الترانزيستور

الهندسة الكهربائية
1

تعريف الترانزيستور :

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 .

يوجد نوعان من الترانزيستور هما :

  • PNP : فيه القاعدة من النوع السالب بينما الباعث والمجمع من النوع الموجب
  • NPN : فيه القاعدة من النوع الموجب بينما الباعث والمجمع من النوع السالب

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

تركيب الترانزيستور من النوع NPN :

الباعث Emitter : بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب عالية وذات حجم متوسط صممت لتبعث الكترونات .

القاعدة Base : بللورة شبه موصل من النوع الموجب بها نسبة شوائب قليلة وذات حجم صغير تتوسط الباعث والمجمع صممت لتمرير الالكترونات .

المجمع Collector : بللورة شبه موصل من النوع السالب بها نسبة شوائب أقل من الباعث وذات حجم كبير صممت لتجميع الالكترونات .

يتركب الترانزيستور من وصلتان ثنائيتان وضعتا ظهرا لظهر ، وصلة بين الباعث والقاعدة ووصلة بين القاعدة والمجمع .

يسمى الترانزيستور بالوصلة ذات القطبية الثنائية BJT : لأنه يتركب من وصلتان ثنائيتان وضعتا ظهرا لظهر Bipolar junction transistor

يفضل الترانزيستور المصنوع من السيلكون للأسباب التالية :

  • لأن السيليكون يتحمل درجات حرارة عالية تصل الى 175 م
  • السيليكون أسهل في تصنيعه من الجرمانيوم
  • السيلكون أرخص ثمنا حيث أنه ثاني أكثر العناصر انتشارا في الطبيعة

كيفية عمل الترانزيستور NPN ؟؟

أولا : توصل القاعدة والباعث بجهد ثابت توصيلا أماميا ( جهد الانحياز الأمامي ) وبالتالي يكون حاجز الجهد بين المنطقتين صغيرا جدا وعلى ذلك تكون مقاومة وصلة الباعث - القاعدة صغيرة .
ثانيا : يوصل المجمع والقاعدة بجهد ثابت توصيلا خلفيا ( جهد الانحياز العكسي ) وبالتالي تكون مقاومة وصلة المجمع - القاعدة عالية .
نلاحظ أن القاعدة تكون موجبة بالنسبة للباعث ويكون المجمع موجبا بالنسبة للقاعدة .

ثالثا : بما أن القاعدة تحتوي على عدد قليل من الشوائب اذا عدد الفجوات بها يكون منخفضا وبالتالي يكون عدد الالكترونات التي يملأ هذه الفجوات منخفضا .

رابعا : تمر معظم الالكترونات من الباعث الى المجمع عبر القاعدة ولا يمر في القاعدة الا عدد قليل من الالكترونات .

خامسا : بتطبيق قانون كيرشوف على الترانزيستور يكون :

شدة تيار الباعث = شدة تيار المجمع + شدة تيار القاعدة
ان شدة تيار الباعث يساوي تقريبا شدة تيار المجمع والأسباب هي :

اولا : وجود فرق جهد كبير بين المجمع والباعث ينتج مجالا كهربائيا شديدا يعمل على دفع الالكترونات باتجاه المجمع .
ثانيا كبر المساحة المتقابلة بين المجمع والباعث وصغر مساحة القاعدة يجعل الالكترونات تعبر من الباعث الى المجمع بمعدل أكبر .
ثالثا قلة عدد الشوائب في القاعدة يجعلها لا تقبل سوى عدد صغير من الالكترونات .

أخيراً
والله من وراء القصد

إعجاب واحد (1)
2

جزاك الله خيرا وجعله في ميزان حسناتك

3

الأخ المهندس عبد المنعم
جزاك الله خيراً على أسلوبك السلس.
برجاء التوسع في موضوعات المكونات الإلكترونية بحيث تتسع لمكونات إلكترونيات الطاقة العالية أو إلكترونيات القوى الكهربية.
مهندس
صلاح فراج أحمد
إلكترونيات قوى كهربية /هندسة طبية
المعهد العالي للتكنولوجيا ببنها - مصر

4

شكرا على هذا المنقول الجميل

5

الترانزيستور

الترانزستور Transistor وهي اختصار لكلمتي Transfer Resistor وتعني مقاومة النقل ، أحد أهم مكونات الأدوات الإلكترونية الحديثة مثل الحاسوب. اخترعه العلماء الأمريكيون والتر براتن ، وجون باردين ، ووليام شكولي.

كيفية عمله :

الترانزستور الوصلي ثنائي القطب، أو الترانزستور ثنائي القطب، الذي يتكون من طبقة رقيقة جدًا من نوع من أشباه الموصلات، محشوة بين طبقتين سميكتين من النوع المقابل.

فإذا كانت الطبقة الوسطى، على سبيل المثال، من النوع س، تكون الطبقتان الخارجيتان من النوع م. وتسمى المنطقة الوسطى القاعدة، والمنطقتان الخارجيتان الباعث والمجمِّع.

