فیلترهای الکترونیکی

فیلترهای الکترونیکی:

مدارهای الکترونیکی هستند که اعمال پردازش سیگنال را انجام می دهند، بویژه هنگامی که می خواهیم سیگنال های ناخواسته عناصر را از بین ببریم و / یا آنکه می‌خواهیم آن‌ها (سیگنال‌های ناخواسته. مترجم) را افزایش دهیم.
فیلترهای الکترونیکی می توانند به صورت زیر باشند:
فعال یا غیر فعال
آنالوگ یا دیجیتال
گسستگی زمانی یا پیوستگی زمانی
خطی یاغیر خطی
واکنش نامتناهی ضربه (نوع IIR) یا واکنش متناهی ضربه (نوع FIR)

انواع رایج فیلترها (صرف نظر از جنبه های دیگر طراحی‌‌ آنها) فیلترهای خطی هستند. این مقاله که در مورد جزئیات طراحی و آنالیز فیلترهای خطی است را مشاهده کنید.
1مقدمه
2طبقه بندی به وسیله تکنولوژی
2.1فیلترهای غیر فعال
2.1.1 انواع عنصر یگانه
2.1.2L فیلتر
2.1.3 T فیلتر
2.1.4 π فیلتر
2.1.5 انواع عنصر چندگانه
2.2 فیلترهای فعال
2.3 فیلترهای دیجیتال
2.4 سایر فناوری های فیلتر
2.4.1 فیلترهای کوارتز و فیزوالکتریک ها (ویژگى برخى کریستالها که به هنگام اعمال ولتاژ به انها تحت فشار قرار مى گیرند یا به هنگام قرار گرفتن در معرض فشار مکانیکى یک ولتاژ تولید مى کنند. مترجم)
2.4.2 فیلترهای SAW
2.4.3 فیلترهای BAW
2.4.4 فیلترهای Garnet
2.4.5 فیلترهای اتمی
3 تابع انتقال
4 طبقه بندی به وسیله تابع انتقال
5 طبقه بندی به وسیله توپولوژی (مکان شناسی)
6 طبقه بندی به وسیله طراحی علم اصول
6.1 آنالیز (تجزیه و تحلیل) مستقیم مدار
6.2 تجزیه و تحلیل امپدانس تصویر
6.3 شبکه پیوند
7 بیشتر بدانید
8 لینک های خارجی و منابع


مقدمه:
قدیمی ترین فورم فیلتر های الکترونیکی فیلترهای خطی آنالوگ غیر فعال هستند، که فقط استفاده از مقاومت ها و خازن ها یا مقاومت ها و سلف ها را ایجاد می کند. که آنها به ترتیب به نام فیلترهای تک قطبی  RC و RL  معروف هستند. بیشتر فیلتر های LC چند قطبی پیچیده سال های زیادی وجود داشتند، عملکرد چنین فیلترهایی به خوبی از کتاب های زیادی که در این مورد نوشته شده قابل درک است.
هم چنین فیلترهای هیبرید ساخته شده اند،  به طور نمونه شامل ترکیب آمپلی فایرها (تقویت کننده ها)ی با تشدید کننده های مکانیکی یا تاخیر خطی است. قطعات دیگر مثل خطوط تاخیر CCD هم‌چنین به عنوان فیلترهای با گسستگی زمانی به کار می‌روند. با دسترسی پردازش دیجیتالی سیکنال، فیلترهای دیجیتالی فعال عمومی شدند.

فیلترهای غیر فعال:
اجرای غیرفعال فیلترهای خطی مبنی بر ترکیب مقاومت ها R))، سلف ها (L) و خازن ها (C) است. این فیلترها را به طور کلی فیلترهای غیرفعال می دانیم، به این دلیل که آنها  روی منبع تغذیه بیرونی بستگی ندارند.
سلف ها از مسیر سیگنال های با فرکانس های بالا جلوگیری می کنند و سیگنال های فرکانس پایین را عبور می دهند، در حالی که خازن ها عکس سلف عمل می کنند. فیلتری که سیگنال در آن از طریق یک سلف عبور می‌کند، یا آن‌که در آن یک خازن مسیری به زمین فراهم می کند، سیگنال های فرکانس پایین را نسبت به فرکانس های بالا کمتر تضعیف می کند که به آن فیلتر پایین گذر می گوییم. اگر سیگنالی از طریق یک خازن عبور کند، یا این‌که از طریق سلف زمین شود،‌ آن وقت فیلتر سیگنال های فرکانس بالا را نسبت به  سیگنال های فرکانس پایین کمتر تضعیف می کند که به آن فیلتر بالا گذر می گوییم. مقاومت ها به خودی خود مشخصات فرکانسی قابل انتخاب ندارند، اما به سلف ها و خازن ها به منظور تعیین ثابت زمانی مدار و به تبع پاسخ فرکانسی، اضافه می‌شوند.
در فرکانس های خیلی بالا (در حدود 100MH)، گاهی اوقات سلف ها از سیم‌پیچ‌های تک‌حلقه‌ای یا نوارهای ورق فلزی تشکیل می‌شوند ، و خازن ها از ورقه‌های فلزی نزدیک به هم تشکیل می‌شوند. به این قطعات فلزی سلفی یا خازنی تحلیل بردن  می‌گویند. 
سلف ها و خازن ها عنصرهای واکنش پذیر فیلتر هستند. شماری از عناصر فیلتر قدیمی را تعیین می کند. در این زمینه، مدار میزان شده LC‌ در فیلتر میان گذر یا میان نگذر به عنوان استفاده تک عنصر حتی اگر از دو جزء تشکیل شده باشد مطرح شده است.

انواع عنصر یگانه:
ساده ترین فیلترهای غیر فعال از یک عنصر یگانه راکتیو تشکیل شده اند. این فیلترها توسط عناصر RC, RL یا RLC ساخته شده اند.
ضریب کیفیت Q‌ اندازه ای است که برای توصیف ساده فیلترهای میان گذر یا میان نگذر استفاده می شود. وقتی گفته می شود فیلتری ضریب کیفیت بالایی دارد به این معنی است که دامنه فرکانسهای با پهنای باندکم برابر با فرکانس میانی است.

فیلتر L:
از دو عنصر، یکی به طور سری و دیگری به طور موازی تشکیل شده است.

