ترانزستور

الترانزستور (بالإنجليزية: Transistor وهي اختصار لكلمتي Transfer Resistor وتعني مقاومة النقل) أحد أهم مكونات الأدوات الإلكترونية الحديثة مثل الحاسوب، اخترعه العلماء الأمريكيون (والتر براتن) و(جون باردين) و(وليام شكولي ). هو بلورة من مادة شبه موصل مطعمة كالجرمانيوم أو السيليكون تحتوي على بللورة رقيقة جدابحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل موجب أو سالب وتسمى القاعدة بينما المنطقتان الخارجيتان من النوعية المخالفة وله قدرة كبيرة على تكبير الاشارات الالكترونية ينقسم إلى نوعين :

==كيفية وللترانزستور ثنائي القطب وصلتا م س وثلاثة أطراف. ويربط طرفان من هذه الأطراف، في العادة، الباعث والمجمِّع إلى دائرة خارجية، بينما يصل الطرف الثالث القاعدة بدائرة داخلية. لكن رفع الفولتية المطبقة على القاعدة قليلا يؤدي إلى دخول عدد كبير من الإلكترونات إلى القاعدة عبر الوصلة المنحازة أماميا، ويتفاوت هذا العدد حسب قوة الفولتية. ولأن منطقة القاعدة رقيقة جدا، يستطيع مصدر الفولتية في الدائرة الخرجية جذب الإلكترونات عبر الوصلة المنحازة عكسيا. ونتيجة لذلك يسري تيار قوي عبر الترانزستور، وعبر الدائرة الخارجية. وبهذه الطريقة يمكن التحكم في سريان تيار قوي عبر الدائرة الخارجية، بتزويد القاعدة بإشارة صغيرة.

يمكن استخدام الترانزستور كمفتاح أو كمكبر للجهد أو التيار أو كلاها

أنواع الترانزيستور

والترانزيستور نوعان BJT و FET. أحدث اختراعها ثورة كبيرة في صناعة الحاسوب إذ أدت إلى تقليل حجمه بدرجة كبيرة جدا وزيادة سرعته مقارنة بالجيل الأول من الحواسيب الذى كان يستخدم الصمامات أو الأنابيب المفرغة كعناصر للبناء و المكثفات و المقاومات. حيث وصل وزن الجيل الأول من الحواسيب إلى ما يزيد عن 30 طنا في حين أن الجيل الثاني منه والذي استخدام الترانزستور فيه كعناصر بناء وصل حجمه إلى أقل من نصف كمبيوتر الجيل الأول بالإضافة إلى انخفاض درجة الحرارة الصادرة عنه مقارنة بنظيره من الجيل الأول.

يصنع الترانزستور من أشباه الموصلات مثل الجاليوم والجرمانيوم والكوارتز. ويتكون الترانزستور من قاعدة (Base) ويرمز لها بالرمز B ومشع (Emitter) ويرمز له بالرمز E والمجمع (Collector) ويرمز له بالرمز C ، والترانزستورات العادية يوجد منها نوعان هما: PNP:اذا كانت القاعده سالب والمنطقتان الخارجيتان موجب. NPN:اذا كانت القاعده موجب والمنطقتان الخارجيتان سالب. والفرق بينهما الاول يكون خرجة عن الالكترونيات والاخر خرجة عن طريق الاماكن الفرغة

طريقة فحص الترانزستورات: للترانزستور ثلاثة أطراف كما هو معلوم يرمز لها ب C،B،E كما في هو مبين في الأعلى، والترانزستور ال npn أو ال pnp هو عبارة عن ثنائيين معا وعند الفحص يجب إجراء ستة فحوص للتأكد من سلامة الترانزستور؛ أولها وثانيها: نضع مؤشر ساعة الفحص على الأوم ميتر ثم نضع سلك الساعة الموجب على الطرف الموجب لأحد الثنائيين (Base)والسلك السالب للساعة مع أحد طرفي الثنائيين (C) ويجب أن يعطينا مقاومة صغيرة، وهذا يسمى الفحص الأمامي، والفحص الخلفي يكون بنفس الطريقة على نفس طرفي الترانزستور ولكن بقلب أسلاك الساعة الموجب على السالب للترانزستور والسالب على الموجب فيعطينا مقاومة كبيرة.

