جولة مبسطة عن الترانزستور

جولة مبسطة عن الترانزستور
إن الترانزيستور هو سبب تطور الأجهزة الإليكترونية في عصرنا هذا

أن تطور الكومبيوتر لم يتم إلا بعد اكتشاف الترونزيستور



تعريفه
: بلورة من مادة شبه موصل مطعمة بحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل
موجب أو سالب بينما المنطقتان الخارجيتان من نوعية مخالفة .
تعريف آخر
: وصلة ثلاثية من بللورة الجرمانيوم أو السيليكون تحتوي على بللورة رقيقة
جدا من النوع الموجب أو السالب تسمى القاعدة توجد في الوسط وعلى جانبيها
بللورتان من نوع مخالف هما الباعث والمجمع .

لقد تم الحصول على
الترانزيستور عام (1948 –1949) نتيجة للدراسات التي قام بها العالمان
باردين وبراتين وذلك في مخابر ( تلفون بل ) الأميركية لاستخدامه بدلاً من
الصمامات الإلكترونية التي كانت شائعة في تلك الأيام.
وتتألف كلمة
الترانزيستور من كلمتين transfer وتعني تحويل( أو نقل) وكلمة resistor
وتعني مقاومة وذلك بعد حذف الأحرف الأخيرة fer من الكلمة الأولى والأحرف
الأولى res من الكلمة الثانية.
يشغل الترانزيستور المقام الأول في
الإلكترونيات المعاصرة ويرجع ذلك بشكل كبير إلى كونه جهاز تضخيم ممتاز
صغير الحجم يمكن أن يعوّل عليه بالإضافة إلى القدرة الصغيرة التي يتطلبها.

والترانزيستور كجهاز تضخيم يحول الإشارة الضعيفة التابعة للزمن إلى
إشارة قوية. وهناك وظائف مهمة أخرى يستطيع الترانزيستور أن يقوم بها في
الدارات الإلكترونية لكن مقدرته على التضخيم تعد الوظيفة الرئيسية بالنسبة
لاستخداماته الأخرى.



يوجد هناك نوعين للترانزيستورات :
الأول : ترانزيستور bipolar ثنائي القطبية (PNP)
الثاني : ترانزيستور unipolar وحيد القطبية (NPN)

حيث
اعتمد في هذا التصنيف على آلية مرور التيار , ففي الترانزيستور ثنائي
القطبية يعتمد مرور التيار على نوعي حاملات الشحنة (إلكترونات وثقوب) أما
الترانزيستور وحيد القطبية فإن مرور التيار يعتمد على نوع واحد من حاملات
الشحنة (إلكترونات أو ثقوب).
وبكلام آخر فإن النوع الأول (ثنائي
القطبية) يعمل بفعل حاملات الشحنة من النوعين الأكثرية والأقلية معاً أما
النوع الثاني فإنه يعمل بفعل حاملات الشحنة الأكثرية فقط.
يمكن أن
تصنف الترانزيستورات أيضاً من حيث آلية العمل فالصنف الأول (والذي يوافق
الترانزيستورات ثنائية القطبية) تسمى بالترانزيستورات الوصلية حيث يتم
التحكم في التيارات الداخلية بواسطة متصلين ثنائيين pn أما النوع الآخر
فتسمى بالترانزستورات الحقلية حيث يستند في أساس عمله على أثر الحقل.


يبين
الشكل أعلاه الرسم الرمزي لكل نوع من الترانزيستور ويلاحظ أن اتجاه السهم
يدل على اتجاه التيار ( وهو عكس اتجاه حركة الالكترونات )

* للترانزيستورات بشكل عام ثلاث أطراف تأخذ الأسماء التالية:

أولا : الترانزيستورات ثنائية القطبية :
1- الباعث (emitter) : بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب عالية وذات حجم متوسط صممت لتبعث الكترونات .
2- القاعدة (base) : بللورة شبه موصل من النوع الموجب بها نسبة شوائب قليلة وذات حجم صغير تتوسط الباعث والمجمع صممت لتمرير الالكترونات .
3- المُجمّع (collector) : بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب أقل من الباعث وذات حجم كبير صممت لتجميع الالكترونات .

ثانيا : الترانزيستورات أحادية القطبية:
1- المنبع (source)
2- المصرف (drain)
3- البوابة (gate)


على
الرغم من المردود الكبير للترانزيستور وماله من محاسن وميزات إيجابية
(مقارنة مع الصمامات) إلا أن هناك سلبية أساسية وهي كونه حساس جداً
لارتفاع درجة الحرارة ذلك أن مكوناته قابلة للعطب في حال ارتفاع درجة
الحرارة إلى حدود معينة فعلى سبيل المثال درجة الحرارة الأعظمية المسموح
بها لترانزيستور جرمانيوم تقع بين (60-100) درجة مئوية ولترانزيستور
سليكون بين(125-200) مئوية , وهذا أحد أسباب تفضيل استخدام السيليكون في
تصنيع الترانزيستور.

وللتغلب على هذا العائق تم إضافة المبردات
للترانزيستور (وهي عبارة عن قطع معدنية ذات مواصفات معينة توصل مع الجسم
الخارجي للترانزيستور) تعمل هذه المبردات على امتصاص الحرارة الزائدة
الناتجة عن عمل الترانزيستور والتي يمكن أن تخرب البنية الداخلية (أنصاف
النواقل) للترانزيستور.