در ناحیه n تعدادی حفره ترکیب نشده وجود دارند. حال اگر به یکباره بایاس دیود را معکوس کنیم. حاملهای مزبور که هنوز ترکیب نشده اند به عنوان حاملهای اقلیت جهت حرکتشان معکوس شده و جریان معکوس نسبتا" زیادی را ایجاد می کنند تا اینکه حاملهای مزبور به منطقه اولیه خود برسند و از آن پس جریان ضعیفی که همان جریان معکوس عادی دیود است در مدار برقرار خواهد شد. مدت زمانی که طول می کشد تا پس از معکوس شدن، جریان دیود در حالت معکوس به جریان عادی خود برسد را زمان بازیابی معکوس می نامند و آن را با trr    نمایش می دهند. برای روشن شدن مفهوم زمان مزبور به شکل (4-16) توجه نمایید در شکل الف (4-16) یک مدار ساده دیود با یک منبع موج مربعی نشان داده شده است و در شکل ب (4-16) یک سیکل موج مربعی به عنوان منبع ورودی و در زیر آن جریان مدار نشان داده شده است. در مدت زمان مثبت موج، واضح است که که دیود در بایاس مستقیم بوده و جریان مدار باید زیاد باشد. اما در نیم سیکل منفی انتظار این است که با معکوس شدن ولتاژ ورودی جریان مدار صفر شود. اما مشاهده می شود که در ابتدای نیم سیکل منفی بر خلاف انتظار، جریان معکوس برای مدتی وجود دارد که در شکل این زمان با trr مشخص شده است.

این پدیده همانطور که اشاره شد در فرکانس های بالا بروز می کند و در واقع محدودیت کارکرد دیود به عنوان یکسو ساز در فرکانسهای بالاست. زمان مزبور در دیودهای سیگنال خیلی کمتر از دیودهای معمولی (یکسو ساز) است. برای دیودهای سیگنال عملا" تا حدود MHZ10 مشکلی وجود ندارد. اما از حدود این فرکانس به بالا حتی از دیودهای سیگنال هم نمی توان برای عمل یکسو ساز استفاده کرد.

راه حل مشکل فوق استفاده از نوع خاص دیود که به عنوان شاتکی معروف می باشد. این نوع دیود از اتصال یک فلز (معمولا" از جنس نقره، پلاتین و یا طلا) و یک نیمه هادی (معمولا" از نوع n) ساخته شده و بدلیل نداشتن حاملهای اقلیت در مقایسه با دیودهای معمولی (اتصال p-n) در فرکانسهای بالا عمل یکسو ساز را بخوبی انجام می دهند. در واقع دیود شاتکی بدلیل نداشتن بار ذخیره، پس از اعمال ولتاژ معکوس سریعا" قطع شده و به همین علت حتی در فرکانسهای بالاتر از MHZ 300 هم بخوبی عمل یکسوساز را انجام می دهند.

شکل (4-16)

معمول ترین دیودهای شاتکی در مدارهای کامپیوتر است. اصولا" سرعت کامپیوتر بستگی به این دارد که دیودها و ترانزیستورهای آن با چه سرعتی بتوانند قطع و وصل نمایند و اینجاست که نقش دیودهای شاتکی روشن می شود. چنانکه در کتاب مدارهای پایه کامپیوتر (دیجیتال) خواهید دید. با استفاده از دیودهای شاتکی در مدارهای دیجیتالی نوعی مدارهای منطقی ساخته می شوند که به مدارهای TTL شاتکی معروف است.

این مدارها از مدارهای TTL معمولی خیلی سریعترند، مورد استفاده دیگر دیودهای شاتکی در منابع تغذیه کلیدی است که در مبحث منابع تغذیه کلیدی مورد بررسی قرار می گیرند. شکل (4-17) نماد مداری دیود شاتکی آورده شده است.

