تعريف الترانزستور (Transistor)
هو عبارة عن شريحة واحدة يوجد بها ثلاث بلورات متتالية مصنوعة من الجرمانيوم أو السيليكون المطعم بالشوائب , البلورة الوسطى هي رقيقة جداً من النوع الموجب أو السالب تسمى القاعدة وعلى جانبيها بللورتان من نوع مخالف يطلق عليهما الباعث والمجمع.
أو بمعنى أخر عندما تضاف طبقة ثالثة من شبه الموصلات للمقوم الثنائي (Diode) فإن النتيجة تكوين عنصر جديد يسمى (Transistor) أي هو عبارة عن موحدان ( 2 Diode ) موصلان عكس بعض .أطراف الترانزستور :
تم توصيل كل بلورة بسلك خارجي لتثبيتها في الدائرة الإلكترونية وأطلق عليها بأسماء وهي كالتالي:
- الباعث أو المشع (Emitter):
هو طرف متصل بالبلورة الجانبية الأولى وهي أكثر تركيز للشحنات الكهربائية والتي تقوم بدورها بتوليد الإلكترونات وحاملات الشحنة الكهربائية ويوصل أمامي مع القاعدة ويرمز له بحرف (E).
- القاعدة (Base):
هي طرف متصل بالبلوره الوسطى التي تقع بين المشع والمجمع وهي التي تقوم بالتحكم في كمية واتجاه حاملات الشحنة للتيار الكهربائي ويرمز لها بحرف (B) .
- المجمع (Collector):
هو طرف متصل بالبلورة الجانبية الأخرى وهي أقل تركيز للشحنات الكهربائية والتي تقوم بدورها بتجميع حاملات الشحنه القادمة من المشع وبهذا تتم عملية التوصيل والتكبير ويوصل عكسياً مع القاعدة ويرمز له بحرف (C)
فائدة الترانزستور :
فائدة الترانزيستور من حيث التكوين الداخلي فهو :
- يعمل كمفتاح إلكتروني .
- يعمل كمكبر للجهد أو للتيار الكهربائي أو كليهما بحسب توصيله في الدائرة الإلكترونية .
جدول يبين أنماط تشغيل الترانزستور :
Application | Mode of Operation | JC | JE |
مفتاح Switch | Saturation-ON mode | Forward | Forward |
مفتاح Switch | Cut-OFF mode | Reverse | Reverse |
مكبرAmplifier | Active mode | Reverse | Forward |
ملحوظة :
فكرة عمل وتكبير الترانزستور
- لا بد من تشغيل الترانزستور قبل عملية التكبير حيث يطلق عليها (Dc analysis) .
- ثم نغذي القاعدة بإشارة جيبية لتتم عملية التكبير حيث يطلق عليها (Ac analysis) علماً بأن الخرج للإشارة المكبره غالباً يكون من المجمع .
استخدامات الترانزيستور :
هو الاختراع الذي غير وجهة العالم وما وصلت إليه التقنية الإلكترونية الآن بفضل الله ثم بفضل هذا الاختراع فهو أحد الدعائم الأساسية في تكوين الدوائر والأجهزة الإلكترونية ويرجع هذا إلى كثرة استخدامه في الدوائر الإلكترونية والدوائر المتكامله ولا يمكن حصرها , ولكن بشكل عام ومختصر فهو يستخدم:
- كمكبر للموجة أو للإشارة الكهرومغناطيسية .
- كمفتاح إلكتروني .
- كمذبذب للإشارة في دوائر التردد العالي .
- كمازج للإشارة في دوائر الإستقبال ( منتخب القناة ) .
- كمفاضل في دوائر الإنحراف الأفقي .
- كمكامل في دوائر الإنحراف الرأسي .
- عاكس للإشارة الكهربائية .
طرق توصيل الترانزستور في الدائرة
1)- توصيل الباعث المشترك (Comman Emitter)
يبين الشكل رقم(1) طريقة توصيل للباعث المشترك فنجد أن دخل الإشارة بين القاعدة والباعث وخرج الإشارة تكون مكبرة ومقلوبة بين المجمع والباعث وفي هذا التوصيل تكون ممانعة الدخل متوسطة مابين 20 - 500 أوم , وتكون ممانعة الخرج مابين 150 - 5000 أوم , وهذا التوصيل هو الأكثر شيوعاً في الاستخدام حيث اننا نلاحظ الخواص العامة لهذا التوصيل أنه يعطينا كسب عالي للقدرة
ملحوظة :
يقاس كسب التيار في حالة الباعث المشترك بين القاعدة والمجمع وليس بين الباعث والمجمع.
