بحث عن الترانزستور transistor

محتويات البحث





1-
ما هو الترانزستور


2-
عمل الترانززتور


3-
قصة اختراع الترانزستور


4-
تطور اشكال الترانزيستور


5-
الترانزيستور الضوئي






















































































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 [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] 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 [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] 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.







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.



أنواع
الترانزيستور:

1- [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] نقطة
الالتقاء (Bipolar Junction Transistor or BJT)
ويقصد بذلك
وجود نقطة الالتقاء بين كل نوع وهي كما قلنا بالميكرون وعلى جنبيها قطب (N) وقطب (P).
و هو نوعين (NPN) و (PNP) ويختلفان في الأداء وطريقة التوصيل
حيث أن الأول هو الأفضل و أخر ما اكتشف من ال (BJT) بعد اكتشاف نظرية ال (Convection current).

2- الترانزيستور
بـ ت[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
وهو أنواع
لا تحصى ومنه تصنع كل الدوائر الرقمية من أمثلته (Enhancement
NPN MOS FET) و (Junction PNP FET).


3- ترانزيستور [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]


4- [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]


5- موسفت ثنائي البوابة dual gate
MOSFET


6- ترانزيستور آحادي الوصلة Uniconnection transistor UJT

7- ترانزيستور الضوئي Photo Transistor - Phototransistor
يتشابه عمله مع عمل الثنائي الضوئي
Photo Diode .. والضوء هنا بمثابة حقن إشارة لقاعدة الترانزيستور مما يسمح
بتشغيله


8- ترانزيستور
IGBT













من
هو مخترع الترانزيستور





صورة لأول
ظهور لعنصر الترانزيستور الذي تم اختراعه بواسطة مختبرات بيل Bell Labs في سنة
1947
أطلق على هذا الترانزيستور اسم point contact
transistor





قصة
اختراع الترانزستور
:


قبل وجود [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] كانت هناك [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط], التي اخترعها السير [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] الذي ساعد ماركوني في تجاربه المبكرة.
وقد أنتج صمامه الأول في العام 1904 ,
عندما اكتشف انه إذا كان بحوزته أنبوب مفرغ بقطبين أحدهما ساخن والآخر بارد فانه
بالإمكان الكشف عن موجات لاسلكية. وفي العام 1906 في فيينا أضاف روبرت فون ليبن
المنكب على مسألة الإشارات الهاتفية, قطبا ثالثا ووجد أن ذلك سيجعل من الإشارات
الضعيفة أقوى وأعلى بكثير.



وقد قدر للأمريكي لي دو فورست تحسين
ذلك.
ومن ناحية أخرى, فان الترانزستور يعمل
كل ما تعمله صمامات الراديو, لكنه أكثر موثوقية وامتن واصغر ولا يحتاج إلا لجزء
مما تتطلبه الصمامات من كهرباء . وقد أظهرت أولى الترانزستورات للمرة الأولى من قبل ويليام شوكلي,
وجون باردين وولتر براتين في مختبرات شركة بل تلفون في الولايات المتحدة الأمريكية
في العام 1948 .





الجالس William Shockley , على
اليسار John Bardeen ومخترع
الترانزيستور Walter Brattain على
اليمين وهم الثلاثة الحائزين على جائزة نوبل سنة 1956


اكتشف
هؤلاء المخترعين أن مواد مثل [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] لا توصل الكهرباء ولا تعمل [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] لها.
وبالحقيقة, أنها (نصف نواقل) .
فالسيلكون هو عنصر شائع الوجود في العالم , حيث يوجد في مواد مثل الرمل والصوان
والكوارتز.
وقد اكتشف شوكلي انه بإضافة مقادير
ضئيلة من مادة أخرى إلى السليكون يستطيع أن يظهر الكيفية التي يرد بها السليكون
على مرور الكهرباء عبره.

وقد قاد هذا الاكتشاف إلى تطور كل
الدارات الكهربائية الدقيقة الحديثة.







تطور شكل
الترانزيستور








ترانزيستور
الضوئي PhotoTransistor

يتشابه عمل الفوتو ترانزيستور او الترانزيستور الضوئي مع عمل الثنائي الضوئي Photo Diode .. والضوء هنا بمثابة حقن أشارة لقاعدة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط] مما يسمح بتشغيله صورة الفوتو ترانزيستور يأتي الترانزيستور الضوئي Photo Transistor بثلاثة أطراف " القاعد , الباعث , المجمع " .. او بطرفين فقط .. " الباعث , المجمع " وفي كلا الشكلين .. القاعدة هي الطرف الذي يتأثر بالضوء الدائرة المكافئة دائرة عملية رموز الترانزيستور الضوئي مثال لترانزيستور ضوئي SY32PT