شکل (4-17)                       نماد دیود شاتکی

n برخورد نماید. با تابش نور به اتصال p-n انرژی نور باعث جدا شدن تعدادی از الکترونهای ظرفیت شده و الکترون – حفره های ایجاد شده به عنوان حاملهای اقلیت در حالت بایاس معکوس تولید جریان می نمایند. هر چه شدت نور تابیده شده بیشتر خواهد شد. در شکل (4-14) دو نماد مداری و چگونگی قرار گرفتن دیود نوری در مدار مشاهده می شود.

                             ب: مدار                                                الف: دو نماد مداری

شکل (4-14)

در مدار فوق مشاهده می شود که دیود نوری در مدار بصورت معکوس قرار گرفته است. برای دیودهای نوری معمولی در ولتاژ معکوس 10 ولت و در حالت نور کم جریان عبوری حدود چند دهم میکرو آمپر بوده که در نور زیاد به حدود 50 میکروآمپر می رسد.

در واقع می توان گفت که دیود نوری شبیه مقاومت وابسته به نور (LDR) عمل می نماید.

زوج نوری یا اپتوکاپلر

زوج نوری یا اپتوکاپلر یک جفت دیود نورانی است که در یک محفظه قرار می گیرد. در شکل (4-15) اساس کار زوج نوری مشاهده می شود. در یک سمت دیود نورانی و در سمت دیگر دیود نوری قرار دارد. در مدار سمت چپ منبع ولتاژ و مقاومت سری در مدار جریانی را برای دیود نورانی ایجاد می نمایند. در نتیجه بر خورد نور تابیده شده از دیود نورانی (LED) به دیود نوری جریان معکوس دیود بر قرار شده که این در دو سر مقاومت 2R ولتاژی ایجاد می کند. در مدار زیر منبع 1V و R دیود نورانی، مدار ورودی و منبع 2V، مقاومت 2R و دیود نوری مدار خروجی را تشکیل می دهند.

وقتی که ولتاژ ورودی تغییر نماید. میزان نور LED تغییر کرده و این باعث تغییر در جریان خروجی می شود. در نتیجه ولتاژ خروجی تغییر می کند و دلیل نامگذاری این قطعه به اپتوکاپلر روشن می شود که سیگنال ورودی را از طریق نور به مدار خروجی منتقل می کند.

مزیت اصلی زوج نوری در ایزوله بودن مدار خروجی از مدار ورودی است. چرا که تنها ارتباط این دو نوری است که از مدار ورودی به خروجی می تابد. بنابراین مقاومت عایق بین ورودی و خروجی به چندین هزار مگا اهم بالغ می شود. ایزولاسیون به این اندازه در کاربردهای ولتاژ بالا که در آن اختلاف ولتاژ بین دو مدار به چندین هزار ولت می رسد، کاربرد زیاد دارد.

مثال: ولتاژ منبع 10V و مقدار مقاومت سری 680 اهم است جریان LED چقدر است؟

پاسخ: اگر افت ولتاژ LED را 2 ولت در نظر بگیریم . ولتاژ سمت چپ مقاومت 10 ولت و ولتاژ سمت راست آن 2 ولت می باشد. بنابراین ولتاژ دو سر مقاومت 8 ولت خواهد بود بر طبق قانون اهم جریان مدار از رابطه زیر بدست می آید.

(4-15)

دیود شاتکی

دیودهای نورانی معمولا" به دو نوع گرد(با قطر 3 و 5 میلی متر) و مکعب مستطیلی (با سطح مقطع 2×5 میلی متر) ساخته می شوند، و جهت تمایز پایه های آند و کاتد از هم پایه آند کمی بلند تر از پایه کاتد ساخته می شود.

نمایشگر هفت قطعه ای (سون - سگمنت)

در شکل (4-12) نمایشگر هفت قطعه ای دیده می شود، که شامل هفت LED با مقطع مستطیل شکل است که با حروف A تا G مشخص می شوند. هر LED در آن یک قطعه یا سگمنت نامیده می شود. چون هر یک جزئی از علامتی است که نمایش ایجاد می نماید.

