 |
| الترانزستور |
تعريف الترانزستور
هو عنصر إلكتروني من عناصر أشباه الموصلات ويستخدم في تكبير الإشارة والتحكم بها، وكلمة ترانزستور عبارة كلمتين نقل Transfer ومقاومة Resistor بمعنى مقاوم النقل، وهو عبارة عن وصلتين دايود P-N متصلتين ببعضهما إذا كان اتصال الأنودين معا يكون الترانزستور نوعه NPN، وإذا كان اتصال الكاثودين معا يكون الترانزستور نوعه PNP.
تركيب الترانزستور
ماهي أطراف الترانزستور؟
 |
| أطراف الترانزستور |
يتكون الترانزستور من ثلاث أطراف هما:
الطرف الأول الباعث Emitter: ويرمز لها بالرمز E وهي طبقة ذات تركيز عالي من الشحنات.
الطرف الثاني القاعدة Base: ويرمز لها بالرمز B وهي طبقة تقع بين الباعث والمجمع وتختلف عنهما في نوع الشحنات.
الطرف الثالث المجمع Collector: ويرمز لها بالرمز C وهي طبقة ذات تركيز عالي من الشحنات ولكن أقل من الباعث ويعمل المجمع على تجميع أغلب الشحنات القادمة من القاعدة.
رمز الترانزستور
مميزات وعيوب الترانزستور
مميزات الترانزستور
من مميزات الترانزستور في الدوائر الالكترونية :
- صغير الحجم.
- خفيف الوزن.
- يستهلك تيارا كهربائيا صغيرا.
- عمره طويل.
- رخيص الثمن.
- لا يحتاج لزمن عند تشغيله.
عيوب الترانزستور
- يتأثر الترانزستور بالتغيرات في درجة الحرارة (حيث تعمل الحرارة على تفكيك الروابط بين الالكترونات في أي من البلورات السالبة او الموجبة مما يلغي خصائصهن ويتسبب بتلف الترانزستور).
- لا يتحمل الترانزستور جهدا كهربائيا عاليا.
انحيازات الترانزستور
الانحياز الأمامي: يكون بين القاعدة والباعث حيث ان منقطة الاستنزاف تكون صغيرة مما يؤدي إلى مرور الالكترونيات عبر وصلة الباعث القاعدة.
الانحياز العكسي: يكون بين القاعدة والمجمع ولصغر حجم القاعدة تمر معظم الشحنات إلى المجمع.
توجد ثلاث تيارات في الترانزستور هم تيار القاعدة I Bوتيار الباعث I E وتيار المجمع I C ويمكن التعبير عن هذه التيارات بالمعادلة التالية:
I E = I B + I C
والعلاقة بين تيار القاعدة I B وتيار المجمع I C تحدده المعادلة التالية:
وتتراوح قيمة البيتا في الترانزستورات العادية بين 20 إلى 200 ويرمز لها بالرمز h EF في الداتاشيت.
والعلاقة بين تيار الباعث I E وتيار المجمع I C تحدده المعادلة التالية:
وتتراوح قيمة ألفا بين 0.90 إلى 0.995.
خصائص الترانزستور
 |
| خصائص الترانزستور |
يوضح الشكل السابق منحني خواص الترانزستور، حيث أننا نجد أنه يوصل الترانزستور التيار عندما يكون في الانحياز الأمامي ولا يمرر تيار عندما يكون في الانحياز العكسي، وتوجد ثلاث حالات للترانزستور.
الحالة الأولى: منطقة القطع Cut off Region
يكون الترانزستور في هذه الحالة في حالة انحياز عكسي ويعمل الترانزستور كمفتاح مفتوح Off.
الحالة الثانية: منطقة العمل Active Region
وتسمي بالمنطقة الفعالة ويعمل الترانزستور في هذه المنطقة لتكبير الإشارات.
الحالة الثالثة: منطقة التشبع Saturation Region
يكون الترانزستور في هذه الحالة في حالة انحياز أمامي ويعمل الترانزستور كمفتاح مغلق On.
ملاحظة
مما سبق نستنج أن الترانزستور يعمل كمفتاح إلكتروني في منقطتي القطع والتشبع ويعمل كمكبر في منطقة العمل أو المنطقة الفعالة.
طرق توصيل الترانزستور
يوصل أحد أطراف الترانزستور بإشارة الدخل والطرف الأخر بإشارة الخرج ويشترك الطرف الثالث بين الدخل والخرج كما يلي:
دائرة القاعدة المشتركة
 |
| دائرة القاعدة المشتركة |
في هذه الدائرة يوصل الباعث بإشارة الدخل والمجمع بإشارة الخرج ويكون القاعدة هو الطرف المشترك وتستخدم هذه الدائرة لربط دائرتين, وتتميز بان مقاومة الدخل منخفضة ومقاومة الخرج عالية وبالتالي يكون جهد الخرج عالي .
