الترانزستور ومواصفاته وكيف يعمل شرح شامل
ما هو الترانزستور؟
الترانزستور هو مكون إلكتروني شبه موصل أساسي يُستخدم لتضخيم أو تبديل الإشارات الكهربائية والطاقة الكهربائية. يعمل كـ "مفتاح إلكتروني" يتحكم في تدفق التيار في الدائرة بناءً على الجهد المطبق عليه. تُصنع معظم الترانزستورات من السيليكون وتُعتبر المكون الأساسي في الدوائر المتكاملة والرقائق الإلكترونية الحديثة، مما يُمكّن الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية من معالجة المعلومات وتخزينها.
آلية العمل ووظيفته
مفتاح إلكتروني: يعمل الترانزستور كـ "مفتاح" يُمكنه فتح أو إغلاق الدائرة الكهربائية. يمكنه تشغيل وإيقاف التيار بسرعة كبيرة جداً.
مُضخّم: يمكنه أخذ إشارة كهربائية ضعيفة وتضخيمها لتصبح أقوى.
المكونات الأساسية:
يتكون الترانزستور عادةً من ثلاثة أطراف: القاعدة، المُجمِّع، والباعث.
يُستخدم طرف القاعدة للتحكم في تدفق التيار بين المجمّع والباعث.
تُصنع أجزاء الترانزستور من مواد شبه موصلة تُضاف لها شوائب (doping) لإنتاج أنواع مختلفة، مثل N-type (إلكترونات سالبة) و P-type (فجوات موجبة).
الاستخدامات الشائعة
أجهزة الحاسوب والهواتف الذكية: يُستخدم كمفتاح أساسي لتخزين ونقل البيانات في وحدات المعالجة المركزية (CPUs) والذاكرة.
الإلكترونيات: موجود في معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة، مثل أجهزة التلفزيون، الراديو، الآلات الحاسبة، والساعات.
ما الفائدة العلمية من الترانزستور؟
وتكمن أهمية الترانزستورات في عملها كمفتاح ثنائي لتسهيل التيار الكهربائي من حالة إيقاف العمل إلى حالة التشغيل. وكانت أجهزة الراديو والآلات الحاسبة والهواتف من بين الموجة الأولى من الأجهزة التي استبدلت تقنية الأنابيب المفرغة بتقنية أشباه الموصلات الجديدة.
بنية الترانزستور
يتكون الترانزستور بشكل عام من وصلتي P-N متصلتين بالتوالي، بحيث تشترك الوصلتان بالمنطقة الوسطى، وعليه يصبح عنصر إلكتروني مكون من 3 طبقات PNP وNPN كما هو موضح بالشكل التالي:
ويطلق على طرف الوسط بالقاعدة (بالإنجليزية: Base)، في حين الطرفين الآخرين يطلق إحداهما الباعث (بالإنجليزية: Emitter) والآخر المجمع (بالإنجليزية: Collector).
ويتكون ترانزستور نوع NPN من طبقتين N وفي المنتصف طبقة P وهو القاعدة، وبهذا يصبح تركيب الترانزستور كالتالي:
وصلة القاعدة – الباعث.
وصلة القاعدة – المجمع.
ويتم التمييز بين النوعين PNP و NPN من السهم الذي يحدد جهة الطبقة الوسطى (القاغدة).
كيف يعمل الترانزستور
عند تطبيق جهد مناسب على طرف القاعدة NPN تصبع الوصلة بين طرفي القاعدة والباعث في حالة توصيل مثل الدايود العادي، ما يؤدي إلى مرور التيار.
وبواسطة تيار التحكم المطبق على طرف القاعدة يتم التحكم في مرور تيار كبير بين المجمع والباعث.
الغاية من وجوده هو التحكم في تشغيل حمل كهرباي كبير بواسطة تيار تحكم صغير قادم من اللوحة الإلكترونية.
حالات عمل الترانزستور
الحالة الفعالة Active Region
فيها يكون طرف القاعدة والباعث في حالة انحياز أمامي، في حين طرفي المجمع والقاعدة في حالة انحياز عكسي، وأي تغيير بسيط في تيار القاعدة يؤدي إلى تغيير كبير في تيار الباعث والمجمع.
ويمكن تمثيل هذه الحالة كدوائر متحكمة تستخدم كمكبر للإشارات الكهربائية.
حالة القطع Cut-Off Region
فيها تكون وصلتي القاعدة والمجمع وكذلك المجمع والقاعدة في حالة انحياز عكسي، ما يعني ذلك أن التيار سيكون صفر، بالتالي فإن المقاومة بين طرفي المجمع والباعث ستصبح كبيرة جداً، وتيار المجمع يصبح صفر.
وتمثل هذه الحالة كمفتاح مفتوح أي في حالة فصل تام (OFF).
حالة التشبع Saturation Region
في هذه الحالة يكون أطرافه في حالة الانحياز الأمامي، ما يعني أنه عند زيادة تيار القاعدة فإن ذلك يؤدي لنقص قيمة المقاومة بين طرفي المجمع والباعث إلى أن تصبح صغيرة جداً، في حين يكون تيار المجمع أكبر ما يكون.
تمثل هذه الحالة كمفتاح مغلق أي في حالة توصيل تام (ON).
(عمليات البحث ذات الصلة)
الترانزستور ومواصفاتهالهواتف الذكيةالإشارات الكهربائيةمفتاح إلكترونيدخول الى القائمة السريةلترانزستورالمكونات الأساسيةإلكترونات سالبةوحدات المعالجة المركزيةبنية الترانزستوركيف يعمل الترانزستورمكبر الإشارات الكهربائية
(1).jpg "nabdlilmaelumat"){kind=small}
(1).jpg "nabdlilmaelumat")
شكرا لتعليقك