شکل (4-12)

در شکل (4-12) دیاگرام مداری نمایشگر هفت قطعه ای مشاهده می شود که در ان هفت مقاومت خارجی جهت محدود کردن جریان، هر کدام با یک LED سری شده اند. با زمین کردن یک یا چند مقاومت LED های مربوطه روشن شده و هر یک از ارقام لاتین 0 تا 9 قابل نمایش خواهد بود. مثلا" با زمین کردن A و B و C عدد 7 و با زمین کردن  A و B و C و D و G عدد 3 بدست آید. نمایشگر هفت قطعه ای همچنین قادر به نمایش حروف بزرگ A و C و E وF به اضافه حروف کوچک b وd هم می باشد. آموزشگرهای ریز پردازنده معمولا" دارای نمایشگرهای هفت قطع G1 هستند که هم ارقام 0 تا 9 و حروف A و b و c و d وE و F را نمایش می دهند.

نمایشگر هفت قطعه ای نشان داده شده در شکل ب (4-12) را آند مشترک می نامند چرا که همه آندها بهم متصل هستند نوع دیگری نمایشگر هفت قطعه ای ساخته می شود که در آن همه کاتدها بهم متصل می شوند که به آن کاتد مشترک گویند. در نمایشگرهای هفت قطعه ای موجود در بازار معمولا" یک دیود نورانی گردهم به عنوان نقطه ی اعشار در نظر گرفته می شود که در شکل الف (4-13) نشان داده شده است از شکل ب (4-13) مزبور طرز اتصال دیودهای نورانی داخلی در دو نوع آند مشترک و کاتد مشترک دیده می شود.

دیود نوری Photo Diode

دیود نوری بر عکس دیود نورانی عمل می کند. در واقع برای اینکه کار کند باید به آن نور تابانده شود.

مقدمه

دیود یکسو ساز معمول ترین دیود است که در منابع تغذیه جهت تبدیل ولتاژ ac به dc استفاده می شود. اما یکسو سازی تنها کاری نیست که دیود می تواند انجام دهد. در این مبحث دیگر کاربردهای دیود را خواهیم دید. این فصل را با شناخت دیود زنر آغاز می کنیم که جهت کار در منطقه شکست ساخته می شود، دیود زنر از این نظر اهمیت دارد که عنصر اصلی در عمل تثبیت ولتاژ می باشد.

در این فصل همچنین با دیودهای نوری،شاتکی، دیود خازنی و دیگر انواع دیود آشنا خواهیم شد.

دیود زنر

دیودهای یکسو ساز و سیگنال هیچگاه نباید در منطقه شکست کار کنند، چرا که احتمال خرابی آنها وجود دارد اما دیود زنر نوعی دیود سیلیسیم است که بگونه ای ساخته می شود. تا بتواند در منطقه شکست کار نماید. به همین دلیل گاهی به آن دیود شکست گویند. دیود زنر ستون فقرات مدارهای تثبیت کننده ولتاژ است. مدارهایی که جهت ثابت نگاه داشتن ولتاژ بار در مقابل تغییرات خط (برق) و یا تغییرات بار مورد استفاده دارند. زنر نام شخصی است که اولین بار در سال 1933 این پدیده را کشف کرد.

منحنی I –V

در شکلها الف (4-1) و ب (4-1) دو نماد مداری متداول دیود زنر نشان داده شده در هر دوی آنها خطوط بر روی کاتد شبیه حرف z حرف اول زنر است. با تغییر ناخالصی دیود سیلیسیم، سازنده می تواند دیودهای زنر با ولتاژهای شکست بین 2 تا 200 ولت تولید نماید که این دیودها می توانند در هر سه منطقه مستقیم، اشباع و شکست کار نمایند.

در شکل ج (4-1) منحنی مشخصه دیود زنر دیده می شود. در ناحیه مستقیم دیود در ولتاژ حدود 7/0 ولت شروع به هدایت می کند، عینا" شبیه دیود معمولی، در ناحیه اشباع، بین صفر و منطقه شکست، جریان بسیار کمی از آن عبور می کند. اما در ناحیه شکست دیود زنر دارای زانوی تیزی بوده که پس از آن جریان بصورت یک خط تقریبا" عبوری افزایش می یابد. توجه نمایید که ولتاژ تقریبا" ثابت بوده و تقریبا" در تمام طول ناحیه شکست برابر VZ است. برگه داده دیود زنر مقدار VZ را به ازاء جریان تحت آزمایش IZ_T معین می نماید.