وللترانزستور ثنائي القطب وصلتا م س وثلاثة أطراف. ويربط طرفان من هذه الأطراف، في العادة، الباعث والمجمِّع إلى دائرة خرجية، بينما يصل الطرف الثالث القاعدة بدائرة دخلية.

ولكل دائرة مصدر قدرة ، وتترتب مصادر القدرة بحيث تكون إحدى الوصلات م س منحازة أماميًا والوصلة الأخرى منحازة خلفيًا.

وفي العادة، يمنع الترانزستور التيار من المرور عبر الدائرة الخرجية، ولكن رفع الفولتية المطبقة على القاعدة قليلاً يؤدي إلى دخول عدد كبير من الإلكترونات إلى القاعدة عبر الوصلة المنحازة أماميًا ، ويتفاوت هذا العدد حسب قوة الفولتية.

ولأن منطقة القاعدة رقيقة جدًا، يستطيع مصدر الفولتية في الدائرة الخرجية جذب الإلكترونات عبر الوصلة المنحازة عكسيًا. ونتيجة لذلك يسري تيار قوي عبر الترانزستور، وعبر الدائرة الخرجية. وبهذه الطريقة يمكن التحكم في سريان تيار قوي عبر الدائرة الخرجية، بتزويد القاعدة بإشارة صغيرة.

انواع الترانزيستور : نوعان :

  • BJT
  • FET

أحدث اختراعها ثورة كبيرة فى صناعة الحاسوب أدت إلى تقليل حجمه بدرجة كبيرة جدا وزيادة سرعته مقارنة بالجيل الأول من الحواسيب الذى كان يستخدم الصمامات أو الأنابيب المفرغة كعناصر للبناء والمكثفات والمقاومات.

حيث وصل وزن الجيل الأول من الحواسيب إلى ما يزيد عن 30 طن فى حين أن الجيل الثاني منه والذي استخدام الترانزستور فيه كعناصر بناء وصل حجمه إلى أقل من نصف كمبيوتر الجيل الأول بالإضافة إلى انخفاض درجة الحرارة الصادرة عنه مقارنة بنظيره من الجيل الأول.
يصنع الترانزستور من أشباه الموصلات مثل الجاليوم والجرمانيوم والكوارتز

ويتكون الترانزسستور من قاعدة (Base) ويرمز لها بالرمز B ومشع (Emitter) ويرمز له بالرمز E والمجمع (Collector) ويرمز له بالرمز C ، والترانزستورات العادية يوجد منها نوعان هما:

  • npn
  • pnp

والفرق بينهم الاول يكون خارجة عن الالكترونيات والاخر خارجة عن طريق الاماكن الفارغة.

والله من وراء القصد

إعجاب واحد (1)
6

أشباه الموصلات


لقد ذكرنا اعلاه ان الترانزستور يصنع من أشباه الموصلات مثل الجاليوم والجرمانيوم والكوارتز. فما هي أشباه الموصلات ؟



المواد شبه الموصلة :

هي عناصر رباعية التكافؤ ترتبط ذراتها ببعضها البعض بروابط تساهمية وتكون عازلة تماما فى درجة الصفر المطلق وتزداد درجة توصيلها بارتفاع درجة حرارتها .

بلورة شبه الموصل النقية :


هى بلورة شبه الموصل التى تتكون من ذرات السيلكون أو الجرمانيوم عن طريق مشاركة كل ذرة بالكترونات التكافؤ الأربعة مع أربع ذرات مجاورة ( رابطة تساهمية ).

التطعيم :

هو اضافة كمية قليلة من ذرات مادة معينة الى بلورة شبه الموصل بنسبة ( 1 : 1000000 ) بهدف زيادة عدد الالكترونات أو الفجوات فيها .

الفجوة :

هي الفراغ الذى يخلفه الالكترون المتحرر من الرابطة التساهمية بسبب ارتفاع درجة حرارة بلورة شبه الموصل.

بلورة شبه الموصل غير النقية :

هي بلورة شبه موصل مطعمة بذرات من مادة شائبة أخرى.

شبه الموصل من النوع السالب :

بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر خماسية التكافؤ ( زرنيخ ) .

شبه الموصل من النوع الموجب :

بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر ثلاثية التكافؤ ( الجاليوم ).

الوصلة الثنائية :

هي بلورة من جزأين أحدهما شبه موصل موجب والاخر شبه موصل سالب.



والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
7


المكثف

المكثف أحد مكونات الدوائر الكهربائية والتي تقوم بتخزين الطاقة على شكل مجال كهربائي . يتكون من موصلين يحمل كل منهما شحنة كهربائية متساوية في المقدار ومتعاكسة في الاتجاه، ويفصل بين الموصلين مادة عازلة (كالهواء مثلا).

