الترانزستورات : المكونات والتصنيف والخصائص
نفسر ما هو الترانزستور وكيف يتكون ووظائفه المختلفة. أيضا ، خصائصها العامة وتصنيفها وأكثر من ذلك.
الترانزستورات هي القدرة على تضخيم الإشارة الكهربائية.
ما هي الترانزستورات؟
الترانزستورات هم أجهزة إلكترونية أشباه الموصلات، مسؤول عن إرسال إشارة صادرة (خرج) في وجود (إدخال) وارد ، كجزء من دائرة إلكترونية من نوع ما. مصطلح “الترانزستور” يأتي من اللغة الإنجليزية المقاوم نقل (مقاوم النقل) ، وقد تم تصميمه في البداية لتعديل التيار الكهربائي.
الترانزستورات ، بهذا المعنى ، تمتثل وظائف التضخيم والتذبذب والتبديل أو التصحيح للإشارة الكهربائية داخل دائرة معينة ، ويتم استخدامها في كثير من الدوائر المتكاملة للأجهزة الإلكترونية المعاصرة.
تم تطوير أول ترانزستورات تشغيلية في عام 1955، على الرغم من حقيقة أن تركيبته قد تمت دراستها عمليًا منذ بداية القرن ، بحثًا عن طرق لتحسين التوصيل الكهربائي والإلكتروني. اكتشف الأمريكيون مبدأ تشغيل الترانزستورات (ما يسمى بـ “تأثير الترانزستور”) من قبل الأمريكيين جون باردين وويليام شوكلي ووالتر هاوسر براتين في عام 1948 وحصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1956.
انظر أيضا: الأجهزة.
مكونات الترانزستور
تعدل قاعدة الترانزستور التدفق بين الباعث والمجمع.
تتكون الترانزستورات أساسًا من ثلاثة دبابيس أو كبلات ، كل منها مسؤول عن مهمة مختلفة ويطلق عليها:
- الارسال. من حيث يدخل التدفق الكهربائي إلى الداخل المغلف للترانزستور.
- يتمركز. الذي يعدل التدفق بين الباعث والمجمع.
- المنوع. حيث يتدفق التيار بمجرد تعديله بواسطة القاعدة.
تشغيل الترانزستورات
الترانزستورات وهي تعمل كرسم مرور أو كابالا في التدفق الكهربائي، مما يسمح بزيادة شدته أو تقليله أو تعديله وفقًا لثلاثة أوضاع محتملة داخل الدائرة:
- غير نشط. يسمح بمرور تيار أكثر أو أقل (معدل) نحو المجمع ، وبالتالي العودة إلى الدائرة.
- الاقسام. يمنع مرور كل التيار.
- في التشبع. يسمح بالمرور الكامل للتيار.
وظائف الترانزستور
يسمح الترانزستور بالتدفق الكهربائي بالطريقة المرغوبة.
يمكن أن تتكون وظائف الترانزستور كجزء من دائرة كهربائية من وظيفتين أساسيتين:
- كمفتاح. يقوم بقطع التدفق الكهربائي عن إشارة أوامر صغيرة.
- كمكبر للصوت. يستقبل إشارة كهربائية صغيرة تصبح أكبر عند خروجه من الترانزستور.
ومع ذلك ، يمكن أن تعمل الترانزستورات أيضًا كمذبذب أو مفتاح أو مقوم يسمح بإجراء التدفق الكهربائي بالطريقة المرغوبة في الدائرة.
مواد الترانزستور
تصنع الترانزستورات من خلال الاستفادة من أشباه الموصلية لبعض المواد ، مثل الجرمانيوم (Ge) أو زرنيخيد الغاليوم (GaAs). حاليًا ، المادة المفضلة لهذا هي السيليكون (Si)، معدن وفير في القشرة الأرضية.
كود ثنائي
في ترانزستور التبديل ، الرقم 0 يعني “لا يوجد تيار” و 1 “مباشر”.