مقاومت زنر

فركانس خروجي

فركانس سيگنال تمام موج دو برابر فركانس ورودي است. چرا؟ تعريفي را كه براي يك سيكل كامل داشتيم رابخاطر آوريد. يك موج داراي يك سيكل كامل است وقتي تكرار شود. در شكل (3-10) موج يكسو شده پس از نيم سيكل از موج ورودي شروع به تكرار مي كند.

از آنجائيكه دوره تناوب ولتاژ برق شهر از رابطه زير بدست مي آيد:                 

پريود ولتاژ بار برابر خواهد بود با:

فركانس ولتاژ برابر است با:

و بيان مي كند كه فركانس خروجي در برابر فركانس ورودي است و به بيان رياضي:

piv يكسو ساز تمام

اگر در هر يك از دو مدار (3-8) حلقه بسته اي مشتمل بر ثانويه ترانس و ديود هاي D₁وD₂ را در نظر بگيريد، به سادگي مي توان PIV اعمال شده به هر ديود را بدست آورد. مثلاً در شكل(الف) و در لحظه پيك مثبت ورودي ديود D₁ در حال هدايت بوده و بصورت ايده آل ولتاژ دو سر آن صفر است.

بنابراين كل ولتاژ پيك دو سر ثانويه ترانس (vp₂) بصورت معكوس به ديود D₂ اعمال مي شود كه چون اين ولتاژ د وبرابر پيك ولتاژ بار است مي توانيم نتيجه بگيريم كه PIV اعمال شده به هر ديود در حالت ايدهال دو برابر پيك ولتاژ بار است.

دوبل ديود

سازندگان ديود، براي استفاده از مدارهاي یکسو ساز تمام موج، دو دیود که کاتد آنها به هم متصل است را در یک محفظه تولید می نماید. شکل (3-11) شکل و نماد ظاهری آن را نشان می دهد.

(3-11) شکل ظاهری و نماد مدار دوبل دیود

یکسو ساز پل

شكل (3-12) مدار يكسو ساز پل در دونيم سيكل مثبت و منفي دیده می شود. با استفاده از چهار دیود، دیگر احتیاجی بوجود سر وسط در ثانویه ترانس نیست در نیم سیکل مثبت ولتاژ برق شهر دیودهای ₃D و ₂D هدایت کرده و نیم سیکل مثبت ولتاژ را در دو سر بار ایجاد می کنند در نیم سیکل منفی ولتاژ برق شهر دیودهای ₁D و ₄D هدایت کرده و این هم تولید نیم سیکلهای مثبتی در دو سر بار می نماید و نتیجه کار ایجاد سیگنال یکسو شده تمام موج در دو سر بار خواهد بود.

الف- نیم سیکل مثبت

ب- نیم سیکل منفی

(3-12) یکسو ساز پل در دو نیم سیکل مثبت و منفی

دو يكسو ساز نيم موج است. نيمه بالائي مدار نيم سيكلهاي مثبت و نيمه پائيني در نيم سيكلهاي منفي كار مي كند. به عبارت ديگر ديود D₁ در نيم سيكلهاي مثبت و D₂  در نيم سيكلهاي منفي هدايت مي كنند. در نتيجه جريان يكسو شده بار در هر دو نيم سيكل جريان مي يابد در عين حال جهت آن هم در هر دو نيم سيكل يكي است.

