ترانزستور الموسفيت مبدأ العمل – أسباب التلف - والاختبار

[F.Abdelaziz]

ترانزستور الموسفيت مبدأ العمل – أسباب التلف - والاختبار

المرجع :
http://www.talkingelectronics.com/te...ive_index.html

مبدأ عمل الموسفيت :
الموسفيت هو "ترانزستور أكسيد المعدن تأثير المجال" MOSFET . الشكل التالى يبين رموز ترانزستورات تأثير المجال FET وترانوستورات الموسفيت :







يتم توصيل الموسفيت عندما يكون الجهد بين البوابة G والمنبع S أكبر من حوالى 2V ( فى المدى
2V to 5V) .
أسهل طريقة لفهم طريقة عمل الموسفيت هى مقارنتها مع الترانزستورات NPN و PNP وعلى دائرة مماثلة.
ميزة الموسفيت هى :
أنه يتطلب تيار قليل جدا (تقريبا صفر) فى البوابة gate لتحويله إلى حالة التوصيل (التشغيل) on ويمكن أن يمد الحمل بتيار من 10 إلى 50 أمبير أو أكثر .
يمكن استخدام الموسفيت مكان الترانزستور العادى ( يسمى ترانزستور الوصلة ثنائى القطبية BJT) ، مع الأخذ فى الاعتبار اختلاف واحد طفيف .
الترانزستور NPN العادى سوف يتحول إلى التوصيل on عندما يكون جهد القاعدة Base أعلى من جهد المشع Emitter بحوالى 0.65V ، ولكن الموسفيت يحتاج أن يكون طرف البوابة Gate عند جهد على الأقل من 2V إلى 5V فوق جهد المنبع (المصدر) Source (تبعا لنوع الموسفيت) .
الشكل التالى يبين مقارنة بين ترانزستور NPN وموسفيت N-channel :



يجب إضافة زينر دايود إلى بوابة الموسفيت إذا كان جهد البوابة يأتى من مصدر فوق 20V .
• الترانزستور العادى جهاز لتكبير التيار .
لتيار حمل قيمته 100mA ، فإت تيار القاعدة للترانزستور BC547 سوف يحتاج أن يكون حوالى 1mA .
وهذا يعنى أن لديه كسب تيار حوالى "100" .
• الموسفيت جهاز يتم التحكم فيه عن طريق الجهد ، والتيار الذى يتناوله يعتمد على حجمه المادى
(الطبيعى) وطريقة بناؤه ،ولا يمكنك تغيير هذا البارامتر .
من أجل تيار حمل قيمته تصل إلى 35A ، فإن تيار البوابة للموسفيت IRZ40 سوف يكون أقل من 0.25mA . عندما يكون جهد البوابة من 3V إلى 4V أعلى من جهد المنبع (المصدر) ، يتحول الموسفيت إلى التوصيل on وتكون المقاومة بين طرف المنبع وطرف المصب (المصرف) Drain حوالى 0.028 ohm ، وسوف يتناول ما يصل إلى 35 amps .
يحدد الحمل التيار المار خلال الموسفيت (وليس الموسفيت) ، وإذا كان هذا التيار أقل من 35 amps فإن الموسفيت IRZ40 يكون مناسبا للتطبيق .

الشكل التالى يبين مقارنة بين الترانزستور PNP والموسفيت P-channel :





عندما يكون جهد البوابة أقل بقيمة 4V من جهد التغذية الموجب ، فأن الموسفيت يتحول إلى التوصيل on .
المقاومة 10k المتصلة بقاعدة الترانزستور ضرورية لمنع تيار القاعدة من تجاوز كمية التيار التى يحتاجها الترانزستور لتقديم التيار للحمل . لكن المقاومة 10k المتصلة ببوابة الموسفيت ليست ضرورية ، لأن توفير الجهد (حتى 18V) على البوابة يرتفع ويهبط بسرعة ، ولن يسخن الموسفيت . الفترة الحرجة من الزمن تكون فى القسم من 0V إلى 3V من الشكل الموجى لأنها التى يحدث عندها التحويل للتوصيل on .

