الوجلة الأول
أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القرة
الجدارة :دراسة خواص عناصر أشباه الموصلات المستخدمة "يخ دوائر إلكترونيات القدرة؛ وتشمل الدايود
والثايرستور بآنواعه وكزلك الترانزستور بأنواعه. مع ذكر طرق التشغيل والحماية والإشمال لكل
عنصر
الأهداظا: عندما تكتمل هذه الوحدة يكون لدى المتدرب القدرة على:
‎.١‏ التعرف على أهم العناصر الإلكترونية المستخدمة يخ دوائر إلكترونيات القدرة
دراسة الخواص الكهربائية لها
؟. التعرف على تعلبيقات دايود القدرة.
. التعرف على طرق إشمال الثايرستور وحمايته
يل الترانزستور وطرق حمايته.
مستوى الاداء المطلوب؛ أن يصل المتدرب إلى إتقان هذه الوحدة بنسبة 1/80
الوقت التوقع للتدريب: *ساعات.
الوسائل المساعلة: لا توجد
متطلبات الجدارة ؛ تحتاج إ لى مراجعة مقرر الدوائر الكهربائية - ‎١‏

الوحلة الأولى
أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القدرة
الوحدة الأولى : أشباه الموصلات المستخدمة في دوائر إلكترونياتالقدرة
ترجع شورة الإلكترونيات الأولى إلى عام 1448م عندما تم اختراع الترانزستور السليكوني؛ تلاه
اختراع الثايرستور عام 1407م. كما بدت الثورة الثانية عام 408١م‏ عندما تم تطوير وإنتاج الثايرستور
بشكل تجاري. منذ ذلك الحين بدا انتشار إلكترونيات القدرة ين كثير من التطبيقات الصناعية وازدادت
الأهمية مع التقدم المستمر يا علم الحواسيب والإلكترونيات الدقيقة؛ حيث أمكن التحكم يخ دوائر
إلكترونيات القدرة لتتمامل مع كمية قدرة كبيرة بكفاءة عالية
سنتعرف يذ هذه الوحدة على دوائر إلكترونيات القدرة المستخدمة بكثرة .يا كثير من التعلبيقات
الصناعية والأغراض العامة. أيضا سوف نتعرف على أنواع عناصر إلكترونيات القدرة المستخدمة يا تلك
الدوائر ودراسة خواصها المختلفة وكيفية عملها وطرق توصيلها يخ دوائر إالكترونيات القدرة
‎-١‏ ادوائر إلكترونيات القدرة ماتميت عتصه 15160 :10116
تخدم دوائر إلكترونيات القدرة لتهيثة أو تكييف المنبع الكهربائي لينا تطلبات الحمل؛
ومن أهم مميزات تلك الدوائر صفر الحجم والوزن والكفاءة العالية ؛
أشباء الموصلات ذات القدرة والتي يتم التحكم فيها عن طريق دوائر إلكترونية مساعدة. ويشار إلى كل
دائرة تؤدي غرضا محددا "ا تهيثة المنبع باسم عام هو "مغير القدرة؛ كما يوضحه شكل ‎-١‏ ١؛‏ وكل
لى هه الدواكر على عتا
مغير قدرة يعطى اسما خاصا لبقا لوظيفته المحددة. ويمكن تقسيم دوائر إلكترونيات القدرة (مغيرات
القدرة ) لبقا لوظيفة كل منها إلى خمسة أنواع رئيسة وهي
‎٠‏ حاكمات الجهد المتردد كه للمتاف عع ةالمناعة) قتعا تحتف عفاعة ‎٠‏

