ترانزیستور موتورسیکلت هوندا

ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور یک نیمه هادی مینیاتوری است که جریان یا ولتاژ را تنظیم یا کنترل می کند و علاوه بر تقویت و تولید این سیگنال های الکتریکی و به عنوان یک کلید/دروازه برای آنها عمل می کند. به طور معمول، ترانزیستورها از سه لایه یا پایانه های یک ماده نیمه هادی تشکیل شده اند که هر یک می توانند جریانی را حمل کنند.

هنگامی که به عنوان تقویت کننده کار می کند، یک ترانزیستور یک جریان ورودی کوچک را به جریان خروجی بزرگتر تبدیل می کند. به عنوان یک سوئیچ، می تواند در یکی از دو حالت متمایز – روشن یا خاموش – برای کنترل جریان سیگنال های الکترونیکی از طریق یک مدار الکتریکی یا دستگاه الکترونیکی باشد.

چرا ترانزیستورها مهم هستند؟

یک ترانزیستور به تنهایی فقط یک عنصر مدار دارد. در مقادیر کم، از ترانزیستورها برای ایجاد سوئیچ های الکترونیکی ساده استفاده می شود. آنها عناصر اساسی در مدارهای مجتمع (IC) هستند که از تعداد زیادی ترانزیستور تشکیل شده است که به مدار متصل شده و در یک ریزتراشه سیلیکونی پخته شده اند.

در تعداد زیادی از ترانزیستورها برای ایجاد ریزپردازنده استفاده می شود که در آن میلیون ها ترانزیستور در یک آی سی جاسازی شده است. آنها همچنین تراشه های حافظه رایانه و دستگاه های ذخیره سازی حافظه برای پخش کننده های MP3، تلفن های هوشمند، دوربین ها و بازی های الکترونیکی را هدایت می کنند. ترانزیستورها تقریباً در تمام آی سی ها که بخشی از هر دستگاه الکترونیکی هستند، عمیقاً تعبیه شده اند.

ترانزیستورها همچنین برای کاربردهای با فرکانس پایین و توان بالا، مانند اینورترهای منبع تغذیه که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می‌کنند، استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ترانزیستورها در کاربردهای فرکانس بالا، مانند مدارهای نوسانگر که برای تولید سیگنال های رادیویی استفاده می شوند، استفاده می شوند.

انواع ترانزیستور

ترانزیستورها به دو نوع عمده تقسیم می شوند:

• ترانزیستور اتصال دوقطبی (BJT)
• ترانزیستور اثر میدانی (FET)

BJT یکی از رایج ترین انواع ترانزیستور است و می تواند NPN یا PNP باشد. این بدان معناست که یک BJT از سه پایانه تشکیل شده است: امیتر، پایه و کلکتور. با پیوستن به این سه لایه، یک BJT می تواند یک سیگنال الکتریکی را تقویت کند یا جریان را روشن یا خاموش کند.

دو نوع بار الکتریکی — الکترون ها و حفره ها — در ایجاد جریان جریان دخیل هستند. در عملکرد عادی خود، اتصال بیس-امیتر BJT بایاس رو به جلو با مقاومت امیتر بسیار کوچک است، در حالی که اتصال بیس-کلکتور بایاس معکوس با مقاومت بزرگ است.

در BJT نوع PNP، رسانش از طریق حفره ها یا عدم وجود الکترون اتفاق می افتد. جریان کلکتور کمی کمتر از جریان امیتر است. تغییرات در مورد دوم بر اولی تأثیر می گذارد. پایه جریان جریان از امیتر به کلکتور را کنترل می کند. در این حالت، قطره چکان سوراخ هایی را منتشر می کند که سپس توسط کلکتور جمع آوری می شود.

در یک BJT نوع NPN، الکترون ها از امیتر به پایه عبور می کنند و توسط کلکتور جمع آوری می شوند. هنگامی که این اتفاق می افتد، جریان معمولی از کلکتور به امیتر جریان می یابد. پایه تعداد الکترون های ساطع شده توسط امیتر را کنترل می کند.

