تاپیک معرفی قطعات و المانهای الکترونیک

[moji5]

فرایند‌های تولید قطعات الكترونیكی
● ماده اولیهامروزه همه می‌دانند كه ماده اولیه پردازنده‌ها همچون دیگر مدارات مجتمع الكترونیكی، سیلیكون است. در واقع سیلیكون همان ماده‌ سازنده شیشه است كه از شن استخراج می‌شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به‌كار برده می‌شوند و لیكن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیكون به‌كار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است.آلومینیوم یكی از مواد دیگری است كه در فرایند تولید پردازنده‌ها اهمیت زیادی دارد. هرچند كه در پردازنده‌های مدرن، مس به‌تدریج جایگزین آلومینیوم می‌شود.علاوه بر آنكه فلز مس دارای ضریب هدایت الكتریكی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم‌تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. یكی از بزرگ‌ترین مسائلی كه در طراحی پردازنده‌های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیكی ظریف‌تر است. به‌یاد دارید كه اندازه‌ها در پردازنده‌های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی‌كه با استفاده از فلز مس، می‌توان اتصالات ظریف‌تری ایجاد كرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است
.● آماده‌سازیفرایند‌های تولید قطعات الكترونیكی از یك جهت با بسیاری از فرایند‌های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند‌های تولید قطعات الكترونیك، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است كه از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می‌شود.به همین دلیل مرحله‌ مهمی به‌نام آماده‌سازی در تمامی فرایند‌های تولید قطعات الكترونیك وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش‌های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می‌شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه‌ای بالا است كه توسط واحد‌هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یك میلیون اتم ماده اولیه، بیان می‌شوند.آخرین مرحله خالص‌سازی ماده سیلیكون، به‌این صورت انجام می‌شود كه یك بلورِ خالص سیلیكون درون ظرف سیلیكون مذاب خالص شده قرار داده می‌شود، تا بلور بازهم خالص‌تری در این ظرف رشد كند (همان‌طور كه بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به‌دور یك ریسمان نازك رشد می‌كنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیكون مورد نیاز به‌صورت یك شمش تك كریستالی تهیه می‌شود (یعنی تمام یك شمش بیست سانتی‌متری سیلیكون، یك بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!).این روش در صنعت تولید چیپ‌ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تك بلوری سیلیكون آن‌قدر اهمیت دارد كه یكی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شركت‌های تولید‌كننده پردازنده، معطوف تولید شمش‌های سی‌سانتی‌متری سیلیكون تك‌بلوری بوده است. درحالی‌كه خط تولید شمش‌های بیست سانتی‌متری سیلیكون هزینه‌ای معادل ۵/۱ میلیارد دلار در بر دارد، شركت‌های تولید كننده پردازنده، برای به‌دست آوردن خط تولید شمش‌های تك بلوری سیلیكون سی سانتی‌متری، ۵/۳ میلیارد دلار هزینه می‌كنند.موضوع جالب توجه در این مورد آن است كه تغییر اندازه شمش‌های سیلیكون تك‌بلوری، تا كنون سریع‌تر از یك‌بار در هر ده‌ سال نبوده است.پس از آنكه یك بلور سیلیكونی غول‌آسا به شكل یك استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازك از این سیلیكون، یك ویفر نامیده می‌شود كه اساس ساختار پردازنده‌ها را تشكیل می‌دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می‌شوند. هر چه این ورقه‌ها نازك‌تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشكل‌تر خواهد شد.از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ‌هایی است كه می‌توان با یك شمش سیلیكونی تهیه كرد. در هر صورت پس از آنكه ویفر‌های سیلیكونی بریده شدند، نوبت به صیقل‌كاری آنها می‌رسد. ویفر‌ها آنقدر صیقل داده می‌شوند كه سطوح آنها آیینه‌ای شود. كوچكترین نقصی در این ویفر‌ها موجب عدم كاركرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یكی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می‌گیرد. در این گام، علاوه بر نقص‌های بلوری كه ممكن است در فرایند تولید شمش سیلیكون ایجاد شده باشند، نقص‌های حاصل از فرایند برش كریستال نیز به‌دقت مورد كنكاش قرار می‌گیرند.پس از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور‌ها بر روی ویفر سیلیكونی می‌رسد. برای این‌كار لازم است كه مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیكون تزریق شود. بدین معنی كه بین هر مجموعه اتم سیلیكون در ساختار بلوری، دقیقاً یك اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه‌هادی محسوب می‌شود كه اساس ساختمان قطعات الكترونیك مانند ترانزیستور را تشكیل می‌دهد. ترانزیستورهایی كه در پردازنده‌های امروزی به‌كار گرفته می‌شوند، توسط تكنولوژی CMOS تولید می‌شوند.CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementaryآن است كه در این تكنولوژی، از تعامل نیمه‌هادی‌های نوع n و p استفاده می‌شود.بدون آنكه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر‌های سیلیكونی بشویم، تنها اشاره می‌كنیم كه در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش‌های فلزی فوق نازك (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یك ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیكونی اولیه شكل می‌گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیكونی در كوره‌ای قرار داده می‌شود تا تحت شرایط كنترل‌شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)، پخته می‌شود و لایه‌ای از SiO۲ بر روی ویفر ساندویچی تشكیل شود.در جدیدترین فناوری اینتل كه به تكنولوژی ۹۰ نانومتری معروف است، ضخامت لایه SiO۲ فقط ۵ اتم است! این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود كه جریان الكتریكی عبوری را در كنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشكیل دهنده تكنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET نامیده می‌شوند. در این ترانزیستورها، جریان الكتریكی از اتصالی به‌نام Source به اتصال دیگری به‌نام Drain جریان می‌یابد. وظیفه اتصال سوم به‌نام Gate در این ترانزیستور، كنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الكتریكی از یك اتصال به اتصال دیگر است).آخرین مرحله آماده‌سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیكونی است كه photo-resist نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان‌طور كه از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه‌ای ساخته شده است كه اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می‌توان آن‌را در محلول ویژه‌ای حل كرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد. فلسفه استفاده از چنین ماده‌ای را در بخش بعدی مطالعه خواهید كرد
.● ماسك كردناین مرحله از تولید پردازنده‌ها، به‌نوعی از مراحل قبلی كار نیز مهم‌تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی(Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می‌شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می‌شود آن است كه بر روی ویفر سیلیكونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می‌شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل‌كردن و شستن ناحیه‌های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی كه قرار است نقشه پیچیده‌ای بر روی مساحت كوچكی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی كمك گرفته می‌شود.در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس‌های بزرگتر- یعنی در اندازه‌هایی كه بتوان در عمل آنرا تولید كرد، مثلاً در مربعی به مساحت یك متر مربع - تهیه می‌شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش‌های اپتیكی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار كوچك ویفر می‌تابانند. مثلاً الگویی كه در مساحت یك متر مربع تهیه شده بود، به تصویر كوچكی در اندازه‌های چند میلیمتر مربع تبدیل می‌شود!). در این موارد چند نكته جالب توجه وجود دارد. نخست آنكه الگوها و نقشه‌هایی كه باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند كه برای توصیف آنها به ۱۰ گیگابایت داده نیاز است.در‌واقع می‌توان این موضوع را به حالتی تشبیه كرد كه در آن قرار است نقشه‌ای مانند نقشه یك شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیكونی به مساحت چند میلی‌متر مربع، چاپ شود. نكته دیگر آنكه در ساختمان چیپ‌های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد كه برای هر یك از آنها لازم است چنین نقشه‌هایی لیتوگرافی شود.موضوع دیگری كه بد نیست در اینجا ذكر‌شود، آن است كه همانطور كه از دروس دبیرستانی ممكن است به‌یاد داشته باشید، نور در لبه‌های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می‌شود. پدیده‌ای كه به پراش یا Diffraction معروف است. هرچه لبه‌های اجسامی كه در مسیر تابش واقع شده‌اند، كوچك‌تر یا ظریف‌تر باشند، پدیده پراش شدید‌تر خواهد بود.در واقع یكی از بزرگ‌ترین موانع تولید پردازنده‌هایی كه در آنها از ساختار‌های ظریف‌تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراكندگی یا تفریق نور است كه باعث مات‌شدن تصویری می‌شود كه قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یكی از موثرترین روش‌ها، آن است كه از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده كنیم كه دارای طول موج كوچك‌تری است (بر اساس اصول اپتیك، هرچه طول موج نور تابانده شده كوچك‌تر باشد، شدت پدیده پراكندگی نور در لبه‌های اجسام كمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده‌ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می‌شود.در واقع برای آنكه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه‌ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر‌ها تولید كرد، تنها طول‌ موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده‌ها، از الگوهای پیچیده‌تری استفاده كنیم، تكلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می‌توان از تابشی با طول موج بازهم كوتاه‌تری استفاده كرد. اما مشكل در اینجا است كه تابش با طول موج كوتاه‌تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایكس است. می‌دانید كه چنین اشعه‌ای بیشتر از آنكه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد كند، به‌علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به‌طور یكسان عبور خواهد كرد!از موارد فوق كه بگذریم، پس از آنكه نقشه مورد‌نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه‌ای قرار داده می‌شود تا جاهایی كه در معرض تابش واقع شده‌اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیكونی تجسم كنید كه در این شهر خانه‌ها دارای سقفی از جنس SiO۲ هستند (مكان‌هایی كه نور ندیده‌اند و در‌نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن ( SiO۲ بوده است). خیابان‌های این شهر فرضی نواحی كه مورد تابش نور واقع شده‌اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه SiO۲ در حلال حل شده‌اند) از جنس سیلیكون هستند
.● تكرارپس از این مرحله، لایه photo-resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می‌شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت كه در آن دیواره‌ای از جنس SiO۲ در زمینی از جنس سیلیكون واقع شده‌اند. پس از این گام، یكبار دیگر یك لایه SiO۲ به همراه پلی‌سیلیكون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo-resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می‌شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می‌شود تا نیمه‌هادی نوع n و p بر روی نواحی سیلیكونی باقی‌مانده تشكیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار كم و دقیق به‌درون بلور سیلیكون نفوذ داده می‌شوند تا خواص نیمه‌هادی نوع n و p به‌دست آیند. تا اینجای كار، یك لایه كامل از نقشه الكترونیكی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیكونی تشكیل شده است.با تكرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه‌ای سه بعدی از مدارات الكترونیكی درون پردازنده تشكیل می‌شود. در بین هر چند لایه، از لایه‌ای فلزی استفاده می‌شود كه با حك كردن الگو‌های مشخص بر روی آنها به همان روش‌های قبلی، لایه‌های سیم‌بندی بین المان‌ها ساخته شوند. پردازنده‌های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می‌گیرد. پردازنده AMD Athlon ۶۴ از ۹ لایه فلزی استفاده می‌كند.