أسباب تلف الموسفيت :
هناك عدد غير قليل من الأسباب المحتملة لتلف الموسفيت ، فيما يلى عدد من الأسباب الأكثر أهمية :
1- الجهد الزائد Over-voltage :
الموسفيت له "تسامح" tolerance قليل للجهد الزائد . فقد يلحق الضرر بالموسفيت نتيجة حتى إذا تجاوز الجهد المقنن ولو لفترة زمنية صغيرة قد تصل إلى بضع من النانو ثانية . لذلك يجب الاهتمام بمستويات الجهد المقنن مع إعطاء اهتمام كبير لإخماد إى جهود مسمارية (إبرية) أو رنين .
2- تيار الحمل الزائد Over load-current لمدة طويلة :
يسبب ارتفاع التيار المتوسط تبديد حرارى كبير بالموسفيت حتى لو كانت مقاومة التوصيل منخفضة نسبيا . فإذا كان التيار مرتفع جدا والتبريد أو التشتيت الحرارى ضعيف ، فإن الموسفيت يمكن أن يتعرض للتدمير نتيجة ارتفاع درجة الحرارة المفرطة . يمكن توصيل الموسفين على التوازى مباشرة لتقاسم تيارات الحمل المرتفع .

3- تزايد تيار الحمل العابر Transient :
الزيادة الضخمة فى تيار الحمل ، حتى لمدة قصيرة ، يمكن أن تسبب تلفا مرحليا للموسفيت مع ارتفاع قليل فى درجة الحرارة قبل الانهيار .

4- الإنطلاق عبر التوصيل :
إذا حدث تراكب (تداخل) لإشارتى تحكم فى اثنين من الموسفيتات المعكوسة ، يمكن أن تحدث حالة حيث يتم توصيل كلا الموسفيتين معا . التأثير الفعلى لهذه الحالة كدوائر القصر على المنبع وتعرف "بالإنطلاق عبر التوصيل" . إذا حدث هذا ، فإن مكثف فك الربط للمنبع يتم تفريغه بسرعة خلال كلا الجهازين فى كل مرة يحدث فيها الانتقال للتحويل . وهذا يتسبب ، لفترة قصيرة ولكن بشكل لا يصدق ، فى نبضات تيار كثيف خلال كلا الجهازين الموصلين .
يتم الحد من فرص حدوث الانطلاق من خلال السماح "بزمن ميت" dead time بين انتقالات التحويل ، وخلاله لا يتم تشغيل أى من الجهازين . وهذا يسمح بزمن من أجل فصل أحد الأجهزة قبل توصيل الجهاز العكسى .

5- عدم وجود مسار تيار "الدوران الحر" Free-wheel :
عند تبديل التيار من خلال أى حمل حثى ( مثل الملف) يتم إنتاج "قوة دافعة كهربية" EMF عكسية عندما يتم فصل التيار . ومن الضرورى توفير مسار لهذا التيار "ليدور بحرية" free-wheel فى الوقت عندما لا يكون الجهاز موصل لتيار الحمل .
عادة ما يتم توجيه هذا التيار من خلال دايود "الدوران الحر" المتصل "بالتوازى-المضاد" مع الموسفيت . عندما يوظف الموسفيت كجهاز تبديل ، فإن المصمم يحصل على دايود "الدوران الحر" مجانا فى شكل موسفيت وبداخل جسمه الدايود . وهذا يحل مشكلة واحدة ، ولكنه ينشىء مشكلة جديدة .

6- الاسترداد العكسى البطىء للدايود الموجود بجسم الموسفيت :
بعض الملفات لها القدرة على تخزين طاقة كبيرة . تحت بعض ظروف التوليف ، فإن هذا يتسبب فى "الدوران الحر" للتيار خلال الدايود الموجود بجسم الموسفيت . هذا السلوك ليس مشكلة فى حد ذاته ، ولكن تنشأ مشكلة بسبب بطء التحول للفصل ( أو الاستراد العكسى ) للدايود الموجود بجسم الموسفيت .
الدايودات الموجودة بجسم الموسفيت عماما يكون لها زمن استرجاع عكسى طويل بالمقارنة بأداء الموسفيت نفسه .
عادة ما يتم تخفيف هذه المشكلة عن طريق إضافة دايود سرعة عالية ( استرجاع سريع) . وهذا يضمن أن الدايود الموجود بجسم الموسفيت لن يتم دفعه أبدا إلى التوصيل . يتم التعامل مع تيار "الدوران الحر" عن طريق دايود الاسترجاع السريع والذى يقدم مشكلة "الانطلاق" بشكل أقل .

7- تجاوز قيادة (دفع) drive البوابة :
إذا تم قيادة بوابة الموسفيت بجهد مرتفع جدا ، عندئذ عزل البوابة يمكن أن يثقب مما يجعل الموسفيت عديم الفائدة . جهود "البوابة-المنبع" Gate-Source الزائدة عن +/- 15 volts من المحتمل أن تسبب ضرر بعزل البوابة وتؤدى إلى التلف . ينبغى توخى الحذز لضمان أن إشارة قيادة البوابة خالية من أى جهود مسمارية ضيقة والتى قد تتجاوز الحد الأقصى المسموح به لجهد البوابة .

