الترانزستور ثنائي القطب

Transistor BJT

المقدمة :

نتيجة التطور العلمي والثورة العلمية الكبيرة التي أدت للنهوض في جميع العلوم وصوصا في علم التكنولوجيا واخص منها الالكترونيات التي تعتبر عصب التكنلوجيا ابتكر العلماء الامريكيون (رلتر براتين) و (جون باردين) و(وليام شوكلي) العنصر الالكتروني المهم في العصر الحديث والذي يعتبر أساس الشرائح والمعالجات وكل شيء يعتمد على التحكم وهو عنصر الترانزستور وتم ابتكار النسخة الأفضل من الترانزستور 1947 م في الولايات المتحدة وجاء اسم الترانزستور من الكلمة الأنكليزية Transfer resistor التي تعني ناقل المقاومة

صورة عامة عن اشكال الترانزستورات الخارجية

ما هو الترانزستور :

هو عبارة عن ثلاثة بلورات من مادتين شبه ناقلة ام حرمانيوم او سليكون وتحتوي هذه البلورات على الكترونات وثقوب وهذه البلورات تقسم الى ثلاثة اقسام كل بلورة قسم وهي القسم الأوسط للقاعدة ويسمى بالأنكليزي Base والمجمع collector والباعث Emotter فاذا كانت المنطقة الوسطى من النوع n فان المنطقتين من النوع p واذا كان المنطقة الوسطى من النوع p فان المنطقتين من النوع n وهنا نقسم الترانزستور ثنائي القطب الى نوعين npn و pnp يتم تحديد جهة التيار من المنطقة p فإنه يخرج التيار من p الى n

صورة عن نوعي بنية الترانزستور

صورة معبرة عن جهة التيار

آلية عمل الترانزستور ثنائي القطب :

في البداية يجب ان يأتي تيار من المجمع ويريد الذهاب الى الباعث ولكن لا يستطيع المرور كيف يشاء بسبب القاعدة فالقاعدة هي التي تحدد كمية التيار المار الى الباعث اذا اردنا التشبيه القاعدة تشبه البوابة او الحاجز وتمنع وتسمح بمرور التيار نفس مبدأ صنبور الماء الذي يتحكم بفتح الصنبور او كمية الماء المتدفق هو القاعدة ومكان دخول التيار هو المجمع و مكان خروجه هو الباعث في حديثنا نتحدث عن npn وينطبق ايضا على pnp ولو رجعنا الى الأساس يتم التحكم بالتيار الذي يريد العبور عن طريق تيار القاعدة ويرمز له IB كل ما زاد تيار القاعدة كل زاد تيار المجمع واذا كان تيار القاعدة صفرا فان تيار المجمع صفر وحتى يتم تفعيل الترانزستور لكي يعمل عمله يجب توفر جهد اكبر من 0.7 v ليتحيز المتصل بين الباعث والقاعدة وتعود قيمة التحييز للمادة المصنوع منها الترانزستور اما جرمانيوم او سيلكون والجهد الذي يجب ان يكون اكبر من 0.7 سيكون موجود في القاعدة وعندما يعمل يعني ان الترانزستور تحول لمقاومة متغيرة ويعمل الترانزستور في المنطقة الفعالة وعندما يكون IB صفرا يكون الترانزستور في حالة القطع cat off ويعمل عندها الترانزستور كدائرة مفتوحة وعندما يكون التيار IB كبير سيكون في منطقة الاشباع وبالتالي سيعمل الترانزستور في منطقة الاشباع saturation ويعمل كمفتاح مغلق وسنوضح ذلك في الصور

صورة تظهر تيار الحمل كيف يريد الذهاب للباعث

صورة تشبيه عمل الترانزستور

صورة المخطط البياني لمنطق الترانزستور

صورة عمل الترانزستور كمقاومة متغيرة

استخداماته :

في حالة مفتاح مفتوح يكون جهد الخرج مثل جهد الدخل عندما IB=0 و IC=0 بسبب ان التيار IB صفر فان تيار IC صفر وذلك حسب المعادلة : Vcc-IcRc=Vout
في حالة مفتاح مغلق يكون IC =ICsat بسبب ان IB=IBsat وبالتالي الجهد بين المجمع والباعث Vce=Vce s

وتساوي صفر تقريبا أي ان Vout=Vce sat =0V

حالتي الإشباع والقطع وحالة المفتاح في كل منهما

حالة التي يكون فيها Vout=Vce sat =0V

يعمل الترانزستور كمضخم في عدة توصيلات لن نذكرها ولكن سنذكر الالية التي تؤدي للعمل كمضخم اذا تم تطبيق إشارة صغيرة Vbe على القسم المحيز اماميا في الترانزستور تتحول الإشارة الجهدية الى إشارة تيارية حسب المميزة التحويلية

صورة معبرة عن تضخيم الإشارة

المميزات العامة :

ربح الجهد عالي
ربح التيار منخفض
ممانعة خرج منخفضة
ممانعة دخل منخفضة
ضجيج متوسط
زمن تبديل متوسط
متينة ولا تتأثر بشحنة الكهرباء الساكنة
تتطلب دخلا صفريا (0V) لتحويلها لحالة الفصل
عنصر بواسطة تيار
رخيصة الثمن
عملية انحيازه سهلة

أنواع الترانزستورات ثنائية القطب :

2N2222

2N2222A

2N2222L

P2N2222

بعض التطبيقات والاستخدامات :

مضخم دائرة ميكرفون الصوت
مضخم في مجال الطب
دائرة مذبذب

كمفتاح

بطاقات الذاكرة للهواتف النقالة
الأجهزة الالكترونية والساعات الذكية
البوابات المنطقية
المعالجات الدقيقة والميكرو كونترولر
دوائر المسجلات
أجهزة الراديو

اسئلة :

لماذا لا نستخدم مفتاح عادي لطالما يعمل الترانزستور كمفتاح :

المفتاح يحتاج قوة ميكانيكية لكي يعمل ولكن الترانزستور يحتاج إشارة كهربائية صغيرة
سرعة فتح وغلق المفتاح محدودة جدا ولكن الترانزستور يوفر سرعة كبيرة في الفتح والغلق

لماذا لا نستخدم مقاومة متغيرة لطالما يعمل الترانزستور كمقاومة متغيرة :

المقاومة المتغيرة تحتاج لقوة ميكانيكية لكي تتغير ولكن الترانزستور يحتاج لإشارة كهربائية صغيرة لتتغير
المقاومة المتغيرة تتحمل تيارات محدودة ولكن الترانزستور يتحمل تيارات كبيرة
المقاومة المتغيرة عمرها الافتراضي اقل من الترانزستور اذا تم استخدامها بشكل متكرر

ماهي مقدار القدرة المفقودة في الترانزستور :

سجي ان تكون هذه القيمة اقل من القيمة التي يتحملها الترانزستور المكتوبة بالداتا شيت حتى لا يتلف

المراجع :

المهندس وليد عيسى

فولتيات

داتا إلكترون

القائمة الرئيسية

الصفحات