فیلتر T:
پیکربندی سه عنصره در فیلترهای نوع T می تواند فیلترهای پایین گذر، بالا گذر، میان گذر یا میان نگذر را بسازد.



فیلتر π:
پیکربندی سه عنصره در فیلترهای نوع T می تواند فیلترهای پایین گذر، بالا گذر، میان گذر یا میان نگذر را بسازد.



انواع عنصر چندگانه :
فیلترهای عنصر چندگانه معمولا به صورت شبکه پله ای ساخته می شوند. این فیلترها می‌تواند به صورت ساختارهای L ، T و π مشاهده شود. وقتی که می‌خواهیم برخی پارامترهای فیلتر مانند سرعت انتقال از باند میان‌گذر به میان‌نگذر را بهبود ببخشیم به عناصر بیشتر نیاز است.
فیلترهای فعال :
فیلترهای فعال با استفاده از ترکیبی از اجزا غیر فعال و فعال (تقویت کردن)، اجرا می شوند و به یک منبع تغذیه بیرونی نیاز دارند. تقویت کننده ها مکررا در طراحی های فیلتر فعال استفاده می شوند. آنها می توانند ضریب کیفیت بالایی داشته باشند و می‌توانند بدون استفاده از سلف هم به رزونانس برسند. هر چند، حد بالایی فرکانس های آنها به وسیله ی پهنای باند تقویت کننده هایی که  استفاده می شوند،‌ محدود است .
فیلترهای دیجیتال:
به کمک پردازش دیجیتالی سیگنال می‌توانیم در محدوده‌ی وسیعی فیلترهای متنوع باصرفه ای بسازیم. سیگنال نمونه می گیرد و مبدل آنالوگ به دیجیتال، سیگنال را به سیلی (تعداد زیادی. مترجم) از شماره‌ها تغییر می‌دهد. یک برنامه رایانه مداوم روی یک CPU یا یک DSP مخصوص (یا مدامت کمتر روی سخت افزار انجام الگوریتم) بازده شمارش جریان را محاسبه می کند. این جریان می تواند تبدیل شود به یک سیگنال زودگذر میان مبدل دیجیتال به آنالوگ. مسائلی وجود دارند با نویز را با تغییر نشان می دهد، اما این می تواند کنترل کند برای فیلترهای خیلی مفید. به علت نمونه برداری مورد بحث، سیگنال ورودی باید مقدار فرکانس محدود باشد یا نا همواری رخ دهد. فیلتر دیجیتال را مشاهده کنید.



سایر تکنولوژی های فیلتر

فیلترهای کوارتز و فیزوالکتریک ها:
اواخر دهه‌ی 1930، مهندسان دریافتند سیستم های کوچک مکانیکی که از مواد غیر قابل انعطاف ساخته شده‌اند، همچون کوارتز در فرکانس‌های رادیویی به طور صوتی تشدید می‌شوند. مثلا از فرکانس‌های قابل شنیدن (صوت) تا حد چندین هزار مگا هرتز. بعضی از نخستین تشدیدکننده‌ها از استیل ساخته شده‌بودند، اما کوارتز به سرعت مورد توجه واقع شد. بزرگترین برتری کوارتز،‌ خاصیت فیزوالکتریکی آن است. یعنی تشدید کننده های کوارتز می توانند مستقیماً حرکت مکانیکی خود را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کنند. هم چنین کوارتز ضریب انبساط حرارتی خیلی پایینی دارد به این مفهوم که تشدید کننده های کوارتزی می توانند فرکانس‌های با ثبات در یک رنج حرارتی بالا تولید کنند. ضریب کیفیت فیلترهای بلور کوارتز خیلی بالاتر از فیلترهای LCR است. هنگامی که پایداری‌های بالاتر مورد نیاز است، کریستال‌ها و مدارهای راه‌انداز آن‌ها می‌تواند به منظور کنترل درجه حرارت روی یک کوره کریستال سوار شوند. برای فیلترهای با باند خیلی کم،  بعضی اوقات چند کریستال به طور سری به کار گرفته می‌شوند.
مهندسان دریافتند که تعداد زیادی از کریستال‌ها می توانستند در یک عنصر واحد به وسیله نصب بخارهایی از فلز به شکل شیارهای کم‌عمق روی کریستال کوارتز جمع شوند. در این طرح، "خط تاخیری ضربه" فرکانس های مطلوب را به عنوان امواج صوتی‌ای که در طول سطح کریستال کوارتز جریان می‌یابد، تقویت می‌کند. خط تاخیری ضربه برنامه کلی ساخت فیلترهای Q‌بالا به شیوه‌های مختلف زیاد است.

فیلترهای SAW:

SAW (موج صوتی سطحی/ظاهری) فیلترهایی هستند که به طور معمول در دستگاه های الکترومکانیکی که در فرکانس رادیویی به کاربرد برده می شود استفاده می شوند. سیگنال های الکتریکی در یک کریستال فیزوالکتریک تبدیل به موج مکانیکی می شوند، این موج به تاخیر افتاده ، قبل از آنکه به وسیله الکترودهای بیشتر تبدیل به سیگنال الکتریکی شود سرتاسر کریستال پخش/منتشر می شود. انرژی های خروجی موج به تاخیر افتاده که ترکیب نشده هستند اجرا مستقیم آنالوگ واکنش ضربه متناهی فیلتر را تولید می کند. این شیوه پالایش/فیلترینگ هیبرید در یک نمونه آنالوگ فیلتر پیدا شد. فرکانس های فیلترهای SAW  تا حد 3GHz محدود هستند. 

فیلترهای BAW:

فیلترهای BAW (موج صوتی پر حجم) فیلترهای الکترومکانیکی هستند. این فیلترها در وضعیت گشتاور چرخشی هستند. فیلترهای BAW می توانند در فیلترهای شبکه ای یا پله ای به کار روند. فیلترهای BAW کوچکتر از فیلترهای SAW به نظر می آیند، و در فرکانس های بالای 16GHz می توانند عمل کنند.

فیلترهای Garnet:

روش دیگر فیلترینگ، در فرکانس های میکرو ویو (موج خیلى کوچک الکترومغناطیسى) از 800MHz تا حدود 5GHz، از ترکیب یک حوزه Garnet
 آهن ایتریم استفاده می شود که توسط ترکیب شیمیایی ایتریم و آهن ساخته می شود(YIGF یا فیلتر Garnet  آهن ایتریم). Garnet روی یک باریکه ای از فلز رانده شده به وسیله یک ترانزیستور ، و یک آنتن حلقوی کوچک در تماس با بالای کره عمل می کند. فرکانسی که gernet عبور می دهد را یک آهنربای الکتریکی تغییر می دهد. مزیت این روش این است که garnet می تواند گذشته از پهنای فرکانسی زیاد به وسیله شدت حوزه مغناطیسی مختلف تنظیم شود.

