الفصل 6

الترانزستورات

טרנזיסטורים

الصف الحادي عشر · 24 ساعات تعليمية

الترانزستور هو القطعة التي بُنيت عليها الإلكترونيات الحديثة: في كل مكبر عمليات عشرات منها، وفي كل معالج مليارات. للترانزستور وظيفتان أساسيتان. الأولى أن يعمل كـمُكبر: تيار صغير جدا في أحد أطرافه يتحكم بتيار كبير في طرف آخر. والثانية أن يعمل كـمفتاح إلكتروني يفتح ويغلق دائرة بأمر من إشارة كهربائية. في هذا الفصل نتعرف على الترانزستور ثنائي القطبية، نحسب نقطة عمله في التيار المستمر، نحلل مكبر الباعث المشترك للإشارة المتناوبة، ثم نشغّله كمفتاح يضيء ليدا.

في نهاية هذا الفصل سنعرف أن:

نصف مبنى الترانزستور ثنائي القطبية ونسمي أطرافه الثلاثة: القاعدة، المجمع والباعث.
نستعمل العلاقتين I_E = I_C + I_B و I_C = β·I_B لحساب تيارات الترانزستور.
نميّز بين حالات العمل الثلاث: القطع، المنطقة الفعالة والإشباع.
نحسب نقطة العمل (I_C , V_CE) لدائرة الباعث المشترك، ونرسم خط العمل ونحدد عليه نقطة العمل.
نرسم الدائرة المكافئة المبسطة للتيار المتناوب بواسطة h_ie و h_fe.
نحسب معامل تكبير الجهد A_V ، معامل تكبير التيار A_I ، مقاومة الدخل ومقاومة الخرج لمكبر الباعث المشترك.
نفحص شرط الإشباع β·I_B > I_C ونحسب تيارات الترانزستور عندما يعمل كمفتاح.
نصمم دائرة تشغّل ليدا بواسطة ترانزستور يعمل كمفتاح.

מבנה ועיקרון פעולה של טרנזיסטור דו-נושאי (BJT) – مبنى الترانزستور ثنائي القطبية ومبدأ عمله (BJT)

الترانزستور ثنائي القطبية (טרנזיסטור דו-נושאי): هو قطعة من شبه موصل (السيليكون غالبا) مبنية من ثلاث طبقات، ولها ثلاثة أطراف: القاعدة (בסיס) ورمزها B ، المجمع (קולט) ورمزه C ، والباعث (פולט) ورمزه E. الاسم المختصر بالإنجليزية هو BJT.

في الفصل السابق رأينا أن الدايود مبني من طبقتين، P و N. الترانزستور مبني من ثلاث طبقات: في ترانزستور من نوع NPN توجد طبقة رقيقة من النوع P (القاعدة) بين طبقتين من النوع N (المجمع والباعث). يوجد أيضا نوع معاكس، PNP ، وفيه كل الطبقات معكوسة.

من اليسار: مبنى ترانزستور NPN ، رمز الترانزستور NPN ، ورمز الترانزستور PNP

ملاحظة: السهم في الرمز مرسوم دائما على الباعث، ويدل على اتجاه التيار الاصطلاحي. في الترانزستور NPN السهم يتجه إلى الخارج: التيار يخرج من الباعث. في الترانزستور PNP السهم يتجه إلى الداخل، وكل التيارات والجهود فيه معكوسة. في هذا الكتاب، كما في امتحان البجروت، نحسب دوائر NPN فقط.

مبدأ العمل – עיקרון הפעולה:

بين القاعدة والباعث يوجد وصلة PN ، أي دايود. عندما نعطي هذه الوصلة انحيازا أماميا، بجهد V_BE يساوي جهد العتبة تقريبا، يدخل إلى القاعدة تيار صغير I_B. هذا التيار الصغير «يفتح الطريق» لتيار كبير I_C يمر من المجمع إلى الباعث. يمكن أن نشبّه الترانزستور بحنفية: حركة صغيرة لليد (تيار القاعدة) تتحكم بتدفق كبير للماء (تيار المجمع).

اتجاهات التيارات والجهود في الترانزستور NPN: I_B و I_C يدخلان، و I_E يخرج من الباعث

معامل تكبير التيار (הגבר הזרם של הטרנזיסטור): هو النسبة بين تيار المجمع وتيار القاعدة عندما يعمل الترانزستور في المنطقة الفعالة. رمزه β (ويُكتب أيضا h_FE) وليس له وحدة. قيمته النموذجية بين 50 و 300 ، وهي معطاة في السؤال.

علاقات التيارات في الترانزستور · זרמי הטרנזיסטור

I_E = I_C + I_B

I_C = β·I_B

I_E = (β + 1)·I_B

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_B	تيار القاعدة	[A]
I_C	تيار المجمع	[A]
I_E	تيار الباعث	[A]
β	معامل تكبير التيار للترانزستور	—

العلاقة الأولى هي قانون كيرشهوف للتيارات: كل ما يدخل إلى الترانزستور يخرج منه. العلاقة الثانية صحيحة في المنطقة الفعالة فقط. العلاقة الثالثة تنتج من تعويض الثانية في الأولى. لأن β كبير، تيار الباعث يساوي تيار المجمع تقريبا: I_E ≈ I_C. الجهد بين القاعدة والباعث عند التوصيل هو جهد العتبة لدايود السيليكون: V_BE = 0.7 V.

مثال 6.1

في ترانزستور β = 100 يمر تيار قاعدة I_B = 20 µA. نحسب تيار المجمع وتيار الباعث.

الحل:

نحسب تيار المجمع:

I_C = β·I_B = 100·20 µA = 2000 µA = 2 mA

نحسب تيار الباعث. ننتبه للوحدات: 20 µA = 0.02 mA.

I_E = I_C + I_B = 2 + 0.02 = 2.02 mA

I_C = 2 mA , I_E = 2.02 mA

سؤال 6.1: قسنا في ترانزستور يعمل في المنطقة الفعالة: I_C = 4.5 mA و I_E = 4.53 mA. ما هو تيار القاعدة؟ وما هي قيمة β؟

سؤال 6.2: في ترانزستور β = 200 يمر تيار مجمع I_C = 10 mA. ما هو تيار القاعدة؟ وما هو تيار الباعث؟

حالات عمل الترانزستور – מצבי הפעולה של הטרנזיסטור:

حسب تيار القاعدة، يكون الترانزستور في واحدة من ثلاث حالات:

القطع (קטעון): لا يوجد تيار قاعدة، ولذلك لا يمر تيار مجمع. الترانزستور مثل مفتاح مفتوح بين المجمع والباعث.
المنطقة الفعالة (תחום פעיל): تيار المجمع يتناسب مع تيار القاعدة، I_C = β·I_B. في هذه المنطقة يعمل الترانزستور كمُكبر.
الإشباع (רוויה): تيار القاعدة كبير، وتيار المجمع وصل إلى أكبر قيمة تسمح بها الدائرة الخارجية ولا يستطيع أن يكبر أكثر. الجهد V_CE ينخفض إلى قيمة صغيرة جدا، V_CE,sat ≈ 0.2 V ، والترانزستور مثل مفتاح مغلق.

الحالة	بالعبرية	تيار القاعدة	تيار المجمع	الجهد V_CE	يشبه
القطع	קטעון	I_B = 0	I_C = 0	V_CE = V_CC	مفتاحا مفتوحا
المنطقة الفعالة	תחום פעיל	I_B > 0	I_C = β·I_B	V_CE,sat < V_CE < V_CC	مُكبرا
الإشباع	רוויה	β·I_B > I_C	I_C = I_C,sat	V_CE = V_CE,sat ≈ 0.2 V	مفتاحا مغلقا

نرى الحالات الثلاث في المنحنيات المميزة (אופייני המוצא) للترانزستور: كل منحنى يبين تيار المجمع I_C حسب الجهد V_CE ، لتيار قاعدة ثابت. في المنطقة الفعالة المنحنيات أفقية تقريبا: تيار المجمع يتعلق بتيار القاعدة ولا يتعلق تقريبا بالجهد V_CE.

المنحنيات المميزة لترانزستور β = 150: القطع في الأسفل، الإشباع في اليسار، وبينهما المنطقة الفعالة

سؤال 6.3: قسنا في ثلاث دوائر، في كل واحدة منها V_CC = 12 V ، الجهد بين المجمع والباعث:
(أ) V_CE = 12 V.
(ب) V_CE = 0.2 V.
(ج) V_CE = 5.4 V. في أي حالة يعمل الترانزستور في كل دائرة؟

▶تجربة حية — مركز الترانزستورنغيّر تيار القاعدة ونرى كيف يتغير تيار المجمع والجهد V_CE ، وكيف ينتقل الترانزستور بين القطع، المنطقة الفعالة والإشباع.

⚠

المختبر غير متاح الآن. المادة في هذا الفصل كاملة من دونه — نواصل القراءة، ونعود إلى التجربة لاحقا أو نفتحها مباشرة من الرابط الذي تحت الإطار.

https://fahed-lab.com/transistors/transistor_center

نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/transistors/transistor_center

חישוב נקודת עבודה של טרנזיסטור בחיבור C.E עם ממתח עצמי, וסרטוט קו עבודה – حساب نقطة العمل لترانزستور بتوصيلة الباعث المشترك ورسم خط العمل (Operating Point)

توصيلة الباعث المشترك (חיבור פולט משותף (C.E)): هي دائرة يكون فيها الباعث مشتركا بين الدخل والخرج: إشارة الدخل تدخل إلى القاعدة، وإشارة الخرج تؤخذ من المجمع، والباعث موصول بالأرضي. نرمز لها C.E ، وهي التوصيلة الأكثر استعمالا في المكبرات.

