أنواع الترانزستور Transistor، كورس شامل يشرح تعريف، استخدامات، قوانين، ووظيفة الترانزستورات
محتويات المقال
1- ما هو الترانزستور
2- مبدأ عمل الترونزستور
3- أنواع الترانزستور
3.1- ترونزستور ثنائي القطبية BJT
3.2- ترونزستور تأثير المجال FET
3.2.1- ترانزيستور تأثير مجال الوصل JFET
3.2.2- ترانزيستور تأثير المجال شبه الموصل MOSFET
3.3- ترونزستور أحادي الوصلة UJT
4- استخدامات الترونزستور
5- طريقة فحص الترونزستور
5.1- فحص الترانزيستور من نوع PNP
5.2- فحص الترانزيستور من نوع NPN
6- طريقة قياس الترونزستور
6.1- قياس الترانزستورات NPN
6.2- قياس الترانزستورات PNP
7- فحص وقياس الموسفت ترونزستور
1- ما هو الترانزستور
الترونزستور هو مكون الكتروني مصنوع من مواد شبه موصلة بالأنجليزية "Semiconductor" ويستعمل للسيطرة على تدفّق التيار الكهربائيّ، ويتكون من ثلاثة أطراف تسمى :
- الباعث Emitter
- المجمع Collector
- القاعدة Base
تعد الترانزستورات من أهم العناصر التي لا يمكن الاستغناء عنها أبدا في مجال الإلكترونيات والصناعات الحديثة.
تنبيه هام :
عزيزي القارئ، صدقني بجد، هذا المقال مقال شامل عن الترونزستور وهو معزز بصور توضيحية ومخططات في كل فقراته، لو أكملته حتى النهاية سيغنيك عن البحث في صفحات الأنترنت الكثيرة.
يتيح لنا الترونزستور إمكانية التحكم في كمية التيار الكهربائي الذي يمر من الباعث نحو المجمع او العكس حسب نوعه PNP او NPN وذالك بواسطة اشارة التحكم التي تقدر بكمية صغيرة جدا من التيار الكهربائي والتي تطبق على الطرف الثالث للترونزستور والذي يسمى بالقاعدة.
2- مبدأ عمل الترونزستور
تعمل الترانزستورات بطريقة تدعى التبديل الطاقي، بحيث تقوم بفصل أو وصل تدفق التيار الكهربائي بين طرفيها النشيطين من خلال مقدار اشارة التحكم التي تطبق على قاعداتها Bases او بواباتها Gates في حالة الموسفتات. وهكذا يتم تشغيل الترونزستور او اغلاقه.
بتعبير أدق : الترانزيستور يتحكّم في حركة الإلكترونات الكهربائية، بحيث عند وصول اشارة التحكم الى قاعدته (تيار كهربائي ضعيف) فانه يسمح بتدفق التيار الكهربائي من المجمع Collector الى المنبع Emitter او العكس، حسب نوعه NPN أم PNP. علاوة على أنه يقوم بتضخيم أو تبديل الإشارات الإلكترونية، وبالتالي فان الترانزستورات تتميز بخاصية التحكم في الاشارات الالكترونية.
3- أنواع الترانزستور
توجد ثلاثة انواع من الترانزستورات وهي :
- ترونزستور ثنائي القطبية BJT
- ترونزستور تأثير المجال FET
- ترونزستور أحادي الوصلة UJT
3.1- ترونزستور ثنائي القطبية BJT
تتم صناعة ترانزيستور ثنائي القطبية بالانجليزية "Bipolar junction transistor" من شرائح من السيلكون والجرمانيوم الصافي وذالك وفقا لمعاير جد محددة ودقيقة. حيث يتم تكوين ثلاث طبقات شبه موصلة وهي :
- طبقة الباعث او المشع بالانجليزية "Emitter" ويرمز له بالحرف (E)
- طبقة المجمع بالانجليزية "Collector" ويرمز له بالحرف (C)
- طبقة القاعدة بالانجليزية "Base" ويرمز له بالحرف (B)
تكون بين كل طبقتين وصلة تسمى "junction". وهكذا تتم صناعة الترونزستور BJT.
2.1.1- أنواع الترونزستور ثنائي القطبية
- ترونزستور NPN
في الترانزستورات NPN يكون اتجاه التدفق الطاقي من المجمع Collector نحو الباعث Emitter وذالك بعد وصول اشارة التحكم الى قاعدة الترانزيستور. تجدر الاشارة أن هذا النوع من الترانزستورات هو الأكثر استعمالا في الالكترونيات الحديثة.
- ترونزستور PNP
يكون منحى التدفق الطاقي Energy Flow في الترانزستورات PNP من الباعث Emitter نحو الجامع او المجمع بالانجليزية Collector وذالك بمجرد وصول اشارة الكنترول الى قاعدته.
