الترانزيستور
الترانزيستورات ثنائية القطبية
هناك تصنيف عام لأنواع الترانزيستورات :
أحادية شئ القطبية (أُونيبولار)
وثنائية القطبية (ديبولار)
(bipolar , unipolar)
وبداية سيعالج النوع الأكثر استعمالا وهو ثنائي القطبية . وهو مكون من ثلاثة طبقات ، وثنائي القطبية من جانبه ينقسم أيضا إلى نوعين ( آن بي آن ، وبي آن بي :
(NPN , PNP)
وقد تم شرح تصميمة والتفاعلات به في الدرس الثامن في "العناصر النصف موصلة" و"الاجتياز إيجابي - سلبي" .
و يصنع في الغالب من مادة السليكون وقليلا منه يصنع من مادة الجرمانيوم . وله ثلاثة وصلات معدنية موصله بطبقاته وتسمى هذه الوصلات:
المجمع (Collector)
المشع (Emitter)
القاعدة (Base)
طريقة عمل الترانزيستور
وللتوضيح السهل لما يحدث داخل الترانزيستور :
للهويس درعين يعملا بتزامن واحد ، تسري المياه في مجرى المجمع في نفس وقت فتح مجرى القاعدة
تكمن أهمية الترانزيستور بأنه يعمل إما كمفتاح (صمام) يفتح ويغلق الدائرة الكهربائية ، أو إما كمبكر (مضخم) حيث يصل عامل تكبير التيار (h21e) في بعض أنواعه إلى ثلاثين ألف ضعف تيار القاعدة . وسنرى لاحقا ، كم تعدد وكثرة إمكانيات أتسغلال الترانزيستور .
تجربة : ترانزيستور كمفتاح
توصيل ترانزيستور NPN بمقاومة (100 آوم) وفانوس بمصدرين للجهد ، المصدر الأول (1,5 فولت) يتم توصيله بمجرى القاعدة - المشع (بالاتجاه أمامي أي وصلة موجب الجهد بوصلة المقاومة التي قبل القاعدة) ، ثم يتم توصيل مصدر الجهد الثاني (10 فولت) في دارة المجمع (وصلات السالب لمصدري الجهد توصل ببعض) ، ويتم توصيل الفانوس بين المجمع وبين مصدر الجهد الثاني .
انظر صورة الترانزستور كمفتاح
في هذه الحالة يضيء الفانوس . وإذا تغيرت قطبية الجهد الأول وهو في مجرى القاعدة - المشع (أي تبدلت وصلات الجهد الأول - الموجب بالسالب) فسيطفئ الفانوس . ولن يعمل ترانزيستور من نوع NPN بالاتجاه المعاكس .
ويعمل (أي يوصّل) ترانزيستورNPN إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع إيجابية بالنسبة للمشع .
أما ترانزيستور PNP فهو يعمل إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع سلبية بالنسبة للمشع .
التكبير
وأما عملية التكبير في الترانزيستور فهي تتم خلال توجيه تيار المجمع ، ولكي يوجه ترانزيستور ثنائي القطبية فمن الضروري أن يكون تيار كهربائي في القاعدة بالإضافة لجهد بين القاعدة والمشع (جهد الهويس) . ويوجه هذا الجهد سريان الشحنات من المشع إلى المجمع (باستثناء ضئيل جدا) .
أختبار "عامل تكبير التيار" في الترانزيستور
تجربة : الترانزيستور كمكبر
توصيل ترانزيستور بسيط من نوع :
(BCX 40أو BC 140 أو BC141)
بمصدر جهد مستمر ومتغير(أي مصدرين للجهد ، أنظر الشكل الترانزيستور كمكبر) ، وتم توصيل مقاومتان : واحدة بكيلو آوم والثانية معيّر مقاومة للقاعدة ، ومقياسان للأمبير : واحد في القاعدة ، والأمبير متر الثاني للمجمع ، كما يظهر في الشكل . وتتعيّر تجزئة الجهد بالمعيّر حتى تصل قيمة التيار إلى الصفر .
