نماد قطعات هادی، کابل، دیود و ترانزیستور در شماتیک | قسمت ششم آموزش شماتیک

در قسمت پنجم آموزش شماتیک به بررسی نمادهای اجزای سلف، ترانسفورماتور و سوئیچ پرداختیم. در این قسمت، قصد داریم درباره نماد مواد رسانا، کابل‌ها، دیودها و ترانزیستورها در شماتیک صحبت کنیم. پس تا پایان این مطلب ما را همراهی کنید.

1. مواد رسانا (هادی)

هادی یا رسانا چیست؟

رسانا به ماده‌ای گفته می‌شود که جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهد که برای این کار ممکن است الکترون‌ها و یا یون‌ها به‌عنوان حامل بار، عمل کنند؛ بنابراین مواد رسانا به دو نوع تقسیم می‌شوند: رسانای الکترونیکی و رسانای یونی.

همان‌طور که می‌دانید، رساناترین فلزات نقره، مس و طلا هستند. به‌عنوان‌مثال، مس بسیار رسانا است و معمولاً در سیم‌کشی فلزی استفاده می‌شود. همچنین، نقره خالص رساناترین فلز در بین تمام فلزات است.

نماد مواد رسانا در شماتیک

در شماتیک مدارهای الکتریکی، رسانا‌ها معمولاً با خطوط صاف نمایش داده می‌شوند. بیش‌تر مدارها دارای تعداد زیادی رسانای الکتریکی هستند. در دیاگرام یک مدار پیچیده، اغلب خطوط به یکدیگر برخورد می‌کنند، اما بدون اینکه اجزای رسانا با یکدیگر تماس داشته باشند.

شکل 1 دو رسانا (هادی) را نشان می دهد که در یک دیاگرام با یکدیگر تقاطع دارند و از هم عبور می کنند. اما آن ها در مدار با یکدیگر، هیچ نقطه اتصالی ندارند (حداقل نه در نقطه ای که در دیاگرام شماتیک از هم عبور می کنند).

شکل 1: نماد شماتیک رساناهایی که از مسیرهای موجود در مدار عبور می کنند اما به یکدیگر اتصال الکتریکی ندارند.

نکته✅

در دنیای واقعی، مدار در یک فضای سه‌بعدی (3D) قرار دارد. اما هنگامی که می‌خواهید آن را به‌صورت دیاگرام درآورید باید این کار را در سطح دوبعدی انجام دهید (2D) که برای انجام این کار، شما باید چند نکته را یاد بگیرید تا مطمئن شوید که دیاگرام مدار شما درست است و افراد به‌راحتی می‌توانند اجزای آن را تشخیص دهند.

شکل 2: تصویر A، نماد رساناهایی هستند که یکدیگر را قطع می کنند و اتصال الکتریکی دارند. تصویر B، نماد جایگزین این حالت است.

شکل 3: نماد قدیمی هادی (رسانا) هایی که از مدار عبور می کنند اما به یکدیگر اتصال الکتریکی ندارند.

2. کابل‌ها

کابل چیست؟

کابل (cable) از دو بخش اصلی رسانا و عایق تشکیل می‌شود که بخش رسانا برای انتقال جریان الکتریکی، سیگنال و نور استفاده می‌شود. کابل‌ها بر اساس سطح ولتاژ، کارکرد، شکل رسانا و رشته‌های آن به انواع گوناگونی تقسیم می‌گردند.

کابل‌های شیلددار

کابل‌های شیلددار (محافظ دار) علاوه بر روکش‌های معمولی، دارای یک لایه رسانا (هادی) نیز هستند. این لایه‌ی مضاعف بر روی غلاف اولیه‌ی سیم‌ها قرار دارد. همانند دیگر کابل‌ها، این مدل هم از دو یا چند سیم روکش‌دار تشکیل شده است که بر روی آنها لایه‌ای از رشته‌های مسی یا آلومینیومی قرار دارد.

کابل‌های بدون شیلد

کابل‌های بدون شیلد (بدون محافظ) فاقد محافظ الکترواستاتیکی یا الکترومغناطیسی هستند، کابل بدون شیلد را با حروف اختصاری UTP نیز معرفی می‌کنند که از سرواژه‌های Unshielded Twisted Pair گرفته شده است.

نماد کابل‌ها در شماتیک

شکل 4 نمادهای کابل کواکسیال (coaxial) را نشان می دهد؛ کابل کواکسیال دارای یک کانال فیزیکی است که سیگنال الکتریکی را منتقل می‌کند. این کانال، دارای یک هادی فلزی است که لایه عایق و محافظ رسانا آن را پوشانده‌اند. همچنین، کابل کواکسیال دارای یک لایه مرکزی است که رسانای الکتریکی است و عایق بندی نیز دارد.

شکل 4: تصویر A، نماد یک کابل کواکسیال با شیلد ungrounded و تصویر B، نماد کابل کواکسیال با شیلد earth-grounded را نشان می دهد.

شکل 5: نماد یک کابل کواکسیال با یک شیلد chassis-grounded می باشد.

شکل 6 نماد شماتیک یک کابل دو هادی شیلد دار را نشان می‌دهد.

نماد این کابل با نماد کابل کواکسیال یکسان است؛ تنها تفاوت آن این است که یک هادی داخلی اضافی دارد. البته ممکن است بیش از دو هادی داخلی نیز وجود داشته باشد، در این صورت، تعداد خطوط مستقیم و موازی بیش‌تر می‌شود.

