كل ما تريد ان تعرفه حول الترانزيستور Transistor

عنصرهو الترانزيستور Transistor قطعة إلكترونيّة مصنوعة من مادة السليكون على الأغلب أو مادّة الجرمانيوم، وهي تصنع من مواد شبه موصلة ذات مدار ذرّي أخير مكوّن من أربع إلكترونات مطعمة بالشوائب، وعمليّة التطعيم بالشوائب تُعطي البلورة قطبيةً إمّا بالنوع السالب أو بالنوع الموجب، وتعتمد القطبية للمطعمات حسب المدار الأخير إن كانت ذات مدار إلكتروني أخير ذي ثلاثة إلكترونات فإنّ البلورة تكون ذات قطبيّة موجبة، وإن كانت ذات مدار إلكتروني أخير ذي خمسة إلكترونات فإن البلورة تكون ذات قطبيّة سالبة، وتعتمد عمليّة فحص الترانزستر على نوعه، وحسب التركيبة المصنع منها.

الترانزيستور نوعان هما PNP و NPN 

الترانزيستور له ثلاثة اطراف هي القاعدة B والمجمع C والباعث E.

الثلاث مواد مصنعة على النحو التالي في ترانزيستور الـ (BJT NPN) :

1- القاعدة (base): وهي عبارة عن مادة الكربون مختلطة بمادة البورون، حيث أن الكربون يحوي أربع إلكترونات في مدار التكافؤ بينما يحوري البورون ثلاث، مما يجعل ارتباطهما الجزيئي غير محكم بحيث أن النقص بإلكترون واحد في ذرة البورون يسمح بوجود فجوة منتظرة إلكترون ليستقر ذلك الارتباط ويرمز لهذا النوع من أشباه الموصلات ب (P)، وهذا ممايجعل هذه المادة موصلة رديئة للكهرباء حيث أن موصليتها تساوي 1 مقارنة بالنحاس الذي هو 10^12.

وهذه القاعدة تحتل الجزء الأكبر من الترانزيستور، حيث أن حجمها يوازي ضعف كلا الطرفين الآخرين بحيث أنهما عائمين فيها ويفصل بين سطح كل منهما مسافة بالميكرون.

2- الجامع او المجمع ( Collector ): وهو عبارة عن مادة الكربون أيضاً مع مادة الزرنيخ التي تحمل خمس الكترونات في مجال التكافؤ

مما يجعل تركيبها الجزيئي ذو الكترون زائد عن وضع الأستقرار ولا يعني هذا كونه سالب فهو متعادل لأن المادة لم تفقد شيئاً من إلكتروناتها أو تكتسب ويرمز لهذا النوع ب (N).

3- المشع او الباعث ( Emitter ): ويملك نفس التركيب من حيث وجود نفس العناصر ولكن هنا يختلف في زيادة كثافة الزرنيخ بشكل كبير وسيتبين سبب ذلك مؤخراً.

استخدامات الترانزستو

هي قطعة إلكترونيّة من القطع الأساسية جائت نتيجة التحوّل من القطع الكهربائية إلى القطع الإلكترونيّة نتيجة ظهور المواد شبه الموصلة؛ حيث إنّها تطوّرت عن قطعة كهربائيّة تسمّى الصمام الثلاثي، وهي تدخل في تكوين الدوائر والأجهزة الإلكترونيّة والكهربائيّة، ويرجع هذا إلى أهميّتها للاستخدام في الدوائر الإلكترونيّة والدوائر المتكاملة ولا يمكن حصرها، ولكن بشكل عام ومختصر فهي تستخدم فيما يلي:

• مكبّر للإشارة الكهربائية .
• مفتاح إلكتروني .
• مولّد للذبذات وللإشارات في دوائر الدوائر الإلكترونية.
• مازج للإشارة في دوائر الإرسال والاستقبال .
• مفاضل في دوائر الانحراف الأفقي . 
• مكامل في دوائر الانحراف الرأسي . 
• عاكس للإشارة . 
• منظّم لدوائر الفولت المستمر .