فیلترهای اتمی:

برای فرکانس های بالاتر و دقت بیشتر، از ارتعاش های اتمی بیشتر استفاده می شود. ساعت های اتمی در میزرهای (تقویت امواج میکروویو -مترجم) سزیم برای بالا بردن ضریب کیفیت استفاده می شود تا ورودی اسیلاتورهایشان را به حالت موازنه درآورند. روش دیگری که در بالا آشنا شدید، فرکانس های خیلی ضعیف سیگنال های رادیویی را ثابت می کند، که مورد استفاده یک میزر( تقویت امواج میکروویو) ruby اتصال وسط خط تاخیر است.

تابع انتقال:

تابع انتقال H(s)یک فیلتر نسبت سیگنال خروجی Y(s) به سیگنال ورودی X(s) است به اندازه تابع مختلط فرکانسی s است.



تابع انتقال همه فیلترهای ثابت زمانی خطی عموما از ویژگی های معینی تشکیل می شوند:
   از آنجایی که فیلتر ها از اجزا جدا از هم ایجاد می شوند، تابع انتقال آنها از نسبت دو چند جمله ای /چند فورمولی S و i.e در یک تابع منطقی S درست می شود. ترتیب انجام کار تابع انتقال بالاترین توان S برخورد صورت کسر یا مخرج هر یک از آنها خواهد بود.
   همه ی چند جمله ای های تابع انتقال ضرایب واقعی دارند. بنابراین، هر یک از قطب ها و صفرهای تابع انتقال واقعی یا اتفاقی باشند جفت آنها به طور مختلط باهم در می آمیزند.
   از آنجایی که پایداری فیلترها فرضی است، عضو حقیقی قطب ها (i.e. صفرهای مخرج) منفی/معکوس خواهد شد، i.e. آنها نصف سطح چپ در فضای فرکانسی مختلط تمام می شود.
چنانکه ساختمان یک تابع انتقال شامل تبدیل لاپلاس شود، و بنابراین به در دست گرفتن شرایط خروجی صفر/اولیه خنثی احتیاج دارد، به دلیل این که:

و وقتی f(0)=0 مقادیر ثابت را پاک کنیم و از عبارت معمول استفاده کنیم

پیچیدگی رفتار فیلتر در توابع انتقالی متناوب شرح داده می شود. این نظریه پیچیده، تبدیل لاپلاس ، ضامن تعادل تابع انتقال است.

طبقه بندی به وسیله تابع انتقال:

فیلترها می توانند به وسیله خانواده و گذر باند تعیین شوند. خانواده‌ی فیلتر به وسیله طراحی برخی معیارها معین می شود که به صورت متداول برای معلوم کردن تابع انتقال فیلتر انجام می شود. برخی از خانواده های رایج فیلترها و معیارهای طراحی ویژه آنها به شکل زیر هستند:
   فیلتر Butterworth – بدون حرکت موجی در عبور باند و قطع باند، قطع جریان آهسته
   فیلتر Chebyshev (نوع یک)- بدون حرکت موجی در قطع باند، قطع جریان تاخیر دهنده
   فیلتر Chebyshev (نوع دو)- بدون حرکت موجی در عبور باند، قطع جریان تاخیر دهنده
   فیلتر Bessel - تاخیر گروهی موج دار شدن، بدون حرکت موجی در هر دو باند، بهره قطع جریان آهسته
   فیلتر Elliptic (بیضی) - تقویت حرکت موجی در عبور و قطع باند، قطع جریان سریع
   فیلتر حد مطلوب “L”
   فیلتر  Gaussian
   فیلتر کسینوسی
به طور کلی، هر خانواده از فیلترها می تواند با یک شیوه مشخص تعیین شود. بهترین شیوه، بیشتر فیلترها به حالت ایده آل فیلتر خواهند رسید. حالت ایده آل فیلتر انتقال کامل عبور باند، و تضعیف کامل درمتوقف کردن باند را دارد ، و انتقال بین دو باند ناگهانی است (اغلب به آن brick-wall می گویند).
اینجا یک عکس برای مقایسه‌ی بین فیلترهای Butterworth، Chebyshev و elliptic (بیضی) است. این فیلترها در این تصویر همه، پنجمین مرتبه در فیلترهای پایین گذر هستند. به کار گرفتن ویژه آنها – آنالوگ یا دیجیتال، فعال یاغیر فعال بودن –  تفاوتی را ایجاد نمی کند: خروجی همه‌ی آنها مثل هم است.

به طوری که با شفاف کردن تصویر، فیلترهای بیضی نسبت به بقیه آنها تیز تر هستند، اما آنها حرکات موجی در حیطه‌ی پهنای باند را نشان می دهند.
هر خانواده می تواند برای معلوم کردن یک گذر باند ویژه که برای انتقال فرکانس ها، هنگامی که در توقف باند (i.e. خروجی گذر باند) کمابیش تضعیف می شوند، استفاده شود.
   فیلتر پایین گذر- فرکانس های پایین را عبور می دهد، فرکانس های بالا تضعیف شده اند.
   فیلتر بالا گذر – فرکانس های بالا را عبور می دهد، فرکانس های پایین تضعیف شده اند.
   فیلتر میان گذر – فقط فرکانس هایی که در یک باند فرکانسی هستند را عبور می دهد .
   فیلتر میان نگذر – فقط فرکانس هایی که در یک باند فرکانسی تضعیف شده اند.
   فیلتر همه گذر – همه فرکانس هایی که عبور می کنند، اما فاز خروجی اصلاح شده است.
خانواده و گذر باند یک فیلتر به طور کامل تابع انتقال یک فیلتر را معلوم می کند. تابع انتقال به طور کامل رفتار فیلتر خطی را تعیین می کند، اما تکنولوژی مخصوصی را که برای اجرا آن استفاده می شود معلوم نمی کند. به عبارت دیگر، راه های مختلفی برای دستیابی یک تابع انتقال ویژه وقتی یک مدار طراحی می کنیم وجود دارد. فیلتر گذر باند مخصوص می تواند به وسیله انتقال یک دسته نمونه اولیه فیلتر فراهم شود.

