تعريف الترانزستور
هو عنصر إلكتروني تم تصنيعه من مواد شبه موصلة مثل السليكون أوالجرمانيوم ,ويستخدم الترانزستور كمكبر للجهد والتيار والقدرة والإشارة ويستخدم في الدوائر الالكترونية كمفتاح عالي السرعة .
يصنع الترانزستور من شريحة من الجرمانيوم أو السليكون النقى المضاف إليه شوائب (ثلاثية أو خماسية القطبية)حيث يتم تكوين ثلاث طبقات الأولى الباعث (المشع) emitter و الثانية هى القاعدة base و الثالثة هي المجع collector,وتتكون بين كل طبقتين وصلة junction وكل طبقتين تكونان ثنائيا إما نوع NP أو PN، وبذلك يتكون الترانزستور من ثلاث طبقات إما نوع PNP أو نوع NPN.
كيفية عمل الترانزستور ثنائي القطبية BJT
أنواع الترانزستور ثنائي القطبية
ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
الترانزستور الضوئي
الترانزستور الضوئي يشبه الترانزستور العادى في التركيب حيث يتكون من وصلتين وثلاث مناطق من أشباه الموصلات (NPN)
والوصلة بين القاعدة والمجمع تكون أكبر وأكثر حساسية للضوء ، وتركيب الترانزستور الضوئى مناسب لاستقبال الضوء حيث
يكون مجهز بنافذة موضوع عليها عدسة لتركيز الضوء على منطقة القاعدة.
ويوجد نوعان للترانزستور الضوئي
أن يكون للترانزستور الضوئى ثلاثة أطراف القاعدة B والباعث E والمجمع C.
أن يكون للترانزستور الضوئي طرفين وهما الباعث E والمجمع C وهوالنوع الأكثر شيوعا.
كيفية عمل الترانزستور الضوئي
عند سقوط الضوء على وصلة ( المجمع - القاعدة) الموصلة في انحياز عكسي سيتولد أزواج من الإلكترونات والفجوات بسبب الطاقة الضوئية الساقطة ويزداد تيار المجمع بزيادة شدة الإضاءة. والترانزستور الضوئي هو أكثر حساسية للضوء من الثنائى الضوئي وذلك لوجود خاصية التكبير في الترانزستور بعكس الثنائى.
والترانزستورات الضوئية من عيوبها أنها أبطا من الثنائيات الضوئية في عملية سرعة القطع والوصل ,والترانزستورات الضوئية تستخدم في قارئ الكروت ودوائر التحكم.
وذلك تمييزا عن الترانزستور ثنائي القطبية Bipolar transistor , حيث تعتمد فقط على نوع واحد من حاملات الشحنة سواء الإلكترونات أو الفجوات، وكلمة FET هى اختصار للعبارة الإنجليزية Transistor Effect Field, ومن اسمها نستدل على أن التوصيل يتم عن طريق قناة channel,حيث أن التحكم بهاعن طريق التيار المار الذي يتحكم في تغير المجال الكهر بائى electric field ناجم عن الجهد مطبق على القطب المسمى بالبوابة gate.
وتنقسم ترانزستورات تأثير المجالFET إلى نوعين رئيسيين هما
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET) Junction Field Effect Transistor )
و تنقسم إلى قسسين هما:
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET ذو القناة (N)، وفي هذا النوع تكون حاملات الشحنة هى الإلكترونات.
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET ذو القناة (P)، وفي هذا النوع تكون حاملات الشحنة هي الفجوات.
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الوصلJFET ذو القناة N
يتكون ترانزستور تأثير المجال الوصلي JFET من لوح شبه موصل من النوع (N)،ومطعم جانباه ببعض الشوائب من مادة شبه موصلة من النوع (p)للحصول عل منطقتين من النوع (P)، ويسمى هذا الترانزستور بترانزستور تأثير المجال ذي القناة (N).
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الوصلى (JFET) ذي القناة (P):
يتكون ترانزستور تأثير المجال الوصلي من لوح شبه موصل من النوع (P)، ومطعم جانباه ببعض الشوائب من مادة شبه موصلة من النوع (N) للحصول عل منطقتين من النوع (N)، ويسمى هذا الترانزستور بترانزستور تأثير المجال ذي القناة (P).