چگونه ترانزیستورها دنیای فناوری را متحول کردند؟

ترانزیستور که در سال 1947 در آزمایشگاه های بل اختراع شد، به سرعت جایگزین لوله خلاء حجیم به عنوان یک تنظیم کننده سیگنال الکترونیکی شد. اختراع ترانزیستور که یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در تاریخ رایانه‌های شخصی در نظر گرفته می‌شود، به روند کوچک‌سازی در الکترونیک دامن زد. از آنجایی که این دستگاه‌های حالت جامد به طور قابل توجهی کوچک‌تر، سبک‌تر و انرژی کمتری نسبت به لوله‌های خلاء مصرف می‌کردند، سیستم‌های الکترونیکی ساخته شده با ترانزیستور نیز بسیار کوچک‌تر، سبک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر بودند. ترانزیستورها همچنین قوی تر بودند، به طور قابل توجهی به انرژی کمتری نیاز داشتند و برخلاف لوله های خلاء، به گرمکن خارجی نیاز نداشتند.

همانطور که اندازه ترانزیستورها به طور تصاعدی کاهش یافته است، هزینه آنها کاهش یافته است و فرصت های بیشتری برای استفاده از آنها ایجاد می کند. ادغام ترانزیستورها با مقاومت ها و سایر دیودها یا قطعات الکترونیکی، آی سی ها را کوچکتر کرده است. این پدیده در مورد کوچک سازی به قانون مور مربوط می شود که بیان می کند تعداد ترانزیستورها در یک آی سی کوچک هر دو سال دو برابر می شود.

جنس و مواد به کار برده شده در ترانزیستور

یک نیمه هادی که الکتریسیته را هدایت می کند، جایی بین یک هادی واقعی مانند مس و یک عایق مانند پلاستیک پیچیده شده دور سیم ها قرار می گیرد. اگرچه اکثر ترانزیستورها از سیلیکون (Si) ساخته شده اند، اما می توان آنها را از مواد دیگری مانند ژرمانیوم و آرسنید گالیم (GaAs) ساخت.

سیلیکون، یک عنصر شیمیایی که اغلب در ماسه یافت می شود، به طور معمول رسانای الکتریسیته نیست. یک فرآیند شیمیایی به نام دوپینگ – که در آن ناخالصی‌ها برای تعدیل خواص الکتریکی، نوری و ساختاری به یک نیمه‌رسانا وارد می‌شوند – سیلیکون را قادر می‌سازد تا الکترون‌های آزاد را که حامل جریان الکتریکی هستند، به دست آورد. سیلیکون را می توان به عنوان یک نیمه هادی نوع n طبقه بندی کرد — الکترون ها از آن خارج می شوند — یا یک نیمه هادی نوع p — الکترون ها به داخل آن جریان می یابند. در هر صورت، نیمه هادی ترانزیستور را قادر می سازد تا به عنوان یک کلید یا تقویت کننده عمل کند.

لایه های مختلف ترانزیستور

ساختار سه لایه ترانزیستور شامل یکی از لایه های زیر است:

• یک لایه نیمه هادی نوع n بین دو لایه نوع p در پیکربندی مثبت – منفی – مثبت (PNP). یا
• یک لایه از نوع p بین دو لایه نوع n در پیکربندی منفی – مثبت – منفی (NPN)
• صرف نظر از پیکربندی آن، لایه نیمه هادی داخلی به عنوان الکترود کنترل عمل می کند. یک تغییر کوچک در جریان یا ولتاژ در این لایه، یک تغییر بزرگ و سریع در جریان عبوری از کل قطعه ایجاد می‌کند و ترانزیستور را قادر می‌سازد تا کار کند.

ترانزیستورها چگونه کار می کنند؟

یک ترانزیستور می تواند به عنوان یک سوئیچ یا دروازه برای سیگنال های الکترونیکی عمل کند و یک گیت الکترونیکی را چندین بار در ثانیه باز و بسته کند. این اطمینان حاصل می کند که مدار روشن است اگر جریان جریان داشته باشد و اگر جریان نداشته باشد خاموش است. ترانزیستورها در مدارهای سوئیچینگ پیچیده که شامل تمام سیستم های مخابراتی مدرن هستند استفاده می شوند. مدارها همچنین سرعت سوئیچینگ بسیار بالایی مانند صدها گیگاهرتز یا بیش از 100 میلیارد چرخه روشن و خاموش در ثانیه ارائه می دهند.