طبقه بندی به وسیله توپولوژی (وضعیت):

فیلترهای الکترونیکی می توانند به وسیله تکنولوژی مورد استفاده که در انها به کار می رود طبقه بندی شوند. فیلترهای استفاده کننده تکنولوژی فیلتر فعال و فیلتر غیرفعال است بیشتر طبقه بندی به وسیله وضعیت ویژه فیلتر الکترونیکی است که آنها به کار می برند.
هر داده تابع انتقال فیلتر شاید در هر وضعیت فیلتر الکترونیکی به کار برده شود.
برخی وضعیت‌های رایج مدار عبارتند از:
             وضعیت Cauer – غیر فعال
             وضعیت Sallen Key – فعال
             وضعیت چند گانه فیدبک– فعال
             وضعیت ناپایدار – فعال
             وضعیت دو مجذوری فیلتر  biquad– فعال

طبقه بندی به وسیله روش شناسی طرح:

از نظر تاریخی، طراحی فیلتر آنالوگ خطی (با گذر) از طریق سه رویکرد عمده تحول یافته‌است. قدیمی‌ترین طراحی‌ها از مدارهای ساده‌ای بودند که مهم ترین معیار طراحی شان، ضریب کیفیت در مدار بود. کاربرد گیرنده‌های رادیویی فیلترینگ را به عنوان اندازه فرکانسی انتخابی مدار متغیر عمل می کرد. تقریبا از دهه‌ی 1920 طراحی فیلترها از دیدگاه تصویر و راه اندازی آن بر تکیه بر نیاز‌های برقراری ارتباط از راه دور آغاز شد. بعد از جنگ جهانی دوم روش شناسی ترکیب شبکه غالب شد. ریاضیدانان بزرگ برای بدست آوردن مقادیر ضریب چند جمله ای به جدول نیاز داشتند اما امروزه با وجود رایانه این عمل غیرضروری است.

آنالیز هدایت مدار:

فیلترهای کم رتبه (با انرژی ضعیف- مترجم) می توانند مستقیما به وسیله اتصال مدار ساده از قانون هایی مثل قانون های کیرشهف برای بدست آوردن تابع انتقال طراحی شوند. این حد آنالیز معمولا فقط برای فیلترهای ساده رتبه 1st یا 2nd (نئودیمیم) انجام می شود.

تصویر آنالیز امپدانس:

این رویکرد بخش های فیلتر را از دیدگاه تسلسل بخش‌های یگانه بررسی می کند. که از امتیازات سادگی این دیدگاه توانایی آسان سازی آن گسترش دستورات بالاتر است. از معایب آن نیز می توان به دقت پیش بینی پاسخها بر روی فیلتری که در امپدانس تصویر پایان می پذیرد نام برد، که این هم معمولا اهمیت خاصی ندارد.


ترکیب شبکه‌ای:

ترکیب شبکه که ابتدا با تابع انتقال شروع شد و سپس به عنوان معادله چند جمله ای امپدانس داخلی فیلتر بیان شد. ارزش عنصر واقعی فیلتر این است که با تداوم کسر کل یا بخشی از آن که با توسعه چندجمله ای همراه است. اگر چه روش تصویر، نیازمند تطبیق شبکه ای در پایانه ها نمی باشد اما تاثیرات پایانه ای مقاومت شامل تحلیل آن همراه شروع شدن آن است.

معرفی ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET)

آشنایی با ترانزیستور اثر میدان پیوندی(JFET)

در ترانزیستورهای JFET(Junction Field Effect Transistors( در اثر میدان، با اعمال یک ولتاژ به پایه گیت میزان جریان عبوری از دو پایه سورس و درین کنترل می‌شود. ترانزیستور اثر میدانی بر دو قسم است: نوع n یا N-Type و نوع p یا P-Type. از دیدگاهی دیگر این ترانزیستورها در دو نوع افزایشی و تخلیه‌ای ساخته می‌شوند.نواحی کار این ترانزستورها شامل "فعال" و "اشباع" و "ترایود" است این ترانزیستورها تقریباً هیچ استفاده‌ای ندارند چون جریان دهی آنها محدود است و به سختی مجتمع می‌شوند.

انواع ترانزیستور پیوندی

pnp

شامل سه لایه نیم هادی که دو لایه کناری از نوع p و لایه میانی از نوع n است و مزیت اصلی آن در تشریح عملکرد ترانزیستور این است که جهت جاری شدن حفره‌ها با جهت جریان یکی است.

npn

شامل سه لایه نیم‌ هادی که دو لایه کناری از نوع n و لایه میانی از نوع p است. پس از درک ایده‌های اساسی برای قطعه ی pnp می‌توان به سادگی آنها را به ترانزیستور پرکاربردتر npn مربوط ساخت.

ساختمان ترانزیستور پیوندی ترانزیستور دارای دو پیوندگاه است. یکی بین امیتر و بیس و دیگری بین بیس و کلکتور. به همین دلیل ترانزیستور شبیه دو دیود است. دیود سمت چپ را دیود بیس _ امیتر یا صرفاً دیود امیتر و دیود سمت راست را دیود کلکتور _ بیس یا دیود کلکتور می‌نامیم. میزان ناخالصی ناحیه وسط به مراتب کمتر از دو ناحیه جانبی است. این کاهش ناخالصی باعث کم شدن هدایت و بالعکس باعث زیاد شدن مقاومت این ناحیه می‌گردد.

امیتر که به شدت آلائیده شده، نقش گسیل و یا تزریق الکترون به درون بیس را به عهده دارد. بیس بسیار نازک ساخته شده و آلایش آن ضعیف است و لذا بیشتر الکترونهای تزریق شده از امیتر را به کلکتور عبور می‌دهد. میزان آلایش کلکتور کمتر از میزان آلایش شدید امیتر و بیشتر از آلایش ضعیف بیس است و کلکتور الکترونها را از بیس جمع‌آوری می‌کند.