الف- نیم سیکل مثبت

ب- نیم سیکل منفی

(3-8) یکسو ساز تمام موج در تیم سیکلهای مثبت و منفی

براي مثال فرض كنيد در مدار شكل(3-9) نسبت ترانس13:1 باشد. مقدار پيك ولتاژدر اوليه جنانكه ديديم برابر است با:

V311=220×414/1=VP₁

ولتاژ يك در ثانويه ترانس برابر خواهد بود با:                                 

(3-9)یکسو ساز تمام موج

بخاطر وجود سر وسط در ثانويه ترانس، ولتاژ24 ولتاژ در ثانويه بصورت دو موج سينوسي با مقدار پيك^V 12 ايجاد مي شود. در نتيجه پيك بار در حالت ايده آل برابر ^V12 خواهد بود. در شكل (3-10) موج ولتاژ خروجي ديده مي شود كه به آن سيگنال تمام موج مي گويند در شكل موج اگر دقت كنيد مشاهده مي شود كه اين شكل يك موج سينوسي است كه نيم سيگنالهاي منفي آن به سمت بالا تا خورده و بصورت نيم سيگنالهاي مثبت در آمده است.

(3-10)سیگنال تمام موج

مقدار dc يا متوسط ولتاژ

اگر بتوسط يك ولتمتر dc ولتاژ دوسر مقاومت بار در مدار شكل(3-9) را اندازه گيري كنيد. مقدار قرائت شده از رابطه  بدست مي آيد كه با قراردادن عدد 14/3 بجاي  خواهيم داشت.

كه در آن VP ولتاژ پيك سيگنال تمام موج دو سربار است. براي مثال اگر پيك ولتاژ 12 ولت باشد قرائت ولتمتر برابر خواهد بود با:                 

اين ولتاژ مقدار متوسط سيگنال تمام موج بوده چرا كه ولتمتر dc مقدار متوسط يك موج را در يك سيكل قرائت مي كند.

شکل (3-7) سیگنال نیم موج

از آنجائيكه ولتاژ بار فقط داراي نيم سيكلهاي مثبت است. جريان بار يكطرفه بوده به اين معني كه فقط در يك جهت جريان مي يابد. در واقع جريان بار يك جريان پالسي يكطرفه است كه در ابتداي سيكل از مقدار صفر شروع شده و افزايش يافته تا به مقدار پيك خود برسد سپس كاهش يافته تا به صفر برسد و براي مدت زمان سيكل منفي در مقدار صفر باقي مي ماند. گاهي به چنين موجي، dc متعدد متلاطم مي گويند.

دوره تناوب يا پريود.

فركانس سيگنال نيم موج بدست آمده از يكسو ساز نيم موج هم 50 HZ است. با ياد آوري اين موضوع كه دوره تناوب معكوس فركانس است. دوره تناوب موج يكسو شده نيم موج بصورت زير محاسبه مي شود:

كه اين فاصله زماني بين شروع يك نيم سيكل مثبت تا شروع نيم سيكل بعدي است و اين مقدار را شما مي توانيد توسط اسيلو سكوپ اندازه گيري نماييد.

مقدار dc يا مقدار متوسط

اگر در مدار شكل (3-6) بتوسط يك ولتمتر dc ولتاژ دوسر بار را اندازه گيري كنيد. مقدار ولتاژ اندازه گيري شده برابر  خواهد بود كه با قرار دادن مقدار 14/3 بجاي عدد   مقدار زير بدست مي آيد.

در رابطه فوق VP مقدار پيك سيگنال نيم موج ايجاد شده در دو سر بار است. براي مثال اگر مقدار پيك ولتاژ 62 ولت باشد مقداري كه ولتمتر قرائت مي كند برابر است با:

V 7/19 = (V62) 318/.=Vdc

اين مقدار را گاهي مقدار متوسط هم مي گويند چرا كه ولتمتر dc مقدار متوسط موج در يك سيكل را قرائت مي كند.