8- قيادة بوابة غير كافية – تحول للتوصيل غير مكتمل :
أجهزة الموسفيت هى الوحيدة القادرة على تبديل كميات كبيرة من القدرة لأنها مصممة لتبديد الحد الأدنى من القدرة عندما يتم تحويلها إلى التوصيل on . وتكون مسؤولية المصمم ضمان أن جهاز الموسفيت يتم تشغيله بكل قوته لتقليل التبديد أثناء التوصيل . إذا لم يتم تشغيل الجهاز بشكل كامل ، فإن الجهاز سوف يكون له مقاومة عالية أثناء التوصيل ، وسوف يبدد قدرة كبيرة فى شكل حرارة . جهد البوابة بين 10 V و 15 V يضمن التحول الكامل للتوصيل مع معظم أجهزة الموسفيت .

9- بطء تحول التبديل :
يتم تبديد طاقة صغيرة أثناء الحالة الثابتة (المستقرة) لكل من التوصيل on والفصل off ، ولكن يتم تبديد طاقة كبيرة أثناء فترات التحول .
ولذلك فمن المستحسن أن يتم التبديل بين الحالات فى أسرع وقت ممكن للحد من تبديد القدرة أثناء التبديل . وحيث أن بوابة الموسفيت تبدو كسعة ، فإنه يتطلب نبضات تيار كبير من أجل شحن وتفريغ البوابة فى بضع عشرات من النانو ثانية . تيار الذروة للبوابة يمكن أن مرتفعة ، مثل 1 amp .

10- التذبذب الزائف (الكاذب) :
الموسفيت قادر على تبديل كميات كبيرة من التيار فى أزمنة قصيرة بشكل لا يصدق . ومداخلها تكون أيضا ذات معاوقة عالية نسبيا ، والتى يمكن أن تؤدى إلى مشاكل فى الاستقرار . فى ظل ظروف معينة يمكن لأجهزة الموسفيت ذات الجهد المرتفع أن تتذبذب بترددات عالية جدا بسبب الحث والسعة الضالة أو الشاردة stray فى الدائرة المحيطة . هذا السلوك غير مرغوب فيه للغاية لأنه يحدث نتيجة لعملية خطية ، ويمثل حالة تبديد عالية .
يمكن منع التذبذب الزائف عن طريق تقليل الحث والسعة الشاردة حول الموسفيت . وينبغى أيضا استخدام دائرة قيادة بوابة منخفضة المعاوقة لمنع الإشارات الشاردة من الاقتران ببوابة الجهاز .

11- تأثير "ميلر" :
أجهزة الموسفيت لها "سعة ميلر" كبيرة بين طرفى بوابتها ومصرفها . فى التطبيقات ذات الجهد المنخفض أو التبديل البطىء ، هذه السعة نادرا ما تسبب قلق ، ولكنها يمكن أن تسبب مشاكل عندما يتم تبديل جهود عالية أو تبديل سريع .
يمكن تقليل تأثير ميللر باستخدام دائرة منخفضة المعاوقة لقيادة البوابة والتى تثبت جهد البوابة عند الصفر عند حالة الفصل . وهذا يقلل من تأثير أى جهود مسمارية تقترن من المصرف . يمكن الحصول على مزيد من الحماية عن طريق تطبيق جهد سالب على البوابة أثناء حالة الفصل ، على سبيل المثال تطبيق "-10 V" على البوابة يتطلب أكثر من 12 V من الضوضاء من أجل مخاطرة توصيل الموسفيت الذى من المفترض أن يكون مفصول .

12- التداخل بالتوصيل مع المتحكم :
التبديل السريع للتيارات الكبيرة يمكن أن يسبب إنخفاضات جهد وجهود مسمارية عابرة على قضبان إمدادات القدرة . فإذا كان واحد أو أكثر من قضبان الإمداد بالقدرة مشتركة لكل من مرحلة القدرة وال، عندئذ يمكن أن يحدث توصيل تداخل إلى دائرة التحكم .
الفصل الجيد ، وتأريض نقطة النجمة هى التقنيات التى يجب استخدامها للحد من آثار التداخل بالتوصيل . كما أن استخدام محول اقتران (ربط) لقيادة الموسفيت يعتبر فعال جدا فى منع الضوضاء الكهربائية من أن يتم توصيلها مرة أخرى إلى المتحكم .

13- الضررنتيجة الكهرباء الساكنة :
ينبغى اتخاذ الاحتياطات لمنع الضرر للبوابة عند تركيب الموسفيت أو ترانزستور البوابة المعزولة IGBT . ولكن يكون موثوق به جدا بمجرد لحامه فى مكانه .

اختبار الموسفيت :
هذا الاختبار يستخدم المقياس المتعدد الرقمى على وضع قياس الدايود مع وجود جهد بحد أدنى 3.3 volt بين طرفى القياس .