الوحلة الأولى
أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر | لكتزوث
ما نسوا«0 مدعنا
الخرج متبع القدرة
شكل ‎١ -١‏ مقير القدرة
‎١ -١ -١‏ الموحد (المقوم) غيرالملحكوم (6 1605 00111:01160ع011)
‏تستخدم دوائر التوحيد غير المحكوم لتحويل الجهد المتردد ثابت القيمة إلى جهد مستمر ثابت القيمة؛
ويستخدم الدايود ا هذه الدوائر؛ ويمكن أن يكون الجهد الداخل للدائرة أحادي الوجه أو ثلاثي
الأوجه. ويمثل مغير القدرة يخ هذه الحالة شكل ‎١ -١‏
‏جهد مستمر ثابت القيمة
‏شكل ‎-١‏ ؟ الموحد غير الملحكوم
‎-١ -١‏ ؟ الموحد (المقوم) المحكوم (1601556 0005:01160©)
‏يوضح اث "موحد م حيث يتم الحصول على جهد مستمر متفير القيمة من جهد
متردد ثابت القيمة؛ ويمكن أن يكون الجهد المتردد أحادي الوجه أو ثلاشي الأوجه؛ ويعتبر الثايرستور
المنصر الرئيس "َي هذه الدوائر. وتستخدم هذه الدوائر بكثرة ل التحكم ب نات الثيار المستمرء
‏ومصادر القدرة للتيار المستمر. أيضا تستخدم يخ شحن البطاريات والمديد من التطلبيقات الصناعية
‏اجون ممنقبي متقين القيمنة موحد محكوم
‏شكل ‎-١‏ ؟ موحد محكوم

التخسس الوحلة الأولى
ممدات كهربا 0 أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القدرة
)86 7011886 60011:0116( ‏؟ حاكم الجهد المتردد‎ -١ -١
يستخدم حاكم الجهد المتردد للحصول على جهد متردد متغير القيمة من جهد متردد ثابت القيمة؛ أو
بمعنى آخر لتغيير منبع الجهد المتردد ذي القيمة الثابتة والحصول على منبع جهد متردد متغير القيمة؛ كما
هو واضح ا شكل ‎-١‏ 4 ؛ ويمثل الثايرستور العنصر الرئيس "يخ هذه الدوائر للقدرات العالية؛ أما ليخ
حالة القدرات المنخفضة فيستخدم الترياك بكشرة لرخص ثمنه وسهولة تصميم دوائر التحكم الخاصة
لبلذه الدوائرء التحكم ب الإضاءة والت المي
حاكم الجهد المتردد
جهد متردد متغير القيمة جهد متردد ثابت القيمة
شكل ‎-١‏ 4 حاكم الجهد المتردد
‎-١ -١‏ 4 مقطع الثيار المستمر :6 10 ع0)
‏يعرف مغير القدرة من جهد مستمر ثابت القيمة إلى جهد مستمر متفير القيمة باسم مقلع التيار
المستمر حيث يمكن تحويل جهد مستمر ثابت القيمة إلى جهد مستمر متغير القيمة عن طريق تقملي
الجهد المستمر. ل الما يِ نان الثايرستور هو العنصر الرئيس ف دوائر تقعليع التيار المستمر ول ن الآن
يستخدم الترانزستور بكثرة لي هذه الدوائر؛ ويوضح شكل ‎-١‏ 8 مغير القدرة من نوع مقلع التيار
‏امسر . ويستخدم
‏مستمر ثابت القيمة
‏التحكم ع ات التيار المستمر والتي تفغذى من بطاريات أو منبع جهد
جهد مستمر متغير القيمة مقطلع التيار المستمر ل
‏شكل ‎-١‏ ه مقطع التيار المستم.