2)- توصيل المجمع المشترك (Comman Collector)
يبين الشكل رقم(2) طريقة توصيل المجمع المشترك فنجد أن دخل الإشارة بين المجمع والقاعدة ويكون خرج الإشارة بين المجمع والباعث , هذا التوصيل هو أقل الطرق استخداماً لكونه يستخدم بتوفيق بين المعاوقات فقط .
ملحوظة :
أن كسب الجهد للمجمع المشترك ثابت ولا يتغير بتغير مقاومة الحمل , أما بالنسبة للتوصيل الباعث المشترك والقاعدة المشتركة يزيد كسب الجهد بتغيير مقاومة الحمل .
3)- توصيل القاعدة المشتركة (Comman Base)
يبين الشكل رقم (3) طريقة توصيل القاعدة المشتركة فنجد أن دخل الإشارة بين القاعدة والباعث ويكون الخرج الإشارة بين القاعدة والمجمع , حسب مواصفات هذه الدائرة من حيث الممانعة المنخفضة للدخل والمقاومة مرتفعة في الخرج فإن هذا التوصيل يعطينا كسب للجهد والقدرة جيد ويعتبر هذا التوصيل أكثر أستخداماً بعد الباعث المشترك .
جدول مقارنة مابين طرق توصيل الترنزستور من حيث الكسب والمقاومة الداخلية له .
التوصيل | مقاومة الدخل | مقاومة الخرج | كسب للجهد | كسب للتيار | كسب للقدرة |
الباعث المشترك | متوسطة | متوسطة | عالي | عالي | عالي جداً |
المجمع المشترك | عالية | منخفظة | منخفض جداً | عالي | منخفضة |
القاعدة المشتركة | منخفضة | عالية | عالي | منخفض | متوسطة |
المعادلة الرياضية
دائرة الباعث المشترك والذي هو الأكثر استخداماً نظراً للكسب العالي في الجهد والتيار الكهربائي ( قانون كيرشوف )
أنواع الترانزستور
1) الترانزستور السالب (NPN)
2) الترانزستور الموجب (PNP)
الترانزستور السالب (NPN)
تعريفة :
هو عبارة عن شريحة واحدة يوجد بها ثلاث بلورات متتالية اثنتان منها سالبه والوسطى موجبه وهذا النوع يطلق عليه NPN كما أن له ثلاث أطراف يطلق عليها القاعدة والمجمع والباعث .
طريقة فحص الترانزستور السالب (NPN)
لفحص الترانزستور يجب أتباع ثلاث خطوات رئيسيه لمعرفة قياسه :
1) تحديد طرف القاعدة : وذلك عندما يعطي طرف القاعدة الثابت مقاومه منخفضه بين الباعث والمجمع وعند تغيير القطبية للقاعدة يعطي مقاومه عالية بين الباعث والمجمع.
2) معرفة نوع الترانزستور : - في حالة كون الطرف الأسود من جهاز القياس ثابت على القاعدة والطرف الأحمر من جهاز القياس متحرك على الباعث والمجمع تكون مقاومة الجهاز منخفضه ونوع الترانزستور سالب ( NPN ) .
- وفي حالة كون الطرف الأحمر من جهاز القياس ثابت على القاعدة والطرف الأسود من جهاز القياس متحرك على الباعث والمجمع تكون مقاومة الجهاز منخفضه ونوع الترانزستور موجب ( PNP ) .
3) التأكد من سلامة عنصر الترانزستور: وذلك عن طريق أربع خطوات كما هي موضحه في خطوات فحص الترانزستور .
خطوات فحص الترانزستور (NPN):
1 ) ضع طرف جهاز الأوميتر الأسود ثابت على القاعدة (B) والطرف الأحمر متحرك بين طرفي
المجمع (C) أو الباعث (E) في هذه الحالتين نجد أن مؤشر جهاز القياس يتحرك جهة اليمين
( إلى جهة الصفر ) أي يوجد مرور تيار في كلى الحالتين ونستنتج أن الترانزستور سالب .