الانحياز (ממתח): هو تزويد الترانزستور بجهود وتيارات مستمرة بواسطة مصدر الجهد V_CC ومقاومات، حتى يعمل في الحالة التي نريدها. بدون انحياز صحيح لا يستطيع الترانزستور أن يكبّر.

نقطة العمل (נקודת עבודה): هي القيم المستمرة للتيارات والجهود في الترانزستور عندما لا توجد إشارة في الدخل. نرمز لها Q ونصفها بالزوج (I_C , V_CE).

مقاومة القاعدة موصولة بمصدر التغذية – נגד הבסיס מחובר אל מקור ההזנה:

في أبسط دائرة انحياز، المرسومة في المثال التالي، المقاومة R_B توصل القاعدة بالمصدر V_CC وتحدد تيار القاعدة، والمقاومة R_C موصولة بين المصدر والمجمع. نحل الدائرة بثلاث خطوات، بحسب قانون كيرشهوف للجهود:

حلقة القاعدة: من V_CC عبر R_B ثم من القاعدة إلى الباعث وإلى الأرضي: V_CC = I_B·R_B + V_BE. منها نوجد I_B.
علاقة الترانزستور: I_C = β·I_B.
حلقة المجمع: من V_CC عبر R_C ثم من المجمع إلى الباعث وإلى الأرضي: V_CC = I_C·R_C + V_CE. منها نوجد V_CE.

نقطة العمل في دائرة مع مقاومة قاعدة إلى المصدر · נקודת העבודה

I_B = V_CC − V_BER_B

I_C = β·I_B

V_CE = V_CC − I_C·R_C

الرمز	المعنى	وحدة القياس
V_CC	جهد مصدر التغذية	[V]
R_B , R_C	مقاومة القاعدة ومقاومة المجمع	[Ω]
V_CE	الجهد بين المجمع والباعث	[V]

مثال 6.2

في الدائرة المرسومة: V_CC = 12 V ، R_B = 565 kΩ ، R_C = 2 kΩ ، β = 150. نحسب نقطة العمل ونحدد حالة الترانزستور.

الحل:

حلقة القاعدة:

I_B = V_CC − V_BER_B

I_B = 12 − 0.7565 kΩ = 11.3 V565 kΩ = 20 µA

تيار المجمع:

I_C = β·I_B = 150·20 µA = 3 mA

حلقة المجمع:

V_CE = V_CC − I_C·R_C = 12 − 3 mA·2 kΩ = 12 − 6 = 6 V

نفحص الحالة: حصلنا على V_CE = 6 V ، وهو أكبر من V_CE,sat = 0.2 V وأصغر من V_CC ، إذن الترانزستور في المنطقة الفعالة.

Q: I_C = 3 mA , V_CE = 6 V

ملاحظة: ننتبه للوحدات: عندما نضرب تيارا بالميلي أمبير في مقاومة بالكيلو أوم نحصل مباشرة على جهد بالفولت، لأن 10⁻³·10³ = 1. مثلا: 3 mA·2 kΩ = 6 V.

سؤال 6.4: في دائرة كالتي في المثال: V_CC = 10 V ، R_B = 465 kΩ ، R_C = 1.5 kΩ ، β = 200. ما هي نقطة العمل؟

خط العمل – קו העבודה:

معادلة حلقة المجمع، V_CE = V_CC − I_C·R_C ، تربط بين I_C و V_CE ولا تتعلق بالترانزستور نفسه بل بالمصدر وبالمقاومة R_C فقط. إذا رسمناها في مستوى المنحنيات المميزة نحصل على خط مستقيم.

خط العمل (خط الحمل) (קו העבודה (קו העומס)): هو الخط المستقيم الذي يبين كل الأزواج الممكنة (I_C , V_CE) في دائرة معينة. نقطة العمل Q تقع دائما على هذا الخط.

لرسم خط مستقيم تكفي نقطتان، ونختار نقطتي التقاطع مع المحورين:

نقطة القطع: نعوّض I_C = 0 فنحصل على V_CE = V_CC. هذه هي النقطة على المحور الأفقي.
نقطة الإشباع: نعوّض V_CE = 0 فنحصل على I_C = V_CCR_C. هذه هي النقطة على المحور العمودي، وهي أكبر تيار مجمع ممكن في الدائرة.

خط العمل لدائرة الباعث المشترك · קו העבודה

V_CE = V_CC − I_C·R_C

I_C,max = V_CCR_C

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_C,max	نقطة التقاطع مع محور التيار (نقطة الإشباع)؛ نقطة التقاطع مع محور الجهد هي V_CC	[A]

مثال 6.3

نرسم خط العمل للدائرة من المثال السابق (V_CC = 12 V ، R_C = 2 kΩ) ونحدد عليه نقطة العمل.

الحل:

نقطة القطع: I_C = 0 ، V_CE = V_CC = 12 V.

نقطة الإشباع: V_CE = 0 ، والتيار:

I_C,max = V_CCR_C = 12 V2 kΩ = 6 mA

نوصل بين النقطتين بخط مستقيم، ونحدد عليه نقطة العمل التي حسبناها: I_C = 3 mA ، V_CE = 6 V.

خط العمل بين النقطتين (12 V , 0) و (0 , 6 mA) ، وعليه نقطة العمل Q

نقطة العمل هي نقطة تقاطع خط العمل (بالأحمر) مع المنحنى المميز الذي يناسب I_B = 20 µA

في هذه الدائرة تقع Q في منتصف خط العمل تماما: V_CE = V_CC2. سنرى بعد قليل أن هذا هو أفضل مكان لها.

كيف تتحرك نقطة العمل – תזוזת נקודת העבודה:

تغيير R_B: المقاومة R_B تحدد تيار القاعدة. إذا صغّرنا R_B يكبر I_B ، يكبر I_C ، ويصغر V_CE: نقطة العمل تصعد على خط العمل نحو الإشباع. إذا كبّرنا R_B تنزل نقطة العمل نحو القطع. خط العمل نفسه لا يتغير، لأنه لا يتعلق بالمقاومة R_B.

R_B	I_B [µA]	β·I_B [mA]	I_C [mA]	V_CE [V]	الحالة
1.13 MΩ	10	1.5	1.5	9	المنطقة الفعالة
565 kΩ	20	3	3	6	المنطقة الفعالة
452 kΩ	25	3.75	3.75	4.5	المنطقة الفعالة
282.5 kΩ	40	6	5.9	0.2	الإشباع

في السطر الأخير حصلنا على β·I_B = 6 mA ، وهذا أكبر من أكبر تيار تسمح به الدائرة. الترانزستور وصل إلى الإشباع: الجهد V_CE لا ينزل تحت V_CE,sat = 0.2 V ، وتيار المجمع الحقيقي هو I_C = V_CC − V_CE,satR_C = 5.9 mA. في الإشباع العلاقة I_C = β·I_B لا تصح.

تغيير R_C: تيار القاعدة لا يتغير، ولذلك I_C = β·I_B لا يتغير ما دام الترانزستور في المنطقة الفعالة. الذي يتغير هو خط العمل: نقطة القطع V_CC تبقى في مكانها، ونقطة الإشباع V_CCR_C تنزل عندما تكبر R_C. نقطة العمل تتحرك أفقيا: كلما كبرت R_C صغر V_CE.

تغيير R_B: نقاط العمل الأربع من الجدول على نفس خط العمل

تغيير R_C مع نفس R_B = 565 kΩ: R_C = 1.5 kΩ (Q₁)، 2 kΩ (Q₂)، 3 kΩ (Q₃)

سؤال 6.5: في دائرة الباعث المشترك نكبّر المقاومة R_B ولا نغيّر شيئا آخر. ماذا يحدث لكل من I_B ، I_C و V_CE؟ والى أين تتحرك نقطة العمل؟

أكبر إشارة خرج بدون تشويه – מתח המוצא המרבי ללא עיוות:

عندما ندخل إشارة متناوبة إلى المكبر يتأرجح الجهد V_CE حول قيمته في نقطة العمل، ونقطة العمل اللحظية تتحرك على خط العمل صعودا ونزولا. لكن للحركة حدان: الجهد V_CE لا يستطيع أن يرتفع فوق V_CC (القطع) ولا أن ينزل تحت V_CE,sat (الإشباع). إذا حاولت الإشارة تجاوز أحد الحدين فإن قمتها تُقص، ونحصل على تشويه (עיוות).

أكبر اتساع لإشارة الخرج بدون قص · תנופת המוצא המרבית

V_o,max = min(V_CC − V_CE , V_CE − V_CE,sat)

الرمز	المعنى	وحدة القياس
V_o,max	أكبر اتساع متماثل لإشارة الخرج بدون تشويه: الأصغر بين المجال إلى الأعلى (حتى القطع) والمجال إلى الأسفل (حتى الإشباع)	[V]

نحسب مثلا أكبر اتساع بدون تشويه لنقاط العمل الثلاث الأولى في الجدول السابق (V_CC = 12 V). في كل سطر الأصغر بين المجالين هو الذي يحدد:

نقطة العمل	V_CE [V]	إلى الأعلى: V_CC − V_CE	إلى الأسفل: V_CE − V_CE,sat	V_o,max [V]
Q₁	9	3	8.8	3
Q₂	6	6	5.8	5.8
Q₃	4.5	7.5	4.3	4.3

أكبر إشارة نحصل عليها عندما تكون نقطة العمل في منتصف خط العمل، V_CE ≈ V_CC2. لهذا يختار المصمم R_B بحيث تقع Q في المنتصف.