دائرة المجمع المشترك
 |
| دائرة المجمع المشترك |
في هذه الدائرة يكون المجمع هو الطرف المشترك بين دائرة الدخل( القاعدة والمجمع) ودائرة الخرج (الباعث والمجمع) وتستخدم للفصل بين مقاومة خرج عالية ومقاومة دخل منخفضة، وتتميز بمرور تيار عالي وانخفاض في جهد الخرج.
دائرة الباعث المشترك
 |
| دائرة الباعث المشترك |
في هذه الدائرة توصل القاعدة بإشارة الدخل والمجمع بإشارة الخرج ويكون الباعث هو الطرف المشترك، وتتميز هذه الدائرة بأن مقاومة الدخل ومقاومة الخرج تكون متوسطة، والحصول على جهد وتيار عالي نسبيا.
ملاحظة
في دائرة الباعث المشترك يوجد فرق في الطور بين إشارة الدخل وإشارة الخرج مقدارها 180 درجة ولا يوجد فرق في الطور بين إشارة الدخل وإشارة الخرج في دائرتي القاعدة المشتركة و المجمع المشترك.
ما هي أنواع الترانزستور؟
توجد أنواع مختلفة للترانزستور مثل ترانزستور ثنائي القطبية BJT (ترانزستور NPN-ترانزستور PNP-الترانزستور الضوئي)، وترانزستور تأثير المجال(JFET-MOSFET)، وترانزستور أحادي الوصلة UJT.
وللتعرف علي أنواع الترانزستور بشكل أكثر تفصيلا يمكنك زيارة موضوع أنواع الترانزستورات وخصائصها
تطبيقات الترانزستور
للترانزستور العديد من التطبيقات يمكنك التعرف عليها من خلال:
الأسئلة الشائعة
كيف تم اختراع الترانزستور؟
قبل وجود الترانزستور كانت هناك صمامات الراديو، التي اخترعها السير "امبوروز فلمنغ" الذي ساعد "ماركوني" في تجاربه المبكرة، وأنتج صمامه الأول في العام 1904م عندما اكتشف أنه إذا كان بحوزته أنبوب مفرغ بقطبين أحدهما ساخن والآخر بارد فإنه بالإمكان الكشف عن موجات لاسلكية.
وفي العام 1906 في فيينا أضاف "روبرت فون ليبن" المنكب على مسألة الإشارات الهاتفية قطبا ثالثا ووجد أن ذلك سيجعل من الإشارات الضعيفة أقوى وأعلى بكثير، وقد قدر للأمريكي "لي دو فورست" تحسين ذلك.
ومن ناحية أخرى، فإن الترانزستور يعمل كل ما تعمله صمامات الراديو، لكنه أكثر موثوقية وامتن واصغر ولا يحتاج إلا لجزء مما تتطلبه الصمامات من كهرباء.
وظهرت أولى الترانزستورات من قبل ويليام شوكلي وجون باردين وولتر براتين في مختبرات شركة بل تلفون في الولايات المتحدة الأمريكية في العام 1948 م، واكتشف هؤلاء الباحثين أن مواد مثل السليكون والجرمانيوم لا توصل الكهرباء ولا تعمل كمقاومات لها، وأنها (نصف نواقل) ؛ السليكون هو عنصر شائع الوجود في العالم، حيث يوجد في مواد مثل الرمل والصوان والكوارتز.
واكتشف شوكلي انه بإضافة مقادير ضئيلة من مادة أخرى إلى السليكون يستطيع أن يظهر الكيفية التي يرد بها السليكون على مرور الكهرباء عبره، و قاد هذا الاكتشاف إلى تطور كل الردارات الكهربائية الدقيقة الحديثة.
واكتشف شوكلي انه بإضافة مقادير ضئيلة من مادة أخرى إلى السليكون يستطيع أن يظهر الكيفية التي يرد بها السليكون على مرور الكهرباء عبره، و قاد هذا الاكتشاف إلى تطور كل الردارات الكهربائية الدقيقة الحديثة.
من هو مخترع الترانزستور؟ ومتى اخترع الترانزستور؟
اخترع جون باردين، ووالتر براتين، وويليام شوكلي أول الترانزستورات العاملة في مختبرات بل، والترانزستور المتصل بالنقاط في عام 1947، والترانزستور ثنائي القطب في عام 1948.
ما هو العنصر الذي يستخدم في صنع الترانزستور؟
يتم تصنيعه الترانزستور من مواد شبه موصلة مثل السليكون أو الجرمانيوم، و هو عبارة عن هو بلورة من مادة شبه موصل مطعمة بالجرمانيوم أو السيليكون تحتوي على بلورة رقيقة جدا بحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل موجب أو سالب وتسمى القاعدة بينهما المنطقتان الخارجيتان من النوعية المخالفة.
المصادر