يتم توصيل طرف "المصدر" Source (S) للموسفيت بالطرف السالب ( - ) للمقياس :
1- يتم مسك الموسفيت من الغلاف المعزول مع عدم لمس الأجزاء المعدنية لمجسات القياس مع أى من أطراف الموسفيت الأخرى لحين الحاجة لذلك .
2- أولا يتم لمس المجس الموجب للمقياس مع "بوابة" Gate (G) الموسفيت .
3- الآن حرك المجس الموجب إلى "مصرف" Drain (D) الموسفيت . يجب أن تحصل على "قراءة منخفضة" .
السبب :
لقد تم شحن المكثف الداخلى على بوابة الموسفيت عن طريق المقياس ، وتحول الموسفيت إلى حالة التوصيل .
4- مع بقاء اتصال المجس الموجب للمقياس بالمصرف ، يتم لمس الإصبع بين المصدر S والبوابة G . سوف يتم تفريغ البوابة G من خلال الإصبع ويجب أن تتحول قراءة المقياس إلى الارتفاع ، مما يدل على عدم توصيل (قطع) الموسفيت .
هذا الاختبار البسيط لا يعتبر الأمثل 100% ، ولكنه مفيد وعادة يكون كافيا .
عندما يتلف الموسفيت فإنه غالبا ما يكون دائرة قصر بين المصرف والبوابة D - G . وهذا قد يتسبب فى وصول جهد المصرف D عائدا إلى البوابة ، وبطبيعة الحال ، وعن طريق طريق مقاومة البوابة ، إلى دائرة تشغيل (قيادة) الموسفيت ، وربما يتلف هذه الدائرة . كما أنه أيضا قد يصل التأثير (التلف) إلى أى موسفيت أخر متوازى مع هذا الموسفيت (وهذا يفسر تلف أكثر من موسفيت فى آن واحد ) .
لذلك ، إذا تلف موسفيت ، يجب اختبار دائرة التشغيل أيضا . هذه الحقيقة هى ، على الأرجح ، السبب فى إضافة زينر دايود إلى مصدر البوابة . يمكنك أيضا إضافة مقاومة من النوع الذى يعمل كمصهر عند زيادة التيار فتفصل بوابة الموسفيت .

هناك العديد من الحقائق والدوائر باستخدام الموسفيت على شبكة الاإنترنت . هذا النقاش ليس سوى نقطة إنطلاق .










المرجع :
http://www.talkingelectronics.com/te...ive_index.html

مبدأ عمل الموسفيت :
الموسفيت هو "ترانزستور أكسيد المعدن تأثير المجال" MOSFET . الشكل التالى يبين رموز ترانزستورات تأثير المجال FET وترانوستورات الموسفيت :







يتم توصيل الموسفيت عندما يكون الجهد بين البوابة G والمنبع S أكبر من حوالى 2V ( فى المدى
2V to 5V) .
أسهل طريقة لفهم طريقة عمل الموسفيت هى مقارنتها مع الترانزستورات NPN و PNP وعلى دائرة مماثلة.
ميزة الموسفيت هى :
أنه يتطلب تيار قليل جدا (تقريبا صفر) فى البوابة gate لتحويله إلى حالة التوصيل (التشغيل) on ويمكن أن يمد الحمل بتيار من 10 إلى 50 أمبير أو أكثر .
يمكن استخدام الموسفيت مكان الترانزستور العادى ( يسمى ترانزستور الوصلة ثنائى القطبية BJT) ، مع الأخذ فى الاعتبار اختلاف واحد طفيف .
الترانزستور NPN العادى سوف يتحول إلى التوصيل on عندما يكون جهد القاعدة Base أعلى من جهد المشع Emitter بحوالى 0.65V ، ولكن الموسفيت يحتاج أن يكون طرف البوابة Gate عند جهد على الأقل من 2V إلى 5V فوق جهد المنبع (المصدر) Source (تبعا لنوع الموسفيت) .
الشكل التالى يبين مقارنة بين ترانزستور NPN وموسفيت N-channel :



