که در خصوص ترانزیستورهای اثر میدانی صادق نبوده و در خصوص آن‏ها، برای کنترل جریان عبوری، از ولتاژ بین پایانه‏‌های گیت و سورس قطعه بهره‏‌برداری می‏‌شود؛ علاوه بر این نباید از خاطر دور داشت که دیگر ویژگی با ارزشی که این عناصر را از ترانزیستورهای دوقطبی متمایز می‏‌سازد، مقاومت ورودی بسیار بزرگ‏شان است. صحبت در وصف ویژگی‏‌ها و البتّه نقاط ضعف یا محدودیّت‏‌های این ترانزیستورها، خارج از حوصله‏‌ی کتاب حاضر بوده و چیزی نیست که در این مختصر بگنجد و از طرفی باید اشاره کرد که اصولاً اثر حاضر، برای این منظور تدوین نگردیده است.  توجّه داشته باشید که مجموعه‏‌ی حاضر، یک مرجع دانشگاهی نیست و با نیّت بررسی و کند و کاو در خصوصیّات علمی و ویژگی‏‌های محاسباتی این قطعه تدوین نگردیده و اساساً در پی آن است که خواننده‏‌ی مبتدی و غیرحرفه‏‌ای را به طریقی با توانائی‏‌ها و کاربردهای عملی این قطعه آشنا سازد و وی را به استفاده از آن در مدارهای گوناگون تشویق نماید.
اثر پیش رو، گلچینی از مدارهای کاربردی بسیار ساده با این قطعه‏‌ی دوست‏داشتنی است که تلاش می‏‌کند خواننده را به بهانه‏‌ی ساخت و بهره‏‌برداری از آن‏ها، با شکل ظاهری، آرایش پایه‏‌ها، محدودیّت‏‌های کاربردی، قطعات جانبی مورد نیاز و دیگر ویژگی‏‌هایFETها آشنا سازد و چه بسا موجبات علاقمندی وی به مطالعه‌‏ی مراجع علمی و دانشگاهی وزین و  ذیربط را فراهم آورد.
پُر واضح است که منظور غائی و نهائی نویسنده از طرح مدارهای ارائه شده این نیست که خواننده، به صِرف پیاده‏‌سازی آن‏ها، موفّق به ساخت یک مدار الکترونیکی و استفاده از آن شود که هدف اصلی، آن است که فَرد علاقمند، با تهیّه‌ی این قطعه برای ساخت هر پروژه، عملاً با آن آشنا شود و از کارآئی‏‌های آن لذت ببرد و پایه‏‌هایش را بشناسد و در صورت علاقمندی، به مطالعه‏‌ی دیگر کتاب‌های مرتبط بپردازد و دانش خود را در این زمینه ارتقاء بخشد.

آشنائی با FET‌ها و اشاره‌ای به چند مورد ضروری
چگونگی عملکرد FET
شکل‏1، به روشن ‏شدن نحوه‌‏ی عملکردFET کمک می‏‌کند. در قسمتA، اجزاء اصلی این قطعه، یعنی سورس (source، پایانه‏‌ی‏S)، گیت (gate، پایانه‏‌ی‏G) و درین (drain، پایانه‌‏ی‏D) نشان داده شده‏‌اند. به مسیر یا راه عبور جریان الکترون‌‏ها از سورس به درین از طریق مادّه‌‏ی نیمرسانا، کانال گفته می‌‏شود. درFET‌های N-کانال (یا کانالN)، الکترون‏‌ها، نقش حامل‌‏ها (یا باربرها) را ایفاء می‏‌نمایند. در این حالت، پایانه‏‌ی سورس به خطّ منفی تغذیه اتّصال می‏‌یابد و درین به خطّ مثبت متّصل می‏‌گردد. برای ایجاد پیوندهای PN، از شکل‏‌دهی گیت‏‌های نوع P بر روی کانال‏‌های نوع N استفاده می‏‌شود. هنگامی که این پیوندها در بایاس مخالف واقع می‏‌شوند، نواحی اطراف آن‏ها از حامل‏‌های الکترونی تهی می‏‌گردد. به‏‌طوری که در قسمت B مشاهده می‏‌گردد، این نواحی تخلیه‏ شده، موجبات کاهش پهنای کانال حامل را فراهم می‌آورند و به تبع آن، معبر و محلّ گذر حامل‏‌های جریان از سمت سورس به طرف درین با کاهش و اُفت محسوسی روبرو می‏‌شود. ارتقاء بایاس و افزایش آن، باعث گستردگی ناحیه‏‌ی تخلیه‏ شده و کوچکتر‏شدن کانال می‏‌شود و عبور جریان الکترون‏ها را با محدودیّت بیشتری مواجه می‏‌سازد. در نهایت، می‏توان گیت را آنقدر منفی کرد که کانال‏، به کلّی مسدود گردد. به این حالت که انسداد کامل کانال و کاهش عملی شدّت جریان به صفر را در پی دارد، گرفتگی یا تنجش و در اصطلاح، پینچ آف اطلاق می‏‌گردد؛ به عبارتی، می‏توان این وضعیّت را به حالت قطع کلکتور در ترانزیستورهای پیوندی تشبیه کرد. به این ترتیب ملاحظه می‏شود که می‏توان با تنظیم ولتاژ گیت، جریان جاری در مسیر سورس به درین و به تبع آن، جریان جاری در دیگر عناصر متّصل به مدار خارجیFET را کنترل کرد. از آن‏جائی‏که ناحیه‏‌ی پیوند گیت به کانال در بایاس مخالف قرار دارد، جریان جاری در گیت بسیار اندک است و از این جهت، امپدانس ورودی گیت، بسیار زیاد و بالا بوده و معمولاً از وجود آن صرفنظر می‏شود.