نقطة العمل في المنتصف (V_CE = 6 V): اتساع 5.8 V بدون قص

نقطة العمل قريبة من القطع (V_CE = 9 V): نفس الإشارة تُقص من الأعلى عند V_CC

سؤال 6.6: في دائرة V_CC = 10 V نقطة العمل هي V_CE = 3 V. ما هو أكبر اتساع لإشارة الخرج بدون تشويه؟ وأي قمة تُقص أولا إذا كبّرنا الإشارة أكثر؟

دائرة مع مقاومة في الباعث – מעגל עם נגד פולט:

في دوائر كثيرة نضيف مقاومة R_E بين الباعث والأرضي. هذه المقاومة تجعل نقطة العمل أكثر ثباتا: إذا كبر التيار لسبب ما (مثلا بسبب ارتفاع الحرارة) يكبر هبوط الجهد على R_E ، فيصغر تيار القاعدة ويعود التيار إلى قيمته. في حلقة القاعدة يوجد الآن هبوط جهد إضافي، I_E·R_E ، وتيار الباعث هو I_E = (β + 1)·I_B:

V_CC = I_B·R_B + V_BE + I_E·R_E

V_CC = I_B·R_B + V_BE + (β + 1)·I_B·R_E

نقطة العمل في دائرة مع مقاومة باعث · מעגל עם נגד פולט

I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_E

I_C = β·I_B

I_E = I_C + I_B

V_CE = V_CC − I_C·R_C − I_E·R_E

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_E·R_E	هبوط الجهد على مقاومة الباعث R_E ، وهو جهد الباعث V_E	[V]

مثال 6.4

في الدائرة المرسومة: V_CC = 12 V ، R_B = 464 kΩ ، R_C = 3 kΩ ، R_E = 1 kΩ ، β = 100. نحسب نقطة العمل ونرسم خط العمل.

الحل:

حلقة القاعدة:

I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_E

I_B = 12 − 0.7464 kΩ + 101·1 kΩ = 11.3 V565 kΩ = 20 µA

التيارات:

I_C = β·I_B = 100·20 µA = 2 mA

I_E = I_C + I_B = 2 + 0.02 = 2.02 mA

حلقة المجمع:

V_CE = V_CC − I_C·R_C − I_E·R_E = 12 − 2 mA·3 kΩ − 2.02 mA·1 kΩ

V_CE = 12 − 6 − 2.02 = 3.98 V

خط العمل: لأن I_E ≈ I_C نكتب V_CE ≈ V_CC − I_C·(R_C + R_E). نقطة القطع هي V_CC = 12 V ، ونقطة الإشباع:

I_C,max = V_CCR_C + R_E = 12 V4 kΩ = 3 mA

خط العمل للدائرة مع R_E ونقطة العمل Q

Q: I_C = 2 mA , V_CE = 3.98 V

سؤال 6.7: في دائرة مع مقاومة باعث: V_CC = 10 V ، R_B = 365 kΩ ، R_C = 2 kΩ ، R_E = 1 kΩ ، β = 99. ما هي قيم I_B ، I_C ، I_E و V_CE؟

الانحياز الذاتي: مقاومة القاعدة موصولة بالمجمع – ממתח עצמי: נגד הבסיס מחובר אל הקולט:

الانحياز الذاتي (ממתח עצמי): هو دائرة انحياز توصل فيها مقاومة القاعدة R_B بالمجمع بدلا من المصدر V_CC. تيار القاعدة يؤخذ من جهد المجمع نفسه.

في هذه الدائرة، المرسومة في المثال التالي، يمر في المقاومة R_C تيار المجمع وتيار القاعدة معا، أي I_C + I_B = I_E. نكتب معادلة الحلقة من V_CC عبر R_C ، ثم عبر R_B ، ثم من القاعدة إلى الباعث:

V_CC = (I_C + I_B)·R_C + I_B·R_B + V_BE

V_CC = (β + 1)·I_B·R_C + I_B·R_B + V_BE

نقطة العمل في دائرة الانحياز الذاتي · ממתח עצמי

I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_C

I_C = β·I_B

V_CE = V_CC − (I_C + I_B)·R_C

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_C + I_B	التيار في المقاومة R_C ، ويساوي I_E	[A]
V_CE	يمكن حسابه أيضا من حلقة القاعدة: V_CE = I_B·R_B + V_BE	[V]

مثال 6.5

في دائرة الانحياز الذاتي المرسومة: V_CC = 12 V ، R_B = 363 kΩ ، R_C = 2 kΩ ، β = 100. نحسب نقطة العمل.

الحل:

تيار القاعدة:

I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_C

I_B = 12 − 0.7363 kΩ + 101·2 kΩ = 11.3 V565 kΩ = 20 µA

تيار المجمع والتيار في R_C:

I_C = β·I_B = 100·20 µA = 2 mA

I_C + I_B = 2 + 0.02 = 2.02 mA

الجهد بين المجمع والباعث:

V_CE = V_CC − (I_C + I_B)·R_C = 12 − 2.02 mA·2 kΩ = 7.96 V

نفحص النتيجة من حلقة القاعدة:

V_CE = I_B·R_B + V_BE = 20 µA·363 kΩ + 0.7 = 7.26 + 0.7 = 7.96 V

Q: I_C = 2 mA , V_CE = 7.96 V

ملاحظة: للانحياز الذاتي ميزتان. الأولى: نقطة العمل أكثر ثباتا. إذا كبر I_C ينخفض جهد المجمع، فيصغر تيار القاعدة المأخوذ منه، ويعود I_C إلى الانخفاض؛ هذه تغذية راجعة سالبة كالتي عرفناها في مكبرات العمليات. الثانية: الترانزستور لا يدخل إلى الإشباع أبدا، لأن V_CE = I_B·R_B + V_BE أكبر دائما من 0.7 V.

سؤال 6.8: في دائرة انحياز ذاتي: V_CC = 10 V ، R_B = 165 kΩ ، R_C = 3 kΩ ، β = 99. ما هي قيم I_B ، I_C و V_CE؟

نشاط: تجربة — الترانزستور في التيار المستمر. نبني دائرة الباعث المشترك مع مقاومة مجمع R_C = 2 kΩ ومصدر V_CC = 12 V ، ونوصل القاعدة بالمصدر عبر مقاومة ثابتة على التوالي مع مقاومة متغيرة (بوتنشيومتر). لكل وضع من أوضاع المقاومة المتغيرة نقيس بالمقياس المتعدد الجهد على R_B والجهد على R_C والجهد V_CE ، ونحسب منها I_B و I_C. نسجل النتائج في جدول. (أ) نرسم I_C حسب I_B ونوجد β من ميل الخط. (ب) نرسم خط العمل ونحدد عليه النقاط التي قسناها. (ج) نحدد من أي قيمة للمقاومة R_B يدخل الترانزستور إلى الإشباع، وكيف نعرف ذلك من القياسات.

סרטוט מעגל תמורה מופשט (h_fe , h_ie) של טרנזיסטור לאות חילופין – رسم الدائرة المكافئة المبسطة للترانزستور للإشارة المتناوبة (AC Equivalent Circuit)

حتى الآن حسبنا جهودا وتيارات مستمرة فقط. المكبر يعالج إشارة متناوبة صغيرة تُضاف إلى القيم المستمرة: تيار القاعدة يتأرجح قليلا حول I_B ، فيتأرجح تيار المجمع حول I_C بمقدار أكبر بـ β مرة، ويتأرجح جهد المجمع حول V_CE. نرمز للمقادير المتناوبة بأحرف صغيرة: v_i ، v_o ، i_b ، i_c.

مكثف الربط (קבל צימוד): هو مكثف نوصله على التوالي مع مدخل المكبر أو مع مخرجه. المكثف لا يمرر التيار المستمر، ولذلك لا يغيّر مصدر الإشارة ولا الحمل نقطة العمل؛ لكنه يمرر الإشارة المتناوبة. في تردد الإشارة نعتبره دائرة قصر.

مكبر باعث مشترك كامل: C₁ و C₂ مكثفا ربط، R_L مقاومة الحمل، و v_i مصدر الإشارة

نحلل المكبر على مرحلتين منفصلتين. في التيار المستمر المكثفات دوائر مفتوحة: نحذف C₁ ، C₂ وكل ما وراءهما، وتبقى دائرة الانحياز التي حسبنا لها نقطة العمل في البند السابق. في التيار المتناوب نرسم دائرة جديدة بحسب ثلاث قواعد:

كل مكثف يصبح دائرة قصر (سلكا)، لأن مقاومته للإشارة المتناوبة صغيرة جدا.
المصدر V_CC يصبح أرضيا. جهد المصدر ثابت لا يتغير مع الزمن، أي أن الجزء المتناوب فيه يساوي صفرا. لذلك كل مقاومة كانت موصولة بالمصدر V_CC تصبح موصولة بالأرضي.
الترانزستور يُستبدل بدائرته المكافئة: مقاومة h_ie بين القاعدة والباعث، ومصدر تيار h_fe·i_b بين المجمع والباعث.

الدائرة المكافئة للتيار المتناوب (מעגל תמורה לאות חילופין): هي دائرة مبنية من مقاومات ومصادر فقط، تتصرف مع الإشارة المتناوبة الصغيرة تماما كما يتصرف المكبر الحقيقي. بواسطتها نحسب التكبير بقوانين الدوائر التي نعرفها.

الدائرة المكافئة المبسطة للترانزستور · מעגל התמורה המופשט

v_be = h_ie·i_b

i_c = h_fe·i_b

الرمز	المعنى	وحدة القياس
h_ie	مقاومة الدخل للترانزستور بين القاعدة والباعث؛ قيمة نموذجية 1 kΩ حتى 5 kΩ	[Ω]
h_fe	معامل تكبير التيار للإشارة المتناوبة؛ في الامتحان h_fe = β	—
i_b , i_c	تيار القاعدة وتيار المجمع المتناوبان	[A]

نطبق القواعد على المكبر المرسوم أعلاه. المكثف C₁ يصبح سلكا، فيتصل مصدر الإشارة v_i مباشرة بالقاعدة. الطرف العلوي للمقاومة R_B ينتقل إلى الأرضي، فتصبح R_B بين القاعدة والأرضي، أي على التوازي مع h_ie. الطرف العلوي للمقاومة R_C ينتقل أيضا إلى الأرضي، فتصبح R_C بين المجمع والأرضي. المكثف C₂ يصبح سلكا، فتصبح R_L على التوازي مع R_C.