شکل 6: نماد یک کابل دو هادی شیلد دار که شیلد آن دارای ground chassis است،‌ را نمایش می دهد.

3. دیودها

دیود چیست؟

دیود (به انگلیسی: Diode)، (سایر نام‌ها: یک‌سوساز یا یکسوکننده) قطعه‌ای الکترونیکی است که دارای دو سر می‌باشد. دیود، جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌دهد (در این حالت، میزان مقاومت دیود ناچیز است) و در جهت دیگر، دیود در برابر عبور جریان، مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد.

به‌عبارت‌دیگر، می‌توان گفت دیود یک قطعه نیمه‌هادی است که اساساً به‌عنوان یک سوئیچ یک‌طرفه برای جریان عمل می‌کند.

نماد دیودها در شماتیک

شکل 7 نماد اصلی یک دیود نیمه هادی را نشان می دهد که در این نماد، یک فلش و یک خط عمودی، بخش های مختلف دیود را نشان می دهند. همچنین، خطوط افقی سمت چپ و راست نشان دهنده پایه ها هستند. نماد شکل 7 یک دیود رکتیفایر را نشان می دهد.

شکل 7: نماد یک دیود یا رکتیفایر نیمه هادی همه منظوره

شکل 8 نمادهای برخی از انواع دیودهای تخصصی را نشان می دهد. نماد A، یک دیود وارکتور (varactor) را نشان می‌دهد که وقتی یک ولتاژ مستقیم (DC) به آن اعمال می‌شود، می‌تواند مانند یک خازن متغیر عمل کند. نماد B، یک دیود زنر را نشان می‌دهد که می‌تواند مانند یک رگولاتور ولتاژ در منبع تغذیه عمل کند و نماد C، یک دیود Gunn را نشان می‌دهد که می‌تواند در فرکانس‌های رادیویی مایکروویو مانند یک اسیلاتور یا آمپلی‌فایر عمل کند.

شکل 8: نماد A: دیود Varactor، نماد B: دیود زنر و نماد C: دیود گان (Gunn)

رکتیفایر کنترل شده سیلیکونی (SCR) چیست؟

رکتیفایر کنترل شده سیلیکونی (SCR) در واقع یک دیود نیمه‌هادی با یک المان اضافی و ترمینال است که نماد شماتیک آن در شکل 9 نشان داده شده است.

نماد SCR

در نماد SCR، اغلب یک دایره دور بخش دیود وجود دارد و قسمت گیت با یک خط مورب نمایش داده می‌شود. همچنین، در این نماد، در تمامی موارد، یک خط صاف در امتداد قسمت پایه وجود دارد که آند و کاتد در دو سمت آن هستند.

شکل 9: نماد رکتیفایر کنترل شده سیلیکونی (SCR)

4. ترانزیستور

ترانزیستور چیست؟

ترانزیستور نوعی قطعه نیمه‌هادی است که می‌تواند برای کنترل یا تنظیم جریان یا ولتاژ الکتریکی استفاده شود. ترانزیستور اساساً به‌عنوان یک سوئیچ و آمپلی‌فایر عمل می‌کند. به بیانی ساده‌تر، ترانزیستور وسیله‌ای مینیاتوری است که برای کنترل یا تنظیم جریان سیگنال‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

نماد ترانزیستورها در شماتیک

شکل 10 نمادهای شماتیک ترانزیستورهای دوقطبی را نشان می دهد. ترانزیستور نوع PNP در تصویر A و نوع NPN در تصویر B نشان داده شده است.

شکل 10: تصویر A: نماد ترانزیستور دوقطبی PNP و تصویر B: نماد ترانزیستور دوقطبی  NPN

در دستگاه NPN، جریان الکترون‌ها از پایه به سمت امیتر است. همچنین، گاهی اوقات، دایره دور قسمت‌های پایه، امیتر و سیم‌ها، از نماد ترانزیستور دوقطبی حذف می‌شود.

به‌علاوه، به جز ترانزیستورهای دوقطبی، انواع دیگری از ترانزیستورها نیز وجود دارد. شکل 11 نمادهای چهار مورد از این قطعه ها را نشان می دهد که این نمادها به شرح زیر هستند:

• نماد A، یک ترانزیستور اثر میدان اتصال کانال N (JFET) را نشان می‌دهد.
• نماد B، یک ترانزیستور JFET کانال P را نشان می‌دهد.
• نماد C، یک ترانزیستور اثر میدان کانال N فلز – اکسید – نیمه‌هادی (MOSFET) را نشان می‌دهد.
• نماد D، یک ماسفت کانال P را نشان می‌دهد.

شکل 11: تصویر A: نماد یک ترانزیستور N کانال JFET، تصویر B: نماد یک ترانزیستور P کانال JFET، تصویر C: نماد یک ماسفت N کانال و تصویر D: نماد یک ماسفت کانال P را نشان می دهد.

نکته✅

ترانزیستورها می‌توانند از انواع مختلفی از مواد نیمه‌رسانا و ترکیبات فلز – اکسید ساخته شوند، اما نماد شماتیک آن‌ها، به ما هیچ اطلاعاتی در مورد ماده نیمه‌رسانا استفاده شده در آن‌ها، نمی‌دهد و این نمادها فقط عملکرد قطعات را نشان می‌دهند.