ترانزستور
عودة للموسوعةالمقحل أوالترانزستور (بالإنجليزية: Transistor) (اختصاراً لحدثتي Transfer Resistor أي مُقاوِمُ النَقْل) وهي نبيطة تعتبر أحد أبرز مكونات الأدوات الإلكترونية الحديثة مثل الحاسوب، اخترعه الفهماء الأمريكيون (والتر براتن) و(جون باردين) و(وليام شوكلي)، هوبلورة من مادة شبه موصل مطعمة بالجرمانيوم أوالسيليكون تحتوي على بلورة رقيقة جدًا بحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل موجب أوسالب وتسمى القاعدة بينهما المنطقتان الخارجيتان من النوعية المخالفة وله قدرة كبيرة على تكبير الإشارات الإلكترونية.
للمقحل ثنائي القطب وصلتين من نوع "م س" وثلاثة أطراف. حيث يربط طرفان من الوصلتين "م س"، في العادة يربط الباعث والمجمِّع إلى دائرة خارجية، بينما يصل الطرف الثالث القاعدة بدائرة داخلية. لكن حمل الجهد المطبقة على القاعدة قليلا يؤدي إلى دخول عدد كبير من الإلكترونات إلى القاعدة عبر الوصلة المنحازة أماميا، ويتفاوت هذا العدد حسب قوة الجهد. ولأن منطقة القاعدة رقيقة جدا، يستطيع مصدر الفولتية في الدائرة الخارجية جذب الإلكترونات عبر الوصلة المنحازة عكسيا. ونتيجة لذلك يسري تيار قوي عبر الترانزستور وعبر الدائرة الخارجية. وبهذه الطريقة يمكن التحكم في سريان تيار قوي عبر الدائرة الخارجية، بتزويد القاعدة بإشارة صغيرة.
تاريخ الترانزستور
أهمية الترانزستور
استخدامه
العمليات المبسطة
استخدام الترانزستور كمكبر
صُمم المقحل ذوالباعث المتصل بالأرض لكى يستجيب إلى الإشارات الصغيرة الداخلة إلى القاعدة، ويقوم بتكبير هذه الإشارات على المخرج عند المجمع، وهناك الكثير من تكوينات لدوائر تقوم بالتكبير لها مميزات مختلفة سواء للتيار أوالجهد أوالاثنين معا بحسب المطلوب.
ففي بعض الهواتف المحمولة والتلفاز هناك الكثير من المنتجات التي يدخل فيها المقحل كمكبر مثل مكبرات الصوت أوالنقل الراديوي أومعالجة الإشارات وكانت أول دائرة مقحل ذات قدرات ضعيفه تصل إلى بعض الأجزاء من العشرة من الواط وتم تكبيرها. ومع التقدم ازدادت نسبة التكبير ونقائه تدريجيا عندما وجدت مقاحل أحسن وتم تقويم مواصفات المقحل ووصلت القدرات الآن إلى بضع المئات من الواط وبتكلفة قليلة.
الترانزستور كمفتاح
V(Rc)=Ice*Rc
V(Rc)+V(ce)=Vcc
6:- الاعتمادية العالية والتحمل الفيزيائي
7:- طول العمر الافتراضي حيث يعمل بعضها إلى ما يصل إلى أكثر من خمسين عاما
8:- وجود النبائط المكملة وسهولة بناء الدوائر المتكاملة المتماثلة وهوالأمر المحال في حالة الصمامات
9:- عدم الحساسية للصدمات الميكانيكية والاهتزاز مما سهل حل هذه المشكلة مثلا في حالة الميكروفونات
قيود الاستخدام :-
لا تعمل جهود اشباه الموصلات عند جهود أعلى من 1000 فولت (على الرغم من حتى هناك بعض النبائط تعمل عند 3000 فولت) وعلى نقيض ذلك فهناك بعض الصمامات التي تتحمل جهودا تصل إلى مئات الآلاف من الفولتات
- عدم قدرة النماذج الأولية المصنعة منه على العمل مع حالة القدرات العالية والترددات العالية مثل تلك التي تستخدم في البث التلفزيوني الهوائي حيث كانت الصمامات أفضل أداء من المقاحل نتيجة قابلية الحركة العالية للإلكترونات في أنابيب التفريغ عنها في المقحل . وأشباه الموصلات اضعف تحملا بكثير من الصمامات عند تعرضها للنبضات الناتجة من الانفجار النووي.