2 ) ضع طرف جهاز الأوميتر الأحمر ثابت على القاعدة (B) والطرف الأسود متحرك بين طرفي المجمع (C) أو الباعث (E) في هذه الحالتين نجد أن مؤشر جهاز القياس لا يتحرك نتيجة لعدم مرور تيار في كلى الحالتين .
3 ) ضع طرف جهاز الأوميتر الأحمر على المجمع (C) و طرف جهاز الأوميتر الأسود على طرف الباعث (E) نجد أن مؤشر جهاز القياس لا يتحرك نتيجة لعدم مرور تيار .
4 ) ضع طرف جهاز الأوميتر الأسود على المجمع (C) و طرف جهاز الأوميتر الأحمر على
طرف الباعث (E) نجد أن مؤشر جهاز القياس كذلك لا يتحرك نتيجة عدم مرور تيار .
5 ) نتيجة الفحص :
إذا كانت النتائج كما ذكرناها سابقاً نستنتج أن الترانزيستور سالب , بالإضافة إلى معرفة مكان القاعدة وهو المكان الذي يكون طرف جهاز القياس عليه ثابت ويعطي منخفض , كما تمت معرفة سلامة العنصر .
استخدم جهاز القياس الملتيميتر التماثلي :كما هو معروف يوجد لهذا الجهاز طرفين توصيل تستخدم في عملية القياس وهما طرف أحمر وهو الموجب وطرف أسود وهو السالب وهذه القطبية تعتمد في الحالات الثلاث عند قياس الجهد المتردد AC , وقياس الجهد المستمر DC , وقياس شدة التيار فقط .
أما في حالة القياس بالأوم تختلف تلك القطبية , ويرجع هذا السبب لاختلاف القطبية الداخلي حيث تكون قطبية الطرف الأحمر في الأصل سالبه , وقطبية الطرف الأسود في الأصل موجبة لأن الطرف الأحمر موصل بسالب بطارية جهاز القياس.
ملحوظة :يفضل استخدام جهاز القياس التماثلي لفحص العناصر الإلكترونية وذلك لسرعة استجابته .
ملخص فحص الترانزستور السالب (NPN)
الترانزستور الموجب (PNP)
تعريفة :
هو عبارة عن شريحة واحدة يوجد بها ثلاث بلورات متتالية اثنتان منها موجبة والوسطى سالبة وهذا النوع يطلق عليه PNP كما أن له ثلاث أطراف يطلق عليها القاعدة والمجمع والباعث .
خطوات فحص الترانزستور (PNP) :
1) ضع طرف جهاز الأوميتر الأحمر ثابت على القاعدة (B) والطرف الأسود متحرك بين طرفي المجمع (C) أو الباعث (E) في هذه الحالتين نجد أن مؤشر جهاز القياس يتحرك جهة اليمين ( إلى جهة الصفر) أي يـوجد مرور تيار في كلى الحالتين ونستنتج أن الترانزستور موجب .
2) ضع طرف جهاز الأوميتر الأسود ثابت على القاعدة (B) والطرف الأحمر متحرك بين طرفي
المجمع (C) أو الباعث (E) في هذه الحالتين نجد أن مؤشر جهاز القياس لا يتحرك نتيجة عدم مرور تيار في كلى الحالتين .
3) ضع طرف جهاز الأوميتر الأحمر على المجمع (C) وطرف جهاز الأوميتر الأسود على طرف الباعث (E) نجد أن مؤشر جهاز القياس لا يتحرك نتيجة عدم مرور تيار .
4) ضع طرف جهاز الأوميتر الأسود على المجمع ( C) و طرف جهاز الأوميتر الأحمر على طرف الباعث (E) نجد أن مؤشر جهاز القياس كذلك لا يتحرك نتيجة عدم مرور تيار .
5) نتيجة الفحص : إذا كــانت النتائج كـما ذكرناها سابقاً نستنتج أن الترانزستور موجب, بالإضافة إلى معرفة مكان القاعدة وهو المكان الذي يكون طرف جهاز القياس عليه ثابت ويعطي منخفض , كما تمت معرفة سلامة العنصر .
ملخص فحص الترانزستور الموجب (PNP)