[moji5]

ترمیستور ترمیستور

نیم رساناهایی که به سبب ضریب مقاومت گرمایی زیادشان بکار می‌روند، به مقاومتهای حساس به دما یا ترمیستور thermistors که از عبارت temperature sensitive resistors گرفته شده ، معروف هستند. مقاومتهای حساس به دما در شاخه‌های مهندسی کاربردهای مهم و زیادی دارند:در کنترل خودکار ، فاصله سنجی و نیز در دماسنجهای خیلی دقیق و حساس بکار برده می‌شوند.دماسنجهای مقاومتی یا بارترها barertte دستگاهی است برای اندازه گیری چگالی شار تابشی که طرز کار آن بر پایه تغییر مقاومت الکتریکی پیل حساس نیم رسانایی در موقع گرم کردن آن استوار است)، را خیلی پیش در آزمایشگاهها بکار می‌بردند. ولی قبلا آنها را از فلز می‌ساختند که به سبب محدودیت گسترده کاربردشان ، مشکلات زیادی به بار می‌آوردند.برای اینکه مقاومت بارتر را در مقایسه با مقاومت سیمهای رابط بالا ببرند، ناچار بودند بارتر را از سیم نازک و دراز بسازند. به علاوه تغییر مقاومت فلزات با دما خیلی کم است و از این اندازه گیری دما به کمک بارتر فلزی به اندازه گیری خیلی دقیق مقاومت نیاز داشت.بارترهای نیم رسانایی (ترمیستورها) این معایب را ندارند. مقاومت ویژه الکتریکی آنها آنچنان بالاست که یک بارتر می‌تواند فقط چند میلیمتر طول داشته باشد. با چنین ابعاد کوچکی ، ترمیستور خیلی زود به دمای محیط بیرون می‌رسد. همین امر به آن امکان می‌دهد که دمای اشیای کوچک (مثلا برگ گیاهان یا ناحیه‌هایی روی پوست بدن) را اندازه بگیرد
.● ترمیستورهای مدرن (ترمیستورهای نیم رسانا)حساسیت ترمیستورهای امروزی چنان بالاست که تغییری به اندازه یک میلیونیم کلوین را می‌توان به کمک آنها آشکار سازی و اندازه گیری کرد. این وضع عملی بودن کاربرد آنها را در دستگاههای جدید به جای پیلهای ترموالکتریک برای اندازه گیری شدت تابش خیلی ضعیف نشان می‌دهد.در ابتدا انرژی لازم برای آزاد شدن الکترون از حرکت گرمایی یعنی انرژی داخلی نیم رساناها ، تأمین می‌شد. ولی این انرژی را جسم می‌تواند در ضمن جذب انرژی نور به الکترون انتقال دهد. مقاومت چنین نیم رساناهایی بر اثر نور به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. این پدیده را نور رسانش فوتو رسانش یا اثر فوتو الکتریکی ذاتی گویند.اصطلاح ذاتی در اینجا تأکید بر این واقعیت دارد که الکترونهای آزاد شده با نور ، مانند انتشار الکترون از فلز درخشانی که به “اثر فوتوالکتریک غیر ذاتی“ معروف است، مرزهای جسم را ترک نمی‌کنند. این الکترونها در جسم باقی می‌مانند و دقیقا رسانندگی آن را تغییر می‌دهند. دستگاههایی که بر پایه این پدیده ساخته می‌شوند را در مقیاس صنعتی برای دستگاههای اعلان و خودکار بکار می‌برند (مانند دزدگیر و ...).فقط بخش کوچکی از الکترونهای آزاد نیم رسانا در حالت آزادند و در جریان شرکت می‌کنند. اما درست این است که بگوییم همین الکترونها بطور دائم در حالت آزادند و دیگران در حالت مقید. بر عکس ، در نیم رساناها همزمان دو فرآیند رخ می‌دهد:از یک طرف با صرف انرژی داخلی یا انرژی نورانی فرآیند آزادسازی الکترونها اتفاق می‌افتد.از طرف دیگر ، فرآیند ربایش الکترونهای آزاد ، یعنی ترکیب مجدد آنها با بعضی از یونهای باقیمانده (یعنی ، اتمهایی که الکترونهایشان را از دست داده‌اند) مشاهده می‌شود. بطور متوسط ، هر الکترون آزاد شده فقط مدت کوتاهی (از ۳-۱۰ تا ۸-۱۰ ثانیه) آزاد می‌ماند. همواره الکترونهایی وجود دارد که پیوسته جایشان را با الکترونهای مقید عوض می‌کنند. تعادل بین الکترونهای آزاد و مقید از نوع تعادل دینامیکی است

[moji5]

