تبسيط المعادلات المنطقية - جدول كارنو

 مبدأ عمل مقحل من نوع موصفات Mosfet

إشكالية

نلاحظ انه كلما ازدادت استطاعة المرحل احتجنا إلى β اكبر : التحكم بالتيار خاصة في حالة دارة منطقية غير ممكن فما الحل ؟

التحكم بالتوتر الذي يستوجب مقاومة دخول كبيرة جدا و هذا ما لا توفره المقاحل الثنائية الأقطاب .

نلجأ في هذه الحالة إلى استعمال نوع أخر من المقاحل لها مقاومة دخول كبيرة قد تصل إلى 10¹² Ωو يستهلك استطاعة اقل بالنسبة للمقحل ثنائي القطب يسمى

مقحل MOSFET : مقحل بمفعول المجال شبه ناقل ذو طبقة أكسيد معدن

 

I_G=0  : بوابة معزولة و بالتالي تكون مقاومة الدخول كبيرة جدا .

V_DS:التوتر بين المصرف و المنبع

V_GS:التوتر بين البوابة و المنبع

I_D: شدة التيار في المصرف

 

- مقحل بقناة P : نتحكم فيه بتوتر سالب 

- مقحل بقناة N : نتحكم فيه بتوتر موجب (الأكثر استعمالا كون المنطق الموجب هو الأكثر شيوعا).

·    مقحل mosfet نوع N كقاطعة الكترونية

      V_DS=V_DD   و  I_D =0 و V_GS<V_T ≈0V إذا كان    مقحل مانع

   V_DS=0V  و  I_D =I_Dsat و  V_GS>V_T ≈V_DD إذا كان    مقحل ممرر

 

- شبكة المميزات لمقحل MOS  استطاعي نوع N

ماذا تلاحظ ؟

بالنسبة لمميزة التحويل( التحكم )عند تطبيق توتر تحكم V_GS يبدأ المقحل في التمرير ابتداء من توتر نسميه V_T توتر عتبة ويكون المقحل مانعا في حالة V_GS< V_T.

معادلة مميزة التحويل :  I_D = K ( V_GS – V_T )²   حيث      K : معامل الكسب (mA / V² )

بالنسبة لمميزة الخروج فهي تماثل مميزة الخروج لمقحل ثنائي القطب و الفرق يكمن في أن:

- التحكم في تيار الخروج I_C يكون بالتيار I_B بالنسبة للمقحل ثنائي القطب ( التحكم بالتيار)

- التحكم في تيار الخروج I_D يكون بتوتر الدخول V_GS بالنسبة للمقحل MOS ( التحكم بالتوتر)

مثال                                                                    

حسب الخصائص و القيم المحسوبة :          التحكم في محرك تيار مستمر ذو الخصائص (R = 0.6 Ω  P_an = 100W, , U_n = 24V)

خصائص المقحل: MOS IRF 640

                                                                                   I_D(ON) = 18A , V_T= 2…4V

                                                                      R_DS(ON)= 0.18Ω , V_DSmax = 200 V

                                                                                                                                        

خصائص الإشارة المنطقية :

الحالة المنطقية 1   V_S =  5V              

الحالة المنطقية 0   V_S =  0 V             

1- ما هي الحالة المنطقية لتشغيل المحرك ؟

الحالة المنطقية 1   (V_S=5V)  

2- اوجد تيار المحرك الممتص في التشغيل العادي ؟

I = P_an / U_n = 100 / 24                  I = 4.17A

3- من أجل الحالة المنطقية 0 ما هي قيمة كل من I_D وV_DS ؟

المقحل محصور و منه I_D =0   و= V_DD = 24V  V_DS

4- هل المقحل المستعمل يوافق شروط استعمال هذا المحرك ؟

 الشدة القصوى التي يتحملها المقحل عندما يكون ناقل I_D(on)  = 18A >I_D = 4.7A  

التوتر الأقصى الذي يتحمله المقحل عندما يكون مانع V_DSmax = 200V >V_DS = 24V 

المقحل المستعمل يوافق شروط استعمال هذا المحرك .

  

نشاط   

الشكل المقابل يمثل تركيب مبدئي للمركزية الغمازة  ( مولد نبضات )      

- قلد التركيب  باستعمال Multisim  

-         استبدل المقحل MOS بمقحل دارلينطون

 ثم قلد التركيب، ماذا تلاحظ؟

 

 

 

ملاحظات:

·       معظم الدارات الرقمية الحديثة مثل CMOS مصنوعة من مقاحل MOSFET لما تتميز به منّ:

- مقاومة دخول جد كبيرة و استهلاك ضعيف للتيار مقارنة بالدارات نوع TTL

- سهولة التصنيع و التكلفة المنخفضة .

- كثافة الدمج معتبرة تصل حتى دمج 10⁷ مقحل في الرقاقة الواحدة .

·       كما انه لا يخلو من بعض المساوئ أهمها :

- سرعة التبديل ضعيفة مقارنة بالعائلة TTL

 

****  مدونة الأستاذ حمدي شريف محمد ****

روابط تحميل الدرس

وثيقة التلميذ

تحميل على شكل  word      من     هنا         

تحميل على شكل  pdf       من     هنا                  

وثيقة الأستاذ

تحميل على شكل  word      من    هنا            

تحميل على شكل  pdf       من     هنا         

 

  

إذا أعجبك الدرس و كنت تريد شكري شارك الدرس مع أصدقائك في مختلف مواقع التواصل الاجتماعي

 

***************  مدونة الأستاذ حمدي شريف محمد ****************

 

طريقة التحميل من الموقع