طرز کار ترانزیستور پیوندی طرز کار ترانزیستور را با استفاده از نوع npn مورد بررسی قرار می‌دهیم. طرز کار pnp هم دقیقا مشابه npn خواهد بود، به شرط اینکه الکترونها و حفره‌ها با یکدیگر عوض شوند. در نوع npn به علت تغذیه مستقیم دیود امیتر ناحیه تهی کم عرض می‌شود، در نتیجه حاملهای اکثریت یعنی الکترونها از ماده n به ماده p هجوم می‌آورند. حال اگر دیود بیس _ کلکتور را به حالت معکوس تغذیه نمائیم، دیود کلکتور به علت بایاس معکوس عریض‌تر می‌شود.

الکترونهای جاری شده به ناحیه p در دو جهت جاری می‌شوند، بخشی از آنها از پیوندگاه کلکتور عبور کرده، به ناحیه کلکتور می‌رسند و تعدادی از آنها با حفره‌های بیس بازترکیب شده و به عنوان الکترونهای ظرفیت به سوی پایه خارجی بیس روانه می‌شوند، این مولفه بسیار کوچک است.


شیوه ی اتصال ترازیستورها:

اتصال بیس مشترک در این اتصال پایه بیس بین هر دو بخش ورودی و خروجی مدار مشترک است. جهت های انتخابی برای جریان شاخه‌ها جهت قراردادی جریان در همان جهت حفره‌ها می‌شود.

اتصال امیتر مشترک مدار امیتر مشترک بیشتر از سایر روشها در مدارهای الکترونیکی کاربرد دارد و مداری است که در آن امیتر بین بیس و کلکتور مشترک است. این مدار دارای امپدانس ورودی کم بوده، ولی امپدانس خروجی مدار بالا می‌باشد.

اتصال کلکتور مشترک اتصال کلکتور مشترک برای تطبیق امپدانس در مدار بکار می‌رود، زیرا برعکس حالت قبلی دارای امپدانس ورودی زیاد و امپدانس خروجی پائین است. اتصال کلکتور مشترک غالبا به همراه مقاومتی بین امیتر و زمین به نام مقاومت بار بسته می‌شود.

معرفی ترانزیستور اثر میدان FET

آشنایی ترانزیستور اثر میدان FET:

این ترانزیستورها نیز مانند Jfetها عمل می‌کنند با این تفاوت که جریان ورودی گیت آنها صفر است. همچنین رابطه جریان با ولتاژ نیز متفاوت است. این ترانزیستورها دارای دو نوع PMOS و NMOS هستند که فناوری استفاده از دو نوع آن در یک مدار تکنولوژی CMOS نام دارد. این ترانزیستورها امروزه بسیار کاربرد دارند زیرا براحتی مجتمع می‌شوند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. همچنین مصرف توان بسیار ناچیزی دارند.

به تکنولوژی‌هایی که از دو نوع ترانزیستورهای دوقطبی و Mosfet در آن واحد استفاده می‌کنند Bicmos می‌گویند.

البته نقطه کار این ترانزیستورها نسبت به دما حساس است وتغییر می‌کند. بنابراین بیشتر در سوئیچینگ بکار می‌روند AMB

ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی - فت:

ترانزیستور اثر میدانی (فت) - FET همانگونه که از نام این المان مشخص است، پایه کنترلی آن جریانی مصرف نمی‌کند و تنها با اعامل ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه هادی، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. به همین دلیل ورودی این مدار هیچ کونه اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی‌گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد.

فت دارای سه پایه با نهامهای درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می‌نماید. فت‌ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می‌کند. FETها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می‌گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.

نوع دیگر ترانزیستورهای اثر می‌دانی MOSFETها هستند (ترانزیستور اثر می‌دانی اکسید فلزی نیمه هادی - Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor) یکی از اساسی‌ترین مزیت‌های ماسفت‌ها نویز کمتر آنها در مدار است.

فت‌ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر، نخست پایه گیت را پیدا می‌کنیم. یعنی پایه‌ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می‌توان پایه درین را از سورس تشخیص داد.

ترانزیستور اثر میدان FET

معرفی ترانزیستور ماسفت

آشنایی با ماسفت :

ماسفت یا ترانزیستور اثرمیدانی نیمه‌رسانا-اکسید-فلز ( metal–oxide–semiconductor field-effect transistor ٫ MOSFET ) معروف‌ترین ترانزیستور اثرمیدان در مدارهای آنالوگ و دیجیتال است.این گونه از ترانزیستور اثرمیدان نخستین بار در سال ۱۹۲۵ میلادی معرفی شد. در آن هنگام، ساخت و به کارگیری این ترانزیستورها، به سبب نبود علم و ابزار و امکان، با دشواری همراه بود و از همین روی، برای پنج دهه فراموش شدند و از میدانِ پیش‌رفت‌های الکترونیک بر کنار ماندند. در آغازِ دههٔ ۱۹۷۰م، بارِ دیگر نگاه‌ها به MOSFETها افتاد و برای ساختنِ مدارهای مجتمع به کار گرفته شدند.

در ترانزیستور اثرِ میدان ( FET ) چنان که از نام اش پیدا است، پایهٔ کنترلی، جریانی مصرف نمی‌کند و تنها با اعمال ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه رسانا، جریان عبوری از FET کنترل می‌شود. از همین روی ورودی این مدار هیچ اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی‌گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد.عمده تفاوت ماسفت با ترانزیستور JFET در این است که گیت ترانزیستورهای ماسفت توسط لایه‌ای از اکسید سیلیسیم (SiO₂) از کانال مجزاشده است. به این دلیل به ماسفتها فِت با گیت مجزا ( IGFET ، Insulated Gate FET) نیز گفته میشود.

مدارهای مجتمع بر پایهٔ فناوری ترانزیستورهای اثرِ میدانِ MOS، را می‌توان بسیار ریزتر و ساده‌تر از مدارهای مجتمع بر پایهٔ ترانزیستورهای دوقطبی ساخت؛ بی آن که (حتی در مدارها و تابع‌های پیچیده و مقیاس‌های بزرگ ) نیازی به مقاومت، دیود، یا دیگر قطعه‌های الکترونیکی داشته باشند. همین ویژگی، تولیدِ انبوهِ آن‌ها را آسان می‌کند، چندان که هم اکنون بیش‌تر از ۸۵ درصدِ مدارهای مجتمع، بر پایهٔ فناوریِ MOS طراحی و ساخته می‌شوند.