ترتبط الترانزستورات كثيرًا بتطوير الكود الثنائي الحسابي (المكون من الآحاد والأصفار) ، منذ ذلك الحين يشير كل رقم إلى موضع ترانزستور التبديل: نشط أو غير نشط ، يسمح أو لا يمر الكهرباء: 0 = لا يوجد تيار ؛ 1 = مع التيار.
باستخدام الترانزستور
في الأجهزة المعاصرة ، المجهزة بدوائر متكاملة معقدة ، تكثر الترانزستورات بالآلاف. من الساعات والتلفزيونات والراديو وأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة أصبحت أجهزة التصوير المقطعي المحوسب ومشغلات الموسيقى وحتى مصابيح الفلورسنت ممكنة بفضل تقنية المحرك الكهربائي.
أنواع الترانزستورات
يمكن تشغيل أجهزة الترانزستورات الضوئية عن طريق وضع الإضاءة.
هناك عدة أنواع من الترانزستور حسب تصنيعها وقدراتها:
- ترانزستور نقطة الاتصال. النوع الأول من الترانزستور اخترع وقادر على تحقيق مكاسب بالرغم من هشاشته وصعوبة تصنيعه. وهي تتألف من طرفين معدنيين على قاعدة من الجرمانيوم ، بناءً على تأثيرات السطح. اليوم اختفى.
- ناقل ثنائي القطب. يتم تصنيعه على قاعدة من مادة شبه موصلة (وسيطة بين الموصل والعازل) عادة من السيليكون ، حيث توجد ركيزة بلورية مستقطبة من خلال عناصر مانحة للإلكترون ، مثل الزرنيخ أو الفوسفور. تشكل هذه الأعمدة الباعث والمجمع.
- حقل التأثير الترانزستور. يتكون من شريط من مادة شبه موصلة يتم حولها إنشاء مجال كهربائي ، من أجل التحكم في تدفق الطاقة عبر قطب واحد (وهذا هو السبب في تسميتها أحادية القطب).
- الترانزستور الضوئي. تعمل مثل الترانزستورات العادية ، ولكنها حساسة للإشعاع الكهرومغناطيسي بالقرب من الضوء المرئي ، ويمكن تشغيلها من خلال وضع الإضاءة: عندما يعمل الضوء كتيار أساسي.
مزايا الترانزستورات
يمثل استخدام الترانزستورات قفزة إلى الأمام في تقنيات المناولة الكهربائية عادة ، تتكون من صمامات حرارية. ليس فقط لأنه سمح بتعظيم إمكانات الأجهزة بأحجام أصغر بكثير من الأحجام الأولية ، ولكنه سهل أيضًا بناء أجهزة قادرة على تحمل جهد أكبر بكثير ، مما يسمح باستخدامها في ظروف الطاقة الكهربائية العالية.
أيضا ، الترانزستورات غير مكلفة نسبيًا ، وتستهلك القليل من الطاقةإنها توفر ساعات طويلة من الاستخدام ويمكن أن تظل في المخزن لفترة طويلة دون إفساد.
IGBT
يمكن لـ IGBTs تضخيم التيارات الكهربائية بمقدار 1000 أمبير.
IGBTs نماذج متقدمة من الترانزستورات والتي ، مجمعة حول دائرة مشتركة ، يمكنها تضخيم التيارات الكهربائية من 1000 أمبير إلى جهد يصل إلى عدة آلاف من الفولتات ، مما يسمح بالتحكم في طاقة الأجهزة الإلكترونية المختلفة ، بما في ذلك محركات السيارات الحديثة وأجهزة إزالة الرجفان الطبية ، المستخدمة لإنعاش المرضى المتوفين حديثًا.
نشاط الترانزستور
على عكس العناصر الأخرى التي تتدخل في الدوائر الإلكترونية ، مثل المقاومات والمكثفات والمحثات ، والتي تلعب دورًا سلبيًا فيها ، فإن الترانزستورات يتم تكليفهم بدور نشط داخل الدائرة، لأنها لا تضمن فقط استقرارها والحفاظ عليها ، ولكنها أيضًا جزء من هيكلها الوظيفي.