حداكثر ولتاژ معكوس اعمال شده به ديود PIV

بخاطر وجود محدوديت در ميزان ولتاژ معكوس قابل تحمل ديود، لازم است در هر مداري حداكثر ولتاژ معكوس اعمال شده به ديود را در نظر داشته باشيم. اين پارامتر كه در واقع يكي از مشخصات هر مداري است به PIV معروف مي باشد. در مورد يكسوساز نيم موج واضح است كه PIV اعمال شده به ديود برابر VP₂  يا ولتاژ پيك ثانويه ترانس است چرا كه در نيم سيكلهاي منفي ديود قطع بوده و چون جريان مدار صفر است كل ولتاژ ثانويه ترانس در دو سر ديود ظاهر مي شود.

Piv = vm₂ = vp₂

مثال: در بعضي از کشورهاي اروپائي ولتاژ برق شهر داراي مقدار V240 است. اگر ترانس كاهنده داراي نسبت8:1 باشد مقدار پيك ولتاژ دو سر بار در يكسو ساز نيم موج چقدر است؟

با صرف نظر كردن از افت ولتاژ دو سر ديود ولتاژ پيك دو سر بار برابر 5/42 خواهد بود.

يكسو ساز تمام موج Full – Ware Recti Fier

مثال: مقدار پيك ولتاژ برق شهر با مقدار مؤثر 220 ولت را محاسبه كنيد:

اين به ما مي گويد كه مقدار پيك ولتاژ برق شهر 311 ولت است.

مثال: يك ترانس كاهنده داراي نسبت 5:1 مي باشد اگر اوليه آن به برق شهر(V220) متصل باشد ولتاژ ثانويه چقدر است؟

با تقسيم ولتاژ اوليه به عدد 5 مقدار ولتاژ ثانويه بدست مي آيد:

مثال: فرض كنيد ترانس كاهنده داراي نسبت دور 10:1 باشد اگر جريان ثانويه A1 باشد. جريان اوليه چقدر است ؟

يكسو ساز نيم موج Half- Wave Rectifier

ساده ترين مداري كه به كمك آن مي توان جريان متناوب را به جريان مستقيم تبديل كرد‍، يكسوساز نيم موج است كه در شكل (3-5) نشان داده شده است. ولتاژ ورودي از پريز برق شهر توسط دو شاخه و سيم رابط به اوليه يك ترانسفورمری اعمال مي شود. در بعضي از دو شاخه هاي برق سيم سومي بنام سيم زمين يا ارت وجود داشته كه به زمين دستگاه مي بايد متصل شود.

با نسبت دور    ولتاژ پيك در ثانويه از رابطه مقابل بدست مي آيد.     

علامت دواير توپر بر روي سيم پيچهاي اوليه و ثانويه به اين معني است كه نقاط مشخص شده در هر لحظه داراي پلارتيه ولتاژ مسابهي مي باشد. مثلاً اگر سر بالايي سيم پيچ اوليه داراي پلارتيه مثبت باشد در همان لحظه سر بالائي سيم پيچ ثانويه هم داراي پلارتيه مثبت است و در لحظه ائي كه سر بالائي سيم پيچ اوليه داراي پلارتيه منفي است. سربالائي سيم پيچ ثانويه هم داراي پلارتيه منفي است.

(3-5)يکسو ساز نيم موج

در نيم سيكل مثبت كه سر بالائي سيم پيچ اوليه داراي پلارتيه مثبت است با سر بالائي سيم پيچ ثانويه هم پلارتيه مثبت داشته و در نتيجه يك نيم سيكل مثبت در دو سر ثانويه وجود دارد. بنابراين ديود در باياس مستقيم قرار مي گيرد در مقابل، نيم سيكل منفي در ورودي هم در ثانويه نيم سيگل منفي ايجاد مي كند. در نتيجه ديود در باياس معكوس قرار مي گيرد.

حال اگر براي بررسي اوليه مدار مدل ديود ايده ال را بكار ببنديم مي توانيم تصور نماييد كه نيم سيكل مثبت در ثانويه ترانس عيناً در دو سر بار ظاهر شود. اما نيم سيكل منفي عبور نمي كند.