ويطلق على المكثف أيضا اسم مواسعة أو متسعة. وفي اللغة الإنجليزية يستخدم اسم “مواسعة (Capacitor)” في الوقت الحالي بشكل أكبر، فيما كان يشار له بالاسم “مكثف (Condenser)” في السابق.


والله من وراء القصد
8




المقاومة الكهربائية
Resistance


المقاومة الكهربائية هي خاصية فيزيائية تتميز بها النواقل المعدنية في الدوائر الكهربائية. تعرف على أنها قابلية المواد المعدنية الناقلة لمقاومة مرور التيار الكهربائي فيها.

وهي إعاقة المادة لمسار التيار الكهربائي (الإلكترونات) المار خلالها. وتحدث الإعاقة في المادة سواء أكانت من الموصلات (كالفلزات) أو غير الموصلات ولكن بدرجات مختلفة. يلزم للألكترونات التغلب على هذه المقاومة للوصول إلى تعادل في الشحنة. وحدة المقاومة هي الأوم (Ω).


يرمز للمقاومة بالحرف اللاتيني R، تعطى قيمتها بالأوم (Ω). ترتبط هذه الخاصية بمفهومي المقاومية والناقلية الكهربائيين.

عند مرور تيار كهربائي في ناقل سلكي ذو مقطع متجانس، وفي درجة حرارة معينة، يمكن لنا قياس مقاومته الكهربائية بدلالة نوع المادة التي صنع منها وأبعاد أحجامه:

[SIZE=4]

[/size]

[ul]
[li] هي المقاومية وتعطى بالأوم.متر (Ω.m)[/li][li] طول الناقل (السلك) ويعطى بالمتر[/li][li] مساحة المقطع العرضي وتعطى بالمتر المربع[/li][li] وهي الناقلية وتعطى بمقلوب الأوم.متر (Ω.m)-1[/ul]

[/li]ينتج عن مرور التيار الكهربائي في ناقل معدني (أو ناقل أومي) انبعاث الحرارة، وتسمى هذه الظاهرة تأثير جول. يتم في بعض الأحيان التحكم في مقدار هذا التدفق (أجهزة التدفئة)، إلا أن في حالات أخرى تتبدد هذه الطاقة وتنتج عنها تأثيرات غير مرغوبة.


تعطى الطاقة التي تنتج بفعل تأثير جول بالمعادلة التالية:

[ul]
[li]P: الطاقة الناتجة عن تأثير جول[/li][li]I: شدة التيار المار في الناقل وتعطى بالأمبير[/li][li]R: مقاومة الناقل وتعطى بالأوم[/ul] [/li]يمكن الحصول على وحدة المقاومة باستخدام مسار معين للتيار, حيث تنتج مقاومة قدرها أوم واحد إذا سرى تيار كهربائي خلال عمود من الزئبق بمساحة مقطع مستقطع تساوي 1 ملم2 وطوله 1,063 متر.



والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
9

الترانزيستور(Transistor)

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.

وإننا لنشك فيما إذا كان من الممكن أن تصل صناعة أجهزة الجسم الصلب إلى ما وصلت إليه اليوم لو لم يكن الترانزيستور(الذي يعد امتداد للثنائي) هو الباعث على البحث والتطوير الذي أصاب المواد نصف الناقلة وعمليات صنع الأجهزة حيث يشغل الترانزيستور المقام الأول في الإلكترونيات المعاصرة ويرجع ذلك بشك 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.

يمكن أن نميز صنفين من الترانزيستورات :

ترانزيستور ثنائي القطبية bipolar

الترانزيستور وحيد القطبية unipolar

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.

للترانزيستورات بشكل عام ثلاث أطراف تأخذ الأسماء التالية

1- من أجل الترانزيستورات ثنائية القطبية:

  • الباعث (emitter)
  • القاعدة (base)
  • المُجمّع (collector)

2- من أجل الترانزيستورات أحادية القطبية:

  • المنبع (source)
  • المصرف (drain)
  • 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.

م ن ق و ل
والله من وراء القصد

إعجاب واحد (1)
10

يسلموووووووووووووووووووووووووو

11

بارك الله فيك يا أخي ، مجهود جبار و مشكور جعله الله في ميزان حسناتك و رضي عنك و أرضاك

12

الله ينور عليك

13

الف الف الف الف الف شكر على المجهود الرائع

14

شكراااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااا

15

بارك الله فيك على هذا الموضوع الشيق واذا امكن ان تضيف طرق فحص الترانزيستور ولك جزيل الشكر

16

كلام منتهى الروووووووووووووووووووووووعة

17

ارجو شرح طرق قياس ترانسيستورز الموسفيت اللى على الماذر بورد وشكرا لاهتمامكم

18

الالله عليكم مشكورين

19

مشكوووووووووووووووووووووووووووووووواااااااااااااااااااااااااااااااااااا

20

شكرا علي المجهود