- الترونزستور الضوئي Phototransistor
هذا النوع من الترانزستورات يشبه تماما الترونزستور العادي الا أن اشارة التحكم الخاصة به تكون هي نسبة الضوء المسلطة على قاعدته والتي تكون جد حساسة للضوء.
3.2- ترونزستور تأثير المجال FET
ترانزستورات تأثير المجال بالانجليزية "Field-Effect Transistor" هي عبارة عن ترانزستورات أحادية القطبية بالانجليزية "Unipolar Transistor"، وهي نوعين وهما :
3.2.1- ترانزيستور تأثير مجال الوصل JFET
يعد الترونزستور تأثير مجال الوصل، بالانجليزية "Junction Field Effect Transistor" من أولى الترانزستورات التي ظهرت في عالم الالكترونيات.
يتم التحكم في مرور التيار الكهربائي بين الصرف Drain والمصدر Source لهذا الترونزستور بوسطة الجهد الكهربائي الذي يطبق على بوابته التي تسمى ب Gate. تجدر الاشارة أن ترانزستورات تأثير المجال JFET منقسمة الى نوعين وهما :
- ترانزيستور N-Channel JEFT
- ترانزيستور P-Channel JEFT
- مزايا ترانزيستور تأثير مجال الوصل JFET
- سهولة التصنيع بالمقارنة مع ترانزستورات أخرى
- الاستقرار الحراري
- كونه لا يحتل مساحة كبيرة بداخل الدائرة المتكاملة IC
- كونه يتحمل تيارات كبيرة وبالتالي كفاءة كبيرة مقارنة بترونزستور BJT
- له استعمالات كثيرة، فقد يستخدم كمضخم جهد وقد يستعمل كسويتش وغيرها من الاستعمالات.
3.2.2- ترانزيستور تأثير المجال شبه الموصل MOSFET
تعد ترانزستورات تأثير المجال شبه الموصل او ما يسطلح عليه بالانجليزية ب Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor من أهم جميع الترونزستورات، حيث أن استعمالته لا تعد، فقد يستعمل في الدارات البسيطة كما قد يستعمل في الدوائر المتكاملة وفي تصميم الرقائق المعقدة بكفاءة علية.
تجدر الاشارة الى ان الموسفت له ثلاثة أطرف رئيسية وهي :
- الصرف Drain
- المنبع Source
- البوابة Gate ( طرف تلقي اشارة الكنترول و التحكم في عملية تمرير التيار الكهربائي ).
- مزايا ترانزيستور الموسفت MOSFET
- احتلاله لمساحة غير كبيرة بداخل الدوائر المتكاملة
- سهولة التصنيع
- البوابة Gate معزولة بشكل تام عن الدراين والسورس
- كون مقاومة الدخل الخاصة به كبيرة وبالتالي أكثر كفاءة
- استعماات كثيرة كما أشرنا من قبل.
3.3 - ترونزستور أحادي الوصلة UJT
يعتبر ترانزيستور أحادي الوصلة بالانجليزية "Unijunction Transistor" من أهم المكونات الالكترونية التي تستعمل في توليد النبضات Oscillations، دارات كشف المستوى ودارات التوقيت وغيرها من أنظمة توليد النبضات.
لهذا الترونزستور ثلاثة أطراف وهي :
- القاعدة الأولى B1
- القاعدة الثانية B2
- المشع N ويعمل كمفتاح تحكم في التيار الكهربائي (ويكونه قضيب من السيليكون ).
4- استخدامات الترونزستور
في الحقيقة لا يمكن حصر استخداماته لكن سنتطرق فيما يلي الى البعض منها :
مضخم للإشارة الالكترونية.
يستخدم كسويتش او مفتاح إلكتروني.
مولّد النبضات والاشارات.
التحكم في الدارات الالكترونية.
عاكس للإشارة الالكترونية.
منظّم لدوائر الفولت المستمر
5- طريقة فحص الترونزستور
5.1- فحص الترانزيستور من نوع PNP
نضبط جهاز الأفوميتر على قياس الديود، ثم نضع الطرف الأحمر للأفوميتر على القاعدة Base والطرف الاسود مرة على المجمع Collector ومرة على الباعث Emitter اذا لاحظنا ان المقاومة منخفضة فهذا يعني أن نوع الترونزستور هو PNP
لاحظ ان اتجاه السهم في ترانزستور PNP يكون نحو القاعدة وهذه طريقة أخرى لتحديد نوعية الترانزستورات انطلاقا من مخططه فقط.
