Transistor - Overview الترانزستور - نظرة عامة
بعد معرفة التفاصيل حول تقاطع PN واحد ، أو ببساطة الصمام الثنائي ، دعنا نحاول الانتقال إلى اتصالين من الوصلات PN. إذا تمت إضافة مادة أخرى من النوع P أو مادة من النوع N إلى تقاطع PN واحد ، فسيتم تكوين تقاطع آخر. يسمى هذا التكوين ببساطة باسم الترانزستور .
و الترانزستور هو جهاز أشباه الموصلات المحطة الثلاثة التي ينظم تدفق التيار أو الجهد ويعمل بمثابة مفتاح أو بوابة للإشارات.
استخدامات الترانزستور
يعمل الترانزستور كمضخم ، حيث يجب زيادة قوة الإشارة.
يعمل الترانزستور أيضًا كمفتاح للاختيار من بين الخيارات المتاحة.
كما أنه ينظم التيار الوارد والجهد الكهربائي للإشارات.
التفاصيل الإنشائية للترانزستور
الترانزستور هو جهاز ذو حالة صلبة من ثلاثة أطراف يتم تشكيله عن طريق توصيل ثنائيين من الخلف إلى الخلف. ومن ثم فقد حصلت على تقاطعات PN . يتم رسم ثلاثة أطراف من مواد أشباه الموصلات الثلاثة الموجودة فيه. يقدم هذا النوع من الاتصال نوعين من الترانزستورات. هم PNP و NPN مما يعني أن مادة من النوع N بين نوعين Ptypes والآخر عبارة عن مادة من النوع P بين نوعين N على التوالي.
يوضح الرسم التوضيحي التالي البناء الأساسي للترانزستورات
تشير المحطات الثلاثة المستمدة من الترانزستور إلى محطات Emitter و Base و Collector . لديهم وظائفهم كما هو موضح أدناه.
باعث
يمكن فهم الجانب الأيسر من الهيكل الموضح أعلاه على أنه باعث .
وهذا له حجم معتدل و مخدر بشدة كما وظيفتها الرئيسية هي توفير عدد من حاملات الأغلبية ، أي إما الإلكترونات أو الثقوب.
بما أن هذا يصدر إلكترونات ، فإنه يسمى باعث.
ويدل على ذلك ببساطة بحرف E .
يتمركز
المادة الوسطى في الشكل أعلاه هي القاعدة .
هذا هو رقيق و مخدر طفيفة .
وتتمثل مهمتها الرئيسية في تمرير معظم ناقلات الحامل من الباعث إلى المجمع.
ويدل على ذلك الرسالة B .
جامع
يمكن فهم مادة الجانب الأيمن في الشكل أعلاه على أنها جامع .
يشير اسمها إلى وظيفتها في جمع الناقلات .
هذا حجم أكبر قليلاً من الباعث والقاعدة. هو مخدر بشكل معتدل .
ويدل على ذلك الرسالة C .
رموز الترانزستورات PNP و NPN موضحة أدناه.
يشير رأس السهم في الأشكال أعلاه إلى باعث الترانزستور. نظرًا لأن جامع الترانزستور يجب أن يبدد قدرًا أكبر من الطاقة ، فإنه يصبح كبيرًا. نظرًا للوظائف المحددة للباعث والمجمع ، فهي غير قابلة للتبديل . ومن ثم ، يجب دائمًا مراعاة المحطات أثناء استخدام الترانزستور.
في الترانزستور العملي ، يوجد شق بالقرب من الرصاص الباعث لتحديد الهوية. يمكن التمييز بين ترانزستورات PNP و NPN باستخدام مقياس متعدد. توضح الصورة التالية كيف تبدو الترانزستورات العملية المختلفة.
لقد ناقشنا حتى الآن التفاصيل الإنشائية للترانزستور ، ولكن لفهم عمل الترانزستور ، نحتاج أولاً إلى معرفة التحيز.
ترانزستور التحيز
كما نعلم أن الترانزستور هو مزيج من اثنين من الثنائيات ، لدينا هنا تقاطعين. نظرًا لأن أحد الوصلات بين الباعث والقاعدة ، فإن هذا يسمى تقاطع Emitter-Base وبالمثل ، فإن الآخر هو تقاطع قاعدة التجميع .
التحيز هو التحكم في تشغيل الدائرة من خلال توفير مصدر الطاقة. يتم التحكم في وظيفة كل من تقاطعات PN من خلال توفير التحيز للدائرة من خلال بعض إمدادات التيار المستمر. يوضح الشكل أدناه كيف يكون الترانزستور متحيزًا.
من خلال إلقاء نظرة على الشكل أعلاه ، من المفهوم أن
يتم توفير مادة من النوع N إمدادًا سلبيًا ويتم إعطاء مادة من النوع P إمدادًا إيجابيًا لجعل الدائرة منحازًا للأمام .