ثالثها ورابعها: فحص الطرف (B) مع الطرف الآخر (E) بنفس الآلية السابقة فحصا أماميا وآخر خلفيا وبنفس المحترزات السابقة.

خامسها وسادسها: فحص طرفي الترانزستور من طرفيه (C) و (E) فحصا أماميا ثم قلب أسلاك الساعة على نفس الطرفين ليصبح فحصا خلفيا وليعطينا مقاومة كبيرة جدا في كلا الفحصين.

الخصائص الفزيائية

الترانزستور عبارة عن PNP أو NPN و رمز البي أو الآن هو يدل على نوع التطعيم للمادة شبه الموصلة. لنفرض أن ال بي جي تي الذي سوف نحلل عملية عمله هو أن بي أن. نتيجة أن الباعث به شحنات زائده سالبة (الكترونات ) و القاعدة تحوى القليل منها ينشا تيار يسمي diffusiom current و هذا التيار يكون اتجاه من القاعدة للباعث لانه عكس حركة الالكترونات التى هي من السالب للموجب. و كذا ينشا تيار من نفس النوع و لكن بسبب وجود اغلبيية موجبة في القاعدة عن التي في الباعث و من ثم ينشأ تيار من القاعدة للباعث (اتجاه الشحنات الموجبة هو اتجاه التيار). إذن التيار الكلى هو مجموع التياريين سالفي الذكر. حسنا الآن نعود إلى التيار الناشئ من الأغلبية السالبة في المشع إلى اين تذهب تلك الاكترونات الاجابة انها تواصل طريقهانحو القاعدة و المجمع. و نظرا لوجود بعض الفجوات الموجبة انها سوف يحدث لقليل من الالكترونات الحرة اتحاد مع الفجوات electron hole recombination و قلنا لقليل من الالكترونات و ليس كلها لأن التطعيم الذى تم عمله للقاعدة ليس كثيفا not heavily dopent, و الذي لا يتحد يصل إلى المجمع ثم إلى الدائرة الخارجية. و هنا يجب أن نذكر أن التطعيم للباعث يجب أن يكون كثيفا أما للقاعدة يكون التطعيم أقل من الباعث. و المجمع ليس بالضروة أن يكون مطعما.

هنا نستنتج أن زيادة تطعيم القاعدة تؤدي إلى زياة الفجوات و من ثم الفقد في الإلكترونات التى يمكن العبور إلى المجمع و من ثم الدائرة الخارجية.

الآن بعد أن تعرفنا عن نبذة مبسطة عن تكوين كل طبقة من الترنزيستر الBJT نود التحدث عن كيفية استخدامه في الدوائر الرقمية و كيف أنه كان طفرة كبيرة.

||||||||||||||||||||||||||||| || || |||| ||||||||||||||E|| B || c |||||||||||||||||||| ||||||||||||||||||||||||||||| ||

بالنظر للشكل المرسوم بالحروف أعلاه: سوف نستنتج قانونا عاما يمكن استخدامه في أية مرحلة كانت من مراحل عمل البي جي تي و هو: IE = IB + IC تيار الباعث = تيار القاعدة + تيار المجمع

ماذا عن مراحل العمل : ذكرنا أن ال بي جي تي عبارة عن ان بي ان أو بي ان بي أي يمكن اعتباره 2(اثنان) موحد متصلين على التوالي و اتجاهما حسب من بعد من البي خلف ان أو العكس.

الأمر سيكون أفضل بعد رفع صورة و لكن لم تفلح محاولتي لرفعها.

المهم بحسب الجهد على الاطراف سوف تتغير منطقة عمل كل موحد على حدة و نحصل على أربع عمليات وهي: 1.saturation 2.active 3.cut off 4.ttl