فحص نوع الترانزستور

الترانزستور من نوع (PNP): عندما نثبت الطرف الأحمر من جهاز القياس (الأوميتر) على القاعدة والطرف الأسود من جهاز القياس مرّةً على الباعث وأخرى على المجمع تكون مقاومة الجهاز منخفضة ونستنتج أنّ الترانزستور موجب ( PNP ). 

الترانزستور من نوع ( NPN ): عندما نثبت الطرف الأسود من جهاز القياس (الأوميتر) على القاعدة، والطرف الأحمر من جهاز القياس مرّةً على الباعث وأخرى على المجمع تكون مقاومة الجهاز منخفضه ونوع الترانزستور سالب ( NPN ).

أهمية الترانزستور

في الواقع ان الترانزستور هو أهم المكونات الإلكترونية الحديثة ويعتبر من اعظم الاختراعات في القرن العشرين ويستمد اهميته في حياة المجتمع من القدرة الفائقة على إنتاجه باستخدام عمليات تلقائية إليه "عمليات تصنيع أشباه الموصلات"مما يجعل إنتاجه قليل التكلفة.
و على الرغم من أن العديد من الشركات تنتج سنويا ما يزيد عن المليار من المقاحل المنفصلة إلا أن الغالبية العظمى من المقاحل التي تنتج تكون في الدوائر المتكاملة "Integrated circuit" والتي تختصر إلى "IC" وتحتوى هذه الدوائر المتكاملة على العديد من المقاحل والوصلات الثنائية والمقاومات والمكثفات والمكونات الإلكترونية الأخرى والتي تمثل دائرة إلكترونية كاملة تقوم بعمل وظيفة معينة وهناك أيضا "البوابات المنطقية" (Logic gates) والتي تتكون من عدد من المقاحل والتي قد تصل إلى العشرين لعمل بوابة منطقية واحدة وفي المعالجات الدقيقة "Microprocessors" المتقدمة وصل عدد المقاحل إلى 3 مليار في شريحة واحدة في عام 2011 حيث كان قد وصل إلى 60 مليون في الشريحة في عام 2002 ومن أهم مميزات المقحل التكلفة الضئيلة المرونة في الاستخدام والثبات مما جعله واسع الاستخدام والانتشار وقد دخلت المقاحل في دوائر التحكم الميكانيكية وحلت محل الأدوات الميكانيكية التي كانت تستخدم في ذلك ويمكن أيضا استخدام متحكم دقيق "Micro controller" في كتابة برنامج صغير لأداء وظيفة التحكم المطلوبة والمكافئة للمهمة التي يقوم بها التصميم الميكانيكي.

استخدام الترانزستور كمفتاح توصيل

استخدام الترانزستور كمفتاح توصيل

The Transistor as a Switch

الشكل يوضح دائرة يستخدم فيها ترانزستور من نوع (NPN) كمفتاح ويجب ملاحظة أن الترانزستور في حالته العادية يكون في حالة فصل (Off) وذلك لأن الجهد المسبب لحالة الانحياز الأمامي لدائرة (المشع–القاعدة/Emitter-Base) يساوي صفر وبالتالي فلا يمكن أن يمر تيار في دائرة ( المشع – المجمع / Emitter–Collector) المقاومة (R1) لتحديد قيمة تيار القاعدة أما المقاومة (RL) فهي تمثل مقاومة الحمل الموجود بالدائرة المطلوب وصل وفصل التيار عنها.

بزيادة جهد المصدر الكهربائي ( VBE ) فإن التيار يمر من المصدر ( VCC ) خلال دائرة  ( المشع – المجمع / Emitter – Collector ) أي أن التيار يمر خلال مقاومة الحمل ( RL ) معنى ذلك أن الترانزستور ( T ) في حالة وصل (  ON)

 فما هو الفرق بينBJT وبين ترانزستور التأثير المجالي المصنوع من المعدن والأكسيد والمعدن أو مايعرف بالموسفت؟ MOSFET؟يمكننا اختصار القول بأن الفرق الرئيسي بين هذين النوعين هو أن التحكم في التيار المار يتم من خلال تيار القاعدة في نوع الـ BJT أما في نوع الموسفت فيتم التحكم في التيار المار في المصرف من خلال جهد البوابة.