5.2- فحص الترونزستور من نوع NPN
نقوم بضبط جهاز الأفو على قياس الدايود، ثم نضع الطرف الأسود للأفوميتر على القاعدة Base والطرف الأحمر مرة على المجمع Collector ومرة أخرى على الباعث Emitter اذا لاحظنا ان سعة المقاومة منخفضة فهذا يعني أن نوع الترانزيستور هو NPN
اتجاه السهم في ترانزستور NPN يكون نحو الباعث .
6- طريقة قياس الترونزستور
تنبغي الاشارة أن المجمع Collector يشار له بالحرف (C) والباعث Emitter بالحرف (E) بينما القاعدة يرمز لها بالحرف (B) وهو الطرف الذي يكون بوسط الترونزيستور غالبا.
6.1- قياس الترانزستورات NPN
باستعمال جهاز الأفوميتر، نقوم بوضعه على مؤشر المقاومة ثم نقوم بوضع القطب الاحمر للأفوميتر على القاعدة Base ونضع الطرف الاسود للافوميتر على الباعث وفي المرة الثانية على المجمع : يجب أن يعطي مؤشر الأفو مقاومة عالية أو لا نهائية، بعدها نضع القطب الاحمر للأفو ميتر على المجمع والقطب الأسود على الباعث فيجب أن تكون النتيجة مقامة عالية، ثم نضع الطرف الأسود للأفوميتر على المجمع Collector والطرف الاحمر على الباعث Emitter ، يجب ان تكون المقاومة الاومية عاليا ولا نهائية وبالتالي اذا تحققت هاته الخطوات فالترونزيستور سالم وفي حالة جيدة.
6.2- قياس الترانزستورات PNP
أذا تحققت الشروط التالية في الترونزستور PNP فهذا يعني أنه جيد : نضبط جهاز الأفوميتر على المقاومة ثم نضع الطرف الاسود للافو على القاعدة Base ونضع الطرف الاحمر مرة على الباعث ومرة على المجمع، فيجب ان يكون قياس المقاومة الاومية عالي ولا نهائي، بعدها نضع الطرف الاحمر على الباعث والطرف الاسود للأفو على المجمع، يجب ان تكون المقاومة الاومية مرتفعة لكن لا نهائية، كذالك نقوم بوضع الطرف الاسود على الباعث والطرف الاحمر على المجمع عندها يجب ان نحصل على مقاومة كبيرة ولا نهائية.
7- فحص وقياس الموسفت ترانزستور
سنتعرف فيما يلي أفضل طريقة لفحص وقياس الترانزستور موسفت MOSFET:
نقوم أولا بوضع مؤشر الأفوميتر على الدايود أو المقاومة بعدها نقوم بلمس البوابة Gate و المصدر Source بسلك حتى نعمل دارة قصيرة أو بالانجليزية Short Circuit وذلك لتفريغ الشحنة الموجدوة بينهما، بعدها نضع الطرف السالب للميلتميتر على المصدر Source ونجعله ثابث عليه خلال كافة خطوات الفحص، بعدها نضع الطرف الموجب للأفوميتر على المصرف Drain. هكذا قمنا بتفريغ الشحنة الموجودة على البوابة Gate وبالتالي لن يمر تيار كهربائي, مع العلم أنه عند الفحص يجب أن نحصل على مقاومة عالية OL لأن الموسفت ترونزستور دارة مفتوحة Open Circuit .
وعندما نضع الطرف السالب للميلتميتر على المصدر ونضع الطرف الموجب على البوابة، ستعطى بهذه الطريقة شحنة للترانزيستور وبالتالي سوف يتحول إلى دارة قصيرة Circuit Short وبالتالي تمر الالكترونات بين المصدر والمصرف. ومع وضع طرف الافو السالب على المصدر Source ننقل الطرف الموجب إلى المصرف مرة ثانية لنلاحظ وجود شورت Short بين المصدر والمصرف أو مقاومة جد صغيرة وبالتالي حدوث طنين الدال على الشورت، وبالتالي نستنتج من ذالك أن الترانزستور موسفت أصبح في وضع Switch Closed وبذلك يكون سليم 100% .
وفي حالة إذا أعطي الأفوميتر مقاومة عالية فهذا دليل واضع على أن الترانزستورموسفت تالف ويحتاج للتغيير.
أرجو أن ينال موضوع الترانزستورات والموسفت ترونزستور اعجابكم وأتمنى أن اكون قد أجبت على ما هو الترانزستور بشكل كامل. وان شاء الله سنتناول في موضوع مفصل قادم تطبيقات الترانزستور.
مرحبا بتعليقاتكم وملاحظاتكم أعزائي..
مواقع صادقة تناولت نفس المقال (ما هو الترونزستور) بشرح مختصر .
تعليقات
إرسال تعليق