التخسس الوحلة الأولى
معدات كهربا أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القدرة
- ه عاك التيار (007©:16
يسمى مغير القدرة من تيار مستمر ثابت القيمة إلى تيار متردد متغير القيمة والتردد بماكس التيار
ته الرئيسة هي تحويل التيار المستمر إ لى تيار متردد كما 4 شكل ‎-١‏ 3. ويمكن الحصول عل
جهد متردد أحادي الوجه ويسمى العاكس يخ هذه الحالة عاكاً أحادي الوجهةء كما يمكن الحصول
على جهد متردد ثلاثي الأوجه من جهد مستمر ويسمى الماكس ا هذه الحالة عاكساً ثلاثي الأوجه
ويمكن استخدام الثايرستور أو الترانزستور ل دوائر عا التيار ولكن يفضل الآن استخدام
الترانزستور نظرا لسهولة تصميم دوائر التحكم ومرونة استخدامه وك لك العمل عند ترددات عالية
وبساطة داثرة القدرة. ويستخدم الما بلى نحلاق واسع الت ب ات التيار المتردد
والتسيير الكهربائي؛ كما يستخدم أيضا يخ دوار منبع القدرة ضد انقطاع الثيار والتي تمرف باسم
أجهزة 1725
شور ماف القملة عاكس التيا
جهد متردد متغير القيمة اكس التيار جهد مستمر ثابت القيمة
شكل ‎-١‏ + عاكس الثيار
تحتوي دوائر مغيرات القدرة المشار إليها على عناصر أشباه الموصلات ذات القدرة العالية موصلة مما
يقة خاصة لكي تعطلي الوظيفة المعللوبة منها. ويحتاج تصميم دواثر مغيرات القدرة إلى خبرة عالية
أقسام :
ومهارة علمية. ويتقسم تصميم هذه الدوائر إلى أرب
- تصميم دائرة القدرة وتحديد مقننات العناصر المستخدمة
- تصميم دوائر الحماية الخاصة بعناصر إلكترونيات القدرة المستخدمة
- حساب طريقة أو استراتيجية التحكم اللازمة
- تصميم دوائر المنطق أو دوائر الإشمال الخاصة بالعناصر المستخدمة ا دائرة القدرة
وسوف يتناول المنهج بالتفصيل دوائر مغيرات القدرة كلاً على حدة من حيث التركيب والتشغيل ونظرية
العمل وكذلك كيفية التصميم وذلك من خلال الوحدات المختلفة

التخصص الوحلة الأولى
معدات كهربا 0 أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القدرة
‎١ -‏ عناصر الكترونيات القدرة كته ع1 عتسطف 116 :101176
‏تستخدم عناصر أشباه الموصلات ذات القدرة يا دوائر إلكترونيات القدرة؛ ونتيجة للتطور البائل يذ
صناعة أشباه الموصلات تم استحداث عناصر جديدة ذات قدرات عالية وسرعات قفل وفتح فائقة تعد
بالميكروثانية مما أدى إلى تصميم دوائر إلكترونية ذات مقدرة على تهيئة المنبع الكهربائي والتحكم فيه
‏ب المطللوب منه. ولكل عنصر من عناصر أشباه الموصلات خصائصه التى يتميز بها والتى بناء عليه
‏يتحدد مدى ملاءمة كل منها ‎١‏ ات العملية . أيضا تتميز عناصر أشباء الموصلات ذات القدرة
‏بقدرتها على تبديل كميات كبيرة من القدرة بالإضافة إلى قدرتها على تحمل جهود عالية قد تصل إلى *
‎10106١ 01006 ‏؟ دايود القدرة‎ -١
‏يعتبر دايود القدرة حجر الأساس يخ معظم دوائر إلكترونيات القدرة؛ وهو يعمل 0
لآداء وظائد فمثلا يستخدم كموحد للتيار المتردد ؛ كما يستخدم يخ بعض الأحيان ك
للمسار الحر (8ا07:600:1166. تتألف البنية الداخلية النموذجية للدايود من وصلة ثنائية 17-17 تتكون من
جزم يحمل شحنات سالبة 11 وجزء يحمل شحنات موجبة 1 وبينهما منطقة صغيرة ت م
بالنسبة (أعلى من) لجهد الكاثود (16) (شضكل ‎-١‏ لاج)ء يقال يخ هذه الحالة أن الدايود يخ حالة انحياز
أمامي (188ن 20110800) ويوصل تيار . وتكون المقاومة ما بين الأنود والكاثود (المقاومة الأمامية) صغيرة
ويفقد جهد على أطراف الدايود تعتمد قيمته على طرق التصنيع ودرجه حرارة الوصلة ٍ
فيقال ا هنه الحالة أن الدايود ا حالة انحياز عكسي (88أن1 865/6158). ويمر تيار عكسي من الكاثود
‏وعادة لا
‏إلى الأنود يعرف بتيار التسرب 1176© ©160162388) ؛ وعادة قيمة هذا التيار صغيرة جدا وتقدر بالميكرو أو
شكل ‎-١‏ اد التوصيل العكسي للدايود

