recent
أخبار ساخنة

استخدامات ووظائف الترانزستور Uses of Transistors

العلم للجميع
الصفحة الرئيسية

 

ما هو سبب استخدام الترانزستور؟

إذا قرأنا تاريخ الإلكترونيات، فستجد أن من أهم القطع الالكترونية المستخدمة في علم الالكترونيات كانت الأنبوب المفرغ Vacuum Tube (الأنبوب الإلكتروني). هذا الأنبوب كان يستخدم للسيطرة على التيار الكهربائي. كانت هذه الأنابيب الأكبر حجماً، أي أنها تتطلب جهد تشغيلي أعلى، مما يعني ارتفاع استهلاك الطاقة، وهذا الأمر بدوره يؤثر سلباً على انبعاث درجات حرارة عالية مما يؤثر أيضاً على عمر الأنبوب الافتراضي بسبب كفاءته المنخفضة.

ومن هنا يأتي دور الترانزستور لحل هذه المشكلة، فثلاثة من العلماء المميزين الأمريكيين جون باردين (John Bardeen)، والتر براتين (Walter Brattain) وويليام شوكلي (William Shockley)، قاموا بعمل اخترع مدمج الحجم وفعال للغاية باسم Point-Contact Transistor أي الترانزستور ذات نقاط التوصيل، وكان ذلك في مختبرات بيل Bell Labs في ديسمبر من العام 1947.

ما هو الترانزستور؟

الترانزستورات هي قطع الكترونية قوية وذات كفاءة فعالة للغاية، وذلك بسبب قدرتها على السيطرة على التيار الكهربائي في الدارات الكهربائية (أداة التحكم بالتيار)، الذي تم إنشاؤه بواسطة تدفق الإلكترونات والثقوب (الفجوات holes). وهنالك نوعان رئيسيان من الترانزستورات هي: NPN (سالب – موجب - سالب) وPNP (موجب – سالب - موجب).

ما هي الترانزستورات الأكثر استخداماً؟

أكثر أنواع الترانزستورات استخداماً هي الترانزستور من النوع NPN وذلك لأنه مثل غالبية ناقلات الشحنات هي إلكترونات، وهي الأفضل بدورها في نقل جسيمات الشحنات بكتلة أقل بسبب إمكانية التسارع بسهولة.

تقرير موجز عن الترانزستور

النقاط التالي هي عبارة عن موجز كل ما يلزم معرفته عن الترانزستور

  • من حيث الخصائص وميزات العمل؛ فالترانزستور جهاز مكون من أشباه الموصلات يعمل بمثابة مفتاح كهربائي ومضخم للإشارة.
  • يمكن لهذه الأجهزة (أي الترانزستورات) إجراء عمليات ضبط التوصيل الكهربائي Conduct أو المشاركة في عمليات الحث الكهربائي Induct.
  • الترانزستورات متفاوتة الصغر في الحجم، بحيث يمكن أن تستوعب الدارة المتكاملة (IC) الواحدة الملايين من هذه الأجهزة في داخلها.
  • يمكن أن تعمل الترانزستورات على مصدر جهد منخفض لمزيد من الأمان، مما يعني أنها تنتج كفاءة أعلى في العمل وتدوم لمدة طويلة جداً.
  • تستخدم الترانزستورات وصلات أشباه الموصلات، بدلاً من التسخين الأقطاب الكهربائية (كما هو الحال في الصمام المفرغ الثلاثي) ولكنها تؤدي نفس عمل الصمام المفرغ الثلاثي من حيث الغاية.
  • يمكن أن تتحكم الترانزستورات في تدفق التيار من خلال قناة واحدة، عن طريق تغيير كمية صغيرة من شدة التيار عبر القناة الثانية. ولهذا السبب يطلق على الترانزستور جهاز التحكم بالتيار Current Controlling Device.

أساسيات الترانزستورات ثنائية القطب BJT

بما أن التيار الذي يتم التحكم به يجب أن يمر من خلال نوعين من أشباه الموصلات للمواد التي هي P و N. فالتيار يتكون من كل من الإلكترون electron والفجوة hole، في أجزاء مختلفة من الترانزستور، وهما على نوعان:

  • ترانزستور الوصلة n-p-n

  1. ترانزستور الوصلة p-n-p

والجدير ذكره، هو أن الطرف المسؤول عن تفعيل الترانزستور هو القاعدة Base.