ترانزیستورهای MOS، بسته به کانالی که در آن‌ها شکل می‌گیرد، NMOS یا PMOS نامیده می‌شوند. در آغازِ کار، PMOS ترانزیستورِ پرکاربردتر در فناوری MOS بود. اما از آن جا که ساختنِ NMOS آسان‌تر است و مساحتِ کم‌تری هم می‌گیرد، از PMOS پیشی گرفت. بر خلافِ ترانزیستورهای دوقطبی، در ترانزیستورهای MOSFET، جریان، نتیجهٔ شارشِ تنها یک حامل ( الکترون یا حفره) در میانِ پیوندها است و از این رو، این ترانزیستورها را تک‌قطبی هم می‌نامند.

ساختار و کارکرد ماسفت افزایشی:

فت دارای سه پایه با نام‌های درین D، سورس S و گیت G است که پایه گیت، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می‌کند. فت‌ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می‌کند. FET‌ها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می‌گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند. نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET‌ها هستند (ترانزیستور اثرمیدانی نیمه‌رسانای اکسید فلز) یکی از اساسی‌ترین مزیت‌های ماسفت‌ها نویز کمتر آن‌ها در مدار است.

نوع N

فت‌ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر، نخست پایه گیت را پیدا می‌کنیم. یعنی پایه‌ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می‌توان پایهٔ درین را از سورس تشخیص داد.

نوع P

ماسفت کاهشی:

ساختار این گونهٔ ترانزیستورِ MOS، همانند ساختار ترانزیستورهای افزایشی است، تنها با این تفاوت که هنگامِ ساخت آن، کانال را، به وسیلهٔ یک نوار از جنس سیلیسیم، میانِ سورس و درین تعبیه می‌کنند. از این رو، اگر اختلاف پتانسیل میان آن دو اعمال شود، جریانی از سورس به درین خواهیم داشت؛ هرچند که ولتاژ اعمال شده به گیت صفر باشد.

گیت منطقی

دروازه منطقی:

در سیگنال دیجیتال، یک دروازهٔ منطقی یا گیت منطقی (Logic gate) روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می‌کند. این منطق معمولاً طبق منطق بولی است که به طور مشترک در تمام مدارهای دیجیتالی یافت می‌شود. گیت‌های منطقی عمدتاً از قطعات الکترونیکی مانند دیودها و ترانزیستورها تشکیل می‌شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله‌ها، قطعات اپتیکال یا حتی مکانیکی ساخته شوند.

سطوح منطقی:

یک ورودی یا خروجی منطقی بولین فقط یک از دو حالت منطقی را قبول می‌کند.این دو سطح در هر مطلبی نام خاص خود را دارند از جمله: خاموش / روشن - بالا (H) / پایین (L) - یک / صفر - درست (T) / غلط (F) - مثبت / منفی - مثبت / زمین - مدار باز / مدار بسته - YES / NO.

گیت‌های منطقی:

یک گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می‌کند.به دلیل اینکه خروجی هر گیت یکی از سطوح منطقی است پس می‌توان آن خروجی را به ورودی گیت(های)دیگری متصل نمود.بدیهی است که نمی‌توان دو خروجی را با هم به یک ورودی متصل نمود چرا که در این صورت سطوح ولتاژی به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقی خواهد بود.در الکترونیک به این کار اتصال کوتاه می‌گوینکه خیلی خطرناک است.

در منطق الکترونیک، هر سطح منطقی نماینده ولتاژ معینی است (که این ولتاژ به نوع منطقی که استفاده می‌شود بستگی دارد).هر گیتی برای تولید ولتاژ مناسب به منبع تغذیه نیاز دارد.در بموک دیاگرام مدارهای منطقی منبع تغذیه نمایش داده نمی‌شود، ولی در شماتیک کامل اتصالات منبع ضروری است.

گیت های منطقی:

AND

OR

NOT

NAND

NOR

XOR

XNOR

نوع	Distinctive shape	شکل مستطیلی	Boolean algebra between A & B	جدول حقیقی
AND				INPUT OUTPUT A B A AND B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
OR				INPUT OUTPUT A B A OR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
NOT				INPUT OUTPUT A NOT A 0 1 1 0
NAND				INPUT OUTPUT A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
NOR				INPUT OUTPUT A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
XOR				INPUT OUTPUT A B A XOR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
XNOR			or	INPUT OUTPUT A B A XNOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

مدار تقویت کننده ترانزیستوری

برای تقویت یک سیگنال الکتریکی نیاز به یک مدار تقویت کننده است این مدار تقویت کننده انواع مختلف و آرایش های مختلفی دارد.گاهی اوقات نیاز به تقویت جریان داریم, گاهی نیاز به تقویت ولتاژ و گاهی هم نیاز به تقویت توان!

تقویت توان یعنی تقویت ولتاژ و جریان با هم.

آرایشی که ولتاژ را تقویت میکند بیس مشترک نام دارد.
آرایشی که جریان را تقویت می کند کلکتور مشترک نام دارد.
آرایشی که هر دو مولفه را تقویت میکند امیتر مشترک نام دارد.

*دلیل استفاده از لفظ مشترک به این خاطر است که یک پایه با همان نام بین ورودی و خروجی قرا میگرد.
*آرایش ها هر کدام مشخصات خاص خود را دارند.

- آرایش بیس مشترک دارای مقاومت ورودی کم و مقاومت خروجی بالاست.
- آرایش کلکتور مشترک دارای مقاومت ورودی بالا  و مقاومت خروجی کم است.
- آرایش امیتر مشترک دارای مقاومت ورودی و خروجی متوسط است.

*کاربرد تقویت کننده بیس مشترک در تقویت کننده های فرکانس بالا است. این تقویت کننده با عنوان طبقه ی اول در تقویت کننده های چند طبقه مورد استفاه قرار میگیرد.
*تقویت کننده کلکتور مشترک بیشتر در مدارات آمپلی فایری و جایی که نیاز به تقویت جریان داشته باشیم مورد استفاده است. این تقویت کننده به خاطر امپدانس پایین خروجی در بخش آخر تقویت کننده چند طبقه قرار میگیرد.

*تقویت کننده امیتر مشترک که کاربرد فراوانی هم دارد در بخش میانی تقویت کننده های چند طبقه قرار میگیرد ودر موارد متعدد هم کاربرد دارد.

مدار امیتر مشترک

 

مدار کلکتور مشترک

 

 

مدار بیس مشترک

تشرح قطعات:

به  مقاومت های  موجود در مدار , عناصر بایاس گفته می شود. این مقاومت ها باید مقادیر حساب شده ایی داشته باشند تا تقویت کنندگی به طور صحیحی انجام شود و گر نه ترانزیستور وارد نواحی قطع و اشباع خواهد شد.

