مقدمةفي عام 1948 وضعت اللبنات الأولى للعصر المعلوماتي ، عندما تمكن فريق من علماء الفيزياء الأمريكيين (شوكلي ، وباردين ، وبراتين) من اختراع عنصر الكتروني جديد من مواد أنصاف الموصلات سموه ترانزيستور (Transistors) ، اختصار لكلمتي (Transfer Resistor) أي تحويل المقاومة .وكأن الترانزستور يمثل بديلا ممتازا للصمامات الالكترونية الكبيرة الحجم التي شاع استخدامها سابقا في الأجهزة الالكترونية.
الترانزيستور:تمثل أهم ميزات الترانزيستور في صغر حجمها وقلة تكاليفه وسهولة تصنيعة واستهلاكه القليل للطاقة . مقارنة بالصمامات الالكترونية .ومع الزمن أمكن انتاج ترانزستور صغير الحجم صنعت منها أجهزة الكترونية أصغر حجما وأخف وزنا وأقل تكلفه . وادى تطور الترانزيستور الي تصميم الدارات المتكاملة التي احتوت على مئات الترانزيستورات المزروعة في حيز صغير ، وبالتالي انتاج أجهزة الحاسوب المتداولة حاليا ، مثلا دارات المعالج الميكروي بانتيوم (II) تحويل على (7.5) مليون ترانزيستور.
1- يستخدم الترانزيستور بشكل عام :
أ- كمضخم للاشارات الكهربائية.
ب- كمفتاح الكتروني يصل التيار الكهربائي ويفصله.
2- تصنف الترانزستورات الي الأنواع التالية :
أ- ترانزيستور الوصلة ثنائي القطبية (Bipolar Junction Transistor) = د PNP و NPN .
ب- ترانزيستور تأثير المجال (Field Effect Transistor) = د MOSFET و JFET .
ج- ترانزيستور الوصلة أحادي المجال (Unipolar Junction Transistor)
3- تركيب الترانزيستور ثنائي القطبية:
يتكون هذا الترانزيستور من وصلتي PN ، يتم تكوينهما اما بتشكيل قطعة من النوع P بين قطعتين من النوع N ، أو بتشكيل قطعة من النوع N بين قطعتين من النوع P . وعلى هذا الأساس يوجد نوعان من هذا الترانزيستور الأول NPN و الثاني PNP . بنية النوعين من الترانزيستور مع رموزهما التخطيطية :
4- أطراف الترانزيستور :
1- الباعث (Emitter)
2- القاعدة (Base)
3- المجمع (Collector)
5- طريقة عمل الترانزيستور :
لكي يعمل الترانزيستور بشكل طبيعي يجب توقير الانحياز المناسب لوصلتي الترانزيستور عن طريق ايصال جهود انجياز خارجية الي أطرافه ، ترانزيستور PNP وضع في حالة الانحياز الصحيح بحيث تكون :
وصلة القاعدة الباعث في حالة انحياز أمامي
وصلة القاعدة في حالة انحياز عكسي
يكون جهد المجمع القاعدة (VCB) أكبر بكثير من جهد الباعث القاعدة (VBE).
يؤدي الانحياز الأمامي في وصلة الباعث القاعدة الي اطلاق الالكترونات من منطقة الباعث (N) وتوجيهها نحو القاعدة .
ما الذي يحدث للالكترونات في منطقة القاعدة ؟
تقسم الالكترونات في قاعدة الترانزيستور الي مجموعتين :
أ- الأغلبية الساحقة من الألكترونات (99%) تتابع الي المجمع ، ثم الي نصدر التغذية عن طريق طرف المجمع ، وذلك تحث الجهد الموجب للبطارية المتصل بمنطقة المجمع.
ب- تتحد الالكترونات المتبقية (1%) مع الفجوات الموجبة في منطقة القاعدة مسببة مرور تيار قاعدة (IB) صغير جدا .
يعتمد عدد الالكترونات التي تتابع سيرها الي المجمع على سماكة منطقة القاعدة ، حيث يزداد عدد هذه الالكترونات مع تقليل سماكة منطقة القاعدة . من المعروف أن معظم الترانزستورات تملك قاعدة ضيقة جدا مما يؤدي الي وصول معظم الالكترونات الي منطقة المجمع ، توجد علاقة مهمة بين تيار الباعث (IE) وتيار القاعدة (IB) وتيار المجمع (IC) ويمكن وضع هذه العلاقة رياضيا على هذه الشكل :
IE=IC+IB
بما أن تيار القاعدة صغير جدا ، فان تيار الباعث يكاد يكون مساويا لتيار المجمع ، ويعود ذلك لقدرة الترانزيستور على تغيير مقاومته الداخلية بين المجمع والباعث ، لذا يمكن تشبيه الترانزيستور بمقاومة متغيرة يقع طرفاها بين المجمع والباعث . ويتم التحكم بقيمتها بواسطة تيار القاعدة ، فكلما زاد تيار القاعدة ، قلت المقاومة الداخلية للترانزيستور ، مؤدية الي ازدياد تيار المجمع ، وكلما قل تيار القاعدة زادت المقاومة الداخلية للترانزيستور وقل تيار المجمع.
اذا كانت المناقشة السابقة تناولت الترانزيستور NPN فان الترانزيستور PNP مماثل له تماما ، على كل حال فان التيار في الترانزيستور PNP يسببه جريان الثقوب الموجبة (Holes) كذلك أنه من أجل الانحياز الصحيح ينبغي عكس البطاريتين.