يجب إضافة زينر دايود إلى بوابة الموسفيت إذا كان جهد البوابة يأتى من مصدر فوق 20V .
• الترانزستور العادى جهاز لتكبير التيار .
لتيار حمل قيمته 100mA ، فإت تيار القاعدة للترانزستور BC547 سوف يحتاج أن يكون حوالى 1mA .
وهذا يعنى أن لديه كسب تيار حوالى "100" .
• الموسفيت جهاز يتم التحكم فيه عن طريق الجهد ، والتيار الذى يتناوله يعتمد على حجمه المادى
(الطبيعى) وطريقة بناؤه ،ولا يمكنك تغيير هذا البارامتر .
من أجل تيار حمل قيمته تصل إلى 35A ، فإن تيار البوابة للموسفيت IRZ40 سوف يكون أقل من 0.25mA . عندما يكون جهد البوابة من 3V إلى 4V أعلى من جهد المنبع (المصدر) ، يتحول الموسفيت إلى التوصيل on وتكون المقاومة بين طرف المنبع وطرف المصب (المصرف) Drain حوالى 0.028 ohm ، وسوف يتناول ما يصل إلى 35 amps .
يحدد الحمل التيار المار خلال الموسفيت (وليس الموسفيت) ، وإذا كان هذا التيار أقل من 35 amps فإن الموسفيت IRZ40 يكون مناسبا للتطبيق .

الشكل التالى يبين مقارنة بين الترانزستور PNP والموسفيت P-channel :





عندما يكون جهد البوابة أقل بقيمة 4V من جهد التغذية الموجب ، فأن الموسفيت يتحول إلى التوصيل on .
المقاومة 10k المتصلة بقاعدة الترانزستور ضرورية لمنع تيار القاعدة من تجاوز كمية التيار التى يحتاجها الترانزستور لتقديم التيار للحمل . لكن المقاومة 10k المتصلة ببوابة الموسفيت ليست ضرورية ، لأن توفير الجهد (حتى 18V) على البوابة يرتفع ويهبط بسرعة ، ولن يسخن الموسفيت . الفترة الحرجة من الزمن تكون فى القسم من 0V إلى 3V من الشكل الموجى لأنها التى يحدث عندها التحويل للتوصيل on .

أسباب تلف الموسفيت :
هناك عدد غير قليل من الأسباب المحتملة لتلف الموسفيت ، فيما يلى عدد من الأسباب الأكثر أهمية :
1- الجهد الزائد Over-voltage :
الموسفيت له "تسامح" tolerance قليل للجهد الزائد . فقد يلحق الضرر بالموسفيت نتيجة حتى إذا تجاوز الجهد المقنن ولو لفترة زمنية صغيرة قد تصل إلى بضع من النانو ثانية . لذلك يجب الاهتمام بمستويات الجهد المقنن مع إعطاء اهتمام كبير لإخماد إى جهود مسمارية (إبرية) أو رنين .
2- تيار الحمل الزائد Over load-current لمدة طويلة :
يسبب ارتفاع التيار المتوسط تبديد حرارى كبير بالموسفيت حتى لو كانت مقاومة التوصيل منخفضة نسبيا . فإذا كان التيار مرتفع جدا والتبريد أو التشتيت الحرارى ضعيف ، فإن الموسفيت يمكن أن يتعرض للتدمير نتيجة ارتفاع درجة الحرارة المفرطة . يمكن توصيل الموسفين على التوازى مباشرة لتقاسم تيارات الحمل المرتفع .

3- تزايد تيار الحمل العابر Transient :
الزيادة الضخمة فى تيار الحمل ، حتى لمدة قصيرة ، يمكن أن تسبب تلفا مرحليا للموسفيت مع ارتفاع قليل فى درجة الحرارة قبل الانهيار .

4- الإنطلاق عبر التوصيل :
إذا حدث تراكب (تداخل) لإشارتى تحكم فى اثنين من الموسفيتات المعكوسة ، يمكن أن تحدث حالة حيث يتم توصيل كلا الموسفيتين معا . التأثير الفعلى لهذه الحالة كدوائر القصر على المنبع وتعرف "بالإنطلاق عبر التوصيل" . إذا حدث هذا ، فإن مكثف فك الربط للمنبع يتم تفريغه بسرعة خلال كلا الجهازين فى كل مرة يحدث فيها الانتقال للتحويل . وهذا يتسبب ، لفترة قصيرة ولكن بشكل لا يصدق ، فى نبضات تيار كثيف خلال كلا الجهازين الموصلين .
يتم الحد من فرص حدوث الانطلاق من خلال السماح "بزمن ميت" dead time بين انتقالات التحويل ، وخلاله لا يتم تشغيل أى من الجهازين . وهذا يسمح بزمن من أجل فصل أحد الأجهزة قبل توصيل الجهاز العكسى .

