نفسر ما هو الترانزستور وأصله وكيف يعمل. وكذلك أنواع الترانزستورات ودوائرها المتكاملة.
ما هو الترانزستور؟
يطلق عليه الترانزستور (من الإنجليزية:عبرفير إعادةسيستور، "المقاوم المحول") إلى نوع من الأجهزة الإلكترونية أشباه الموصلات ، قادرة على تعديل إشارة خرج كهربائي استجابة لإشارة دخل ، تعمل كمضخم أو مفتاح أو مذبذب أو مقوم لها.
هو نوع من الأجهزة يشيع استخدامه في العديد من الأجهزة ، مثل الساعات ، والمصابيح ، وأجهزة التصوير المقطعي ، والهواتف المحمولة ، وأجهزة الراديو ، التلفزيونات وقبل كل شيء ، كمكوِّن للدوائر المتكاملة (الرقائق أو الرقائق الدقيقة).
يرجع أصل الترانزستورات إلى الحاجة إلى التحكم في تدفق التيار الكهربائي في تطبيقات مختلفة ، كجزء من تطور مجال إلكترونيات. كان سلفه المباشر عبارة عن جهاز اخترعه يوليوس إدغار ليلينفيلد في كندا عام 1925 ، لكنه لم يكن كذلك حتى منتصف القرن عندما يمكن تنفيذه باستخدام مواد أشباه الموصلات (بدلاً من الأنابيب المفرغة).
تمثلت الإنجازات الأولى في هذا الصدد في زيادة قوة الإشارة الكهربائية عن طريق توصيلها من خلال دعامتين ذهبيتين مطبقتين على بلورة الجرمانيوم.
تم اقتراح اسم الترانزستور من قبل المهندس الأمريكي جون آر بيرس ، من النماذج الأولى التي صممتها مختبرات بيل. ظهر أول ترانزستور ملامس في ألمانيا عام 1948 ، بينما تم اختراع أول ترانزستور عالي التردد في عام 1953 في الولايات المتحدة.
كانت هذه هي الخطوات الأولى نحو الانفجار الإلكتروني في النصف الثاني من القرن العشرين ، والذي سمح ، من بين أشياء أخرى كثيرة ، بتطوير أجهزة الكمبيوتر.
تستخدم مواد مثل الجرمانيوم (Ge) ، السيليكون (Si) ، زرنيخيد الغاليوم (GaAs) أو سبائك السيليكون والجرمانيوم أو السيليكون والألمنيوم في بناء الترانزستورات اليوم. اعتمادًا على المواد المستخدمة ، سيكون الجهاز قادرًا على تحمل قدر معين من الجهد الكهربائي و a درجة الحرارة مقاومة التسخين القصوى.
كيف يعمل الترانزستور؟
تعمل الترانزستورات على تدفق تيار ، وتعمل كمضخمات (تستقبل إشارة ضعيفة وتولد إشارة قوية) أو كمفاتيح (تستقبل إشارة وتقطعها). يحدث هذا اعتمادًا على المواضع الثلاثة التي يشغلها الترانزستور في لحظة معينة ، وهي:
- غير نشط. يُسمح بمستوى تيار متغير (تيار أكثر أو أقل) بالمرور.
- الاقسام. لا يسمح للتيار الكهربائي بالمرور.
- في التشبع. يسمح لكل تدفق التيار الكهربائي بالمرور (أقصى تيار).
بهذا المعنى ، يعمل الترانزستور مثل محبس في أنبوب: إذا كان مفتوحًا تمامًا ، فإنه يسمح بتدفق كل تدفق ماء، إذا كانت مغلقة ، فإنها لا تسمح بمرور أي شيء ، وفي مواضعها المتوسطة تسمح بمرور كمية أكبر أو أقل من الماء.
الآن ، يتكون كل ترانزستور من ثلاثة عناصر: القاعدة ، والمجمع ، والباعث. الأول هو الذي يتوسط بين الباعث (حيث يدخل التدفق الحالي) والمجمع (حيث يترك التدفق الحالي). وهو يفعل ذلك بدوره ، يتم تنشيطه بواسطة تيار كهربائي منخفض ، يختلف عن ذلك المعدل بواسطة الترانزستور.
بهذه الطريقة ، إذا لم تستقبل القاعدة تيارًا ، فسيكون الترانزستور في موضع القطع ؛ إذا تلقى تيارًا وسيطًا ، فستفتح القاعدة التدفق بمقدار معين ؛ وإذا تلقت القاعدة تيارًا كافيًا ، فسيتم فتح السد بالكامل وسيمر التيار المعدل بالكامل.
من المفهوم بالتالي أن الترانزستور يعمل كوسيلة للتحكم في كمية كهرباء يحدث ذلك في لحظة معينة ، مما يسمح ببناء علاقات منطقية للترابط.
أنواع الترانزستورات
هناك عدة أنواع من الترانزستورات:
- ترانزستور نقطة الاتصال. يُطلق عليه أيضًا "طرف الاتصال" ، وهو أقدم نوع من الترانزستور ويعمل على قاعدة الجرمانيوم. لقد كان اختراعًا ثوريًا ، على الرغم من صعوبة تصنيعه وهشاشته وصوته. اليوم لم يعد يستخدم.
- ناقل ثنائي القطب. مصنعة على بلورة من مادة شبه موصلة ، ملوثة بطريقة انتقائية ومضبوطة ذرات من الزرنيخ أو الفوسفور (المتبرعين بـ الإلكترونات) ، وبالتالي إنشاء مناطق القاعدة والباعث والمجمع.
- حقل التأثير الترانزستور. في هذه الحالة ، يتم استخدام شريط من السيليكون أو بعض أشباه الموصلات المماثلة الأخرى ، حيث يتم إنشاء محطات أومية في نهاياتها ، وبالتالي تعمل بجهد موجب.
- الترانزستورات الضوئية. يطلق عليهم بهذه الطريقة الترانزستورات الحساسة لـ خفيفة، في أطياف قريبة من المرئي. بحيث يمكن تشغيلها عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية عن بعد.
دوائر متكاملة
تُعرف الدوائر المتكاملة بشكل أفضل باسم الرقائق أو الرقائق الدقيقة ، وهي عبارة عن هياكل صغيرة من السيليكون أو غيره من أشباه الموصلات ، في غلاف. بلاستيك السيراميك ، والذي نجده عادة في اللوحات الإلكترونية لمختلف الأجهزة (أجهزة كمبيوتر ، حاسبات ، تلفزيونات ، إلخ).
تتكون هذه الدوائر من العديد من الترانزستورات والمقاومات الصغيرة الموضوعة على ورقة ، لأداء مهام معالجة الإشارات الكهربائية بكفاءة ، مثل تضخيم.