الدائرة المكافئة للتيار المتناوب لمكبر الباعث المشترك. الإطار المتقطع يحيط بالدائرة المكافئة للترانزستور نفسه

ملاحظة: اتجاه مصدر التيار في الرسم هو من المجمع إلى الباعث، كاتجاه تيار المجمع في الترانزستور. بسبب هذا الاتجاه يمر التيار في R_C و R_L من الأسفل إلى الأعلى، فيكون جهد الخرج سالبا عندما يكون جهد الدخل موجبا. هذا هو مصدر الإشارة السالبة في معادلة التكبير التي سنراها في البند التالي.

سؤال 6.9: في الدائرة المكافئة المرسومة h_ie = 2 kΩ و h_fe = 150 ، واتساع إشارة الدخل هو 20 mV. ما هو اتساع تيار القاعدة المتناوب i_b ؟ وما هو اتساع تيار المجمع المتناوب i_c ؟

سؤال 6.10: نرسم الدائرة المكافئة للتيار المتناوب لمكبر الباعث المشترك السابق عندما نفصل عنه الحمل R_L. أي مقاومة تبقى موصولة بين المجمع والأرضي؟

חישוב הגבר מתח והגבר זרם בחיבור C.E – حساب معامل تكبير الجهد ومعامل تكبير التيار في توصيلة الباعث المشترك (Voltage and Current Gain)

نحسب التكبير من الدائرة المكافئة بثلاث خطوات. في الدخل، الجهد v_i يقع كله على h_ie. في الخرج، تيار المصدر h_fe·i_b يمر في المقاومتين R_C و R_L الموصولتين على التوازي. نرمز لمقاومتهما المشتركة R_C∥R_L:

v_i = i_b·h_ie

v_o = −h_fe·i_b·(R_C∥R_L)

A_V = v_ov_i = −h_fe·i_b·(R_C∥R_L)i_b·h_ie

معامل تكبير الجهد لمكبر الباعث المشترك · הגבר המתח בחיבור C.E

A_V = v_ov_i = −h_fe·(R_C∥R_L)h_ie

R_C∥R_L = R_C·R_LR_C + R_L

الرمز	المعنى	وحدة القياس
A_V	معامل تكبير الجهد	—
R_C∥R_L	المقاومة المكافئة في المجمع للإشارة المتناوبة	[Ω]

إذا لم يكن هناك حمل (R_L مفصولة) تبقى في المجمع المقاومة R_C وحدها، ونحصل على A_V = −h_fe·R_Ch_ie. وصل الحمل يصغّر المقاومة المكافئة، ولذلك يصغّر التكبير.

ملاحظة: الإشارة السالبة في A_V تعني أن مكبر الباعث المشترك يعكس الطور (היפוך מופע): فرق الطور بين إشارة الخرج وإشارة الدخل هو 180°. عندما ترتفع v_i يكبر تيار القاعدة، يكبر تيار المجمع، يكبر هبوط الجهد على R_C ، وينخفض جهد المجمع.

مقاومة الدخل ومقاومة الخرج – התנגדות המבוא והתנגדות המוצא:

مقاومة الدخل ومقاومة الخرج للمكبر · התנגדות מבוא ומוצא

R_i = R_B∥h_ie

R_o ≈ R_C

الرمز	المعنى	وحدة القياس
R_i	مقاومة الدخل: المقاومة التي يراها مصدر الإشارة	[Ω]
R_o	مقاومة الخرج: المقاومة التي يراها الحمل عندما ينظر إلى المكبر	[Ω]

في الدائرة المكافئة يرى مصدر الإشارة المقاومتين R_B و h_ie على التوازي. لأن R_B أكبر بكثير من h_ie نحصل عادة على R_i ≈ h_ie. من جهة الخرج، مصدر التيار المثالي مقاومته لا نهائية، ولذلك تبقى R_C فقط.

معامل تكبير التيار – הגבר הזרם:

معامل تكبير التيار للمكبر هو النسبة بين التيار المتناوب في الحمل i_o والتيار المتناوب الذي يعطيه مصدر الإشارة i_i. نعوّض i_o = v_oR_L و i_i = v_iR_i:

معامل تكبير التيار لمكبر الباعث المشترك · הגבר הזרם

A_I = i_oi_i

A_I = A_V·R_iR_L

الرمز	المعنى	وحدة القياس
i_o	التيار المتناوب في الحمل R_L	[A]
i_i	التيار المتناوب الداخل إلى المكبر من مصدر الإشارة	[A]

كما تعلمنا في فصل مكبرات العمليات، نعبّر عن التكبير أيضا بالديسيبل. نحسب بحسب القيمة المطلقة للتكبير:

A_V[dB] = 20·log|A_V|

مثال 6.6

للمكبر المرسوم في بند الدائرة المكافئة: R_B = 565 kΩ ، R_C = 2 kΩ ، R_L = 2 kΩ ، h_fe = 150 ، h_ie = 2 kΩ. نحسب:
(أ) معامل تكبير الجهد، وبالديسيبل.
(ب) مقاومة الدخل ومقاومة الخرج.
(ج) معامل تكبير التيار.

الحل:

(أ) المقاومة المكافئة في المجمع:

R_C∥R_L = R_C·R_LR_C + R_L = 2·22 + 2 = 1 kΩ

A_V = −h_fe·(R_C∥R_L)h_ie = −150·1 kΩ2 kΩ = −75

A_V[dB] = 20·log|A_V| = 20·log(75) = 37.5 dB

(ب) مقاومة الدخل ومقاومة الخرج:

R_i = R_B∥h_ie = 565·2565 + 2 = 1.99 kΩ

R_o ≈ R_C = 2 kΩ

(ج) معامل تكبير التيار:

A_I = A_V·R_iR_L = −75·1.99 kΩ2 kΩ = −74.7

A_V = −75 , R_i = 1.99 kΩ , R_o = 2 kΩ , A_I = −74.7

مثال 6.7

ندخل إلى المكبر من المثال السابق إشارة جيب اتساعها 20 mV وترددها 1 kHz.
(أ) نحسب اتساع إشارة الخرج ونرسم الإشارتين.
(ب) نقطة العمل هي V_CE = 6 V. نحسب أكبر جهد وأصغر جهد في المجمع.

الحل:

(أ) اتساع إشارة الخرج:

V_om = |A_V|·V_im = 75·20 mV = 1500 mV = 1.5 V

نرسم إشارة الخرج تحت إشارة الدخل، على نفس محور الزمن. بسبب عكس الطور، عندما تكون v_i في قمتها الموجبة تكون v_o في قمتها السالبة:

إشارة الدخل v_i (في الأعلى) وإشارة الخرج v_o (في الأسفل): فرق الطور 180°

(ب) الجهد الكلي في المجمع هو الجهد المستمر V_CE مضافا إليه الإشارة المتناوبة:

V_C,max = V_CE + V_om = 6 + 1.5 = 7.5 V

V_C,min = V_CE − V_om = 6 − 1.5 = 4.5 V

القيمتان بين V_CE,sat و V_CC ، إذن الإشارة تخرج بدون قص.

V_om = 1.5 V , V_C,max = 7.5 V , V_C,min = 4.5 V

ملاحظة: بعد مكثف الربط C₂ يبقى الجزء المتناوب فقط: الجهد على الحمل R_L يتأرجح حول الصفر، بينما جهد المجمع يتأرجح حول V_CE. كذلك في القاعدة: الجهد الكلي هناك هو V_BE مضافا إليه v_i ، أي بين 0.72 V و 0.68 V في هذا المثال.

مثال 6.8

نفصل الحمل R_L عن المكبر نفسه.
(أ) نحسب معامل تكبير الجهد بدون حمل.
(ب) نحسب أكبر اتساع لإشارة الدخل تخرج معه إشارة الخرج بدون تشويه.
(ج) نرسم إشارة الخرج عندما يكون اتساع الدخل 60 mV.

الحل:

(أ) بدون حمل تبقى R_C وحدها في المجمع:

A_V = −h_fe·R_Ch_ie = −150·2 kΩ2 kΩ = −150

(ب) وجدنا في بند خط العمل أن أكبر اتساع للخرج بدون قص في نقطة العمل V_CE = 6 V هو V_o,max = 5.8 V. اتساع الدخل المناسب:

V_i,max = V_o,max150 = 5.8 V150 = 38.7 mV

(ج) اتساع 60 mV أكبر من V_i,max. لو لم يكن هناك قص لحصلنا على 150·60 mV = 9 V ، لكن الخرج لا يستطيع أن يتجاوز +6 V (القطع) ولا −5.8 V (الإشباع)، فتُقص القمتان:

إشارة خرج مشوَّهة: القمة الموجبة مقصوصة عند 6 V والقمة السالبة عند −5.8 V. الخط المنقط هو الإشارة لو لم يكن قص

A_V = −150 , V_i,max = 38.7 mV

سؤال 6.11: في مكبر باعث مشترك: h_fe = 100 ، h_ie = 2.5 kΩ ، R_C = 5 kΩ ، R_L = 5 kΩ. ما هو معامل تكبير الجهد؟ وما هو اتساع الخرج لإشارة دخل اتساعها 10 mV؟

مكبر مع مقاومة باعث ومكثف تمرير – מגבר עם נגד פולט וקבל עקיפה:

مكثف التمرير (קבל עקיפה): هو مكثف C_E نوصله على التوازي مع مقاومة الباعث R_E. في التيار المستمر هو دائرة مفتوحة، فتبقى R_E في الدائرة وتثبّت نقطة العمل. في التيار المتناوب هو دائرة قصر، فيوصل الباعث بالأرضي مباشرة و«يتجاوز» المقاومة R_E.