5- عدم وجود مسار تيار "الدوران الحر" Free-wheel :
عند تبديل التيار من خلال أى حمل حثى ( مثل الملف) يتم إنتاج "قوة دافعة كهربية" EMF عكسية عندما يتم فصل التيار . ومن الضرورى توفير مسار لهذا التيار "ليدور بحرية" free-wheel فى الوقت عندما لا يكون الجهاز موصل لتيار الحمل .
عادة ما يتم توجيه هذا التيار من خلال دايود "الدوران الحر" المتصل "بالتوازى-المضاد" مع الموسفيت . عندما يوظف الموسفيت كجهاز تبديل ، فإن المصمم يحصل على دايود "الدوران الحر" مجانا فى شكل موسفيت وبداخل جسمه الدايود . وهذا يحل مشكلة واحدة ، ولكنه ينشىء مشكلة جديدة .

6- الاسترداد العكسى البطىء للدايود الموجود بجسم الموسفيت :
بعض الملفات لها القدرة على تخزين طاقة كبيرة . تحت بعض ظروف التوليف ، فإن هذا يتسبب فى "الدوران الحر" للتيار خلال الدايود الموجود بجسم الموسفيت . هذا السلوك ليس مشكلة فى حد ذاته ، ولكن تنشأ مشكلة بسبب بطء التحول للفصل ( أو الاستراد العكسى ) للدايود الموجود بجسم الموسفيت .
الدايودات الموجودة بجسم الموسفيت عماما يكون لها زمن استرجاع عكسى طويل بالمقارنة بأداء الموسفيت نفسه .
عادة ما يتم تخفيف هذه المشكلة عن طريق إضافة دايود سرعة عالية ( استرجاع سريع) . وهذا يضمن أن الدايود الموجود بجسم الموسفيت لن يتم دفعه أبدا إلى التوصيل . يتم التعامل مع تيار "الدوران الحر" عن طريق دايود الاسترجاع السريع والذى يقدم مشكلة "الانطلاق" بشكل أقل .

7- تجاوز قيادة (دفع) drive البوابة :
إذا تم قيادة بوابة الموسفيت بجهد مرتفع جدا ، عندئذ عزل البوابة يمكن أن يثقب مما يجعل الموسفيت عديم الفائدة . جهود "البوابة-المنبع" Gate-Source الزائدة عن +/- 15 volts من المحتمل أن تسبب ضرر بعزل البوابة وتؤدى إلى التلف . ينبغى توخى الحذز لضمان أن إشارة قيادة البوابة خالية من أى جهود مسمارية ضيقة والتى قد تتجاوز الحد الأقصى المسموح به لجهد البوابة .

8- قيادة بوابة غير كافية – تحول للتوصيل غير مكتمل :
أجهزة الموسفيت هى الوحيدة القادرة على تبديل كميات كبيرة من القدرة لأنها مصممة لتبديد الحد الأدنى من القدرة عندما يتم تحويلها إلى التوصيل on . وتكون مسؤولية المصمم ضمان أن جهاز الموسفيت يتم تشغيله بكل قوته لتقليل التبديد أثناء التوصيل . إذا لم يتم تشغيل الجهاز بشكل كامل ، فإن الجهاز سوف يكون له مقاومة عالية أثناء التوصيل ، وسوف يبدد قدرة كبيرة فى شكل حرارة . جهد البوابة بين 10 V و 15 V يضمن التحول الكامل للتوصيل مع معظم أجهزة الموسفيت .

9- بطء تحول التبديل :
يتم تبديد طاقة صغيرة أثناء الحالة الثابتة (المستقرة) لكل من التوصيل on والفصل off ، ولكن يتم تبديد طاقة كبيرة أثناء فترات التحول .
ولذلك فمن المستحسن أن يتم التبديل بين الحالات فى أسرع وقت ممكن للحد من تبديد القدرة أثناء التبديل . وحيث أن بوابة الموسفيت تبدو كسعة ، فإنه يتطلب نبضات تيار كبير من أجل شحن وتفريغ البوابة فى بضع عشرات من النانو ثانية . تيار الذروة للبوابة يمكن أن مرتفعة ، مثل 1 amp .

10- التذبذب الزائف (الكاذب) :
الموسفيت قادر على تبديل كميات كبيرة من التيار فى أزمنة قصيرة بشكل لا يصدق . ومداخلها تكون أيضا ذات معاوقة عالية نسبيا ، والتى يمكن أن تؤدى إلى مشاكل فى الاستقرار . فى ظل ظروف معينة يمكن لأجهزة الموسفيت ذات الجهد المرتفع أن تتذبذب بترددات عالية جدا بسبب الحث والسعة الضالة أو الشاردة stray فى الدائرة المحيطة . هذا السلوك غير مرغوب فيه للغاية لأنه يحدث نتيجة لعملية خطية ، ويمثل حالة تبديد عالية .
يمكن منع التذبذب الزائف عن طريق تقليل الحث والسعة الشاردة حول الموسفيت . وينبغى أيضا استخدام دائرة قيادة بوابة منخفضة المعاوقة لمنع الإشارات الشاردة من الاقتران ببوابة الجهاز .

11- تأثير "ميلر" :
أجهزة الموسفيت لها "سعة ميلر" كبيرة بين طرفى بوابتها ومصرفها . فى التطبيقات ذات الجهد المنخفض أو التبديل البطىء ، هذه السعة نادرا ما تسبب قلق ، ولكنها يمكن أن تسبب مشاكل عندما يتم تبديل جهود عالية أو تبديل سريع .
يمكن تقليل تأثير ميللر باستخدام دائرة منخفضة المعاوقة لقيادة البوابة والتى تثبت جهد البوابة عند الصفر عند حالة الفصل . وهذا يقلل من تأثير أى جهود مسمارية تقترن من المصرف . يمكن الحصول على مزيد من الحماية عن طريق تطبيق جهد سالب على البوابة أثناء حالة الفصل ، على سبيل المثال تطبيق "-10 V" على البوابة يتطلب أكثر من 12 V من الضوضاء من أجل مخاطرة توصيل الموسفيت الذى من المفترض أن يكون مفصول .

12- التداخل بالتوصيل مع المتحكم :
التبديل السريع للتيارات الكبيرة يمكن أن يسبب إنخفاضات جهد وجهود مسمارية عابرة على قضبان إمدادات القدرة . فإذا كان واحد أو أكثر من قضبان الإمداد بالقدرة مشتركة لكل من مرحلة القدرة وال، عندئذ يمكن أن يحدث توصيل تداخل إلى دائرة التحكم .
الفصل الجيد ، وتأريض نقطة النجمة هى التقنيات التى يجب استخدامها للحد من آثار التداخل بالتوصيل . كما أن استخدام محول اقتران (ربط) لقيادة الموسفيت يعتبر فعال جدا فى منع الضوضاء الكهربائية من أن يتم توصيلها مرة أخرى إلى المتحكم .

13- الضررنتيجة الكهرباء الساكنة :
ينبغى اتخاذ الاحتياطات لمنع الضرر للبوابة عند تركيب الموسفيت أو ترانزستور البوابة المعزولة IGBT . ولكن يكون موثوق به جدا بمجرد لحامه فى مكانه .

اختبار الموسفيت :
هذا الاختبار يستخدم المقياس المتعدد الرقمى على وضع قياس الدايود مع وجود جهد بحد أدنى 3.3 volt بين طرفى القياس .



يتم توصيل طرف "المصدر" Source (S) للموسفيت بالطرف السالب ( - ) للمقياس :
1- يتم مسك الموسفيت من الغلاف المعزول مع عدم لمس الأجزاء المعدنية لمجسات القياس مع أى من أطراف الموسفيت الأخرى لحين الحاجة لذلك .
2- أولا يتم لمس المجس الموجب للمقياس مع "بوابة" Gate (G) الموسفيت .
3- الآن حرك المجس الموجب إلى "مصرف" Drain (D) الموسفيت . يجب أن تحصل على "قراءة منخفضة" .
السبب :
لقد تم شحن المكثف الداخلى على بوابة الموسفيت عن طريق المقياس ، وتحول الموسفيت إلى حالة التوصيل .
4- مع بقاء اتصال المجس الموجب للمقياس بالمصرف ، يتم لمس الإصبع بين المصدر S والبوابة G . سوف يتم تفريغ البوابة G من خلال الإصبع ويجب أن تتحول قراءة المقياس إلى الارتفاع ، مما يدل على عدم توصيل (قطع) الموسفيت .
هذا الاختبار البسيط لا يعتبر الأمثل 100% ، ولكنه مفيد وعادة يكون كافيا .
عندما يتلف الموسفيت فإنه غالبا ما يكون دائرة قصر بين المصرف والبوابة D - G . وهذا قد يتسبب فى وصول جهد المصرف D عائدا إلى البوابة ، وبطبيعة الحال ، وعن طريق طريق مقاومة البوابة ، إلى دائرة تشغيل (قيادة) الموسفيت ، وربما يتلف هذه الدائرة . كما أنه أيضا قد يصل التأثير (التلف) إلى أى موسفيت أخر متوازى مع هذا الموسفيت (وهذا يفسر تلف أكثر من موسفيت فى آن واحد ) .
لذلك ، إذا تلف موسفيت ، يجب اختبار دائرة التشغيل أيضا . هذه الحقيقة هى ، على الأرجح ، السبب فى إضافة زينر دايود إلى مصدر البوابة . يمكنك أيضا إضافة مقاومة من النوع الذى يعمل كمصهر عند زيادة التيار فتفصل بوابة الموسفيت .

هناك العديد من الحقائق والدوائر باستخدام الموسفيت على شبكة الاإنترنت . هذا النقاش ليس سوى نقطة إنطلاق .

[F.Abdelaziz]

قبل أن تتعامل مع الليد إليك : المدخل لاستخدام الدايود المشع للضوء (الليد) Light Emitting Diode (LED)
المرجع الأساسى :
http://mediafire.com/?8aic8st4fud9od7

مقدمة :
فى الوقت الراهن أصبح الدايود المشع للضوء (الليد) هو المعادل لمصباح الإضاءة الكهربائى . إضاءة الليد يمكن أن تتغير من الضوء الخافت إلى الضوء الساطع . مصباح الإضاءة هو جهاز كهربائى مكون من فتيلة من سلك متوهج ، فى حين أن الليد هو جهاز إلكترونى . الليد أكثر كفاءة ، لأنه ينتج حرارة أقل ويجب تشغيله بطريقة صحيحة لمنعه من التلف . سوف نتناول كيفية توصيل الليد فى الدائرة علاوة على عدد من المشاريع باستخدام الليدات .
توصيل الليد :


يجب توصيل الليد فى الدائرة بالطريقة الصحيحة ، ويجب أن يتم توصيل مقاومة لتحديد التيار به . فى الشكل السابق ، الليد بالمخطط الأول من اليسار لن يضىء لأن الليد الأحمر يحتاج إلى 1.7V فى حين أنه متصل ببطارية 1.5V . الليد فى المخطط الثانى سوف يتلف ، لأنه يحتاج إلى 1.7V فى حين أنه متصل ببطارية 3V . المقاومة مطلوبة لتحديد التيار إلى حوالى 25mA وأيضا الجهد إلى 1.7V ، كما هو الحال فى ليد المخطط الثالث . المخطط الرابع يبين الدائرة الكهربية لطريقة التوصيل وهى تتكون من الليد ومقاومة تحديد التيار والبطارية . فى المخطط الخامس ، لن يعمل الليد لأنه موصل بطريقة خاطئة (معكوس) .

انخفاض (هبوط) الجهد المميز لليد :
عندما يتم توصيل الليد بالطريقة الصحيحة فى الدائرة فأن الليد سوف ينتج جهد بين طرفيه يسمى " انخفاض الجهد المميز" .
يجب تغذية الليد بجهد أعلى من جهده المميز من خلال مقاومة تسمى "مقاومة هبوط أو خفض الجهد " أو تسمى "مقاومة الحد أو تحديد التيار" ، لذلك فإن الليد سوف يعمل بشكل صحيح ويعطى إضاءة لمدة تتراوح من 10,000 إلى 50,000 ساعة على الأقل .
طريقة عمل الليد :
يتم توصيل الليد والمقاومة على التوالى عبر مصدر الجهد . عندما يرتفع الجهد من 0V ، لا يحدث شىء حتى يصل الجهد إلى حوالى 1.7V . عند هذا الجهد فإن "الليد الأحمر" يبدأ فى الإضاءة . عند زيادة الجهد ، يظل الجهد عبر الليد عند القيمة 1.7V ولكن يتزايد التيار خلال الليد وتزداد شدة إضاءته .

الآن نوجه اهتمامنا إلى التيار المار خلال الليد . عند زيادة التيار إلى 5mA ثم 10mA ثم 15mA ثم 20mA سوف تزداد شدة الإضاءة (السطوع) ، وعند 25mA سوف تصل إلى أقصى شدة إضاءة . سوف تزيد وعلى 25MA، وسوف يكون الحد الأقصى. وزيادة امدادات التيار الكهربائي ببساطة تغيير لون الصمام قليلا ولكن سوف البلورة داخل LED تبدأ في زيادة الحرارة وهذا سوف يقلل من الحياة إلى حد كبير. زيادة جهد المصدر ببساطة سوف يغير من لون الليد قليلا ولكن سوف تبدأ الكريستال الموجودة داخل الليد فى السخونة الزائدة وهذا سوف يؤدى إلى تخفيض عمر الليد بشكل كبير .
ما سبق هو مجرد مثال بسيط لأن كل ليد لها "هبوط جهد مميز" و أقصى تيار مختلف . الشكل أدناه يبين ليد متصل مع منبع 3V ومنبع 9V ومنبع 12V . مقاومات تحديد التيار مختلفة ، الدائرة الأولى تأخذ 6mA ، والثانية تأخذ 15mA ، والثالثة تأخذ 31mA . لكن الجهد عبر الليد هو نفسه فى جميع الحالات ، وذلك لأن الليد ينشىء "هبوط الجهد المميز" له ، وهو لا يتغير .


االملف الكامل على الرابط :


http://www.mediafire.com/download/aj...ting_Diode.zip