لامپ پرتوی کاتدی لامپ پرتوی کاتدی

● مفاهیم پایه لامپ پرتوی کاتدیاین وسیله از نظر ظاهر و ساختمان شبیه لامپی است که برای بررسی اثر میدانهای الکتریکی و آهنربایی پرتوهای کاتدی به کار می‌رود. تفاوت اساسی در این است که قبلا کاتد سرد بود و به علت بمباران با یونها ، الکترون گسیل می‌کرد. حالا چشم الکترون تفنگ الکترونی است که در قسمت باریک لامپ قرار دارد
.● تفنگ الکترونیتفنگ الکترونی عبارت است از کاتد التهابی (رشته) که الکترون گسیل می‌کند و آند که به شکل قرصی با سوراخ کوچک با قطری برابر با ۱ تا ۳mm ساخته می‌شود. اختلاف پتانسیلی از چند صد تا چند هزار ولت بین کاتد و آند برقرار می‌شود که در فضای بین آنها میدان الکتریکی شدیدی تشکیل می‌شود.این میدان به الکترودهایی که از کاتد گسیل می‌شوند تا سرعتهای بسیار بالایی شتاب می‌دهند.کاتد داخل استوانه فلزی است که به آن ولتاژ مثبتی (نسبت به کاتد) اعمال می‌شود که اندکی از ولتاژ آند کمتر است. عمل مشترک این استوانه و آند باعث می‌شوند که تقریبا تمام الکترونها در سوراخ آند جمع (کانونش پرتوهای کاتدی) و از آن به شکل نوار باریکی ، یعنی باریکه الکترونی ، خارج شوند. در محلی که این باریکه به پرده می‌خورد (ته لامپ که با ماده لیان پوشیده شده است)، نقطه تابان روشنی ظاهر می‌شود
.● طرز کار لامپ پرتوی کاتدیباریکه الکترونی خارج شونده از تفنگ الکترونی ، در مسیرش به طرف پرده ، از بین دو جفت صفحه‌های فلزی موازی می‌گذرند. اگر به جفت صفحه‌های اول ، ولتاژی اعمال شود، میدان یکنواختی ایجاد می‌شود و الکترونهایی را که از آن می‌گذرند به طرف صفحه‌ای مثبت منحرف می‌کند و لکه روشن روی پرده در امتداد افقی به طرف چپ یا راست منحرف خواهد شد. به همین ترتیب ، اگر ولتاژی به جفت صفحات دوم اعمال شود تا باریکه به طرف صفحه مثبت منحرف می‌گردد و لکه روشن روی پرده در امتداد قائم به طرف بالا یا پایین تغییر مکان می‌دهند.سپس از روی جا بجایی لکه روشن روی پرده می‌توان در مورد ولتاژ اعمال شده بر صفحات منحرف کننده ، نظر داد. در اینجا چیز مهم و حائز اهمیت این است که به علت جرم اینرسی ناچیز الکترونها ، به هر تغییر ولتاژ روی صفحات خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد. بنابراین لامپ پرتوی کاتدی را می‌توان برای ردیابی فرآیندهایی که در آنها تغییرات بسیار سریع ولتاژ و جریان روی می‌دهند بکار برد. مسائلی از این نوع در مهندسی رادیو که در آنجا جریانها و ولتاژها چندین میلیون بار در ثانیه تغییر می‌کنند بسیار حائز اهمیت است
.● نوسان نگار پرتو کاتدیبا مجهز کردن لامپ پرتو کاتدی با وسایل مناسبی جهت بررسی فرآیندهایی شبیه تغییر سریع ولتاژ و جریان وسیله‌ای ساخته می‌شود که نوسان نگار پرتوی کاتدی نامیده می‌شود. این وسیله نه فقط در مهندسی رادیو بلکه در بعضی شاخه‌های دیگر علم و تکنو لوژی نیز ابزار پژوهشی مهمی است و کار پژوهش در آزمایشگاههای علمی و صنعتی بدون آن دشوار است
.● کاربردهای لامپ پرتوی کاتدیتلویزیون یکی از وسایلی است که مجهز به لامپ پرتوی کاتدی است. می‌توان گفت که لامپ پرتوی کاتدی مهمترین قسمت دستگاههای تلویزیونی است. در دستگاههای تلویزیونی ، لامپهایی که بجای کنترل الکتریکی ، باریکه الکترونی را بطور مغناطیسی کنترل می‌کنند، نیز بطور عمده‌ای بکار می‌روند
.● تلویزیونبا اعمال ولتاژ مناسب به جفت صفحات ، باریکه الکترون تمام صفحه (پرده) را با دسته خطوطی موازی و با سرعتی بالا هاشور می‌زند (روبش خط ۴). اگر روشنایی نقطه لیان ، که با انرژی جنبشی الکترونها معین می‌شود، همواره ثابت بماند، پرده بطور یکنواخت تابان دیده خواهد شد. ولی سیگنالهایی که توسط ایستگاه پخش تلویزیونی انتقال می‌یابند و توسط دستگاه تلویزیون دریافت می‌شوند بسته به روشنایی تصویری که منتقل می‌شود بطور دائم ولتاژ شتاب دهنده الکترونها را افزایش یا کاهش می‌دهند بنابراین ، نقاط روی پرده روشنایی متفاوتی دارند و تصویر انتقال یافته و برای دریافت چشم انسان باز سازی می‌شود. تفنگ الکترونی که برای بدست آوردن پرتوهای کاتدی در کینسکوپ (لامپ تصویر تلویزیون) بکار می‌رود از یک کاتد گرم و یک آند با سوراخ مرکزی که مقابل کاتد قرار دارد و باریکه الکترون را جدا می کند ساخته شده است.
__________________

[moji5]

انواع موتورهای الکتریکی انواع موتورهای الکتریکی

● موتورهای Dc :
یکی از اولین موتورهای دوار، اگر نگوییم اولین، توسط میشل فارادی در سال ۱۸۲۱م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود.وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در کلاس های فیزیک مدارس نشان داده می شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می شود.موتور کلاسیک Dc دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند.سرعت موتور Dc به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور Dc وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می کنند.اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند.نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم.
● موتورهای میدان سیم پیچی شده
آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور Dc را میتوان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت.
می توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده آل است و کاربرد این تکنیک می تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.
● موتورهای یونیورسال
یکی از انواع موتورهای Dc میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می توان هم با جریان Dc و هم Ac بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه Ac کار می کنند.اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور Dc میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود.در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان Ac سازگاری داشته باشد (امپدانس/رلوکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند)، و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل Dc خالص خواهد بود.مزیت این موتورها این است که میتوان تغذیه ی Ac را روی موتورهایی که دارای مشخصه های نوعی موتورهای Dc هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند.جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می شوند اما عمومی ترین موتورهای Ac در دستگاه هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی ای که گاهاً استفاده می شوند، هستند.
● موتورهای Ac
عموماً ما دارای دو نوع از موتورهای Ac هستیم: تک فاز و سه فاز.
▪ موتورهای Ac تک فاز
معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک.نوع دیگر موتور Ac تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می رود. عموماً این موتورها می توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.
هنگام راه انداز ی، خازن و سیم پیچ راه انداز ی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می شوند . خازن به افزایش گشتاور راه انداز ی موتور کمک می کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت ها فعال می شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می سازد. در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می کند.
▪ موتورهای Ac سه فاز
برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز Ac (یا چند فاز) استفاده می شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده اند.از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کنندهای در روتور ایجاد نخواهد شد.استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است.به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق Ac سه فاز، به گردش در می آید. موتورهای سنکرون را می توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.سرعت موتور Ac در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را میتوان با داشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.
● موتورهای پله ای
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می شوند ، کنترل می شود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی Dc و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتا کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.● موتورهای خطییک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای اند. می توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می کند.
__________________

[moji5]

پیل های خورشیدی پیل های خورشیدی پیلهای خورشیدی زمینی كه معمولاً از سیلسیوم تك بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی كه نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است كه با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می كند. یك لایه بالایی از نوع n كه تشكیل دهنده پیوند pn است برای این كه مقاومت اندكی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می كنند تا جریان را جمع آوری كنند. یك پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میكرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی كه سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.

چنانچه كسی این ساختار را با ساختار یك مدار مجتمع (ic) مقایسه كند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یك مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میكرون دارد و عملكرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم كاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یك مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به كار برد. خواننده عزیز ممكن است تعجب كند كه چرا یك فصل كامل از كتاب به مواد تشكیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.
● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها
اقعیت امر این است كه پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست كه هزینه تولید الكتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشكیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:
1) هزینه انرژی الكتریكی تولید شده- هزینه توان خروجی یك سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر كیلووات ساعتبا راندمان پیل و مجموعه یكپارچه آن و كلیه هزینه هایی كه در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازكننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی كه به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.
۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی
در هر مرحله از تولید یك سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شكل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی كه سیستم مذكور باید كار كند تا مقدار انرژی الكتریكی معادل كل انرژی به كار رفته در ساخت آن سیستم را تولید كند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید كند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یك سیستم اقتصاد آزاد ایده آل كارآیی بازپرداخت انرژی یك سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تكنولوژیست ها و تعیین كنندگان خط مشی سیاسی هر گاه كه دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می كند.
یا به آنها كمك مالی می كند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ كنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب كوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی كه برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.
در دسترس بودن مواد به كار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یك نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به كار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است كه از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الكتریكی نیمه هادیهایی مانند سولفید كادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند.

[moji5]

کار با مولتی متر کار با مولتی متر
بحث اين بار در مورد معرفي يه قطعه نيست ولي آموزش كار با مولتي مترهاي ديجيتاله كه براي الكترونيك كارها به اندازه سواد خوندن و نوشتن واجبه خب بريم سر بحث :

مولتی متر ها امروزه در انواع مختلف دیجیتالی با قابلیت های متفاوت در بازار یافت می شود. برای شروع بد نیست با ساده ترین آن "مولتی متر selector ی " کار خود را آغاز کنیم. در شمای کلی این دستگاه یک صفحه مدرج به همراه یک selector مشاهده می کنید.
همانطور که از اسم آن مشهود است این دستگاه برای اندازگیری کمیت هایی مانند اختلاف پتانیسل- مقاومت- جریان طراحی گردیده و برای استفاده از selector دستگاه به ترتیب بر روی واژه های volt- ohm – ampere کمک گرفته می شود.لازم به تذکر است روی دسته سلکتور نشانگری مو جود است که تعیین کننده دامنه کاری در اندازگیری های شما می باشد. این دستگاه نیز مانند هر سیستم دیگری دارای دو ترمینال آند و کاتد می باشد.
برای استفاده صحیح از دستگاه بایستی سیم مشکی را به ترمینال منفی و سیم قرمز را به ترمینال مثبت متصل کنید. حال دکمه power دستگاه را زده و هر نوع اندازگیری را می توانید شروع کنید.
عقربه عدد ۱۰۰ را نشان میدهد و چنانچه رنگهای روی مقاومت پاک شده باشند در خواهیم یافت که مقاومت ما ۱۰۰ اهمی است ولی اگر مقاومت ما از ۵ کیلو اهم بیشتر باشد عقربه تقریبا روی علامت بینهایت می ایستد و ما در این مبنا نمی توانیم مقدار مقاومت را بخوانیم . از این رو سلکتور را روی R*۱۰ قرار میدهیم
R*۱۰ به این معنی است که اگر عقربه هر عددی را نشان دهد آن عدد باید ضربدر ۱۰ شود تا مقدار اصلی مقاوت را بتوانیم بخوانیم.
به عنوان مثال اگر مقاومت ما ۱۰ کیلو اهم باشد عقربه روی یک کیلو اهم می ایستد و اگر یک کیلو را ضربدر ۱۰ کنیم مقدار اصلی مقاومت که همان ۱۰ کیلو اهم است به دست می آید. در این ردیف Range یا مبنا نیز بیشتر از ۵۰ کیلو اهم را نمی توان خواند. پس اگر مقاومت ما از این مقدار بیشتر باشد باید سلکتور را روی R*۱۰۰ قرار دهیم و همانطور مانند قبل هر چه عقربه نشان داد باید این دفعه ضربدر ۱۰۰ کنیم.
مطلبی را که باید یاد آور شویم این است که هر وقت ما مبنا و یا رنج را در قسمت آزمایش مقاومتها عوض کنیم باید عقربه را "میزان" یا Adjust کنیم.
● طریقه میزان کردن عقربه
به این ترتیب است که اگر سلکتور را روی RX قرار دادیم باید دو سیم اهم متر را به هم وصل کنیم. در این صورت عقربه منحرف می شود و باید روی عدد صفر بایستد. چون مقاوتی بین دو سیم اهم متر وجود ندارد. ولی اگر اینطور نشد باید عقربه را با ولومی که سمت راست اهم متر با علامت اهم نشان داده شده میزان کنیم تا روی عدد صفر بی حرکت بماند و بعد مقاومت مورد نظر را آزمایش می کنیم .
▪ حال به قسمت ولتاژها می پردازیم:
ابتدا از ولتاژ مستقیم DC.V شروع می کنیم. همانطور که میبینید این قسمت دارای شش مبنای اندازگیری است که از ۰.۲۵ ولت تا ۱۰۰۰ ولت مستقیم را می تواند اندازه بگیرد. طرز کار این قسمت نیز تقریبا مانند اهم است یعنی اگر سلکتور را روی ۱۰ ولت قرار دهیم دستگاه ما حداکثر تا ۱۰ ولت را می تواند نشان دهد.
این طبقه بندی اعداد را روی صفحه قسمتی که سه طبقه عدد قرار دارد می توانید ببینید. سمت چپ مدار نیز با DC.V و میلی آمپر مشخص شده . حال اگر شما خواسته باشید که یک باتری و یا منبع تغذیه جریان مستقیم را آزمایش کنید باید سیم مثبت دستگاه را به مثبت منبع تغذیه و سیم منفی دستگاه را به منفی منبع تغذیه وصل نمایید. اگر چنانچه باتری شما به عنوان مثال شش ولت است باید سلکتور را روی عدد ۱۰ قرار دهید. در این صورت عقربه عدد ۶ را نشان می دهد ولی اگر باتری شما از ۱۰ ولت بیشتر و از ۵۰ ولت کمتر بود باید سلکتور را روی عدد ۵۰ قرار داد و چنانچه بیشتر بود روی ۱۰۰۰ ولت.
برای اندازگیری جریان مستقیم نیز مانند ولتاژ عمل میکنیم . یعنی اگر سلکتور را روی عدد ۰.۵ قرار دهیم دستگاه حداکثر تا ۰.۵ میلی آمپر میتواند اندازه بگیرد و اگر روی ۱۰ باشد حداکثر ۱۰ میلی آمپر و چنانچه روی ۲۵۰ باشد تا ۲۵۰ میلی آمپر.

[moji5]

اسيلاتور اسيلاتور : اوسیلاتور ها برای ساختن موج حامل انرژی رادیوئی وصوتی در مدارات رادیوئی استفاده می شوند.و اصولا دارای خروجی موج سینوسی هستند.گرچه شکل موجها میتوانند
اوسیلاتور ها برای ساختن موج حامل انرژی رادیوئی وصوتی در مدارات رادیوئی استفاده می شوند.و اصولا دارای خروجی موج سینوسی هستند.گرچه شکل موجها میتوانند مانند موج مربعی یا دندانه اره ای متفاوت باشند.شکل موج های سینوسی ممکن است dc یا ac باشند.
اوسیلاتور های استفاده شدهدر مدارات رادیو فرکانسی همیشه بخشهائی با توان کم هستند ( البته در مقایسه با ژنراتورهای acپر توان.) با وجود این ژنراتورهای ولتاژ ac با الکترونیکی در این که هر دو تولید موج سینوسی الکتریکی میکنندبه هم شبیه هستند .تفاوت ژنراتورهی ac با الکترونیکی در این است که اسیلاتور الکترونیکی می تواند خروجی ای در محدوده فرکانسی 10 mhz بدهد.اسلاتور های ویژه می توانند خروجی در حدود فرکانس میکرو تولید کنند.
خروجی فرکانس رادیوئی ساخته شده توسط یک اوسیلاتور در شکل اصلی آن یک موج حامل با توان کم می باشد.در یک فرستنده یا گیرنده رادیوئی تا چندین اوسیلاتور ممکن است به کار برده شود.
ما قصد داریم تا چندین نوع مختلف از اوسیلاتورها و مدارهای مربوط به آنها را در این مبحث نمایش دهیم.به شما توصیه میکنیم در مورد مداراتی که هیچ اطلاعاتی از جزئیات مدارات آنها ندارید نگران نباشید.شما لازم داریدتا نحوه کار کرد هریک از مدارات اوسلاتور ها را یاد بگیرید. به طور مثال شما نوعو نام اوسیلاتور نمایش داده شده را خواهید دانست.
اوصول و مبانی بنیادی از عملکرد اوسیلاتور را میتوان برای هر نوع از آن شرح دادو شما یک نوع تکرار در مضمون درونی همه نوع اوسیلاتور را خواهید یافت.

شرایط لازم برای نوسان :

اگر هر مداری لوازم ذکر شده در منابع را داشته لاشد آن مدار خواه یا نه خواه نوسان خواهد کرد.

تقویت کنندگیوسیله مولد فرکانسفیدبک مثبت (احیاء)

در یک اوسیلاتور فاکتور های بالا عمدا درون طراحی مدار لحاظ می شوند.بخشهای 1 و 3 اکثرا در بیشتر آمپلی فایر ها اتفاق می افتد.
به همین خاطر در مورد استفاده از آمپلی فایر ها برای محدود کردن یا کنترل نوسان بخصوص در مورد سومین قسمت یعنی فیدبک مثبت بسیار باید دقت کرد. هر آمپلی فایر ساخته شده با فیدبک مثبت منسب به خودی خود شروع به نوسان خواهد کرد.آ مپلی فایرها در ظاهر برای نوسان کردن نیستند, قابلیت آنها تقویت کردن است گرچه آمپلی فایر های زیادی به آسانی شروع به نوسان میکنند که برای ما نا مطلوب است.
یک آمپلی فایر که به طور نا خواسته فیدبک مثبت دارد تبدیل به یک اوسیلاتور خواهد شد وبه صورت نهفته باعث تداخل می شود.
این نوع آمپلی فایر ها سیگنال نوسانی تولید میکنند به جای اینکه سیگنال را تقویت کنند.این نوع مولد های سیگنالهای نا خواسته میتوانند باعث تداخل شوند

[moji5]

مدولاسيون Am,fm مدولاسيون Am,fm تا به حال فكر كرده‌ايد كه AM و FM يعني چه؟چه تفاوتي دارند واصلا" به چه کار مي آيند؟
در انواع وسیعی از سیستم های مهندسی مفهومی بنام مدولاسیون نقشی محوری ایفا می نماید. در حالت کلی ، یک سیستم مدولاسیون سیستمی است که در آن سیگنالی جهت کنترل پارامتری از سیگنالی دیگر بکار گرفته می شود .از میان کاربردهای مدولاسیون دامنه ، بکار گیری آن در سیستم های مخابراتی از اهمیت خاصی برخوردار است . بطور معمول برای هر یک از انواع کانالهای مخابراتی محدوده ای از فرکانس وجود دارد که برای ارسال سیگنال مناسبترین محدوده بشمار می رود . به عنوان مثال ، جو به سرعت سیگنالهای واقع در محدوده فرکانسی صوتی ( 10Hz تا 20Hz ) را تضعیف می کند، در حالیکه سیگنالهای واقع در محدوده فرکانسهای بالاتر را تا فواصل زیادی منتشر می کند.بدین لحاظ ،ارسال سیگنالهای صوتی مانند صحبت و یا موسیقی از طریق کانالهایی که از انتشار در جو زمین استفاده می کنند ، به کمک یک سیستم مدولاسیون که سیگنال مورد نظر را بر یک سیگنال حامل فرکانس بالا سوار می کند ، صورت می گیرد . یکی از سیستم های مدولاسیون معمول برای این منظور " مدولاسیون دامنه سینوسی" است که در آن سیگنال حاوی اطلاعات ، مثلأ صحبت و یا موسیقی ، به منظور ایجاد تغییر در دامنه یک سیگنال حامل سینوسی که فرکانس آن در محدوده مناسب قرار دارد ، بکار می رود . با بکار گیری سیستم های مدولاسیون ، ارسال همزمان بیش از یک سیگنال با طیفهای رویهم افتاده نیز از طریق یک کانال مشترک امکان پذیر است ، به این عمل مولتی پلکس کردن گفته می شود.کاربرد دیگری از اصول مدولاسیون دامنه در فرایندی است که طی آن قطاری از پالسهای مستطیلی با فواصل و اندازه های مساوی در سیگنال حاوی اطلاعات ضرب می شود ، به این فرایند مدولاسیون دامنه پالس گفته می شود . این روش مدولاسیون ، علاوه بر اینکه خود دارای اهمیت زیادی در سیستم مخابراتی است ، ارتباط نزدیکی نیز با مفهوم نمونه برداری دارد. بر اساس این مفهوم تحت شرایطی خاص یک سیگنال می تواند توسط آن که با فواصل زمانی مساوی از یکدیگر قرار دارند معرفی شود.کاربرد عمده مدولاسیون دامنه در سیستم های پیوسته در زمان و در تبدیل سیگنالهای پیوسته در زمان به سیگنالهای گسسته در زمان است . انواع مهم دیگری از مدولاسیون نیز وجود دارد؛ مثلأ مدولاسیون فرکانس و یا فاز سینوسی ، که در آن سیگنال حاوی اطلاعات برای تغییر فرکانس و یا فاز یک حامل سینوسی حول یک فرکانس مرکزی به کار گرفته می شود .

