اختراعات


ما هو الترانزيستور 

الترانزستور (Transistor) هو قطعة ذات ثلاث أرجل تخفي كل رجل منها نوع مختلف من مادة شبه موصلة وإن تشابه اثنان منها ولكنهما مختلفان





الترانزيستور نوعان هما PNP و NPN 
من اليمين يمثل النوع (PNP) لاحظ اتجاه السهم، والثاني يمثل النوع (NPN) الاكثر شهرة واستخداماً.
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.

ما هو عمل الترانزيستور؟
هو عبارة عن مولد تيار متحكم به بواسطة جهد (Voltage Controlled Current Source).
نعني بذلك أنه عبارة عن جهاز يولد تيار في جزء من دائرة شدته على حسب جهد في جزء آخر من الدائرة،
السؤال كيف يقوم بذلك؟؟؟



الجواب أنه عند توصيل المشع والمجمع في دائرة بينما توصل القاعدة في فرق جهد في دائرة أخرى نجد أن الجهد الذي يعطى للقاعدة يتحكم بالتيار المار خلال المشع والمجمع في الدائرة الثانية بشرط توصيل المشع والمجمع بالنسبة لهذا النوع من الترانزيستور يكون بحيث أن الجهد عند المجمع أعلى من الجهد عند القاعدة و كلاهما أعلى من الجهد تبع المشع وهذا ما يسمونه ب (Active Mode) وإلا فلن يعمل الترانزيستور هذه الوظيفة وسيقوم بما يسمى بوظيفة ( Switching ) وهي التي تستخدم في الدوائر الرقمية.
على كل حال عند توصيل الترانزيستور بالطريقة تلك يصبح ما بين القاعدة والمشع عبارة عن ديود عادي في الوضع الأمامي وما بين القاعدة و المجمع دايود عادي في الوضع العكسي ولكن عند توصيل الدائرة تقوم القاعدة بسحب الإلكترونات من المشع لأنها أعلى جهداً فلما تدخل إلى القاعدة يقوم المجمع باعتباره الأعلى جهداً بسحب معظم الإلكترونات إليه وما يخرج من طرف القاعدة إلا تيار بسيط جداً من الإلكترونات
وعند تغيير جهد القاعدة تتغير سرعة القاعدة في سحب الإلكترونات إليها فيتغير بذلك التيار المار بين المشع والمجمع.
تيارات الترانزيستور Transistor currents:
التياران الأكثر أهمية في الترانزيستور هما تيار القاعدة IB وتيار المجمع IC ، التيار الاول هو التيار الحاكم، حيث يتحكم في التيار الثاني. بمعنى انه كلما ازداد تيار القاعدة ازداد تيار المجمع الى نقطة معينة تسمى حالة التشبع التي لا يزداد بعدها تيار المجمع بزيادة تيار القاعدة.
الشكل التالي يعرض مساري هذين التيارين.

transistor current

تيار القاعدة الحاكم عادةً يكون صغيرا جدا مقارنة بتيار المجمع، وهذا التيار الصغير يتحكم بتيار المجمع الكبير.
انظر الى الشكل اعلاه مرة اخرى، عند غلق المفتاح سيمر تيار صغير من البطارية قاعدة الترانزيستور، هذا التيار يكفي لاضاءة الليد LED B اضاءة خافتة dim. يقوم الترانزيستور عندئذٍ بتكبير هذا التيار التيار الصغير ليسمح لتيار اكبر بكثير بالمرور من المجمع الى المشع (الباعث) (طبعاً هو يمر من البطارية الى المقاومة 470 اوم الى المجمع الى الباعث الى سالب البطارية). هذا التيار الكبير القيمة يجعل الـ LED C يضيء اضاءة قوية.
عند فتح المفتاح، لا يمر تيار القاعدة فيصبح الترانزيستور منطفي OFF فلا يمر تيار المجمع ايضاً وعليه لا يضيء أي LED.