يتم توفير المواد من النوع N لإمداد إيجابي ويتم إعطاء مادة من النوع P إمدادًا سلبيًا لجعل الدائرة منحازًا عكسيًا .
من خلال تطبيق الطاقة ، يكون تقاطع قاعدة الباعث متحيزًا دائمًا للأمام لأن مقاومة الباعث صغيرة جدًا. و تقاطع قاعدة جامع و منحازة العكس ومقاومته هو أعلى قليلا. يكون التحيز الأمامي الصغير كافياً عند تقاطع الباعث بينما يجب تطبيق التحيز العكسي العالي عند تقاطع المجمع.
اتجاه التيار المشار إليه في الدوائر أعلاه ، والذي يُطلق عليه أيضًا التيار التقليدي ، هو حركة تيار الفتحة المعاكس لتيار الإلكترون .
تشغيل الترانزستور PNP
يمكن تفسير تشغيل ترانزستور PNP من خلال إلقاء نظرة على الشكل التالي ، حيث يكون تقاطع قاعدة الباعث متحيزًا للأمام ويكون تقاطع قاعدة المجمع متحيزًا عكسيًا.
يوفر الجهد الكهربي V EE إمكانية إيجابية عند الباعث الذي يصد الثقوب الموجودة في المادة من النوع P وتعبر هذه الثقوب تقاطع قاعدة الباعث للوصول إلى منطقة القاعدة. هناك نسبة منخفضة جدًا من الثقوب تتحد مع الإلكترونات الحرة في المنطقة N. وهذا يوفر الحالية المنخفضة جدا التي تشكل قاعدة الحالي I B . تعبر الثقوب المتبقية تقاطع قاعدة المجمع لتشكيل تيار المجمع I C ، وهو تيار الفتحة.
عندما يصل الثقب إلى طرف المجمع ، يملأ إلكترون من الطرف السالب للبطارية المساحة في المجمع. يزداد هذا التدفق ببطء ويتدفق تيار أقلية الإلكترون عبر الباعث ، حيث يتم استبدال كل إلكترون يدخل الطرف الموجب لـ V EE بفتحة عن طريق التحرك نحو تقاطع الباعث. وهذا يشكل باعث الحالي I E .
ومن ثم يمكننا أن نفهم أن -
يحدث التوصيل في ترانزستور PNP من خلال الثقوب.
تيار المجمع أقل قليلاً من تيار المرسل.
تؤثر الزيادة أو النقص في تيار المرسل على تيار المجمع.
تشغيل الترانزستور NPN
يمكن تفسير تشغيل ترانزستور NPN من خلال إلقاء نظرة على الشكل التالي ، حيث يكون تقاطع قاعدة الباعث متحيزًا للأمام ويكون تقاطع قاعدة المجمع متحيزًا عكسيًا.
يوفر الجهد الكهربي V EE جهدًا سلبيًا عند الباعث الذي يصد الإلكترونات في المادة من النوع N وتعبر هذه الإلكترونات تقاطع قاعدة الباعث للوصول إلى منطقة القاعدة. هناك ، تتحد نسبة منخفضة جدًا من الإلكترونات مع الثقوب الحرة في المنطقة P. وهذا يوفر الحالية المنخفضة جدا التي تشكل قاعدة الحالي I B . الثقوب المتبقية عبر تقاطع جامع القاعدة، من أجل تشكيل تيار جامع I C .
عندما يصل الإلكترون إلى خارج طرف المجمع ، ويدخل الطرف الموجب للبطارية ، يدخل إلكترون من الطرف السالب للبطارية V EE منطقة الباعث. يزداد هذا التدفق ببطء ويتدفق تيار الإلكترون عبر الترانزستور.
ومن ثم يمكننا أن نفهم أن -
يحدث التوصيل في ترانزستور NPN من خلال الإلكترونات.
تيار المجمع أعلى من تيار المرسل.
تؤثر الزيادة أو النقص في تيار المرسل على تيار المجمع.
مزايا الترانزستورات
هناك العديد من المزايا لاستخدام الترانزستور مثل -
- كسب الجهد العالي.
- انخفاض جهد الإمداد كافٍ.
- الأكثر ملاءمة لتطبيقات الطاقة المنخفضة.
- أصغر وأخف وزنًا.
- أقوى ميكانيكياً من الأنابيب المفرغة.
- لا حاجة للتدفئة الخارجية مثل الأنابيب المفرغة.
- مناسب جدًا للتكامل مع المقاومات والثنائيات لإنتاج الدوائر المتكاملة.
هناك عيوب قليلة مثل لا يمكن استخدامها لتطبيقات الطاقة العالية بسبب انخفاض تبديد الطاقة. لديهم مقاومة أقل للمدخلات وتعتمد على درجة الحرارة.