مدولاسيون Am,fm
در منزل يا خودروي خود نشسته‌ايد. راديو را روشن مي‌کنيد تا به آن گوش دهيد، گوينده راديو در حال اعلام ساعات پخش برنامه‌ها وفرکانس راديويي ايستگاه مربوطه است، " موج FM ، رديف ......،موج AM فركانس ......... مگاهرتز".
تا به حال فكر كرده‌ايد كه AM و FM يعني چه؟چه تفاوتي دارند واصلا" به چه کار مي آيند؟
دراين شماره، شما را با دو روش رايج مدولاسيون امواج راديويي ومختصري هم " سرويس پخش همگاني " آشنا مي‌كنيم.
سرويس پخش همگاني يا Broad casting به معناي انتشار و ارسال صدا و يا تصوير (يا هر دو )به تعداد زيادي از گيرنده‌ها راديو و يا تلويزيوني گفته مي‌شود.
در ايالات متحده اولين ايستگاه راديويي پخش همگاني در سال1920 آغاز به کار نمود واز دو سال بعد از آن رفته رفته ايستگاه راديويي تجاري کار خود را شروع کردند. اين روند همچنان ادامه يافت تا اينكه در سال ‌2003 تعداد ايستگاه‌هاي تجاري به 804/4 ايستگاه، تنها باند در AMرسيد.
جالب آن كه تعداد ايستگاه‌هاي FM در سال 1983 از ايستگاه‌هاي AM پيشي گرفت، چنان كه تا سال 1998 تعداد آنها به 6179 ايستگاه تجاري و 2400 ايستگاه غير تجاري رسيد. از طرف ديگر پخش همگاني تلويزيوني نيز که در همان دهه1920 آغاز به کارکرده بود، با مصادف شدن با جنگ جهاني دوم، دستخوش اختلال و رشدکند شد اما امسال تا سال 1996 تعداد ايستگاه‌هاي پخش تلويزيوني تجاري به 1340 و غير تجاري به 600 ايستگاه رسيد.
* ماهيت روشهاي مدولاسيون AM وFM
فرض کنيد يک سر طنابي را به يک درخت گره زده‌ايم و سر ديگر را 20 متر دورتر در دست گرفته ايد. درصورتي که شما دستتان(که طناب را با آن گرفته ايد) به سمت بالا و پايين حرکت دهيد، طناب در هوا با حرکات موج مانند بالا و پايين مي‌رود و دامنه حرکات آن به يک ميزان (بالا و پايين)تغيير مي‌کند، خواه سرعت حرکت دست شما کم يا زياد باشد.
اين حرکات نوساني را به اصطلاح، حالتي از مدوله‌سازي فركانسي يا FM1 مي‌نامند. در امواج راديويي نيز اين نوسانات تشکيل "امواج حامل2" راخواهند داد.
در مقابلFM روش ديگري وجود دارد که طي آن امواج حامل بر اساس تغييرات مقادير دامنه امواج شکل مي‌گيرندکه به اين حالت مدولاسيون دامنه ياAM گفته مي‌شود.
اين در حاليست که مقادير اختلاف تغييرات در دامنه يکسان نبوده و دائما با يکديگراختلاف داشته باشند.
بنابراين در شيوهAM در يک بازه زماني دامنه امواج حامل دچار تغييرات مي‌گردد در حالي که فرکانس ثابت وپايدار مي‌ماند ولي در شيوه FM در يک بازه زماني دامنه امواج حامل ثابت بوده ولي فرکانس آن متغييراست.(البته در حد بسيار کم).
در روش AM نرخ يا ميزان تغييرات دامنه امواج بستگي به نوسانات و زير و بم صداي ارسالي خواهد داشت.
در FM نيز ميزان تغييرات فركانس امواج حامل وابسته به نوسانات و زير و بم صدا خواهد بود.
در روش مدولاسيونFM صداهاي آهسته و حد پايين محو نشده و از بين نمي رود، چرا که سيگنالهاي FM هر تن صدا را بر روي فركانس جداگانه ارسال مي‌كند،
به طوري که در هر لحظه دو فرکانس مختلف را با يکديگر ترکيب و همزمان ارسال مي‌نمايد که اصطلاحا به آن استريو مي‌گويند و از اين جهت کيفيت بسيار بالاتري نسبت به فروش AM خواهد داشت. ازسوي ديگرارسال امواج AM نسبت به FM
ازسهولت بيشتري برخورداراست چراکه اين امواج پيچيدگي‌هاي کمتري نسبت به FM دارند.
در مقابل، کيفيت خوب سيگنالها‌يFM كه ناشي از دو فركانسي بودن وپيچيدگي‌هاي‌ فرايند پخش آن است، داراي معايبي نيز است از جمله آن که اين امواج در فواصل دور قابل دريافت نيستند و زودتر دچار افت خواهند شد. اما در عوض سيگنالهاي ساده AM به‌راحتي تا فواصل بسيار دور نفوذ کرده و قابل در يافت از سوي گيرنده هستند. پس به شکل خلاصه دريافتيم كه امواج FM داراي كيفيت بالاتر ولي برد كوتاه‌تر هستند و امواجAM داراي کيفيتي متوسط، اما برد بالاتري نسب به FM هستند.
مدولاسيون AM مدولاسيون AM يکي از روش هاي پخش امواج راديويي است که تقريبا در مدتي نزديک به3/2 ازقرن بيستم، رايج‌ترين شيوه پخش امواج راديويي خصوصا پخش همگاني بوده وهم اکنون نيزاستفاده وسيعي دارد. اين شيوه بيشتر توسط ايستگاه‌هاي راديويي که رويکرد پخش اخبار داشته ويا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را "صحبت کردن" تشکيل مي دهد، مورد استفاده واقع مي گردد .
اين درحالي است که ايستگاه‌هاي راديويي عمومي وپخش موسيقي در دهه‌هاي اخير ازشيوه پخش FM استقبال نمودند.روشAM تا قبل از جنگ جهاني اول براي ايستگاه‌هاي راديويي کلامي و موسيقي استفاده مي شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهاني فعاليت اين ايستگاه ها به اوج خود رسيد.
اولين ايستگاه راديوييAM (تجاري) در 1920درپنسيلوانياي آمريكا
آغاز به کار کرد. موسس اين ايستگاه شخصي به نام "فرانک كان راد " بود.
برنامه‌هاي اين ايستگاه در ابتدا شامل نمايش‌نامه‌ها، برنامه‌هاي طنز و سر گرمي وتا حدودي اخبار وموسيقي بود.
انتشار امواج راديويي AM بر روي چند باند فر کانسي مختلف به شرح زير انجام مي‌گيرد:
موج بلند (lw):153-279 khz
موج متوسط (mw):530-1.710 khz
موج کوتاه (sw):2.300-26.100 khz
که موج کوتاه آن ( SW) خود به چندين تکه باند کوچکتر تقسيم بندي مي شود. تخصيص اين باندها در وهله اول بر اساس تصميم "ITU " يا اتحاديه بين المللي مخابرات (بخش تنظيم مقررات راديويي) و در مراحل بعدي بر اساس سازمان‌هاي تنظيم مقررات ملي هر کشور انجام مي‌گيرد. براي مثال در کشور ما، سازمان تنظيم مقررات و ارتباطات راديويي و در ايالات متحده، FCC يا کميسيون فدرال ارتباطات عهده‌دار انجام اين تقسيم بندي و تخصيص هستند.
- موج بلند ( LW ): اين باند براي انتشار امواج راديويي ايستگاه هاي تجاري در اروپا، آفريقا، آسيا، واستراليا(هرسه منقطه ITU ) مورد استفاده قرار دارد.
اين در حاليست که در کشور آمريکا اين باند به عنوان پشتيبان يا باند رزرو براي باند مسيريابي هوا نوردي در نظر گرفته شده است.
- موج متوسط (MW ): يکي از رايج‌ترين باندهاي پخش امواج در ايستگاه‌هاي راديويي AM است.
- موج كوتاه (SW) : توسط ايستگاه‌هايي به کار مي‌رود که قصد انتشار امواج خود را به فواصل بسيار دورتر از محل ايستگاه دارند.
صداي دريافتي از اين امواج در فواصل دورتر داراي کيفيت کمتري نيز خواهد بود.
امواج متوسط وكوتاه باندAM ، در شب و روز رفتار و اثرات متفاوتي را از خود نشان مي‌دهند. در طول روز سيگنالهاي AM بوسيله امواج (انتشار ) زميني منتقل مي‌شوند. در انعکاس از زمين امواج AM، سيگنالها قادرند تا چند صد كيلومتري ايستگاه ارسال شوند واين در حالي است که اين امواج بعد از غروب آفتاب بر اساس تغييرات لايه يونسفر جو به شيوه انتشار آسماني منتقل مي‌گردند که در اين حالت امواج منتشر شده از ايستگاه تا فواصل دورتري نسبت به روز قابل ارسال و دريافت خواهند بود. سيگنالهاي راديوييAM در فضاهاي شهري مي‌توانند براحتي توسط ساختمانهاي مرتفع وآسمان خراش‌ها گسيخته ومختل شوند. به علاوه ديگر منابع انتشار امواج راديويي نيز مي توانند اثرات مخرب و نامطلوبي بر فرايند انتقال اين امواج بر جاي گذارند.
قسمت بالاي شکل (1) نشان دهنده سيگنال صوتي است که بر روي امواج حامل سوار شده وبه صورتAM تلفيق مي‌شوند. در قسمت پايين همين شکل نتيجه تلفيق دو موج ياد شده نشان داده شده است و در حقيقت موج خروجي از فرستنده AM
به شکل نهايي فوق در خواهد آمد.
بنابر اين يک فرستنده AM دستگاهي است كه با تلفيق و سوار كردن سيگنالهاي صوتي بر روي امواج حامل، يك موج AM را تشکيل داده و از طريق آنتن، آن را منتشر مي‌نمايد.
يك گيرنده‌ AM نيز مجهز به يك قسمت ----- و يك قسمت آشكارساز مي‌باشد كه عمل جداسازي سيگنالهاي صوتي از امواج حامل و آشكار نمودن آنها را برعهده دارد.
مدولاسيون FM " ادوين آر مستر انگ " يک مخترع و مهندس الکترونيک در آمريکا بود. وي در سال 1890 به دنيا آمد، مهندسي خود را از دانشگاه کلمبيا گرفت. وي همچنين يکي از فعاليترين مخترعين در عصر راديو بود، به طوري که "مدولاسيون فرکانسي " راديو يا (FM ) بزگترين اختراع وي به شمار مي‌رود از ديگر اختراعات ادوين در دوران دانشکده، اختراع سيستم احيا کننده مدار درسال 1914بود.
با اين حال حقيقت غم انگيز در مورد او اين بود که بسياري از اختراعات وي بعداز مرگش به نام ديگران ثبت شد. اما آرمسترانگ در سال 1933روش مدولاسيون فرکانسي رابه نام خود ثبت کرد.
مزيت اين روش در زمينه انتقال اصوات بوسيله امواج راديويي، در
کيفيت و وضوح بالاتر آن نسبت به روشهاي AM و قبل از آن بود. آرمسترانگ پس از موفقيت در آزمايشهاي مقدماتي توانست تا نظر FCC را براي اختصاص يك باند ويژه راديويي به نام FM جلب کند اين باند ابتدا در محدوده 42 الي 50mhz
قرار داشت.
نخستين ايستگاه راديو پخش همگاني FMدر سال 1937با مجوز کميته ملي ارتباطات آمريکا (FCC)، با علامت (W1xoj )آغاز به کار کرد.
در آن زمان راديوهاي FM هنوز در محدوده فركانسي 42 تا50 مگاهرتزکار مي‌کردند، که پس ازجنگ جهاني دوم، کميته در 27 ژوئن 1945،گستره فرکانسي FM را به 88 الي MHZ 106 تغيير داد.
اين تغيير به منظور جلوگيري ازتداخل‌هاي راديويي و همچنين افزايش ظرفيت كانالها انجام شد.
به علاوه اين تغيير، باعث تحميل هزينه‌هاي زيادي به ايستگاه‌هاي پخشFM به علت تعويض تجهيزات قديمي خود با تجهيزات پخش بر روي باندجديدFM شد.
در کشور ما ايستگاه‌هاي راديويي پخش همگاني FM در محدوده فركانسي 88 الي 108 مگاهرتز يعني با گستره‌اي برابر 20 مگاهرتز كار مي‌كنند. اين گستره تقريبا به 100 کانال تقسيم شده است، هر کانال با گستره‌اي برابر . 0/2 mhz

