نحوه عملکرد کلید ترانزیستوری- بخش آخر

مدار کلید ترانزیستوری PNP

از ترانزیستور PNP نیز می‌توان به عنوان کلید ترانزیستوری استفاده کرد. تفاوت بزرگی که ایجاد می‌شود در این است که بار از طریق کلکتور به زمین متصل می‌شود و ترانزیستور PNP به عنوان منبع تغذیه (Source)، جریان بار را فراهم می‌کند. امیتر به منبع تغذیه ثابت متصل خواهد شد و از طریق اعمال ولتاژ مناسب به بیس ترانزیستور جریان بار قطع و وصل خواهد شد. دقت کنید که برای روشن شدن ترانزیستور PNP، اختلاف ولتاژ امیتر نسبت به بیس باید بیشتر از ۰ ٫ ۷ ولت شود. در نتیجه، در مدار زیر اگر ولتاژ ۵ ولت به صورت مستقیم به بیس ترانزیستور اعمال شود، باعث خاموش شدن ترانزیستور و اگر ولتاژ صفر ولت به صورت مستقیم به بیس ترانزیستور اعمال شود، باعث روشن شدن آن می‌شود. پس ترانزیستور PNP دارای منطق منفی است. برای تبدیل مدار به منطق مثبت ابتدا ولتاژ ورودی وارد یک گیت NOT می‌شود و سپس خروجی گیت منطقی به بیس ترانزیستور اعمال می‌شود. در این شرایط، اعمال ولتاژ ۵ ولت به ورودی گیت باعث ایجاد ولتاژ صفر منطقی در خروجی گیت، یعنی همان بیس ترانزیستور می‌شود و در نهایت ترانزیستور روشن خواهد شد.

مدار کلید ترانزیستوری PNP

 

کلید ترانزیستور دارلینگتون

گاهی اوقات ممکن است جریان بار، بیشتر از ماکزیمم جریان قابل تحمل ترانزیستور باشد. در این شرایط، به دلیل محدودیت در بهره جریان، ممکن است نتوان با استفاده از یک ترانزیستور تکی، بار با جریان بالا را کنترل کرد. برای رفع این مشکل می‌توان چندین ترانزیستور را بصورت سری با هم قرار داد. معمول‌ترین روش برای سری کردن ترانزیستور‌ها آرایش دارلینگتون است.

زوج دارلینگتون، شامل دو ترانزیستور دوقطبی PNP یا NPN است که به نحوی به یکدیگر متصل شده‌اند که بهره جریان حاصل از ترکیب دو ترانزیستور، تقریبا معادل حاصل ضرب بهره جریان ترانزیستور‌های تکی باشد؛ بنابراین این آرایش می‌تواند جریان‌های بیس خیلی کوچک را به جریان‌های خیلی بزرگ در کلکتور ترانزیستور تبدیل کند. پس بهره کلی از رابطه زیر حاصل می‌شود:


به عنوان مثال، اگر ترانزیستور ورودی اول دارای بهره جریان ۱۰۰ و کلید ترانزیستوری دوم، دارای بهره جریان ۵۰ باشند، بنابراین بهره جریان کلی برابر با ۵۰۰۰ خواهد بود. در نتیجه اگر جریان بار برابر با ۲۰۰ میلی آمپر باشد، جریان بیس دارلینگتون فقط ۴۰ میکرو آمپر است که مقداری بسیار کوچک‌تر نسبت به مقدار ۱ میلی آمپر در ترانزیستور تکی است. شماتیکی از دو نوع اساسی آرایش دارلینگتون در شکل زیر نشان داده شده است.

آرایش دالینگتون NPN

آرایش دارلینگتون متمم

همان‌طور که آرایش کلید ترانزیستوری دارلینگتون NPN بالا، نشان می‌دهد که کلکتور‌های دو ترانزیستور به یکدیگر متصل و به منبع ولتاژ تغذیه ورودی وصل می‌شوند. امیتر ترانزیستور اولی به بیس ترانزیستور دوم متصل شده است. امیتر ترانزیستور دوم به زمین متصل است و سیگنال کنترلی نیز به بیس ترانزیستور اول اعمال می‌شود.

ترانزیستور اول یا ترانزیستور ورودی، سیگنال ورودی را در بیس خود دریافت می‌کند. این ترانزیستور، سیگنال دریافتی را به روش معمول تقویت کرده و سپس آن را به ترانزیستور دوم وارد می‌کند. ترانزیستور دوم یا ترانزیستور خروجی، دوباره سیگنال را تقویت می‌کند و منجر به یک بهره جریان بسیار بالا می‌شود. یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های ترانزیستور‌های دارلینگتون، بهره جریان بالای آن‌ها نسبت به ترانزیستور‌های دوقطبی تکی است. علاوه بر توانایی بالا در کلیدزنی ولتاژ‌ها و جریان‌های بزرگ، مزیت بزرگ دیگر کلید‌های ترانزیستوری دارلینگتون، سرعت بالای کلیدزنی است که آن‌ها را برای استفاده در مدارات اینورتر، مدرات روشنایی و کاربرد‌های کنترل موتور DC و پله‌ای مناسب ساخته است.

یک تفاوت مهم که هنگام استفاده از ترانزیستور‌های دارلینگتون به عنوان کلید، به جای ترانزیستور‌های دوقطبی معمولی وجود دارد. این تفاوت مهم در این است که به دلیل اتصال سری دو ترانزیستور، در مسیر بیس ترانزیستور ورودی تا امیتر ترانزیستور خروجی دو پیوند بیس-امیتر وجود دارد. در نتیجه برای روشن شدن ترانزیستور دارلینگتون ولتاژ ورودی باید طوری تنظیم شود که ولتاژ بیس ترانزیستور اول نسبت به امیتر ترانزیستور دوم به اندازه ۱ ٫ ۴ ولت (۲×۰ ٫۷) بالاتر باشد.

 

منبع: فرادرس