ثم يتم تعيير المقاومة المتغيرة حتى تصل قيمة تيار القاعدة 0,5 ميلي أمبير (أي نصف ميلي أمبير)
وعند قياس تيار المجمع في كلتى الحالتين فستجد أنه في الحالة الأولى لا يمر به تيار قط، حيث لا يمر التيار في المجمع دون التيار في القاعدة ، وفي الحالة الثانية ترتفع قيمة تيار المجمع بارتفاع قيمة التيار في القاعدة . وقد أدت قيمة 0,5 أمبير في القاعدة إلى ارتفاع قيمة تيار المجمع إلى 50 ميلي أمبير أي مائة ضعف .
اشكال الترانزستور
بعض اشكال الترانزستور في الصورة المرفقة
ملخص لما سبق
وظيفة الترانزيستور : يستعمل الترانزيستور كعنصر كهربائي فعال وذلك كمكبر أو مفتاح وهناك نوعان منه :
الأول وهو أكثر أستعمالا - ترانزيستور ثنائي القطبية (bipolar) ، حيث يسري تيار الحمل خلال عدة مناطق به .
والنوع الثاني هو أحادي القطبية (unipolar) ، والذي يسري به التيار خلال منطقة واحدة فقط كترانزيستور FET مثلا ، أي ترانزيستور تأثير المجال . ويتأثر فيه مجالا كهربائيا عن طريق قناة نصف موصلة للتيار .
ويتكون ثنائي القطبية من ثلاثة طبقات تحد قريبا على بعضها البعض للمواد النصف ناقلة حيث إذا مر تيار في أحد هذه الطبقات فيأثر على الطبقة الأخرى .
الترانزيستورات ثنائية القطبية
هناك تصنيف عام لأنواع الترانزيستورات :
أحادية شئ القطبية (أُونيبولار)
وثنائية القطبية (ديبولار)
(bipolar , unipolar)
وبداية سيعالج النوع الأكثر استعمالا وهو ثنائي القطبية . وهو مكون من ثلاثة طبقات ، وثنائي القطبية من جانبه ينقسم أيضا إلى نوعين ( آن بي آن ، وبي آن بي :
(NPN , PNP)
وقد تم شرح تصميمة والتفاعلات به في الدرس الثامن في "العناصر النصف موصلة" و"الاجتياز إيجابي - سلبي" .
و يصنع في الغالب من مادة السليكون وقليلا منه يصنع من مادة الجرمانيوم . وله ثلاثة وصلات معدنية موصله بطبقاته وتسمى هذه الوصلات:
المجمع (Collector)
المشع (Emitter)
القاعدة (Base)
طريقة عمل الترانزيستور
وللتوضيح السهل لما يحدث داخل الترانزيستور :
للهويس درعين يعملا بتزامن واحد ، تسري المياه في مجرى المجمع في نفس وقت فتح مجرى القاعدة
تكمن أهمية الترانزيستور بأنه يعمل إما كمفتاح (صمام) يفتح ويغلق الدائرة الكهربائية ، أو إما كمبكر (مضخم) حيث يصل عامل تكبير التيار (h21e) في بعض أنواعه إلى ثلاثين ألف ضعف تيار القاعدة . وسنرى لاحقا ، كم تعدد وكثرة إمكانيات أتسغلال الترانزيستور .
تجربة : ترانزيستور كمفتاح
توصيل ترانزيستور NPN بمقاومة (100 آوم) وفانوس بمصدرين للجهد ، المصدر الأول (1,5 فولت) يتم توصيله بمجرى القاعدة - المشع (بالاتجاه أمامي أي وصلة موجب الجهد بوصلة المقاومة التي قبل القاعدة) ، ثم يتم توصيل مصدر الجهد الثاني (10 فولت) في دارة المجمع (وصلات السالب لمصدري الجهد توصل ببعض) ، ويتم توصيل الفانوس بين المجمع وبين مصدر الجهد الثاني .
انظر صورة الترانزستور كمفتاح
في هذه الحالة يضيء الفانوس . وإذا تغيرت قطبية الجهد الأول وهو في مجرى القاعدة - المشع (أي تبدلت وصلات الجهد الأول - الموجب بالسالب) فسيطفئ الفانوس . ولن يعمل ترانزيستور من نوع NPN بالاتجاه المعاكس .