مقاومت های R1,R2 :

مقاومت های مقسم ولتاژ هستند.این مقاومت ها در تغذیه ی سرخودنمایان می شوند که بهترین حالت تغذیه ی مدار تقویت کننده است.
این مقاومت های ولتاژ تغذیه بیس ترانزیستور را فراهم میکنند.

RE: مقاومت امیتر جهت پایداری حرارتی ترانزیستور استفاده می شود.
RC: مقاومت کلکتور است.

تاثیرات کاهش یا افزایش مقادیر را بر عملکرد تقویت کننده توضیح خواهم داد.

CB وCc خازن های کوپلاژ هستند. این خازن های برای جداسازی سیگنال dc از سیگنال ac استفاده می شوند.

معمولا" یک خازن با نام خازن بای پس CE در آرایش امیتر مشترک با RE موازی میشود. وجود این خازن باعث افزایش بهره تقویت کننده می شود.

مقاومت ها ی R1,R2,RE,RC :

مقاومت RC محدود کننده جریان Ic است  و مقاومت Re پایدار کننده حرارتی , چون زمانی که دما بالا می رود جریان Ic زیاد می شود و این افزایش باعث ماهش VBE می شود که به دنبال آن دوباره IC کم میشود.


چون مقاومت های R1 و R2 مقاومت های مقسم ولتاژ هستند کاهش یا افزایش آنها بر IC و ولتاژ خروجی تاثیر گذار است.

* با افزایش مقدار R1 مقدار ولتاژ VB کم میشود و به دنبال آن VE کم میشود و با کاهش آن IE یا IC کم خواهند شد و با کاهش جریان کلکتور افت ولتاژ دو سر RC هم کم شده و نهایتا" VC یا ولتاژ خروجی زیاد میشود.

- کاهش R1 اثرات مخالف حالت بالا را به دنبال دارد.

* اما با افزایش مقدار R2 افزایش مقدار VB را داریم که که باعث افزایش VE و جریان های کلکتور و امیتر میشود ( جریان کلتور همان جریان امیتر است)  این افزایش جریان باعث افزایش افت ولتاژ دو سر RC شده و کاهش ولتاژ خروجی را به دنبال دارد.

- کاهش R2 اثرات مخالف حالت بالا را به دنبال دارد.

* اما افزایش مقدار RC باعث افزایش افت ولتاژ RC و به دنبال آن کاهش VO یا ولتاژ خروجی میشود.
- کاهش آن نتیجه عکس را دارد.

* افزایش مقدار RE ,  فقط کاهش حریان کلکتور را به دنبال دارد که با کاهش جریان کلکتور افزایش Vo  را خواهیم داشت.
- کاهش RE عکس نتیجه بالا را می دهد.

فوتو ولتائیک چیست؟

آشنایی با سیستم های فتوولتائیک

فتوولتائیک اصطلاحی شامل کلم ه photo (با ریشه یونانی به معنی نور) و کلمه volt است . فتوولتائیک علمی است که در مورد تبدیل نور به الکتریسیته و به عبارت دیگر تبدیل فوتون های نوری به جریان الکتریکی می پردازد .

به پدیده ای که در اثر تابش خورشید الکتریسیته تولید کنند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده نماید، سیستم فتوولتائیک گویند.تبدیل نور خورشید به الکتریسیته توسط سلولهای خورشیدی صورت می گیرد . سلول های خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی هستند که معمولاً جنس آنها ازآلیاژ سیلیکون می باشد.

 

نورخورشید از فوتون ها یا ذرات انرژی خورشید ساخته شده است. این فوتونها که مقادیر متغیر انرژی را شامل می شوند، درست مشابه با طول موج ها متفاوت طیفهای نوری هستند. وقتی فوتونها به یک سلول فتوولتائیک برخورد میکنند، ممکن است منعکس شوند مستقیم ازمیان آن عبور کند و یا جذب شوند. فقط فوتونهای جذب شده انرژی برای تولید الکتریسیته فراهم می کنند. وقتی که نور خورشیدی کافی یا انرژی توسط جسم نیمه رسانا جذب شود، الکترونها ازاتم های جسم جدا می شوند ( به دلیل اینکه آخرین الکترون یک اتم با گرفتن انرژی فوتون به لایه بالاتر رفته و می تواند ازمیدان پروتون خلاص شده و آزادانه در نیمه رسانا حرکت کند) زمانی که الکترونها موقعیت را ترک می کنند، سوراخ هایی شکل می گیرد که دراین زمان تعداد الکترون ها زیاد بوده و هر کدام n یک بار منفی را حمل می کنند و به طرف جلو سطح سلول پیش می روند، در نتیجه عدم توازن بار بین سلولهای جلویی وسطوح عقبی یک پتانسیل ولتاژ شبیه قطب های مثبت ومنفی یک باطری ایجاد می شود وقتی که دو سطح از میان یک راه داخلی مرتبط می شوند، الکتریسیته جریان می یابد. شرایط آب وهوایی (همانند ابر و مه) تاثیر مهمی روی انرژی خورشیدی دریافت شده توسط یک آرایش الکترونی سلول های خورشیدی دارند. ساده ترین سیستم های فتوولتاتیک انرژی تعداد زیادی از ماشین حساب های کوچک و ساعتهای مچی که روزانه مورد استفاده قرار می گیرد را تأمین می کند. 