لذلك نحسب نقطة العمل مع R_E ، كما تعلمنا في بند نقطة العمل، ونرسم الدائرة المكافئة للتيار المتناوب بدون R_E: نحصل على نفس الدائرة المكافئة ونفس معادلة التكبير.

مثال 6.9

في المكبر المرسوم: V_CC = 12 V ، R_B = 464 kΩ ، R_C = 3 kΩ ، R_E = 1 kΩ ، R_L = 6 kΩ ، β = h_fe = 100 ، h_ie = 2 kΩ. مقاومة المكثفات مهملة.
(أ) نحسب نقطة العمل.
(ب) نحسب معامل تكبير الجهد.
(ج) إشارة الدخل هي جيب اتساعه 15 mV. نحسب أكبر جهد وأصغر جهد في الخرج v_o.

الحل:

(أ) في التيار المستمر المكثفات دوائر مفتوحة، وتبقى الدائرة التي حللناها في مثال سابق في هذا الفصل (دائرة مع مقاومة في الباعث). وجدنا هناك:

I_B = 20 µA , I_C = 2 mA , V_CE = 3.98 V

(ب) في التيار المتناوب المكثف C_E يقصر R_E ، والمقاومة المكافئة في المجمع هي:

R_C∥R_L = 3·63 + 6 = 2 kΩ

A_V = −h_fe·(R_C∥R_L)h_ie = −100·2 kΩ2 kΩ = −100

(ج) اتساع إشارة الخرج:

V_om = |A_V|·V_im = 100·15 mV = 1.5 V

الخرج مأخوذ بعد مكثف الربط C₂ ، ولذلك لا يوجد فيه جهد مستمر، وهو يتأرجح حول الصفر:

v_o,max = +1.5 V

v_o,min = −1.5 V

I_C = 2 mA , V_CE = 3.98 V , A_V = −100

نشاط: تجربة — الترانزستور كمكبر باعث مشترك للتيار المتناوب. نبني المكبر مع مكثفي ربط، ونتأكد أولا بالمقياس المتعدد من أن نقطة العمل قريبة من V_CE = V_CC2. نوصل بالمدخل مولد إشارة يعطي جيبا تردده 1 kHz واتساعه صغير (بضعة ميلي فولت)، ونعرض على قناتي راسم الإشارة جهد الدخل وجهد الخرج. (أ) نقيس V_pp للدخل وللخرج ونحسب A_V. (ب) نحدد فرق الطور بين الإشارتين. (ج) نكبّر اتساع الدخل ببطء حتى تبدأ قمة إشارة الخرج بالتسطح، ونسجل أكبر جهد خرج بدون تشويه. أي قمة قُصت أولا، وماذا يعلمنا ذلك عن مكان نقطة العمل؟ (د) نوصل حملا R_L ونقيس التكبير من جديد.

▶تجربة حية — مختبر مكبر الباعث المشتركنغيّر R_B ، R_C والحمل، ونرى نقطة العمل تتحرك على خط العمل، وإشارة الخرج تكبر وتنعكس، ومتى يبدأ القص.

⚠

https://fahed-lab.com/transistors/bjt_ce_amplifier_lab

نفتح المختبر في صفحة مستقلة ↗ fahed-lab.com/transistors/bjt_ce_amplifier_lab

פעולת טרנזיסטור כמתג, בדיקת התנאי לרוויה (β·I_B > I_C), חישוב זרמי הטרנזיסטור ברוויה – الترانزستور كمفتاح: فحص شرط الإشباع وحساب التيارات في الإشباع (Transistor as a Switch)

في المكبر حرصنا على أن يبقى الترانزستور في المنطقة الفعالة. في الدوائر الرقمية ودوائر التحكم نريد العكس تماما: أن يكون الترانزستور في إحدى الحالتين الطرفيتين فقط.

الترانزستور كمفتاح (טרנזיסטור כמתג): هو ترانزستور ينتقل بين حالتين فقط: القطع، وفيه لا يمر تيار في الحمل (مفتاح مفتوح)، والإشباع، وفيه يمر في الحمل أكبر تيار ممكن (مفتاح مغلق). الذي «يضغط» على المفتاح هو جهد الدخل V_i الموصول بالقاعدة عبر المقاومة R_B.

V_i = 0 (أو أي جهد أصغر من 0.7 V): لا يمر تيار قاعدة، I_B = 0 ، ولذلك I_C = 0. لا يوجد هبوط جهد على R_C ، و V_o = V_CE = V_CC. الترانزستور في القطع.
V_i مرتفع: يمر تيار قاعدة I_B = V_i − V_BER_B. إذا كان كبيرا كفاية يدخل الترانزستور إلى الإشباع، و V_o = V_CE,sat ≈ 0.2 V.

النموذجان المكافئان للترانزستور كمفتاح

الترانزستور في الإشباع · התנאי לרוויה

I_C,sat = V_CC − V_CE,satR_C

I_B = V_i − V_BER_B

β·I_B > I_C,sat

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_C,sat	تيار المجمع في الإشباع: تحدده الدائرة الخارجية وليس الترانزستور	[A]
V_CE,sat	الجهد بين المجمع والباعث في الإشباع، 0.2 V إذا لم يُعطَ غير ذلك	[V]
V_i	جهد الدخل الموصول بمقاومة القاعدة	[V]

كيف نفحص إذا كان الترانزستور في الإشباع؟ نحسب تيار القاعدة الحقيقي I_B ، ونحسب التيار I_C,sat الذي تسمح به الدائرة. ثم نقارن: التيار الذي «يطلبه» تيار القاعدة هو β·I_B. إذا كان أكبر من I_C,sat فالدائرة لا تستطيع أن تعطيه، والترانزستور في الإشباع. إذا كان أصغر، فالترانزستور في المنطقة الفعالة و I_C = β·I_B.

مثال 6.10

في دائرة المفتاح المرسومة: V_CC = 5 V ، R_C = 480 Ω ، R_B = 21.5 kΩ ، β = 100. جهد الدخل هو إشارة رقمية: 0 V أو 5 V. لكل واحد من المستويين نحدد حالة الترانزستور ونحسب I_B ، I_C ، I_E و V_o.

الحل:

V_i = 0: الجهد على القاعدة أصغر من 0.7 V ، والترانزستور في القطع:

I_B = 0 , I_C = 0 , I_E = 0 , V_o = V_CC = 5 V

V_i = 5 V: نحسب تيار القاعدة:

I_B = V_i − V_BER_B = 5 − 0.721.5 kΩ = 0.2 mA

نحسب تيار المجمع في الإشباع:

I_C,sat = V_CC − V_CE,satR_C = 5 − 0.2480 Ω = 10 mA

نفحص شرط الإشباع:

β·I_B = 100·0.2 mA = 20 mA > 10 mA

الشرط يتحقق، إذن الترانزستور في الإشباع. تيار المجمع هو I_C,sat وليس β·I_B:

I_C = 10 mA , V_o = V_CE,sat = 0.2 V

I_E = I_C + I_B = 10 + 0.2 = 10.2 mA

نلخص النتيجة: مستوى دخل منخفض يعطي خرجا مرتفعا، ومستوى دخل مرتفع يعطي خرجا منخفضا. الترانزستور كمفتاح يعكس المستوى المنطقي، كبوابة NOT.

إشارة الدخل الرقمية V_i وتحتها جهد الخرج V_o في المجمع

مثال 6.11

في دائرة مفتاح أخرى: V_CC = 12 V ، R_C = 1 kΩ ، R_B = 86 kΩ ، β = 100 ، و V_i = 5 V. هل الترانزستور في الإشباع؟ نحسب I_C و V_CE.

الحل:

I_B = V_i − V_BER_B = 5 − 0.786 kΩ = 50 µA

I_C,sat = V_CC − V_CE,satR_C = 12 − 0.21 kΩ = 11.8 mA

β·I_B = 100·50 µA = 5 mA < 11.8 mA

شرط الإشباع لا يتحقق. الترانزستور في المنطقة الفعالة، وتيار المجمع هو β·I_B:

I_C = β·I_B = 5 mA

V_CE = V_CC − I_C·R_C = 12 − 5 mA·1 kΩ = 7 V

هذا ليس مفتاحا جيدا: المفتاح المغلق يجب أن يكون الجهد عليه قريبا من الصفر، وهنا يقع عليه 7 V. الحل هو تصغير R_B.

I_C = 5 mA , V_CE = 7 V

حساب أكبر مقاومة قاعدة تضمن الإشباع – חישוב נגד הבסיס המרבי לרוויה:

في التصميم نعرف الحمل ونبحث عن R_B. من شرط الإشباع نوجد أصغر تيار قاعدة مطلوب، ومنه أكبر مقاومة قاعدة مسموحة:

مقاومة القاعدة العظمى للإشباع · נגד הבסיס המרבי

I_B,min = I_C,satβ

R_B,max = V_i − V_BEI_B,min

الرمز	المعنى	وحدة القياس
I_B,min	أصغر تيار قاعدة يوصل الترانزستور إلى حافة الإشباع	[A]
R_B,max	أكبر مقاومة قاعدة؛ نختار دائما مقاومة أصغر منها	[Ω]

نصحح مثلا دائرة المثال السابق (V_CC = 12 V ، R_C = 1 kΩ ، β = 100 ، V_i = 5 V):

I_B,min = I_C,satβ = 11.8 mA100 = 118 µA

R_B,max = V_i − V_BEI_B,min = 5 − 0.7118 µA = 36.4 kΩ

كل مقاومة أصغر من 36.4 kΩ تضمن الإشباع. المقاومة التي كانت في الدائرة، 86 kΩ ، أكبر منها، ولذلك لم يصل الترانزستور إلى الإشباع.