ويعمل (أي يوصّل) ترانزيستورNPN إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع إيجابية بالنسبة للمشع .
أما ترانزيستور PNP فهو يعمل إذا كانت قطبية القاعدة والمجمع سلبية بالنسبة للمشع .
التكبير
وأما عملية التكبير في الترانزيستور فهي تتم خلال توجيه تيار المجمع ، ولكي يوجه ترانزيستور ثنائي القطبية فمن الضروري أن يكون تيار كهربائي في القاعدة بالإضافة لجهد بين القاعدة والمشع (جهد الهويس) . ويوجه هذا الجهد سريان الشحنات من المشع إلى المجمع (باستثناء ضئيل جدا) .
أختبار "عامل تكبير التيار" في الترانزيستور
تجربة : الترانزيستور كمكبر
توصيل ترانزيستور بسيط من نوع :
(BCX 40أو BC 140 أو BC141)
بمصدر جهد مستمر ومتغير(أي مصدرين للجهد ، أنظر الشكل الترانزيستور كمكبر) ، وتم توصيل مقاومتان : واحدة بكيلو آوم والثانية معيّر مقاومة للقاعدة ، ومقياسان للأمبير : واحد في القاعدة ، والأمبير متر الثاني للمجمع ، كما يظهر في الشكل . وتتعيّر تجزئة الجهد بالمعيّر حتى تصل قيمة التيار إلى الصفر .
ثم يتم تعيير المقاومة المتغيرة حتى تصل قيمة تيار القاعدة 0,5 ميلي أمبير (أي نصف ميلي أمبير)
وعند قياس تيار المجمع في كلتى الحالتين فستجد أنه في الحالة الأولى لا يمر به تيار قط، حيث لا يمر التيار في المجمع دون التيار في القاعدة ، وفي الحالة الثانية ترتفع قيمة تيار المجمع بارتفاع قيمة التيار في القاعدة . وقد أدت قيمة 0,5 أمبير في القاعدة إلى ارتفاع قيمة تيار المجمع إلى 50 ميلي أمبير أي مائة ضعف .
اشكال الترانزستور
بعض اشكال الترانزستور في الصورة المرفقة
ملخص لما سبق
وظيفة الترانزيستور : يستعمل الترانزيستور كعنصر كهربائي فعال وذلك كمكبر أو مفتاح وهناك نوعان منه :
الأول وهو أكثر أستعمالا - ترانزيستور ثنائي القطبية (bipolar) ، حيث يسري تيار الحمل خلال عدة مناطق به .
والنوع الثاني هو أحادي القطبية (unipolar) ، والذي يسري به التيار خلال منطقة واحدة فقط كترانزيستور FET مثلا ، أي ترانزيستور تأثير المجال . ويتأثر فيه مجالا كهربائيا عن طريق قناة نصف موصلة للتيار .
ويتكون ثنائي القطبية من ثلاثة طبقات تحد قريبا على بعضها البعض للمواد النصف ناقلة حيث إذا مر تيار في أحد هذه الطبقات فيأثر على الطبقة الأخرى .
وهناك ما يسمى بتقنية الترانزيستورات أو منطق لترانزيستور - ترانزيستور (TTL) التي تستعمل في "تقنية الرقميات" (DIGITAL) في الحاسب مثلا ، وهي تسلسل من الترانزيستورات تعمل كمفاتيح منطقية رقمية أو لتخزين المعلومات الرقمية .
دارلنتون - ترانزيستور
وهو ترانزيستور مزدوج .مضاعف . أو دارلنتون ، أو مكبر دارلنتون ، ترانزيستوران من موع نصف موصلة وثنائي القطبـية ، تكون طريقة التوصيل فيهم مجمعية ، أي دارة مجمع _ . وبدلا من دارلنتون يمكن ربط ترانزيستوران من موع نصف موصلة وثنائي القطبـية فتكون قاعدة الثاني مرتبطة بمشع الأول