أطراف اللترانزستور تأثير المجال الوصل JFET
له ثلاث أطراف هي:
المنبع Source: وهو طرف اللوح الذي يعمل على إدخال الحاملات لأغلبية الشحنات، وهي الإلكترونات في حالة القناة السالبة والفجوات في حالة القناة الموجبة مكونة بذلك تيار المنبع IS، ويكون المنبع مو جبا بالنسبة إلى البوابة.
المصرفDrain: هو طرف اللوح الذي تخرج من خلاله حاملات الشحنة الغالبية، مكونة بذلك تيار المصرف ( Drain current) الذي يرمز له بالرمز (ID)، ويكون المصرف موجبا بالنسبة إلى المنبع.
البوابة Gate: هى عبارة عن المنطقة الجانبية للوح، وتكون البوابة من مادة معاكسة لنوع مادة للوح، وتتميز بتركيز عالي للشوائب، بحيث تكون وصلة بوابة المنبع في حالة انحياز عكسي. لذا يكون تيار البوابة صغيرا، وير مز له (IG)، ويمكن بواسطة جهد البوابة التحكم بعر ض القناة.
كيف يعمل الترانزستور تأير المجال JFET
مميزات الترانزستورات JFET
ترانزستور تأثير المجال الأكسيد المعدني شبه الموصل (الموسفت)
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor أو MOSFET ويطلق أيضا على هذا الترانزستور اسم ترانزستور تأثير المجال ذي البوابة المعزولة Insulated Gate Field Effect Transistor ويرمز له بالرمز 1GFET ومن الممكن أن يكون ذا قناة سالبة أو مو جبة.
أنوع ترانزستور تأثير المجال (الموسفت)
النوع التعزيزي أو المحسن Enhancement type.
الاستنزافى أو الإفراغى Depletion type.
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني شبه الموصل MOSFET
النوع التعزيزي Enhancement type
لو كان الMOSFET بقناة سالبة وطبقة أساس موجبة، تكون نسبة التطعيم فيها منخفضة بينما توجد بها قطعتان سالبتان بنسبة تطعيم عالية (n+)، وهما بمثابة منبع ومصرف، و بينهما مسافة قليلة تقدر ببضعة مايكرونات, بعد وضع هاتين القطعتين في طبقة الأساس يغطى السطح بطبقة رقيقة عازلة من ثاني أكسيد السيلكون (Sio2)، ثم توصل وصلتان معدنيتان بالمنبع والمصرف وتغطى الطبقة العازلة فوق القناة بطبقة موصلة لتقوم بعمل البوابة,ويوجد نوع اخر من هذا الترانزستور بقناة مو جبة.
رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع التعزيزي
النوع الاستنزافي Depletion type
يتركب التر انزستور MOSFET النوع الاستنزافي من طبقة أساس من المادة (P) يطعم فيها النوع (n) والتي تشكل طرفي المنبع والمصرف، ويتم نشر طبقة سالبة بين المنبع والمصرف لتشكيل القناة. ويوصل جهدا سالبا بالبوابة فتتولد شحنات موجبة تؤدي إلى استنزاف حاملات السشحنة السالبة (الإلكترونات) في المنطقة السالبة المشكلة للقناة، فيقل تيار المصرف كلما زادت الفولتية السالبة على البوابة,أما إذا وصلت فولتية مو جبة بالبوابة بدلا عن الفولتية السالبة فإن ذلك يؤدي إلى زيادة الإلكترونات فى القناة
فتزداد موصليتها، وبذلك يعمل الترانزستور عمل ترانزستور تعزيزي ذي قناة سالبة.
رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع الاستنزافي
كيفية عمل الترانزستور الموسفت MOSFET
مميزات الترانزستور MOSFET
ترانزستور أحادي الوصلة UJT يعتبر من العناصر الهامة الشائعة الاستعمال في دوائر توليد النبضات ومصطلح UJT هو اختصار ل Uni junction Transistor.
التركيب البلوري للترانزستور الأحادي الوصلة
يتكون الترانزستور الأحادي الوصلة من قضيب من السيليكون من نوع (N-type) حيث يتم وضع وصلتين في نهايتيه لتشكيل القاعدتين (B2&B1).