شکل 1
نماد این نوعFET در قسمت C نشان داده شده و در آن، S، نشانگر سورس (پایانه‌‏ی منفی)،G، معرّف گیت و D، نشان‏دهنده‏‌ی درین (پایانه‌‏ی مثبت) است. معمولاً به هنگام استفاده از این نوعFETهایN کانال، زمین منفی مدار به‌‏کار گرفته می‏شود و سورس به آن اتّصال می‌‏یابد. در قسمت D، نماد یکFET‏یP کانال نشان داده شده است. انواع معمول و پایانه‏‌های آن‏ها در ادامه توضیح داده می‌‏شوند.
نمونه‏‌ای از یکFET با گیت عایق در قسمت E نشان‏داده شده‏ است. به‌‏طوری که ملاحظه می‏شود، در این حالت، گیت به توسّط لایه‌‏ی بسیار نازکی از یک مادّه‌‏ی دی‏الکتریک و نارسانا، از کانال عایق شده و بر‏خلاف نمونه‌‏ی نشان داده‏ شده در قسمت A، هیچ پیوندی بین آن‏ها وجود ندارد. در زیر‏ساخت این نمونه، از مادّه‌‏ی نوع P با حامل‏‌هائی که سرشار از حفره‏‌های مثبت می‏‌باشند، استفاده می‏شود. در این‌‏صورت، وقتی گیت منفی باشد، بار‏های مثبت، از زیرساخت راهی گیت می‌‏شوند و موجبات کاهش پهنای کانال رسانا را فراهم می‏‌آورند و باعث کم شدن جریان جاری در مسیر درین به سورس می‏‌گردند.از آن‏جائی‏که گیت، عایق شده و ممکن است از مقاومتی در حدود چند صد مگا‏ اُهم برخوردار باشد، امپدانس ورودی آن بسیار زیاد است و در مواردی که وجود این ویژگی (یعنی بالا بودن امپدانس) مدّ نظر باشد، مورد استفاده قرار می‏‌گیرد. نمادFET با گیت عایق در قسمت F نشان داده شده است. به‏‌طوری که در قسمت G مشاهده می‏‌شود، در صورت تمایل می‏توان از نمونه‌‏های با گیت مضاعف اینFET‏‏ها سود جست؛ در این حالت سیگنال ورودی به گیت 1 داده می‏‌شود و از گیت 2 برای کنترل بهره استفاده می‏شود و در مواردی که اینFET در نقش مخلوط‏‌ کننده به‏‌کار گرفته می‏شود، گیت 2، نقش ورودی نوسان‏ساز را ایفاء می‏‌کند. باید یادآور شد که زیاد بودن بیش از حدّ امپدانس گیت هم خیلی مطلوب نیست و باعث آن می‏شود که قطعه، مستعدّ آسیب‏‌دیدگی شود و از این بابت، نمونه‏‌های با گیت محافظت‏ شده، محبوبیّت بیشتری دارند. به‏‌طوری که در قسمت H ملاحظه می‏شود، در این نمونه‏‌ها که در حالت معمولی به صورت نشان داده شده در قسمت G می‏‌باشند، دیودهائی بین گیت‏ها و زیرساخت و سورس قرار می‌‏گیرند. در این‏‌صورت، چنانچه بین مدارات سورس و گیت یک اختلاف پتانسیل بیش از چند ولت پدید آید، دیودها هدایت می‏‌کنند و از آسیب‌‏دیدگی عایق گیت که ممکن است به خرابی کلّی قطعه بیانجامد، ممانعت به‌‏عمل می‏‌آورند.
شایان ذکر است که معمولاً برای پرهیز از شلوغی نماد این نوعFETها، دیودهای محافظت کننده را در روی آن‏ها نشان نمی‌ہ‏دهند و از نمایش آن‏ها صرفنظر می‏کنند.

 

نظر دهید

گزارش

نظرات کاربران