6- دارات الترانزيستور الأساسية :
الترانزيستور عنصر ثلاثي الاطراف . وعند استخدامه في أية دارة عملية يجب أن يكون طرفا واحدا من أطرافه مشتركا لمدخل الدارة ومخرجها ، وبناء عليه ، توجد ثلاثة تشكيلات مختلفة من الدارات التي يمكن أن يعمل فيها الترانزيستور وهي :
أ- الباعث المشترك (Common Emittir) :
تطبق اشارة الدخل بين قاعدة الترانزيستور وباعثه ، بينما تظهر اشارة الخرج المكبر بين مجمع الترانزيستور وباعثه ، وعلى هذا فان الباعث مشترك بين كل من الدخل والخرج.
ب- دائرة القاعدة المشتركة (Common Base) :
في دارة القاعدة المشتركة تطبق اشارة الدخل بين الباعث الترانزيستور وقاعدته ، وتظهر اشارة الخرج بين مجموع الترانزيستور وقاعدته ، على هذا فان القاعدة مشتركة بين كل من الدخل والخرج.
ج- دائرة القاعدة المشتركة (Common Collector) :
تطبق اشارة المجمع المشترك بين القاعدة والمجمع بينما تظهر اشارة الخرج بين طرفي الحمل الموصلة بين الباعث والمجمع ، وعلى هذا يكون المجمع مشتركا بين الدخل والخرج .
7- كتيب مكافئات الترانزيستور :
يحتوي كتيب مكافئات الترانزيستور على مواصفات وبدائل مجموعة كبيرة من الترانزيستورات ، ويترتب هذه الترانزيستور في مجموعة من السلاسل تتشابه في مجموعة من الأحرف والأرقام تستخدمها الشركات الصانعة للدلالة على الترانزيتورات التي تتجها ، ومثال على ذلك :
أ- الشركات الأوروبية:
تستخدم نظام بروالكترون في ترميز الترانزيستورات والعناصر الالكترونية المختلفة ، ويرقم الترانزيستور بحرفين يعقبها أعداد مسلسلة وقد تتكون الأعداد المتسلسلة من ثلاثة أرقام أو حرف واحد ورقمين ، ويفسر الحرفان الأولان كما يلي :
الحرف الأول يشير الي نوع مادة الترانزيستور ، ويوضح الحرف الثاني التطبيقات العامة للترانزيستور :
A جرمانيوم
B سيليكون
C ترانزيستور ترددات سمعية منخفضة القدرة
D ترانزيستور قدرة للترددات السمعية
F ترانزيستور ترددات راديو RF منخفضة القدرة
L ترانزيستور قدرة للترددات الراديوية
S ترانزيستور مفتاحي منخفضة القدرة
U ترانزيستور مفتاحي عالي القدرة
وعلى سبيل المثال :
BC108 مصنوع من السيليكون ومصمم للترددات السمعية المنخفضة القدرة
BD132 ترانزيستور قدرة سيليكوني للترددات السمعية
BF194 ترانزيستور سيليكوني منخفض القدرة للترددات الراديوية
BU508 ترانزيستور قدرة مفتاحي مصنوع من السيليكون
يتبع رمز ترانزيستور الأشارة الصغيرة بحرف يشير الي مدى قيمة كسب التيار للترانزيستور (hFE) .
ومثال على ذلك BC108C :
A دhFE=125-260
B دhFE=240-500
C دhFE=450-900
ب- الشركات الأمريكية:
تستخدم نظام المجلس المشترك لمهندسي العناصر الالكترونية (JEDEC) وفي هذا النظام يعطى الرقم الاول عدد الوصلات في العنصر ويتبعه (N) ثم رقم التسجيل أي :
N1 - ثنائي
N2 - ترانزيستور BJT
N3 - ثايرستوروعلى سبيل المثال :
2N3055 وهو ترانزيستور BJT ، وكان قد سجل تحت الرقم 3055.
ج- الشركات اليابانية:
تستخدم الرمز (2S) يتبه حرف واحد ومجموعة من الأرقام ، الشركات اليبانية لا تقوم بطبع الرمز (2S) على جسم الترانزيستور . فمثلا اذا كان لدينا ترانزيستور طبع على B635 ، فاننا نضيفلهذا الرمز (2S) لصبح الرمز 2SB635 ، ونفتح كتب مكافئات الترانزيستور على سلسلة 2SB ونجد رقم الترانزيستور ، ونتعرف على مواصفاته .
د- الشركات الكورية:
تستخدم الرمز (K) تليه مجموعة من الأرقام والأحرف.
8- أعطال الترانزيستور :
الترانزيستورات يمكن أن تتعطل بطرق مختلفة فقد تصبح أحد وصلتي الترانزيستور مفتوحة الدارة أو مقصرة الدارة (شورت) وفي بعض الحالات قد يصبح الترانزويستور بكاملة مقصر الدارة (شورت) أو ذات مقاومة داخلية متدنية ، وعادة يكون السبب تسخينا زائدا أو فولتية زائدة حتى لو حدث ذلك بصفة مؤقتة ، هذا ويمكن ايضا زيادة ( التسرب- Leakage) بالترانزيستور مما ييسبب في خفض كسبه وزيادة شوشرته.
وفي نهاية التدوينة ،،، ارجو ان تدعو لي بالتوفيق ،،، سلامووو