قسمت بالا شکل (2)نمايشگر سيگنالهاي صوتي سوارشده بر روي امواج حامل درروش FM است و قسمت پايين آن در واقع نشان دهنده نتيجه نهايي ترکيب فوق بوده وسيگنال خروجي FM را نشان مي‌دهد. روش FM نسبت به AM پهناي باند بيشتري را نياز دارد، اما در مقابل سيگنالهاي FM نسبت بهAM از نظر تداخل محفوظ‌تر و قوي‌تر مي‌باشند. همچنين در برابر پديده محو شدگي نيز مقاومت بيشتري خواهند داشت.
براي دريافت امواج FM مي‌بايست از يك گيرندهFM استفاده نمود و براي شنيدن هر کانال بايد گيرنده را دقيقا بر روي فرکانس مرکزي هر کانال تنظيم کرد.
براي مثال بالاترين کانال پهنايي برابر 8/107 مگا هرتز اليMHZ108
را در بر مي‌گيرد، بنابراين بسامد مرکزي آن 9/107مگا هرتز است.
ايستگاه‌هاي پخش همگاني FM در کشورهاي مختلف از توان خروجي بسيار بالايي درحدKW100 (كيلو وات ) ويا حتي بيشتر استفاده مي‌شود با چنين تواني امواج راديويي تا فواصل 160کيلومتري از ايستگاه فرستنده بخوبي قابل دريافت و شنيدن
هستند. توان خروجي برخي از ايستگاه‌ها حتي تا 300 يا 500 کيلو وات نيز افزايش مي‌يابد.
· 1)Frequency Modu lation
· 2)Carrier Wave
· 3)Amplitude Modulation
از ماهنامه مخابرات و ارتباطات © کپی رایت توسط .:مقاله نت.

[moji5]

خازن های ثابت
در خازن های ثابت ، ظرفیت از پیش تعیین شده و ثابت است و مقدار آن را بعد از ساخت نمی توان تغییر داد . خازن های ثابت را معمولا با جنس دی الکتریک به کار رفته در آنها می شناسند .

خازن کاغذی
خازنهای کاغذی به دلیل ارزان بودن و اندازه کوچکشان مورد استفاده فراوان قرار می گیرند . جنس دی الکتریک آنها کاغذ آغشته به پارافین است و در ولتاژ پیش از 600 ولت مورد استفاده قرار می گیرند . صفحات این خازنها به صورت نوارهای صاف و طویل از جنس ورقه های قلع است . کاغذ آغشته به پارافین بین دو صفحه ، حکم دی الکتریک را دارد و این هر سه بصورت لوله ، پیچیده شده اند و داخل یک استوانه قرار می گیرند .

خازن میکا
خازن میکا از تعدادی ورقه ی نازک میکا به عنوان دی الکتریک و ورقه های نازک فلزی تشکیل می شوند . این ورقه ها به صورت یک در میان روی هم قرار می گیرند . ورقه های فلزی در دو دسته به یک دیگر متصل شده اند تا سطح موثر هر صفحه ی خازن را بزرگتر کنند و ظرفیت خازن بالا رود . هر چه مقدار صفحات فلزی بیش تر و اندازه ی آنها بزرگتر باشد ، ظرفیت خازن افزایش می یابد . مجموعه ورقه های میکا و فلز در یک کپسول قرار می گیرند .

خازن الکترولیتی
خازن های الکترولیتی دارای قطبیت معینی است و از آن در مدار های dc استفاده می شود . یک صفحه از خازن الکترولیتی مثبت است که به سر مثبت منبع وصل می شود . صفحه دیگر منفی است و به سر منفی منبع متصل می گردد . ظرفیت این خازن ها بالا و از چند میکروفاراد تا چند هزار میکروفاراد است . ولتاژ شکست این خازن ها معمولا کم و جریان نشتی انها نسبت به سایر خازنها زیاد است . خازن های الکترولیتی را با الکترولیت مایع و هم با الکترولیت خشک می سازد .

خازن سرامیک
خازنهای سرامیک دارای دی الکتریک بالا با توان بالا و اندازه کوچک هستند . از این خازنها در فرکانس های بالا استفاده می شود . صفحات خازن سرامیکی از جنس نقره و به صورت صفحات بیسار نازکی هستند که ماده ی دی الکتریک بین آنها را سرامیک تشکیل می دهد . این خازنها از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک اند . ظرفیت خازنهای سرامیکی از چند پیکوفاراد تا میکروفاراد متغیر است . ولتاژ شکست این خازنها زیاد است و می تواند در ولتاژ های بالا ( چندین هزار ولت ) کار کنند .

خازنهای متغیر
خازنها متغیر خازنهایی هستند که ظرفیت آنها در هر لحظه می توان از حداقل تا حداکثر تغییر داد . با خازنهای متغیر می توان ظرفیت مورد نیاز را تنظیم کرد . از این گونه خازنها در فرکانس های پایین ، متوسط و بالا استفاده می شود . محدوده فرکانس های پایین از 250 پیکو تا 500 پیکو و برای فرکانس ها بالا حدود چند پیکو فاراد است .


خازن هوا
خازنی است که دی الکتریک آن هوا است و بیشتر برای انتخاب فرکانس مناسب در گیرنده ها با یک سلف به طور موازی بسته می شود . این گونه خازنها از چندین صفحه متحرک اند . صفحات به صورت یک در میان به فاصله منظم از یک دیگر قرار دارند . با چرخش محور که به صفحات متحرک کتصل است ، صفحات متحرک بین صفحات ثابت حرکت می کنند ، سطح موثر صفحات تغییر می کند و در نتیجه ، ظرفیت خازن نیز متناسب با گردش محور تغییر می کند .

خازن تریمر
این خازنها بسیار کوچک اند و در مدارها بکمک پیچ گوشتی می توان آنها را تنظیم کرد . با تغییر دادن فاصله بین صفحات ، ظرفیت خازن تغییر می کند . ماده عایق این خازنها معمولا میکا یا سرامیک است . از این خازنها در فرکانس های بالا استفاده فراوان می شود .



دیود

دیود چیست ؟ از اتصال دولایه p & n دیود درست می شود

1- بعد از پیوند نیمه هادی نوع p & n کنار یکدیگر ، الکترونهای آزاد و حفره ها از محل پیوند عبور کرده ، با هم ترکیب می شوند و تشکیل یک لایه سد یا عایق می دهند .

2- یک منطقه تخلیه در محل پیوند ها ایجاد می شود که فاقد الکترونهای آزاد و حفره ها می باشد ، لکن اتمهایی که الکترون از دست داده و یا گرفته اند ، در دو طرف لایه سد و در منطقه تخلیه وجود دارند .

3- اتمهای یونیزه شده ، ایجاد سد پتانسیل می کنند که برای نیمه هادی ژرمانیومی حدود ۰.۲ ولت است و برای نیمه هادی سیلسیمی حدود ۰.۶ ولت است .

4- سد پتانسیل باعث که از حرکت و ترکیب بیشتر الکترونها و حفره ها در لایه سد جلوگیری به عمل آید .

5- کریستال نیمه هادی نوع p دارای بار الکتریکی مثبت و کریستال نیمه هادی n دارای بار الکتریکی منفی می باشد .


بایاس دیود
وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .

بایاس مستقیم
اگرنیمه هادی نوع p به قطب مثبت باتری و نیمه هادی نوع n به قطب منفی آن وصل شود و ولتاژ از پتانسیل سد دیود بیشترباشد ، در مدار جریان بر قرار خواهد شد .

بایاس معکوس
اگر قطب مثبت باتری به نیمه هادی نوع n وصل شود و قطب منفی باتری به نیمه هادی نوع p وصل شود ، جریانی در مدار نخواهیم داشت .

تست دیود
همانطور که گفته شد اگر دوید در بایاس موافق یا معکوس قرار بگیرد جریان را از خود عبور می دهد و ما می توانیم دیود را با یک مدار ساده سری کنیم ( البته با رعایت قطبهای دیود و باتری ) اگر مدار شروع به کار کرد پس دیود سالم است و در غیر این صورت دیود سوخته شده است .


انواع دیود ها

1- دیود اتصال نقطه ای
2- دیود زنر
3- دیود نور دهنده LED
4- دیود خازنی ( واراکتور )
5- فتو دیود


دیود اتصال نقطه ای
دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی ( حدود PF ) می کنند . اگر بخواهیم در فرکانس های بالا به کار می بریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند . چون در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این کار از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم

دیود زنر
دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود . اگر یه دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد

ولتاژ زنر :
ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .

دیود نوردهنده LED
این دوید از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزایا بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :

1- کوچک بودن و نیاز به فضای کم
2- محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار )
3- قطع و وصل سریع نور
4- تلفات حرارتی کم
5- ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا 3.3 ولت
6- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت
7- توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات

دیود خازنی ( واراکتور )
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد

فتو دیود
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکتر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .



مقاومت
مقاومت چیست؟ مقاومت ها اجزایی هستند که مقاومت مدار را زیاد می کنند . آنها از موادی با هدایت کم و در اندازه ها و شکل های متنوع ساخته شده اند .


مقاومت الکتریکی
عبور جریان الکتریکی از هادی ها از بسیاری جهات شبیه عبور گاز از یک لوله است . اگر این لوله پر از پشم فلزی یا ماده مختلتی باشد ، این شباهت ها بیشتر می شود . اتم های نشکیل دهنده سیم هادی از عبور الکترون ها جلوگیری می کنند ، همانطور که الیاف پشم فلزی مانع عبور مولکولهای گاز می شوند . حال می خواهیم ببینیم که مقاومت هادی ها به غیر از جنس فلز به چه عواملی دیگری بستگی دارد .

تاثیر سطح مقطع بر مقاومت الکتریکی
مقاومت هر جسمی به الکترونهای آزاد آن بستگی دارد . می دانید که واحد شدت الکتریکی آمپر ( A ) است . یک آمپر یعنی این که 6/28ضرب در 10 به توان 18 الکترون آزاد در هر ثانیه از هر نقطه سیم عبور می کند . پس یک هادی خوب باید به مقدار کافی الکترون آزاد داشته باشد تا جریان الکتریکی با چندین آمپر بتواند از آن عبور کند .

بنا بر این طبق شکل هرگاه پهنای فلز افزایش یابد ، در حقیقت سطح مقطع زیادتر و در نتیجه ، مقاومت کم تر می شود . پس سطح مقطع عکس مقاومت عمل می کند

تاثیر طول هادی بر مقاونت الکتریکی
شاید تصور کنیئ که با افزایش طول هادی عبور جریان راحت تر می شود ولی چنین نیست . اگر چه در یک قطعه مسیبلند تر تعداد بیشتری الکنرون آزاد وجود دارد ولی الکترونهای آزاد اضافی در طول سیم ، در اندازه گیری جریان الکتریکیداخل نمی شود . در واقع هر طول معین از هادی ، مقدار معینی مقاومت دارد و هر چه سیم طویل تر باشد ، مقاومت بیتر می شود .

تغییرات مقاومت به طول سیم
نکته : تغییر طول و سطح مقطع به میزان دو برابر مقاومت را تغییر نمی دهد



اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار

مدارهای الکتریکی به دو نوع بسته می شوند : سری یا موازی

اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدارسری :

در مدار سری همانگونه که از نامش پیدا است مقاومت ها به دنبال هم بسته شده اند پس باید تمامی مقدار آنها را با هم جمع کرد

اندازه گیری مقاومت الکتریکی در مدار موازی :

در مدار موازی باید حاصل ضرب تمام مقاومت ها را تقسیم بر مجموع مقاومت ها کرد .

کاربرد مقاومت های الکتریکی
مقاومت های اهمی برای اضافه کردن مقاومت مدارهای الکتریکی به کار می روند . در حقیقت ، آنها اجسامی هستند که در مقابل عبور جریان مقاومت زیادی از خود نشان می دهند . موادی که غالباٌ در مقاومت ها به کار می روند عبارتند از کربن ، آلیاژ مخصوص از فلزاتی از قبیل نیکروم ، کنستانتان و منگانان . مقاومت اهمی را طوری به مدار می بندیم که جریان همان طور که از بار الکتریکی و منبع ولتاژ عبور می کند ، از آن هم بگذرد . در این صورت مقاومت کل مدار مجموع مقاومت های بار الکتریکی ، منبع ولتاژ ، سیم های رابط و مقاومت اهمی است . توجه داشته باشید که فقط با اضافه کردن یک مقاومت اهمی مناسب به مدار می توان مقاومت کل مدار را به اندازه ی دلخواه تغییر داد .

انواع مقامت ها

1- مقاومت های ترکیبی
2- مقاومت های سیم پیچی
3- مقاومت های لایه ای

طبقه بندی مقاومت های از نظر نوع کار

1- مقاومت های ثابت : مقاومت های ثابت دو سیم رابط دارند که به دو انتهای مقاومت متصل است . اصولا مقدار این نوع مقاومت های ثابت است ولی بعضی از آنها دارای مقاومتهای متفاوتی هستند . این مقاومت ها به دو دسته ی الف - مقاومت ها زبانه دار و ب - مقاومتهای قابل تنظیم تقسیم می شوند .

الف) مقاومت های زبانه دار : در این نوع مقاومت ها علاوه بر دو سیم انتهایی ، سر سیم های دیگری بین دو سر مقاومت وجود دارد . با اتصال ترمینال های مختلف به مدار مقاومت های متفاوتی حاصل می شود . هر یک از این مقاومت ها دارای مقاومت ثابتی هستند .

ب) مقاومت های قابل تنظیم : دیدید که مقاومت های ثابت قابلیت انعطاف ندارند ، زیرا مقاومتشان کاملا تعیین شده و مقدار آن تغییر نا پذیر است . مقاومت های زبانه دار تا حدودی قابلت انعطاف دارند ، چون بیش از یک مقدار مقاومت می توان از آنها بدست آورد . با وجود این تعداد مقاومت هایی را که می توان از آنها بدست آورد به 3 یا 4 محدود می شود . آنچه اغلب مورد نیاز است ، مقاومتی است که بوسیله آن بتوان حدود معینی از مقاومت را از 0 تا 1 حد اکثر بدست آورد . این مقاومت ها طوری ساخته نشده اند که بتوان آنها را پیوسته تغییر داد . در واقع ، هنگام نصب این مقاومت ها در مدار، آنها را روی مقاومت دلخواه تنظیم کرده و سپس با همان مقاومت در مدار کار می کنند .

2- مقاومت های متغییر : در بسیاری از وسایل الکتریکی مقدار بعضی از مقاومتها باید پیوسته تغییر کند ، پیچ ولوم رادیو ، کنترل کننده روشنایی تلویزیون از آن جمله اند . مقاومتهای متغیر مقاومتهایی هستند که پیوسته می توان مقدار آنها را تغییر داد .

به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor):

مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور LDR(Light Dependent Resistor):

مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ VDR ( Voltage Dependent Resistor ) :

مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor):

مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد .

نحوه تعیین مقدار مقاومت ها از روی کد رنگی :

رنگ اولین نوار نشان دهنده اولین عدد صحیح مقدار مقاومت است و رنگ دومین نوار نشان دهنده دومین عدد صحیح مقدار مقاومت است . رنگ سومین نوار نشان دهنده ضریب مقاومت است . رنگ نوار چهارم حدود خطا ( تلرانس ) را معین می کند .

رنگ عدد صحیح مضرب تلرانس

سیاه 0 --1
قهوه ای 1 --10
قرمز 2 --100
نارنجی 3 --1000
زرد 4 --10000
سبز 5 --100000
آبی 6 --1000000
بنفش 7 --10000000
خاکستری 8 --100000000
سفید 9 --1000000000
طلائی - - 5%
نقره ای - 10%
بی رنگ - - 20%


قانون اُهم

برای بوجود آوردن جریان در یك مقاومت ، باید یك ولتاژ را در سرتاسر مقاومت ایجاد كنیم . قانون اُهم وابستگی بین ولتاژ ، جریان و مقاومت را بیان میكند كه به 3 روش مختلف بیان می شود . شود .

V = I × R یا I = V / R یا R = V / I

در فرمولهای بالا واحد ولتاژ ( ولت V ) واحد جریان ( آمپر I ) و واحد مقاومت ( اُهم ) می باشد .
در اكثر مدارهای الكتریكی معمولاً مقدار آمپر بسیار بالا و برعكس مقدار مقاومت معمولاً پائین در نظر گرفته شده است . لذا جریان با میلی آمپر و اُهم با كیلو اُهم اندازه گیری می شود .


ترانزیستور

در سالهای 1904تا 1947 لامپها تنها وسایل الکترونیکی بودند که برای تقویت مورد استفاده قرار می گرفتند . در سال 1906لامپ سه قطبی توسط لی دی فورست ساخته شد و در سال 1930 لامپ های چهار قطبی ( تترود ) و پنج قطبی ( پنتود ) نیز ساخته شدند . در سال های بعد ، صنعت الکترونیک به عنوان یک صنعت اصلی و مهم با قابلیت توسعه بسیار ، مورد توجه قرار گرفت . در 23 دسامبر 1947 صنعت الکترونیک به موفقیت جدیدی دست یافت . دربعد از ظهر این روز والتربراتین و جان باردین عمل تقویت سیگنال را توسط اولین ترانزیستوری که در لابراتوار کمپانی بل ، طراحی . ساخته شده بود ، انجام دادند .


برتریهای ترانزیستور بر لامپ های الکترونی

بعد از اختراع ترانزیستور ، برتریهای این المان نسبت به لامپهای الکترونی ، به زودی آشکار گشت . به طوری که در رادیو و تلویزیون و هم همچنین مدارات الکترونی ترانزیستوری ، بلافاصله ساخته شدند . در زیر به برخی از برتریهای ترانزیستود نسبت به لامپ های الکترونی اشاره شده است .

الف: کوچک تر و سبک تر بودن
ب : احتیاج نداشتن به فیلامان و در نتیجه ، نداشتن تلفات حرارتی تاشی از گرم کردن فیلامان
ج : احتیاج نداشتن به مدت زمان جهت گرم شدن فیلامان
د : کار کردن در ولتاژ های بسیار کم
و : استحکام زیاد و داشتن عمر طولانی
ز : ساده بودن سیم کشی طراحی های ترانزیستوری

باید توجه داشت که لامپها نیز نسبت به ترانزیستور ها از برتری هایی برخوردارند ، از جمله : قدرت بسیار بالا ، تغییر نکردن نقطه کار بر اثر گرما و ... ولی ترانزیستور با داشتن برتریهای فوق در قدرتهای کم و متوسط جانشین لامپها شده است .



ساختمان ترانزیستور

ترانزیستور معمولی ، یک المان سه قطبی است که از سه کریستال نیمه هادی نوع n و p که در کنار یک دیگر قرار میگیرند تشکیل شده است . ترتیب قرار گرفتن نیمه هادی ها در کنار هم ، می تواند به دو صورت انجام پذیرد :

الف : دو قطعه نیمه هادی نوع n در دو طرف و نیمه هادی نوع p در وسط .
ب: دو قطعه نیمه هادی نوع p در دو طرف و نیمه هادی نوع n در وسط .

در حالت (الف) ترانزیستور npn و در حالت (ب) تورانزیستور pnp می نامند .

پایه های خروجی ترانزیستور را به ترتیب امیتر ( منتشر کننده ) ، بیس ( پایه ) و کلکتور ( جمع کننده ) نامگذاری کرده اند . امیتر را با حرف E ، بیس را با حرف B و کلکتور را با حرف C نشان می دهند . پایه های ترانزیستور را می توان با پایه های لامپ تریود از نظر نوع عملکرد به شرح زیر مقایسه نمود :

الف : امیتر با کاتد E=K
ب : بیس با شبکه فرمان B=G
ج : کلکتور با آند C=A

نیمه هادی نوع N یا P به عنوان امیتر به کار می روند ، نسبت به لایه و کلکتور دارای ناخالصی بیشتری می باشد . ضخامت این لایه حدود چند ده میکرون است . و سطح تماس آن نیز بستگی به میزان فرکانسی و قدرت ترانزیستور دارد .

لایه بیس نسبت به کلکتور دارای ناخالصی کمتری است و ضخامت آن نیز به مراتب کمتر از امیتر و کلکتور می باشد و عملا از چند میکرون تجاوز نمی کند .
ناخالصی لایه کلکتور از امیتر کمتر و از بیس بیشتر است . ضخامت این لایه به مراتب بزرگتر از امیتر می باشد ، زیرا تقریبا تمامی تلفات حرارتی ترانزیستور در کلکتور ایجاد می شود .
این نوع ترانزیستورها را به اختصار BJT (Bipolar Junction Transistor ) می نامند .

عملکرد ترانزیستور

بایاسینگ ترانزیستور : برای اینکه بتوان از ترانزیستور به عنوان تقویت کننده ، سوییچ و ... استفاده نمود ، باید ابتدا ترانزیستور را از نظر ولتاژDC تغذیه کرد ، عمل تغذیه ولتاژ پایه های ترانزیستور را بایاسینگ ترانزیستور می گویند . با توجه به اینکه ترانزیستور دارای سه پایه می باشد می توانیم یکی از پایه هارا به عنوان مشترک و دو پایه دیگر را به عنوان ورودی و خروجی در نظر بگیریم . اتصال ولتاژ DC به پایه های مختلف ترانزیستور نحوه کار آن را بیان می کند . چون پایه های ترانزیستور سه عدد است ، لذا می توانیم ولتاژ dc را به فرمهای مختلف به ترانزیستور متصل کنیم .
__________________

[moji5]

يك مقاله هم در مورد دیود های شاکلی - دیاک - ترایک - تریستور و ترانزیستورهای ujt و put

دانلود

http://www.4shared.com/file/30132158/8beef228/scr.html
___