مبدأ عمل الترانزستور

الترانزستور

الترانزستور أداة إلكترونية ثلاثية البلورات المجاورة والملتصقة ببعضها البعض، إذ إن اثنتين منهم تتشاركان ذات النوع على الأطراف والثالثة أوسطهم وتغايرهم في النوع، ويطلق على الترانزستور بوصلة الساندويش لما فيها من شبه في التركيب مع الساندويش، واخترع الترانزستور العالمان الأمريكيان براتينيان وباردين عام 1948، وتكمن أهمية الترانزستور في قدرته على تضخيم الجهد أو التيار أو القدرة الكهربائية، ولا بد من معرفة كل ما يخص الترانزستور قبل التعامل معه للحصول على النتيجة المطلوبة وتفادي أي أخطاء يمكن الوقوع فيها عند التوصيل، مثل معرفة مكونات الترانستور، وطريقة توصيل الأسلاك، واستخدام النوع المناسب من أنواع الترانزستور.

آلية عمل الترانزستور

الترانزستور NPN مُصمَّم لتمرير الإلكترونات من الباعث حتى المجمع، إذ إن الباعث يُرسل الإلكترونات إلى القاعدة التي بدورها تتحكم بالقادم من الباعث، كما تجمع معظم الإلكترونات المُرسَلة من الباعث بواسطة المجمع، الذي بدوره يرسلها إلى الجزء التالي من الدارة الكهربائية.

أما ترانزستور PNP فيعمل بنفس الطريقة ولكن باتجاه معاكس، إذ إن القاعدة تتحكم في التيار المار، وهذا التيار يسير بالاتجاه المعاكس بمعنى أنه يتجه من الباعث إلى المجمع، ويُرسل الباعث الفجوات التي هي عبارة عن تعبير دال لمكان خالٍ كان قد أزال إلكترونًا بدل إرسال الإلكترونات ثم تجمع في المجمع، والترانزستور يعمل كنوع من الصمامات بالنسبة للإلكترونات، وأيضًا يُمكن تشبيه طرف القاعدة بمقبض يُضبط للتحكم في زيادة أو تقليل عدد الإلكترونات المتدفقة من الباعث حتى المجمع، وربما في البداية عند توصيل الأسلاك تحدث أخطاء في توصيلات الأسلاك تجعل الترانزيستور يصرف الكثير من الحرارة، وربما تحرِق العديد من الترانزستورات.

مكونات الترانزستور

• القاعدة (base): وهي مادة من الكربون التي تحتوي على أربعة إلكترونات في مدار التكافؤ مختلطة مع مادة البورون المحتوي على ثلاثة إلكترونات في مدار التكافؤ، ويُرمَز لهذا النوع بالحرف P، ويبلغ حجم القاعدة في الترانزستور ضعف الطرفين الآخرين؛ لذا فهو يحتل أكبر جزء من الترانزستور.
• المجمع (collector): وهو عبارة عن مادة الكربون لكنه يحمل خمسة إلكترونات في مجال التكافؤ مع مادة الزرنيخ؛ مما يجعل من تركيب الجزيء الذي به زائد عن وضع الاستقرار، وهذا لا ينفي كونه موجبًا فالمادة لم تفقد من إلكتروناتها شيئًا أو تكتسب فتكون متعادلة، ويُرمَز لهذا النوع بالحرف N.
• الباعث (emitter): لا تختلف عن المجمع في وجود العناصر سوى اختلاف في كثافة مادة الزرنيخ اختلافًا كبيرًا.

أنواع الترانزستور

• الترانزستور ثنائي القطب، ويقسم لنوعين NPN وPNP ويختلف كل منهما في الأداء وطريقة التوصيل.
• الترانزستور ذو التأثير الحلقي، وله عدد من الأنواع التي لا تُحصى ومن خلاله تُصنع الدارات الرقمية.
• ترانزستور MOSFET، ويُستَخدم في دارات الإنفرتر ذات الاستطاعة المنخفضة جدًا.
• ترانزستور دارلينكتون.
• ترانزستور موسفت ثنائي البوابة.
• ترانزستور أحادي الوصلة.
• الترانزستور الضوئي، والضوء بمثابة حقن إشارة للترانزستورلتشغيله.
• ترانزستور IGBT، ويُستخدم بشكل رئيسي في الاستطلاعات المتوسطة، كما أنه أشهر الترانزستورات المستخدمة في الإنفرتر المسؤولة عن قيادة المحركات التحريضية، ويمتلك أنواعًا حديثةً تسمى UltrafastIGBTs والتي وصلت سرعة وصلها وفصلها حتى 15kHz.
• ترانزستور LTR، ويُستَخدم في دارات الإنفرتر ذات الاستطاعة المنخفضة.
• ترانزستور SCR.
• ترانزستور الرقمي.

استخدامات الترانزستور

يستخدم الترازنستور فيما يلي^[١]:

• تضخيم قوة الصوت للراديو والتلفزيون وغيرها من الإشارات.
• تشغيل الإشارات وإيقافها بسرعة كبيرة.
• التحكم في الإشارات الكهربائية عبر استشعار الضوء.

المراجع

1. ↑ "What Is the Purpose of a Transistor?", sciencing, Retrieved 6-5-2020. Edited.