براي مثال در مدار شكل(3-6) ترانس داراي نسبت 5:1 بوده و ولتاژ پيك اوليه برابر است با:

پیک اولیه                                                                  

پیک ثانویه                                                                           

(3-6) مثالی از یک سو ساز نيم موج

با تقريب ديود ايده ال مقدار پيك ولتاژ بار 62 ولت است در شكل (3-7) شكل موج ولتاژ بار نشان داده شده است كه به آن سيگنال نيم موج مي گويند چرا كه نيم سيكلهاي منفي آن بريده شده است.

انواع یکسو سازها

در حالت ايده ال ديود يكسوساز در بایاس مستقيم بصورت يك كليد بسته و در بایاس معكوس بصورت يك كليد باز عمل مي كند. به همين علت از آن به عنوان تبديل كننده جريان متناوب به جريان مستقيم استفاده مي شود در اين فصل سه نوع يكسو ساز را مورد بررسي قرار مي دهيم.

ترانس ورودي

مراكز توليد برق در بعضي از كشورها از جمله آمريكا ولتاژي سينوسي با مقدار مؤثر (rms) ^V115وفركانس HZ60 و در اغلب كشورها از جمله ايران با مقدار مؤثر 220 ولت و فركانس 50 هرتس توليد    مي كنند. البته مقدار واقعي ولتاژ برق شهر در ايران در ساعات مختلف شبانه روز و يا در مناطق مختلف بين حدود 200 ولت تا 230 ولت ممكن است متغیر باشد.

رابطه بين مقدار مؤثر و مقدار پيك موج سينوسي بصورت زير است:

Vp=1/414  Vrms

رابطه اصلي

مقدار ولتاژ برق شهر 220 ولت براي استفاده در اكثر دستگاههاي الكترونيكي خيلي زياد است. به همين علت اغلب از يك ترانسفورمركاهنده جهت كاهش ولتاژ برق شهر استفاده مي شود.

در شكل(3-1) سيم پيچ سمت چپ را اوليه و سيم پيچ سمت راست را ثانويه مي نامند. تعداد دور سيم پيچ اوليه را با N₁ و ثانويه را با N₂ نشان مي دهيم. خطوط عمودي نشان داده شده بين دو سيم پيج اوليه و ثانويه به معني اينست كه سيم پيچهاي اوليه و ثانويه برروي هسته آهني پيچيده شده اند.

(3-2) ترانس با مقاومت بار در ثانویه       (3-1) ترانس بی بار

چنين ترانسهايي داراي ضريب كوپلاژ (K) نزديك به يك مي باشند. به اين معني كه كوپلاژ قوي بين اوليه و ثانويه برقرار است. به عبارت ديگر تمام خطوط مغناطيسي ايجاد شده در اوليه از سيم پيچ ثانويه عبور   مي كند ولتاژ ايجاد شده در ثانويه از رابطه مقابل بدست مي آيد:

(3-2)                                                           

واضح است كه اگر N₂ از N₁ كوچكتر باشد ترانس كاهنده و چنانچه N₂ از N₁ بزرگتر باشد ترانس افزاينده ولتاژ خواهد بود. در حالت خاص كه N₂=N₁ باشد ترانس را « يك به يك» ناميده و  مورد استفاده آن ايزولاسيون (جداسازي) براي خروجي از برق شهر است.

روابط جريان

در شكل (3-2) مقاومت بار در ثانويه ترانس قرار دارد. بخاطر وجود ولتاژ القائي در ثانويه ترانس در مدار ثانويه جريان برقرار مي شود. اگر ترانس ايده ال باشد.(K=1 ولتاژي در سيم پيچها و هسته نداشته باشيم). توان خروجي و ورودي مساوي خواهد بود.                  

رابطه بدستآمده را مي توان بصورت زير نوشت:                 

با توجه به رابطه (3-2) و رابطه فوق مي توانيم نتيجه بگيريم كه:

(3-3)      

(3-4)          

نتيجه جالبي كه از رابطه فوق گرفته مي شود اينستكه در يك ترانس افزاينده ولتاژ افزايش اما جريان كاهش مي يابد و به همين ترتيب در ترانس كاهنده ولتاژ كاهش اما جريان افزايش مي يابد.

فصل سوم