ملاحظة: قيمة β تختلف من ترانزستور إلى آخر حتى من نفس النوع. لذلك لا نختار R_B على الحافة تماما، بل مقاومة أصغر بمرتين أو أكثر، حتى يكون تيار القاعدة أكبر بوضوح من الحد الأدنى ويبقى الترانزستور في الإشباع بالتأكيد.

سؤال 6.12: في دائرة المفتاح الأولى (V_CC = 5 V ، R_C = 480 Ω ، β = 100 ، V_i = 5 V): ما هي أكبر مقاومة قاعدة تضمن الإشباع؟

من يشغّل المفتاح؟ – מי מפעיל את המתג:

جهد الدخل V_i يمكن أن يأتي من مصادر مختلفة عرفناها في الفصول السابقة:

إشارة رقمية من بوابة منطقية أو من متحكم: مستوى منخفض 0 V يقطع الترانزستور، ومستوى مرتفع (5 V أو 3.3 V) يشبعه.
خرج مُقارن (الفصل 4): المقارن يُخرج +V_sat أو مستوى منخفضا بحسب نتيجة المقارنة، وهذا الخرج يشبع الترانزستور أو يقطعه. إذا كان المستوى المنخفض للمقارن سالبا فإن وصلة القاعدة–الباعث في انحياز عكسي، والترانزستور في القطع.
مُجزِّء جهد مع مجس (الفصل 3): مقاومة ضوئية أو مقاومة حرارية مع مقاومة ثابتة. عندما يتغير الضوء أو الحرارة يتغير جهد القاعدة، وعندما يصل إلى 0.7 V يبدأ الترانزستور بالتوصيل.

مثال 6.12

في الدائرة المرسومة مقاومة ضوئية R_LDR ومقاومة R₂ = 7 kΩ تكوّنان مُجزِّء جهد موصولا بالقاعدة، و V_CC = 12 V. مقاومة المجس تصغر عندما يشتد الضوء.
(أ) ما هي قيمة R_LDR التي يبدأ عندها الترانزستور بالتوصيل؟
(ب) هل يضيء الليد في الضوء أم في الظلام؟

الحل:

(أ) ما دام الترانزستور في القطع لا يمر تيار في القاعدة، والمجزِّء غير محمَّل: V_B = V_CC·R₂R_LDR + R₂. الترانزستور يبدأ بالتوصيل عندما يصل V_B إلى 0.7 V:

V_CC·R₂R_LDR + R₂ = V_BE

R_LDR = R₂·V_CC − V_BEV_BE

R_LDR = 7 kΩ·12 − 0.70.7 = 113 kΩ

(ب) في الظلام R_LDR كبيرة جدا (أكبر من 113 kΩ)، الجهد V_B أصغر من 0.7 V ، والترانزستور في القطع: الليد مطفأ. في الضوء تصغر R_LDR ، يرتفع V_B ، يمر تيار قاعدة ويضيء الليد. الدائرة هي كاشف ضوء.

R_LDR = 113 kΩ

سؤال 6.13: نبدّل في دائرة المثال الأخير بين مكاني R_LDR و R₂ (المقاومة الضوئية الآن بين القاعدة والأرضي). متى يضيء الليد الآن؟

הפעלת דפ"א (LED) באמצעות טרנזיסטור הפועל כמתג – تشغيل ليد بواسطة ترانزستور يعمل كمفتاح (Driving an LED)

مخرج بوابة منطقية أو متحكم يستطيع أن يعطي تيارا صغيرا فقط، وجهده محدود. عندما نريد تشغيل حمل يحتاج إلى تيار أكبر أو إلى جهد أعلى، مثل ليد قوي، مرحّل أو محرك صغير، نضع بينهما ترانزستورا يعمل كمفتاح: المخرج يعطي تيار القاعدة الصغير، والمصدر V_CC يعطي تيار الحمل الكبير.

نوصل الليد على التوالي مع المقاومة R_C في المجمع. عرفنا في الفصل 5 أن الليد يحتاج إلى مقاومة تحدد تياره. عندما يكون الترانزستور في الإشباع نكتب معادلة حلقة المجمع: V_CC = I_LED·R_C + V_LED + V_CE,sat.

مقاومة المجمع لليد مع ترانزستور · נגד הקולט לדפ"א

R_C = V_CC − V_LED − V_CE,satI_LED

I_C,sat = I_LED

الرمز	المعنى	وحدة القياس
V_LED	الجهد على الليد عندما يضيء (معطى في السؤال)	[V]
I_LED	التيار المطلوب في الليد	[A]
R_C	المقاومة التي تحدد تيار الليد	[Ω]

مثال 6.13

نريد أن يضيء ليد بتيار I_LED = 10 mA عندما يكون خرج بوابة منطقية 5 V ، وأن ينطفئ عندما يكون الخرج 0 V. معطى: V_CC = 5 V ، V_LED = 1.8 V ، V_CE,sat = 0.2 V ، β = 100.
(أ) نحسب R_C.
(ب) نحسب أكبر مقاومة قاعدة تضمن الإشباع.
(ج) نختار R_B = 22 kΩ ونفحص شرط الإشباع.

الحل:

(أ) من حلقة المجمع في الإشباع:

R_C = V_CC − V_LED − V_CE,satI_LED = 5 − 1.8 − 0.210 mA = 3 V10 mA = 300 Ω

(ب) تيار المجمع في الإشباع هو تيار الليد:

I_B,min = I_C,satβ = 10 mA100 = 0.1 mA

R_B,max = V_i − V_BEI_B,min = 5 − 0.70.1 mA = 43 kΩ

(ج) مع R_B = 22 kΩ نحصل على I_B = 4.3 V22 kΩ = 0.195 mA ، و β·I_B = 19.5 mA أكبر بوضوح من 10 mA: الترانزستور في الإشباع والليد يضيء. عندما V_i = 0 الترانزستور في القطع، لا يمر تيار، والليد مطفأ.

R_C = 300 Ω , R_B,max = 43 kΩ

سؤال 6.14: متحكم يعمل بجهد 3.3 V يجب أن يشغّل ليدا قويا موصولا بمصدر V_CC = 12 V. معطى: V_LED = 1.8 V ، I_LED = 20 mA ، V_CE,sat = 0.2 V ، β = 100. ما هي المقاومة R_C المطلوبة؟ وما هي أكبر مقاومة قاعدة تضمن الإشباع؟

نظام كامل: مجس، مقارن، ترانزستور وليد – מערכת שלמה: חיישן, משווה, טרנזיסטור ודפ"א:

نجمع الآن ما تعلمناه في أربعة فصول في دائرة إنذار حرارة. مقاومة حرارية R_NTC (تصغر مقاومتها عندما ترتفع الحرارة) تكوّن مع R₁ مُجزِّء جهد. مقارن يقارن جهد المجزِّء V₊ بالجهد المرجعي V_ref ، وخرجه V_A يشغّل ترانزستورا يضيء ليد الإنذار.

مثال 6.14

في دائرة الإنذار المرسومة: V_CC = 12 V ، R₁ = 10 kΩ ، V_ref = 4 V. خرج المقارن هو 10 V عندما V₊ > V_ref و 0 V عندما V₊ < V_ref. معطى أيضا: V_LED = 1.8 V ، I_LED = 20 mA ، β = 100 ، R_B = 22 kΩ.
(أ) عند أي قيمة للمقاومة R_NTC يتبدل خرج المقارن؟
(ب) هل يضيء الليد في الحرارة المرتفعة أم المنخفضة؟
(ج) نحسب R_C.
(د) نفحص أن الترانزستور في الإشباع.

الحل:

(أ) المقارن يتبدل عندما V₊ = V_ref. دخل المقارن لا يأخذ تيارا، والمجزِّء غير محمَّل:

V₊ = V_CC·R₁R_NTC + R₁ = V_ref

R_NTC = R₁·V_CC − V_refV_ref

R_NTC = 10 kΩ·12 − 44 = 20 kΩ

(ب) عندما ترتفع الحرارة تصغر R_NTC تحت 20 kΩ ، يرتفع V₊ فوق V_ref ، خرج المقارن يصبح 10 V ، والترانزستور يوصل: الليد يضيء في الحرارة المرتفعة.

(ج) مقاومة المجمع:

R_C = V_CC − V_LED − V_CE,satI_LED = 12 − 1.8 − 0.220 mA = 500 Ω

(د) جهد الدخل للترانزستور هو خرج المقارن، V_A = 10 V:

I_B = V_A − V_BER_B = 10 − 0.722 kΩ = 0.423 mA

β·I_B = 100·0.423 mA = 42.3 mA > 20 mA

شرط الإشباع يتحقق، والليد يضيء بالتيار المطلوب.