الوحلة الأولى
أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر إلكترونيات القرة
ماه 00م م م
مؤدهج عاج
3 خات
شكل ‎١1 -١‏ رمز وطرق توصيل الدايود
يوضح شكل ‎-١‏ 8 متحنى الخواص الإستاتيكية العملي ([0186168) للدايود؛ وي معظم
التعلبيقات يمكن اعتبار الدايود مثالي11177 ([1068) -حيث لا يوجد فقد ٌ الجهد أثناء التوصيل
الأمامي ويكون تيار التسرب مساويا الصفر- كما هو موضح .يا متحنى الخواص ‎-١‏ الب. ويمثل
ن تيار الأنود (مآ) والجهد الموجود بين الأنود والكاثود يم 67
يوجد ثلاثة أنواع رئيسة من دايود القدرة؛ تتحدد الخصائص وحدود كل نوع حسب التطبيق. وهذه الأنواع
0606101 ‏دايود الأغراض العامة 01008 05©6 117لا‎ -١
1708116607817 00006 ‏دايود سريع الاستعادة‎ -"
‏دايود شوتكي ع1مثل بوللامط5‎ -*

الوجلة الأول
أشباه الوصلات المستخدمة في دوائر لكترونيات القدرة
©0167:9[ 0070086 0100© ‏دايود الأغراض العامة‎ ١ -* -١
يعرف بالدايود السليكوني ويستخدم ا الأغراض العامة ذات الترددات المنخفضة(أقل من اكيلو
هيرتز) والتي لا يمثل فيها زمن الاستعادة (زمن استعادة ‎١‏ ) تأثير حرج على سرعة الفتع والقفل حيث
يكون زمن الاستعادة عادة يخ حدود ‎٠‏ ؟ ميكروثانية ؛ دوائر تقويم التيار المتردد
ومغيرات القدرة التي تعمل عند تردد منخفض؛ وهو رخيص الثمن ومتوافر بمقننات عالية من الجهد
والتيار تصل | لى خمسة آلاف فولت وعدة آلاف من الأمبيرقد تصل إلى أكثر من ثلاثة آلاف. ون وات
يدمج عدة دايودات معا لتكون قنطرة توحيد وي هذه الحالة تكون مقننات الجهد والتيار يا حدود ‎٠٠٠١‏
‏شكال لادايود ذي الأغراض العامة والذي يستخدم يخ

التخصص كير الوحلة الأولى
آلات ومعنات كهربائية إلكترونيات القلرة أشباد الوصلات الستخدمة في دوائر إلكترونيات القدرة
شكل ‎-١‏ + دايود الأغراض العامة(من شركة بوركس ©:©017ط)
12811600767 01006 ‏؟ الدايود سريع الاستعادة‎ -* -١
تتألف البنية الداخلية لبذا النوع من وصلة 2-15 ومن أجل زيادة سرعة الإسترداد (الاستعادة)؛ يتم
إحداث مراكز لإعادة الاتحاد (102100ا:660) -أي اتحاد الإلكترون (لسالب) مع فجوة (01016
(موجبة) داخل وصلة 11 وبالتالي اختفاء أي شكل من أشكال الشحنة-< ضمن الوصلة 287 . غير أن
هذه المراكز تسبب زيادة َي هبوط الجهد الأمامي.
يعتبر هذا النوع غالي الثمن جدا بالمقارنة بدايود الأغراض العامة ويستخدم .يخ الدوائر ذات الترددات
العالية للفتح والقفل إذ يمكنه أن يستعيد حالته للتشغيل يخ زمن أقل من ه ميكروثانية. وهذا النوع
متوافر بمقننات تصل | لى ثلاثة آلاف فولت وعدة مثات من الأمبيرا قد تصل إلى ألف أمبير). ويوضح شكل
‎٠١ -١‏ عدة أشكال من هذا النوع بمقننات مختلفة