أنواع الترانزستورات
يمكن تقسيم المقاحل إلى عدة فئات حسب التقسيم::
1:- طبقا لشبه الموصل:
جرمانيومي- سليكوني – جاليومي – زرنخيى – كربيدي سليكوني
2:- طبقا للبناء:
BJT ثنائي القطب، MOSFET تأثير المجال، IGBT المقحل ذوالبوابة المعزولة
3:- طبقا للقطبية:
NPN (س م س) المقحل من النوع السالب ويعنى منطقة من النوع السالب يليها منطقة من النوع الموجب يليها منطقة من النوع السالب
PNP (م س م) المقحل من النوع الموجب ويعنى منطقة من النوع الموجبة يليها منطقة من النوع السالب يليها منطقة من النوع الموجب
4:- طبقا لقدرة التشغيل:
صغير – متوسط – كبير
5:- طبقا لأقصى تردد تشغيل:
موجات راديوية أوموجات الميكرومترية ويعطى أقصى تردد وفعال بجهد الثقل ويرمز له بالرمز FT والذي ينتج نسبة تكبير مساوية للوحدة .
6:- طبقا للتطبيق المستخدم فيه:
مفتاح – متعدد الأغراض – صوتي عالي الجهد – زوجي متماثل – عالي نسبة التكبير
7:- طبقا للتغليف الفيزيائي:
ذوالثقب المعدني - ذوالثقب البلاستيكي – المحمل سطحيا – سلسلة شبكة الكور – مغير القدرة
8:- طبقا لمعامل التكبير (hfe):
لذلك فان مقحل معين يمكن حتى يوصف بهذا الوصف (سليكوني – ثنائي القطب من النوع السالب – مغير للطاقة عالي التردد – مفتاح).
تفوق الترانزستور على الصمامات الإلكترونية
من الأسباب التي دعت للاستغناء عن الصمامات الإلكترونية واسخدام المقاحل في معظم التطبيقات الآتي:
- لا يوجد استهلاك للطاقة الكهربائية لتسخين الكاثود،
- حجم الترانزستور صغير وقليل الوزن، يتيح ابتكار وتصنيع دوائر كهربائية بحجم صغير.
- يعمل الترانزستور بجهد أقل كثيرا من الجهد اللازم لتشغيل الصمام (جهد الأنود للصمام الثلاثي نحو200 فولت، في حين جهد المصب للترانزستور 12 - 30 فولت)
- لا يحتاج الترانزستور لتسخين ابتدائي .
- تخرج منه طاقة حرارية مشتتة أقل وكفاءته أعلى .
- استمرارية في العمل وقدرة على تحمل الصدمات.
- عمر أطول، بعض الأجهزة الإلكترونية لا زالت تعمل منذ نحو50 عام.
- يتيح الترانزستور عمل اللوائح المضغوطة المعقدة، هذا الشيء لم يكن موجودا مع الصمامات الإلكترونية.
- حساسية بعض الترانزستورات للضوء جعلتها تستخدم في التصوير (أنظر سي سي دي).
انظر أيضاً
- وصلة بي إن
- سي سي دي
- صمام تضخيم ضوئي
- غرفة نظيفة
- صمام عزم مغزلي
- مضخم (إلكترونيات)
- ارتداد أرضي
مراجع
- ^ قاموس المورد، البعلبكي، بيروت، لبنان.
- ^ حسب الموسوعة الفهمية الميسرة. ترجمة أحمد شفيق الخطيب وآخرين. بيروت، لبنان
التصنيفات: ترانزستورات, 1947 في التقانة, اختراعات أمريكية, اختراعات متعلقة بالحواسيب في 1947, اختراعات مجرية, اختراعات نمساوية, علم الحاسوب في 1947, مختبرات بل, مكونات إلكترونية, مقالات تحتوي نصا بالإنجليزية, صفحات بها وصلات إنترويكي, صفحات تستخدم خاصية P373, بوابة الفيزياء/مقالات متعلقة, بوابة تقانة/مقالات متعلقة, بوابة كهرباء/مقالات متعلقة, بوابة تقنية النانو/مقالات متعلقة, بوابة إلكترونيات/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, صفحات تستخدم خاصية P244, صفحات تستخدم خاصية P227, صفحات تستخدم خاصية P268