R_NTC = 20 kΩ , R_C = 500 Ω

سؤال 6.15: في دائرة الإنذار من المثال الأخير نريد أن يضيء الليد في الحرارة المنخفضة. ما هو أبسط تغيير في الدائرة يحقق ذلك؟

ملخّص قوانين الفصل:

القانون	الصيغة
تيارات الترانزستور	I_E = I_C + I_B
المنطقة الفعالة	I_C = β·I_B
تيار القاعدة: R_B إلى المصدر	I_B = V_CC − V_BER_B
تيار القاعدة: مع مقاومة باعث	I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_E
تيار القاعدة: انحياز ذاتي	I_B = V_CC − V_BER_B + (β + 1)·R_C
خط العمل	V_CE = V_CC − I_C·R_C
نقطتا خط العمل	(V_CC , 0) , (0 , V_CCR_C)
أكبر اتساع خرج بدون تشويه	V_o,max = min(V_CC − V_CE , V_CE − V_CE,sat)
معامل تكبير الجهد	A_V = −h_fe·(R_C∥R_L)h_ie
مقاومة الدخل ومقاومة الخرج	R_i = R_B∥h_ie , R_o ≈ R_C
معامل تكبير التيار	A_I = A_V·R_iR_L
تيار المجمع في الإشباع	I_C,sat = V_CC − V_CE,satR_C
شرط الإشباع	β·I_B > I_C,sat
مقاومة القاعدة العظمى للإشباع	R_B,max = β·(V_i − V_BE)I_C,sat
مقاومة المجمع لليد	R_C = V_CC − V_LED − V_CE,satI_LED

قاموس المصطلحات – מילון מונחים:

بالعربية	بالعبرية (كما تظهر في الامتحان)	English
الترانزستور ثنائي القطبية	טרנזיסטור דו-נושאי	Bipolar Junction Transistor (BJT)
القاعدة / المجمع / الباعث	בסיס / קולט / פולט	Base / Collector / Emitter
معامل تكبير التيار	הגבר הזרם של הטרנזיסטור	Current gain (β)
القطع	קטעון	Cutoff
المنطقة الفعالة	תחום פעיל	Active region
الإشباع (التشبع)	רוויה	Saturation
الباعث المشترك	פולט משותף	Common Emitter (C.E)
الانحياز	ממתח	Bias
الانحياز الذاتي	ממתח עצמי	Self bias (collector feedback)
نقطة العمل (نقطة السكون)	נקודת עבודה	Operating point (Q)
خط العمل (خط الحمل)	קו עבודה (קו העומס)	Load line
المنحنى المميز	אופיין	Characteristic curve
الدائرة المكافئة للتيار المتناوب	מעגל תמורה לאות חילופין	AC equivalent circuit
مكثف الربط	קבל צימוד	Coupling capacitor
مكثف التمرير	קבל עקיפה	Bypass capacitor
معامل تكبير الجهد	הגבר מתח	Voltage gain
معامل تكبير التيار للمكبر	הגבר זרם	Current gain
عكس الطور	היפוך מופע	Phase inversion
مقاومة الدخل / مقاومة الخرج	התנגדות מבוא / מוצא	Input / Output resistance
التشويه / القص	עיוות / קיטום	Distortion / Clipping
الترانزستور كمفتاح	טרנזיסטור כמתג	Transistor switch
شرط الإشباع	התנאי לרוויה	Saturation condition
الليد	דפ"א	LED

أسئلة للتمرين:

في ترانزستور β = 120 يمر تيار قاعدة I_B = 25 µA. نحسب I_C و I_E.

الإجابات: I_C = 3 mA ، I_E = 3.025 mA

قسنا في ترانزستور يعمل في المنطقة الفعالة I_E = 8.08 mA و I_C = 8 mA. نحسب I_B و β.

الإجابات: I_B = 80 µA ، β = 100

نكتب لكل حالة من حالات عمل الترانزستور الثلاث: ما هو تيار المجمع، ما هو الجهد V_CE ، وبماذا يشبه الترانزستور.

الإجابات: القطع: I_C = 0 ، V_CE = V_CC ، مفتاح مفتوح. المنطقة الفعالة: I_C = β·I_B ، V_CE بين 0.2 V و V_CC ، مُكبر. الإشباع: I_C = I_C,sat ، V_CE ≈ 0.2 V ، مفتاح مغلق

في الدائرة المرسومة β = 125. نحسب I_B ، I_C و V_CE ونحدد حالة الترانزستور.

الإجابات: I_B = 20 µA ، I_C = 2.5 mA ، V_CE = 3.75 V ، المنطقة الفعالة

للدائرة من السؤال السابق:
(أ) نحسب نقطتي تقاطع خط العمل مع المحورين ونرسمه.
(ب) نحدد عليه نقطة العمل.
(ج) ما هو أكبر اتساع لإشارة الخرج بدون تشويه؟

الإجابات: نقطة القطع (10 V , 0) ، نقطة الإشباع (0 , 4 mA) ، Q: (3.75 V , 2.5 mA) ، V_o,max = 3.55 V

في دائرة باعث مشترك مع مقاومة قاعدة إلى المصدر: V_CC = 12 V ، R_C = 3 kΩ ، β = 100. ما هي المقاومة R_B التي تضع نقطة العمل في منتصف خط العمل (V_CE = V_CC2)؟

الإجابات: I_C = 2 mA ، I_B = 20 µA ، R_B = 565 kΩ

في الشكل خط العمل لدائرة باعث مشترك ونقطة العمل Q. تيار القاعدة في نقطة العمل هو I_B = 25 µA. نقرأ من الشكل ونحسب:
(أ) V_CC.
(ب) R_C.
(ج) β.

الإجابات: V_CC = 10 V ، R_C = 2 kΩ ، β = 120

في دائرة الباعث المشترك نكبّر المقاومة R_C ولا نغيّر R_B. الترانزستور يبقى في المنطقة الفعالة. ماذا يحدث لكل من I_B ، I_C ، V_CE ولخط العمل؟

الإجابات: I_B و I_C لا يتغيران؛ V_CE يصغر؛ نقطة القطع تبقى ونقطة الإشباع V_CCR_C تنزل، فيصبح الخط أقل ميلا

في الدائرة المرسومة β = 99. نحسب I_B ، I_C ، I_E ، جهد الباعث V_E والجهد V_CE.

الإجابات: I_B = 20 µA ، I_C = 1.98 mA ، I_E = 2 mA ، V_E = 2 V ، V_CE = 4.04 V

10.

في دائرة الانحياز الذاتي المرسومة β = 99. نحسب I_B ، I_C و V_CE. لماذا لا يستطيع هذا الترانزستور أن يدخل إلى الإشباع؟

الإجابات: I_B = 20 µA ، I_C = 1.98 mA ، V_CE = 4 V ؛ لأن V_CE = I_B·R_B + V_BE أكبر دائما من 0.7 V

11.

في المكبر المرسوم: β = h_fe = 120 ، h_ie = 1.5 kΩ ، ومقاومة المكثفات مهملة.
(أ) نحسب نقطة العمل.
(ب) نرسم الدائرة المكافئة للتيار المتناوب.
(ج) نحسب A_V ، R_i و R_o.
(د) نحسب A_I.

الإجابات: I_C = 2.4 mA ، V_CE = 2.8 V ، A_V = −160 ، R_i = 1.495 kΩ ، R_o = 3 kΩ ، A_I = −39.9

12.

نفصل الحمل R_L عن المكبر من السؤال السابق.
(أ) نحسب A_V ونعبّر عنه بالديسيبل.
(ب) إشارة الدخل جيب اتساعه 5 mV. نحسب اتساع الخرج.
(ج) نحسب أكبر جهد وأصغر جهد في المجمع.

الإجابات: A_V = −240 ، 47.6 dB ، V_om = 1.2 V ، V_C,max = 4 V ، V_C,min = 1.6 V

13.

للمكبر بدون حمل من السؤال السابق: ما هو أكبر اتساع لإشارة الخرج بدون تشويه؟ وما هو اتساع إشارة الدخل المناسب؟ أي قمة من إشارة الخرج تُقص أولا؟

الإجابات: V_o,max = 2.6 V ، V_i,max = 10.8 mV ؛ تُقص القمة السالبة أولا (الإشباع)

14.

في مكبر باعث مشترك مع حمل R_L = 4 kΩ قسنا: v_i(t) = 0.05·sin(2000·π·t) [V] و v_o(t) = −4·sin(2000·π·t) [V]. معطى h_fe = 100 و h_ie = 2.5 kΩ.
(أ) نحسب A_V.
(ب) ما هو فرق الطور بين الإشارتين؟
(ج) نحسب المقاومة R_C∥R_L ، ومنها R_C.

الإجابات: A_V = −80 ، 180° ، R_C∥R_L = 2 kΩ ، R_C = 4 kΩ

15.

في دائرة المفتاح المرسومة β = 80.
(أ) نحسب I_B و I_C,sat.
(ب) نفحص شرط الإشباع.
(ج) نحسب I_C ، I_E و V_o عندما V_i = 5 V وعندما V_i = 0.

الإجابات: I_B = 0.43 mA ، I_C,sat = 20 mA ، β·I_B = 34.4 mA > 20 mA (إشباع)، I_C = 20 mA ، I_E = 20.43 mA ، V_o = 0.2 V ؛ عند V_i = 0: I_C = 0 ، V_o = 12 V

16.

للدائرة من السؤال السابق: ما هي أكبر مقاومة قاعدة R_B تضمن الإشباع؟

الإجابات: I_B,min = 0.25 mA ، R_B,max = 17.2 kΩ

17.

في الدائرة المرسومة يجب أن يضيء الليد بتيار 20 mA عندما V_i = 5 V. معطى: V_LED = 2.8 V ، V_CE,sat = 0.2 V ، β = 50.
(أ) نحسب R_C.
(ب) نحسب أكبر R_B تضمن الإشباع.
(ج) ما هو تيار الباعث مع هذه المقاومة؟

الإجابات: R_C = 300 Ω ، I_B,min = 0.4 mA ، R_B,max = 10.75 kΩ ، I_E = 20.4 mA

18.

مُجزِّء جهد مبني من مقاومة ضوئية R_LDR (بين V_CC = 5 V والقاعدة) ومقاومة R₂ = 1.4 kΩ (بين القاعدة والأرضي) يشغّل ترانزستورا مع ليد، كما في المثال في بند الترانزستور كمفتاح. عند أي قيمة للمقاومة R_LDR يبدأ الترانزستور بالتوصيل؟

الإجابات: R_LDR = 8.6 kΩ

الإجابات النهائية لأسئلة الفصل

6.1 I_B = 30 µA ، β = 150

6.2 I_B = 50 µA ، I_E = 10.05 mA

6.3 (أ) القطع، (ب) الإشباع، (ج) المنطقة الفعالة

6.4 I_B = 20 µA ، I_C = 4 mA ، V_CE = 4 V

6.5 I_B يصغر، I_C يصغر، V_CE يكبر؛ نقطة العمل تنزل على خط العمل نحو القطع

6.6 V_o,max = 2.8 V ؛ تُقص القمة السفلى أولا (الإشباع)

6.7 I_B = 20 µA ، I_C = 1.98 mA ، I_E = 2 mA ، V_CE = 4.04 V

6.8 I_B = 20 µA ، I_C = 1.98 mA ، V_CE = 4 V

6.9 i_b = v_ih_ie = 10 µA ، i_c = h_fe·i_b = 1.5 mA

6.10 تبقى R_C وحدها بين المجمع والأرضي؛ باقي الدائرة لا يتغير

6.11 A_V = −100 ، V_om = 1 V

6.12 I_B,min = 0.1 mA ، R_B,max = 43 kΩ

6.13 في الظلام: عندما تكبر R_LDR يرتفع جهد القاعدة ويوصل الترانزستور

6.14 R_C = 500 Ω ، I_B,min = 0.2 mA ، R_B,max = 13 kΩ

6.15 نبدّل بين مدخلي المقارن (المجزِّء إلى المدخل العاكس و V_ref إلى غير العاكس)، أو نبدّل بين مكاني R_NTC و R₁

שאלות בגרות – أسئلة بجروت للفصل 6

الأسئلة التالية مأخوذة كما هي من امتحانات البجروت لوزارة التربية والتعليم، في موضوع الإلكترونيات والحاسوب (אלקטרוניקה ומחשבים)، وتظهر بالعبرية كما في الامتحان. تحت كل سؤال ترجمة البنود إلى العربية والإجابات النهائية. الحل الكامل، خطوة بعد خطوة وبالعربية، موجود في موقع المؤلف: نضغط على الرابط تحت السؤال.

بجروت 2026 السؤال 3 — مضخّم ترانزستور بالباعث المشترك (CE)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	نقطة العمل (I_C , V_CE)	R_E = 500 kΩ: I_C ≈ 18.1 µA ; V_CE ≈ 0.74 V R_E = 500 Ω: I_C ≈ 2.06 mA ; V_CE ≈ 4.82 V
البند ب	نموذج الإشارة الصغيرة للتيّار المتناوب	في الحل الكامل
البند ج	كسب الجهد A_V	في الحل الكامل
البند د	الجهد الأقصى والأدنى في الخرج	V_o(max) = +0.6 V ; V_o(min) = -0.6 V

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2026 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2025 السؤال 3 — مضخّم ترانزستور بباعث مشترك (CE) مع ديود

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ1	كسب الجهد A_V	في الحل الكامل
البند أ2	قيمة المقاوم R_C	R_C = 2.4 kΩ
البند ب	نقطة العمل (I_C , V_CE)	I_C = 2 mA ; V_CE = 4.5 V
البند ج	الجهد الأقصى والأدنى في النقطتين X وY	X: 0.6 V … 0.8 V ; Y: 1.5 V … 7.5 V
البند د	خطّ عمل الترانزستور	في الحل الكامل

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2025 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2024 السؤال 3 — ترانزستور كمفتاح يُشغّل ليد (LED)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	التيّار عبر الليد (LED)‏ (T في الإشباع)	I_LED = I_C = 16.5 mA
البند ب	المقاومة القصوى لـR_B للحفاظ على الإشباع (V_i = 5V)	R_B(max) ≈ 26.06 kΩ
البند ج	شكل جهد الخرج V_o(t)	في الحل الكامل

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2024 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2023 السؤال 5 — مضخّم ترانزستور بباعث مشترك (انحياز مجزّئ جهد)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	نقطة العمل (I_C , V_CE)	I_C ≈ 3.48 mA ; V_CE ≈ 11.52 V
البند ب	الدائرة المكافئة لإشارة التيّار المتناوب (AC)	في الحل الكامل
البند ج	كسب الجهد A_Vs	في الحل الكامل
البند د	V_A(t) و-V_o(t): القيم القصوى والدنيا	V_A: 8.19V ↔ 14.85V ; V_o: -3.33V ↔ +3.33V

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2023 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2022 السؤال 1 — مضخّم ترانزستور بالباعث المشترك (CE)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	مقاومة المقاوم R_C (معطى A_V = −200)	R_C = 3 kΩ
البند ب	جهد التغذية V_CC (المعطيات I_C = 2 mA , V_CE = 6V)	V_CC = 12 V
البند ج	مقاومة المقاوم R_B	R_B = 565 kΩ
البند د	حالة الترانزستور عندما R_B = 200 kΩ	في الحل الكامل

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2022 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2021 (موعد ب) السؤال 3 — مضخّم ترانزستور بالباعث المشترك (CE)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	معامل التضخيم β	β = 50
البند ب	جهد التغذية V_CC والمقاومة R_C	V_CC = 10 V ; R_C = 2 kΩ
البند ج	المقاومة R_B	R_B = 232.5 kΩ
البند د	نموذج التيّار المتناوب وكسب الجهد A_V	في الحل الكامل

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2021-b في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2021 السؤال 3 — مضخّم ترانزستور بباعث مشترك (CE) مع خطّ حمل

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	مقاومة المقاوم R_C	R_C = 3 kΩ
البند ب	المقاوم R_B من أجل V_CE = 9V	R_B = 1.13 MΩ
البند ج	نموذج الإشارة الصغيرة المتناوبة للدائرة	في الحل الكامل
البند د	كسب الجهد A_V	في الحل الكامل

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2021 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

بجروت 2020 السؤال 3 — مضخّم ترانزستور بالباعث المشترك (CE)

البند	المطلوب	الإجابة النهائية
البند أ	كسب الجهد A_V من راسم الذبذبات	في الحل الكامل
البند ب	نموذج التيّار المتردّد (دائرة مكافئة)	في الحل الكامل
البند ج	المقاومة R_C	R_C = 1200 Ω = 1.2 kΩ
البند د	نقطة عمل الترانزستور	I_C ≈ 9.65 mA ; V_CE ≈ 8.42 V

الحل الكامل بالعربية لامتحان 2020 في موقع المؤلف: fahed-lab.com/exams

لوحة القوانين: كل قوانين هذا الفصل مجموعة مع رسومها وجداول رموزها في الفصل 10 — لوحة القوانين الشاملة. (נוסחאון הספר)

الترانزستورات

מבנה ועיקרון פעולה של טרנזיסטור דו-נושאי (BJT) – مبنى الترانزستور ثنائي القطبية ومبدأ عمله (BJT)

مبدأ العمل – עיקרון הפעולה:

حالات عمل الترانزستور – מצבי הפעולה של הטרנזיסטור:

חישוב נקודת עבודה של טרנזיסטור בחיבור C.E עם ממתח עצמי, וסרטוט קו עבודה – حساب نقطة العمل لترانزستور بتوصيلة الباعث المشترك ورسم خط العمل (Operating Point)

مقاومة القاعدة موصولة بمصدر التغذية – נגד הבסיס מחובר אל מקור ההזנה:

خط العمل – קו העבודה:

كيف تتحرك نقطة العمل – תזוזת נקודת העבודה:

أكبر إشارة خرج بدون تشويه – מתח המוצא המרבי ללא עיוות:

دائرة مع مقاومة في الباعث – מעגל עם נגד פולט:

الانحياز الذاتي: مقاومة القاعدة موصولة بالمجمع – ממתח עצמי: נגד הבסיס מחובר אל הקולט:

סרטוט מעגל תמורה מופשט (hfe , hie) של טרנזיסטור לאות חילופין – رسم الدائرة المكافئة المبسطة للترانزستور للإشارة المتناوبة (AC Equivalent Circuit)

חישוב הגבר מתח והגבר זרם בחיבור C.E – حساب معامل تكبير الجهد ومعامل تكبير التيار في توصيلة الباعث المشترك (Voltage and Current Gain)

مقاومة الدخل ومقاومة الخرج – התנגדות המבוא והתנגדות המוצא:

معامل تكبير التيار – הגבר הזרם:

مكبر مع مقاومة باعث ومكثف تمرير – מגבר עם נגד פולט וקבל עקיפה:

פעולת טרנזיסטור כמתג, בדיקת התנאי לרוויה (β·IB > IC), חישוב זרמי הטרנזיסטור ברוויה – الترانزستور كمفتاح: فحص شرط الإشباع وحساب التيارات في الإشباع (Transistor as a Switch)

حساب أكبر مقاومة قاعدة تضمن الإشباع – חישוב נגד הבסיס המרבי לרוויה:

من يشغّل المفتاح؟ – מי מפעיל את המתג:

הפעלת דפ"א (LED) באמצעות טרנזיסטור הפועל כמתג – تشغيل ليد بواسطة ترانزستور يعمل كمفتاح (Driving an LED)

نظام كامل: مجس، مقارن، ترانزستور وليد – מערכת שלמה: חיישן, משווה, טרנזיסטור ודפ"א:

ملخّص قوانين الفصل:

قاموس المصطلحات – מילון מונחים:

أسئلة للتمرين:

שאלות בגרות – أسئلة بجروت للفصل 6

סרטוט מעגל תמורה מופשט (h_fe , h_ie) של טרנזיסטור לאות חילופין – رسم الدائرة المكافئة المبسطة للترانزستور للإشارة المتناوبة (AC Equivalent Circuit)

פעולת טרנזיסטור כמתג, בדיקת התנאי לרוויה (β·I_B > I_C), חישוב זרמי הטרנזיסטור ברוויה – الترانزستور كمفتاح: فحص شرط الإشباع وحساب التيارات في الإشباع (Transistor as a Switch)