ترانزیستورها را می توان برای تشکیل یک گیت منطقی ترکیب کرد که چندین جریان ورودی را برای ارائه خروجی متفاوت مقایسه می کند. رایانه های دارای گیت های منطقی می توانند با استفاده از جبر بولی تصمیمات ساده ای بگیرند. این تکنیک ها پایه و اساس محاسبات و برنامه های کامپیوتری مدرن هستند.

ترانزیستورها همچنین نقش مهمی در تقویت سیگنال های الکترونیکی دارند. به عنوان مثال، در برنامه های رادیویی، مانند گیرنده های FM، که سیگنال الکتریکی دریافتی ممکن است به دلیل اختلال ضعیف باشد، تقویت برای ارائه خروجی صوتی مورد نیاز است. ترانزیستورها این تقویت را با افزایش قدرت سیگنال فراهم می کنند.

ترانزیستور موتورسیکلت هوندا

تمامی دارندگان موتورسیکلت از یک دزدگیر برای جلوگیری از دزدیده شدن یا گم شدن موتورسیکلت استفاده می کنند که یک جزء مورد به حساب می آید. دزدگیر موتورسیکلت به عنوان عناصر اصلی خود دارای سه ترانزیستور، یک رله و سنسورهای مختلف از جمله سنسور حرکت می باشد.

زنگ هشدار می تواند یک آژیر کوچک یا بوق موتورسیکلت را فعال کند که به راحتی پنهان می شود تا از قطع شدن آن جلوگیری شود. هنگامی که شخصی سعی می کند قفل موتورسیکلت را باز کند یا زمانی که شخصی آن را حرکت می دهد، زنگ هشدار فعال می شود.

یک سوئیچ تماس معمولی باز (NO) به سکان موتور سیکلت وصل شده و یک یا دو سنسور حرکتی (حسگرهای جیوه) در مکان های محافظت شده روی موتور سیکلت قرار می گیرند.

هنگامی که یک سنسور بسته می شود، زنگ بلافاصله به صدا در می آید. صدا برای یک زمان از پیش تعیین شده ادامه می یابد و متوقف می شود. سپس آلارم آماده است تا دوباره فعال شود.

دزدگیر دارای یک کلید اصلی است که به موازات کلید احتراق موتور سیکلت تنظیم می شود. به این ترتیب وقتی موتورسیکلت را متوقف می کنیم آلارم فعال می شود و هنگام استفاده از آن غیرفعال می شود.

عملکرد مدار دزدگیر موتورسیکلت

هنگامی که یک سنسور بسته می شود، ترانزیستور Q1 اشباع می شود و باعث شارژ شدن خازن C1 می شود. هنگامی که ولتاژ در خازن C1 به 1.7 ولت می رسد، ترانزیستورهای Q2 و Q3 که در پیکربندی دارلینگتون هستند، رله را هدایت و فعال می کنند که به نوبه خود آژیر را فعال می کند.

اگر سنسور فعال شده همچنان بسته باشد، زنگ هشدار همچنان به صدا در می آید. اگر فعال شدن سنسور لحظه ای بود، آژیر برای مدت زمان از پیش تعیین شده به صدا در می آید و سپس آماده فعال شدن مجدد خواهد بود.

زمان به صدا در آمدن آژیر به مقادیر R2 و C1 بستگی دارد. با تغییر این مقادیر، زمان فعال بودن آژیر را تغییر می دهیم.

اجزای مدار ترانزیستور

1 ترانزیستور BC557 PNP (Q1)
2 ترانزیستور BC547B NPN (Q2، Q3)
1 رله تک تماسی 12 ولت (RL1)
3 مقاومت 1K (R1، R3، R5)
1 مقاومت 4.7K (R2)
خازن الکترولیتی 1470 uF (میکرو فاراد) (C1)
فیوز 1 1 آمپر (F1)
1 LED قرمز (D4)
3 دیود نیمه هادی (D1، D2، D3)
آژیر 112 ولت
1 یا 2 سنسور جیوه (Sw3, Sw4)
1 سوئیچ اصلی (Sw1)
1 سنسور هشدار معمولی باز (NO) (Sw2)