استخدامات الترانزستور ووظائفه في الدارات الكهربائية

دائرة التضخيم Amplifier Circuit

يمكن استخدام الترانزستور لتضخيم التيار. حيث يقوم بتضخيم الإشارات الضعيفة وتحويلها الى إشارات أقوى مما كانت عليه. وتكون الإشارة الناتجة بنفس تردد الإشارة التي تم تضخيمها. ينتج الجهد التحيز Vbe في وصلة القاعدة - الباعث بسبب التحيز الأمامي لوصلة الباعث – القاعدة. تبدأ الإلكترونات بالتدفق من الباعث لإعادة الاتحاد والاندماج مع الثقوب أو الفجوات في القاعدة، لتصبح القاعدة Base مشحونة بالشحنات السالبة. إذا تم زيادة تيار القاعدة Ib بمقدار صغير، سيصبح التركيب الإلكتروني مع الثقوب محايداً، وسيزداد مقدار تيار المجمع Ic. لذلك، فإن تغيير بسيط في قيمة تيار القاعدة Ib سيتحكم في كمية كبيرة من تيار الجامع Ic. ومن أهم الأمثلة على الترانزستور كمضخم هو الميكروفون ومجال الطب.

مثال على ميكروفون الصوت والترانزستور

الميكروفون هو أداة يحول الصوت من موجة إلى إشارة إلكترونية. وكما هو الحال في الموجة الصوتية، والتي لا تحتوي على قيمة ثابتة، فإن حجم الموجة الصوتية يختلف بمرور الوقت حسب شدة وتردد الصوت. تختلف قيمة المخرجات الكهربائية في الميكروفون وفقاً وبحسب الموجات الصوتية الملتقطة من قبل ذلك الميكروفون، لذلك فإن مقدار التيار عند القاعدة Ib سيتفاوت في المقدار بشكل قليل. الأمر الذي سيعني وجود تفاوت كبير في التيار عند طرف المجمع Ic.

كما نعلم فإن السماعة توصل مع طرف الجامع Collector، أي أن جميع الأمواج الخارجة من الميكروفون والموصولة بالطرف القاعدة Base سيتم تضخيمها وزيادة سعتها عند طرف الجامع Collector وعرض صوتها عن طريق السماعة Speaker الموصولة مع ذلك الطرف. وهكذا، فإن الترانزستور يضخم الإشارة الإلكترونية للميكروفون.

يظل التردد ثابتاً، لكن سعة موجة الصوت من مكبر الصوت تكون أعلى من الموجات الصوتية الداخلة الى الميكروفون.

الترانزستور كمضخم في مجال الطب

من تطبيقات الترانزستور كمضخم، هي استخدامه في مجال الطب، حيث يستقبل الإشارات الضعيفة من أوردة الإنسان وقلبه وشرايينه وحتى دماغه وتكبيرها الى إشارات أضخم مما هي عليه للتشخيص.

دائرة المذبذب Oscillator Circuit

المذبذب الإلكتروني هو جهاز يولد ذبذبات كهربائية مستمرة. في دارة المذبذب البسيطة، يتم استخدام دائرة LC المتوازية كملف دارة طنين مع وجود مكبر أو مضخم لتغذية ذلك دارة الطنين بالطاقة الكهربائية. يمكن أن يتفاوت مقدار التردد عن طريق تفاوت قيم L أو C.

الترانزستور كمفتاح Transistor as a Switch

يمكن استخدام الترانزستور من الفئة BJT كجهاز تبديل (أي يعمل على وضعين ايقاف وتشغيل أو فصل ووصل التيار) للتحكم في التيار المستمر المار في الأحمال، فهو شبيه الى حد كبير بمفتاح الضوء العادي. يكون التيار المطلوب التحكم فيه بين الجامع (C) والباعث (E)، أما تيار التحكم فيكون بين الباعث (E) والقاعدة (B).

أمثلة على الترانزستور كمفتاح

  1. بطاقات الذاكرة في أجهزة الخلوي (الموبايل).
  2. الأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف الذكية والساعات الذكية وما إلى ذلك، كلها مصنوعة من الترانزستورات التي تعمل جميعها كمفاتيح الكترونية.
  3. البوابات المنطقية، دائرة الـ Flip-Flops.
  4. المعالجات الدقيقة والميكروكنترولر.
  5. دوائر المسجلات Register Circuits.
  6. أجهزة الراديو، الأدوات الطبية، أنظمة التحكم والكاميرات والسيارات، الطائرات، الرادار، إلخ.

author-img
العلم للجميع

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent