الترانزستورات Transistor

عندما تضاف طبقة ثالثة للثنائي بحيث يتشكل لدينا وصلتين، فان الناتج هو عنصر جديد يطلق علية "الترانزستور"، ويتمتع الترانزستور بقدرة عالية على تكبير الإشارات الالكترونية، وهذا بالرغم من حجمه الصغير .

وصف الترانزستور :

الترانزيستور هو عنصُر لهُ ثلاثة أطراف تخرُج منهُ . و هي القاعدة B و المجمّع C و الباعث E .. فيما يلي رسم لترانزيستور من النوع BC547 مكبّر أربع مرات.

البنية الداخلية الأساسية:

 

أنواع الترانزستور BJT:

هناك نوعين من الترانزستور يختلف كل واحد في تركيبه وهما كالتالي:

1- الترانزستور PNP :

يحتوى الترانزستور PNP على ثلاثة طبقات،
اثنتان موجبتان P وبينهما طبقة سالبة N ليتكون بذلك الترانزستور PNP .
شكل الترانزستور PNP

2- الترانزستور NPN :

يحتوى الترانزستور NPN على ثلاثة طبقات اثنتان سالبتان N وبينهما واحدة موجبة P ليتكون بذلك الترانزستور NPN .

1. المشع Emitter :

وهو الجزء المختص بإمداد حاملات الشحنة وهي الفجوات في حالة الترانزستور PNP والالكترونات في الترانزستور NPN ويوصل المشع أماميا (forward) بالنسبة للقاعدة وبذلك فهو يعطي كمية كبيرة من حاملات الشحنة عند توصيلة .

2. المجمع Collector :

ويختص هذا الجزء من الترانزستور بتجميع حاملات الشحنة القادمة من المشع، ويوصل عكسيا (reverse) مع القاعدة .

3. القاعدة Base :

وهي عبارة عن الجزء الأوسط بين المشع والمجمع ويوصل أماميا (forward) مع المشع، وعكسيا (reverse) مع المجمع .

رموز الترانزستور :

هناك رمزين للترانزستور والسهم يدل على نوعه كما بالشكل:
يدل السهم على نوع الترانزستور فالسهم الخارج يدل على ترانزستور NPN ، والداخل يدل على ترانزستور PNP

خصائص الترانزستور :

يوصل الترانزستور تيارا في الاتجاه الأمامي ولا يوصل تيارا في الاتجاه العكسي ومنطقة التوصيل تنقسم إلى ثلاث مناطق :

المنطقة الأولى: وهى منطقة القطع التي لا يمر فيها تيار في مجمع Base الترانزستور .
المنطقة الثانية: وهى منطقة التكبير أو المنطقة الفعالة أو منطقة التشغيل الخطية للترانزستور .
المنطقة الثالثة: وهى منطقة التشبع التى يمر فيها أكبر تيار في مجمع Base الترانزستور

في المنطقة الأولى والثالثة يعمل الترانزستور كمفتاح ، وفي المنطقة الثانية يعمل الترانزستور كمكبر .

طرق توصيل الترانزستور :

يوصل أحد أطراف الترانزستور بإشارة الدخل والطرف الثاني يوصل بإشارة الخرج ويشترك الطرف الثالث بين الدخل والخرج ، ولهذا يوصل الترانزستور في الدوائر الالكترونية بثلاث طرق مختلفة .

القاعدة المشتركة Common Base:

يتم توصيل إشارة الدخل بين المشع والقاعدة Emitter and Base ، 

وتوصل إشارة الخرج بين المجمع والقاعدة Collector and Base 

ويلاحظ أن طرف القاعدة Base مشتركاً بين الدخل والخرج ، 

ولهذا سميت طريقة التوصيل هذه بالقاعدة المشتركة Common Base . 

المشع المشترك Common Emitter:

توصل إشارة الدخل بين القاعدة والمشع Emitter and Base ، وتوصل إشارة الخرج بين المجمع والمشع Base and Emitter ويلاحظ أن طرف المشع Emitter مشتركا بين الدخل والخرج ، ولهذا سميت طريقة التوصيل هذه بالمشع المشترك Common Emitter.

الشكل يبين ترانزستور موصل بطريقة المشع المشترك Common Emitter 

المجمع المشترك Common Collector:

توصل إشارة الدخل بين القاعدة والمجمع Collector and Base، وتوصل إشارة الخرج بين المشع والمجمع Base and Emitter ويلاحظ أن طرف المجمع Collector مشتركا بين الدخل والخرج ، ولهذا سميت طريقة التوصيل هذه بالمجمع المشترك. 

بعض الحقائق عن الترانزستور :

• طبقة القاعدة Base في الترانزستور تكون رقيقة جدا يليها المشع Emitter أكبرهم المجمع Collector . 

الشكل يبين اتجاهات التيار (الفجوات) في الترانزستور NPN

• يكون المشع Emitter مشبعا بحاملات الشحنة بحيث يمكنه إمداد عدداََ هائلا منها أما القاعدة Base فتكون خفيفة التشبع وتعمل على إمرار غالبية الشحنات القادمة من المشع Emitter إلى المجمع Collector ويكون المجمع متوسط التشبع .
•  وصلة المشع مع القاعدة Emitter-Base تكون أمامية Forward دائما أما وصلة المجمع مع القاعدة Collector-Base فتكون عكســـية Reverse .
• يتميز المشع Emitter عن بقية أطراف الترانزستور بوجود سهم علية ، يشير السهم إلى اتجاه التيار ( الفجوات ) ، ففي نوع PNP نجد أن التيار (الفجوات ) يتدفق خارجاََ من المشع Emitter أما في النوع NPN نجد أن التيار يتجه داخلا الى المشع Emitter .

هناك مساران للتيار في دوائر الترانزستور :

المسار الأول : المجمع Collector – المشع Emitter.

فإذا سلط فرق جهد بين مجمع Collector ومشع Emitter ترانزستور من النوع PNP بحيث يكون المجمع Collector موجبا بالنسبة للمشع Emitter وتركت دائرة القاعدة Base – المشع Emitter مفتوحة فسوف لا يمر تيار لا في دائرة المجمع Collector – المشع Emitter ولا في دائرة القاعدة Base – المشع Emitter . 

المسار الثاني : القاعدة Base – المشع Emitter.

إذا سلط جهد انحياز أمامي على دائرة القاعدة Base – المشع Emitter قيمته (0,7) فولت فان عدد من الالكترونات تترك المشع Emitter بسبب جهد الانحياز الأمامي بين القاعدة Base والمشع Emitter متجهة نحو القاعدة Base .

وحيث أن القاعدة Base غير مشبعة بالشحنات ورقيقة جدا (1000 1 من الميلي متر ) ، لذلك فان عدد الالكترونات التي تتحد بالفجوات في القاعدة Base يكون قليلا جدا لا يتعدى 1 % من الكترونات المشع Emitter التي تتجه نحو القاعدة Base. 

يقوم الجهد الموجب للمجمع Collector بجذب هذه الالكترونات نحوه لتكون التيار المار في دائرة المجمع Collectorالمشع Emitter.