تبدیل فتوولتاتیک به الکتریسیته چندین دلیل مفید دارد

تبدیل نور خورشید به الکتریسیته به روش مستقیم است، بنابراین سیستم های تولید کننده مکانیکی به حجم زیادی لازم ندارند و می تواند همچون هر سرمایه گذاری دیگر و با برنامه ریزی دقیق، سودآور باشد و به شما کمک می کند تا تصمیمات درستی را در جهت کاهش هزینه ها اتخاذ کنید. - خصوصیت ماژولی انرژی فتوولتاتیک اجازه می دهد به طور سریع آرایش ها دراندازه های مختلف و با توجه به سیستم مورد نیاز طراحی و نصب می شود وهمچنین، تاثیر محیطی یک سیستم فتوولتاتیک حداقل است و نیازی به تجهیزات جانبی نگهداری و تعمیرات سیستم ندارد. به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاه از مکانیزمهای محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هرسیستمی که از این پدیده ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم های فتوولتائیک یکی از پر مصرف ترین کاربرد انرژی های نو می باشند و تاکنون سیستم های گوناگونی با ظرفیت های مختلف که از ( 0.5 وات تا چند مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آنها افزوده می شود. از سری و موازی کردن سلولهای خورشیدی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به یک مجموعه از سلولهای سری و فتوولتائیک می گویند. امروزه اینگونه سلول ها عموماً Solar Modules موازی شده صفحات خورشیدی ماده سیلیسیم تهیه می شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می شود که در مناطق کویری کشور، به فراوانی یافت می گردد. بنابراین از نظر تأمین ماده اولیه این سلول ها هیچ گونه کمبودی در ایران وجود ندارد. سیستم های فتوولتائیک را می توان به طور کلی به دو بخش اصلی تقسیم نمود که بطور خلاصه به توضیح آنها می پردازیم.

صفحات خورشیدی

این بخش در واقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می باشد. این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده وتوان ورودی پنلها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده را به شبکه یا باتری، تزریق و کنترل می کند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده، با توجه به نیازهای بارالکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب وهوایی محلی تغییر میکند.

:(INVERTER) مبدل الکتریکی

باشد، درصورت AC وDC صفحات فتوولتائیک، مصرف کننده می تواند دو نوع DC با توجه به خروجی ACبا مبدل های الکتریکی یا اینورتر مناسب می توان خروجی خورشیدی را به ،AC وجود مصرف کننده تبدیل نمود. همچنین با آرایش های مختلف صفحات فتوولتائیک می توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توان های متفاوت تأمین کرد که با توجه به کاهش روز افزون ذخایر سوخت های فسیلی و خطرات ناشی از بکارگیری نیروگاه های اتمی، گمان قوی وجود دارد که درآینده ای نه چندان دور سلوله ای خورشیدی به انرژی برق به عنوان جایگزین مناسب و بی خطر برای سوخت های فسیلی و نیروگاه های اتمی توسط بشر بکار گرفته شود. 

صارف و کاربردهای مختلف سیستم های فتوولتائیک:

روشنایی خورشیدی :
در حال حاضر روشنایی خورشیدی بالاترین میزان کاربرد سیستم های فتوولتائیک را در سراسر جهان دارد و سالانه ده ها هزار نمونه از این سیستم در سراسر جهان نصب و راه اندازی می گردد، مانند برق جاده ها و تونل ها، خیابان ها، پارکها و روشنایی کارگاه ها و ویلاها و مجتمع های مسکونی، بخصوص در مناطقی که به شبکه برق دسترسی ندارند، تأمین برق پاسگاه های مرزی که دور از شبکه برق هستند، تأمین برق مناطق شکاربانی و مناطق حفاظت شده که جنبه نظامی دارند. سیستم تغذیه کننده یک واحد مسکونی : انرژی مورد نیاز کلیه لوازم برقی منازل شهری و روستایی و مراکز تجاری را میتوان با استفاده از صفحات فتوولتائیک و سیستمهای ذخیره کننده و کنترل نسبتاً ساده تأمین نمود.
سیستم پمپاژ خورشیدی :
سیستم پمپهای فتوولتائیک قابلیت استحصال آب از چاهها، قنوات، چشمه ها رودخانه ها و ... را جهت مصارف متنوعی دارا می باشد.
سیستم تغذیه کننده ایستگاههای مخابراتی و زلزله نگاری:
اغلب ایستگاه های مخابراتی و یا زلزله نگاری درمکانهای فاقد شبکه سراسری وسخت گذر و یا در محلی که احداث پست فشار قوی به فشار ضعیف و تأمین توان الکتریکی ایستگاه مذکور صرفه اقتصادی وحفاظت الکتریکی ندارد نصب شده اند. - ماشین حساب، ساعت، رادیو، ضبط صوت و وسایل بازی کودکانه یا هر نوع وسیله ای که تاکنون با باطری خشک کار می کرده است که یکی دیگر از کاربردهای این سیستم می باشد. مثلاً ژاپن در سال 1983 حدود 30 میلیون ماشین حساب خورشیدی تولید کرده است که سلول های خورشیدی بکار گرفته آنها مساحتی حدود 20000 متر مربع و توان الکتریکی معادل 500 کیلووات داشته اند.
نیروگاههای خورشیدی فتوولتائیک:
هم زمان با استفاده ازسیستمهای فتوولتائیک دربخش انرژی الکتریکی مورد نیازساختمان ها اطلاعات و تجربیات کافی جهت احداث واحدهای بزرگ تر حاصل گردید و همه اکنون دربسیاری از کشورهای جهان نیروگاه فتوولتائیک در واحدهای کوچک و بزرگ و به صورت اتصال به شبکه و یا مستقل از شبکه نصب و راه اندازی شده است.

سنسور LDR (مقاومت تابع نور) چیست؟

سنسور LDR (مقاومت تابع نور)

سنسور (مقاومت) LDR

سنبل و شماتیک سنسور LDR

سنسور LDR در واقع مقاومتهایی هستند که در برابر شدت تابش نور حساس بوده و مقدار مقاومتشان تابع نور است به صورتی که با افزایش نور مقدار مقاومتشان کاهش یافته و با کاهش میزان نور تابشی مقدار مقاومتشان افزایش میابد.معمولا مقاومتهایی که در بازار موجود هستند در شدت نور عادی(محیط در روز)مقدار مقاومتشان در حدود 1 کیلو اهم و در تاریکی مطلق مقدار مقاومتشان بین یک تا دو مگا اهم است. 

 

منحنی تغییرات مقومت سنسور LDR به میزان شدت نور

از جمله کاربردهای این مقاومت میتوان به تشخیص شب و روز جهت قطع و وصل کردن اتوماتیک لامپها،روش و خاموش کردن یک منبع تغذیه و هر جایی که مسئله حس کردن شدت نور در میان باشد اشاره کرد.
به طور نمونه نمونه هایی از کاربرد این المان را در کنترل یک رله بر مبنای روشنایی یا تاریکی محیط مشاهده میکنید.
در شکل اول با روشن شدن محیط رله وصل خواهد شد و در شکل دوم با خاموش شدن محیط رله تحریک خواهد شد. 

شماتیک و طرز کار مدار سنسور LDR