يتم حقن طبقة من السليكون نوع P-type في نقطة متوسطة بين القاعدتين تكون أقرب إلى القاعدة (B1) منها إلى القاعدة(B2)، لتشكيل باعث الترانزستور أو مطعم بشكل خفيف بقضيب من الألمنيوم ذي مقاومة عالية مزود بلامسات أومية (معدنية) عند كلا طرفي التوصيل بالدارة الكهربائية، وتسمى وصلتا طرفي القاعدة (B1) والقاعدة(B2). ويعمل قضيب الألمنيوم كسبيكة من نوع (P-type)، وهذه المنطقة هي الباعث Emitter.
هو عنصر إلكتروني تم تصنيعه من مواد شبه موصلة مثل السليكون أوالجرمانيوم ,ويستخدم الترانزستور كمكبر للجهد والتيار والقدرة والإشارة ويستخدم في الدوائر الالكترونية كمفتاح عالي السرعة .
أنواع الترانزستورات
- ترانزستور ثنائي القطبية BJT
- ترانزستور تأثير المجال FET
- ترانزستور أحادي الوصلة UJT
ترانزستورات ثنائية القطبية Bipolar Junction Transistor
 |
| ترانزستورات ثنائية القطبية Bipolar Junction Transistor |
يصنع الترانزستور من شريحة من الجرمانيوم أو السليكون النقى المضاف إليه شوائب (ثلاثية أو خماسية القطبية)حيث يتم تكوين ثلاث طبقات الأولى الباعث (المشع) emitter و الثانية هى القاعدة base و الثالثة هي المجع collector,وتتكون بين كل طبقتين وصلة junction وكل طبقتين تكونان ثنائيا إما نوع NP أو PN، وبذلك يتكون الترانزستور من ثلاث طبقات إما نوع PNP أو نوع NPN.
كيفية عمل الترانزستور ثنائي القطبية BJT
أنواع الترانزستور ثنائي القطبية
ترانزستور NPN
ترانزستور PNP
الترانزستور الضوئي
 |
| الترانزستور الضوئي |
الترانزستور الضوئي يشبه الترانزستور العادى في التركيب حيث يتكون من وصلتين وثلاث مناطق من أشباه الموصلات (NPN)
والوصلة بين القاعدة والمجمع تكون أكبر وأكثر حساسية للضوء ، وتركيب الترانزستور الضوئى مناسب لاستقبال الضوء حيث
يكون مجهز بنافذة موضوع عليها عدسة لتركيز الضوء على منطقة القاعدة.
ويوجد نوعان للترانزستور الضوئي
أن يكون للترانزستور الضوئى ثلاثة أطراف القاعدة B والباعث E والمجمع C.
أن يكون للترانزستور الضوئي طرفين وهما الباعث E والمجمع C وهوالنوع الأكثر شيوعا.
كيفية عمل الترانزستور الضوئي
عند سقوط الضوء على وصلة ( المجمع - القاعدة) الموصلة في انحياز عكسي سيتولد أزواج من الإلكترونات والفجوات بسبب الطاقة الضوئية الساقطة ويزداد تيار المجمع بزيادة شدة الإضاءة. والترانزستور الضوئي هو أكثر حساسية للضوء من الثنائى الضوئي وذلك لوجود خاصية التكبير في الترانزستور بعكس الثنائى.
والترانزستورات الضوئية من عيوبها أنها أبطا من الثنائيات الضوئية في عملية سرعة القطع والوصل ,والترانزستورات الضوئية تستخدم في قارئ الكروت ودوائر التحكم.
ترانزستورات تأثير المجال Field Effect Transistor
ترانزستورات تأثير المجالFET عبارة عن ترانزستورات أحادية القطبية Unipolar transistorوذلك تمييزا عن الترانزستور ثنائي القطبية Bipolar transistor , حيث تعتمد فقط على نوع واحد من حاملات الشحنة سواء الإلكترونات أو الفجوات، وكلمة FET هى اختصار للعبارة الإنجليزية Transistor Effect Field, ومن اسمها نستدل على أن التوصيل يتم عن طريق قناة channel,حيث أن التحكم بهاعن طريق التيار المار الذي يتحكم في تغير المجال الكهر بائى electric field ناجم عن الجهد مطبق على القطب المسمى بالبوابة gate.
وتنقسم ترانزستورات تأثير المجالFET إلى نوعين رئيسيين هما
- ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET) Junction Field Effect Transistor ).
- ترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني شبه المو صل Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor أو MOSFET
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET) Junction Field Effect Transistor )
 |
| التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الوصل JFET |
و تنقسم إلى قسسين هما:
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET ذو القناة (N)، وفي هذا النوع تكون حاملات الشحنة هى الإلكترونات.
ترانزستور تأثير المجال الوصل JFET ذو القناة (P)، وفي هذا النوع تكون حاملات الشحنة هي الفجوات.
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الوصلJFET ذو القناة N
يتكون ترانزستور تأثير المجال الوصلي JFET من لوح شبه موصل من النوع (N)،ومطعم جانباه ببعض الشوائب من مادة شبه موصلة من النوع (p)للحصول عل منطقتين من النوع (P)، ويسمى هذا الترانزستور بترانزستور تأثير المجال ذي القناة (N).
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الوصلى (JFET) ذي القناة (P):
يتكون ترانزستور تأثير المجال الوصلي من لوح شبه موصل من النوع (P)، ومطعم جانباه ببعض الشوائب من مادة شبه موصلة من النوع (N) للحصول عل منطقتين من النوع (N)، ويسمى هذا الترانزستور بترانزستور تأثير المجال ذي القناة (P).
أطراف اللترانزستور تأثير المجال الوصل JFET
له ثلاث أطراف هي:
المنبع Source: وهو طرف اللوح الذي يعمل على إدخال الحاملات لأغلبية الشحنات، وهي الإلكترونات في حالة القناة السالبة والفجوات في حالة القناة الموجبة مكونة بذلك تيار المنبع IS، ويكون المنبع مو جبا بالنسبة إلى البوابة.
المصرفDrain: هو طرف اللوح الذي تخرج من خلاله حاملات الشحنة الغالبية، مكونة بذلك تيار المصرف ( Drain current) الذي يرمز له بالرمز (ID)، ويكون المصرف موجبا بالنسبة إلى المنبع.
البوابة Gate: هى عبارة عن المنطقة الجانبية للوح، وتكون البوابة من مادة معاكسة لنوع مادة للوح، وتتميز بتركيز عالي للشوائب، بحيث تكون وصلة بوابة المنبع في حالة انحياز عكسي. لذا يكون تيار البوابة صغيرا، وير مز له (IG)، ويمكن بواسطة جهد البوابة التحكم بعر ض القناة.
كيف يعمل الترانزستور تأير المجال JFET
مميزات الترانزستورات JFET
- تيار القاعدة بها صغير جدا.
- ممانعة الدخل عالية جدا مما يسهل عملية تصميم الدوائر.
- تستخدم في التطبيقات التى تتطلب مفاتيح تمثيلية analog switches ومكبرات ذات ممانعة دخل عالية.
- يمكن استخدامه منفردا أو مع ترانزستور BJT لتشكيل الدوائر المتكاملة.
- الاستقرار الحراري للترانزستور.
- سهولة تصنيعه واحتلاله مساحة أقل في الدوائر المتكاملة.
- يتحمل تيارات أعلى من الترانزستور BJT.
- له كفاءة efficiency أكبر من كفاءة الترانزستور BJT.
ترانزستور تأثير المجال الأكسيد المعدني شبه الموصل (الموسفت)
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor أو MOSFET ويطلق أيضا على هذا الترانزستور اسم ترانزستور تأثير المجال ذي البوابة المعزولة Insulated Gate Field Effect Transistor ويرمز له بالرمز 1GFET ومن الممكن أن يكون ذا قناة سالبة أو مو جبة.
أنوع ترانزستور تأثير المجال (الموسفت)
النوع التعزيزي أو المحسن Enhancement type.
الاستنزافى أو الإفراغى Depletion type.
التركيب البلوري لترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني شبه الموصل MOSFET
النوع التعزيزي Enhancement type
 |
| النوع التعزيزي Enhancement type لترانزستور الموسفت |
لو كان الMOSFET بقناة سالبة وطبقة أساس موجبة، تكون نسبة التطعيم فيها منخفضة بينما توجد بها قطعتان سالبتان بنسبة تطعيم عالية (n+)، وهما بمثابة منبع ومصرف، و بينهما مسافة قليلة تقدر ببضعة مايكرونات, بعد وضع هاتين القطعتين في طبقة الأساس يغطى السطح بطبقة رقيقة عازلة من ثاني أكسيد السيلكون (Sio2)، ثم توصل وصلتان معدنيتان بالمنبع والمصرف وتغطى الطبقة العازلة فوق القناة بطبقة موصلة لتقوم بعمل البوابة,ويوجد نوع اخر من هذا الترانزستور بقناة مو جبة.
رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع التعزيزي
 |
| رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع التعزيزي |
النوع الاستنزافي Depletion type
 |
| النوع الاستنزافي Depletion type لترانزستور الموسفت |
يتركب التر انزستور MOSFET النوع الاستنزافي من طبقة أساس من المادة (P) يطعم فيها النوع (n) والتي تشكل طرفي المنبع والمصرف، ويتم نشر طبقة سالبة بين المنبع والمصرف لتشكيل القناة. ويوصل جهدا سالبا بالبوابة فتتولد شحنات موجبة تؤدي إلى استنزاف حاملات السشحنة السالبة (الإلكترونات) في المنطقة السالبة المشكلة للقناة، فيقل تيار المصرف كلما زادت الفولتية السالبة على البوابة,أما إذا وصلت فولتية مو جبة بالبوابة بدلا عن الفولتية السالبة فإن ذلك يؤدي إلى زيادة الإلكترونات فى القناة
فتزداد موصليتها، وبذلك يعمل الترانزستور عمل ترانزستور تعزيزي ذي قناة سالبة.
رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع الاستنزافي
 |
| رمز الترانزستور تأثير المجال الأكسيد معدني النوع الاستنزافي |
كيفية عمل الترانزستور الموسفت MOSFET
مميزات الترانزستور MOSFET
- البوابة معزولة عن المنبع والمصرف، لذا يعد تيار الدخل صفرا.
- مقاومة الدخل عالية جدا.
- تصنيعها أسهل من الترانزستور ثنائي الو صلة.
- المساحة التى تحتلها داخل دارة متكاملة تكون صغيرة جدا.
- مقاومة الدخل في النوع الاستنزافي عالية، ولا تتأثر بقطبية الانحياز على البوابة سواء أكان أماميا أوعكسيا، لذا تستخدم في التضخيم دون انحياز ثابت.
- يستخدم النوع التعزيزي كمفتاح في الدارات المتكاملة لأنه لا يوصل إلا في حالة الانحاز الأمامي.
- للترانزستور MOSFET أهمية تجارية أكثر من تر نزستور تأثير المجال الوصلي حيث إنه يمتاز بصغر حجمه مما يسهل استخدامه في الدوائر المتكاملة ( integrated Circuits).
- مقاومة الدخل له كبيرة نظرا لوجود الطبقة العازلة المتمثلة في طبقة ثاني أكسيد السيلكون.
ترانزستور أحادي الوصلة Uni junction Transistor
 |
| ترانزستور أحادي الوصلة Uni junction Transistor |
ترانزستور أحادي الوصلة UJT يعتبر من العناصر الهامة الشائعة الاستعمال في دوائر توليد النبضات ومصطلح UJT هو اختصار ل Uni junction Transistor.
التركيب البلوري للترانزستور الأحادي الوصلة
يتكون الترانزستور الأحادي الوصلة من قضيب من السيليكون من نوع (N-type) حيث يتم وضع وصلتين في نهايتيه لتشكيل القاعدتين (B2&B1).
يتم حقن طبقة من السليكون نوع P-type في نقطة متوسطة بين القاعدتين تكون أقرب إلى القاعدة (B1) منها إلى القاعدة(B2)، لتشكيل باعث الترانزستور أو مطعم بشكل خفيف بقضيب من الألمنيوم ذي مقاومة عالية مزود بلامسات أومية (معدنية) عند كلا طرفي التوصيل بالدارة الكهربائية، وتسمى وصلتا طرفي القاعدة (B1) والقاعدة(B2). ويعمل قضيب الألمنيوم كسبيكة من نوع (P-type)، وهذه المنطقة هي الباعث Emitter.
استخدامات الترانزستور أحادي الوصلة UJT
يستخدم الترانزستور أحادي الوصلة UJT في الدارات الإلكترونية الآتية:
- يستخدم في توليد إشارة سن المنشار.
- يستخدم في دارات التوقيت.
- يستخدم في دارات كشف المستوى.
- يستخدم في المذبذبات.
- يستخدم في وحدات التغذية.
- يستخدم في منظمة التيار والفولتية.
- يستخدم في دارات القدح.
المصادر
المناهج اليمنية للتعليم الفني