الرئيسية
دراسة الترانزستور وطرق استخداماته المختلفة
موضوع جديد يتناول طرق استخدام الترانزستور كــ :
( سوتش - مذبذب - مضخم اشارات - منظم جهد
الترانزستور
وهو التطور الحديث للصمام الكهربى
القديم الذى يشبه المصباح والذى يحتاج لقاعدة خاصة لتثبيته وله عيوب كثيرة
بالمقارنة مع الترانزستور الحديث وهذه إحدى أشكاله قديما
أما الترانزستور الحديث فله أشكال مختلفة وحجم صغير وكفائة أعلى مثل الأشكال التالية
ولن ندخل فى تفاصيل المقارنة
لكن ندخل مباشرة لتكوين الترانزستور الذى يتكون من أشباه الموصلات وليس
فتيل تسخين و شبكات حاكمة وأنبوب زجاجى وإنما فقط ثلاث بلورات من أشباه
الموصلات
بللورة للقاعدة وبللورتان مختلفتان عن القاعدة وهما المجمع و المشع
القاعدة متصلة بالبلورة السالبة ونقصد بكلمة بللورة ( وصلة رقيقة من أشباه
الموصلات ) والمشع متصل بالبلورة الموجبة والمجمع متصل بالبللورة الموجبة
الأخرى كما فى الشكل التالى
وإذا تم التصنيع من بلورات مخالفة لهذه الأقطاب فتكون كالشكل التالى
والآن وقبل أن ننتقل لطريقة العمل
يجب أن نلقى نظرة على الدايود ( الموحد الكهربائى ) ضرورى لأننا بحاجة
لمعرفة كيف تعمل أشباه الموصلات من حيث التوصيل الأمامى والعكسى
وهو عبارة عن
بلورتان مختلفتان القطبية احدهما موجبة ويرمز لها بالرمز ( P ) والأخرى
سالبة ويرمز لها بالرمز ( n ) وهو يعمل كصمام يسمح بمرور التيار فى حالة
التوصيل الأمامى ولا يسمح له بالمرور فى حالة التوصيل العكسى
والبلورات كما سبق الذكر أنها من مادة شبه موصلة مثل الجرمانيوم أو السيليكون ولها نظام وتقنية فى مقدار الشوائب حيث أنهاتصنع من شريحة صغيرة من السيليكون على سبيل المثال ، يتم فيها زرع شوائب ثلاثية أو خماسية التكافؤ .
لن نخوض فى
كيفية حركة الإلكترونات وكيف يتم انتقالها لتملأ الفجوات بالبلورة الموجبة
ثم يكون هناك عزل حتى يتم توصيل التيار الأمامى ولكن نتكلم مباشرا على نوع
الإنحياز
فى حالة التوصيل الأمامى فقط يعمل الدايود على السماح بمرور التيار
وهذه هى قاعدة توصيل الدايود
واستطعنا الإستفادة من الدايود على سبيل المثال فى عمل تحديد اتجاه سير
التيار وبذلك استطعنا الحصول على تيار مستمر من تيار متغير
والآن نعود
للترانزستور الذى وجدناه يشبه الدايود غير أنه يزيد عليه ببلورة ثالثة ومن
هنا فيمكننا تشبيهه بأنه عبارة عن دايودان متحدان الوسط كما فى الشكل
التالى
والسؤال هل يمكننا استخدام الترانزستور بدلا من عدد 2 دايود ؟
وهل يمكننا استخدام 2 ترانزستور كعدد 4 دايود لعمل قنطرة توحيد التيار ؟
وهل يمكننا توصيل دايودان لنحصل على ترانزستور ؟
هتان الرسمتان
لتوضيح الفكرة واتجاه البلورات السالبة والموجبة لكن لا يمكن استخدام
الدايودات كترانزستور أبدا ولا يمكن أن يحل الترانزستور مكان الدايودات إلا
من النواحى النظرية فقط و سيظهر هذا بوضوح فى التجربة التالية عند استخدام
الترانزستور كسوتش أى مفتاح توصيل يتحكم التيار فى تشغيله أو إطفائة وسنرى
كيف ينتقل التيار من المشع إلى المجمع أما فى حالة الدايود فمستحيل انتقال
التيار عبر الدايودان المعكوسان فى الرسمة السابقة والإختلاف يرجع إلى أن
الموضوع ليس موضوع ترتيب بلورات فقط إنما هى نسب دقيقة يتم تحديدها بدقة
بالغة وبأحجام تختلف عن بعضها فليست بلورة المشع بحجم بلورة المجمع أو
بلورة القاعدة وهذا يتسبب فى قياس كل طرفان عن غيرهما من موديل لآخر
وبالنسبة للترانزستور الواحد تجد أن المقاومة بين المجمع والقاعدة أقل منها
بين القاعدة والمشع والمقاومة بين المشع والمجمع عالية جدا وبمجرد مرور
تيار أمامى بسيط للقاعدة تجد المقاومة بين المجمع والمشع صغيرة ،
والآن إلى التجربة التالية والتى
توضح أولى استخدامات الترانزستور كمفتاح ولنركز جيدا كيف يعمل وهذه التجربة
أساس عمل الترانزستور والدخول إلى لغز هذا العنصر الذى أحدث ثورة فى عالم
الإلكترونيات والذى نقل مستواها من حالة الصمامات ومشاكلها إلى حال مختلف
مما جعل من البحث فى موضوع أشباه الموصلات اهتماما حتى تم التوصل لعمل
المتكاملات بعد ذلك ،
توجد طريقتان لقياس الترانزستور
1- طريقة الأفوميتر : وهى تعتمد على المقاومة
2- طريقة توصيل انحيازات للتعرف على سلامة الترانزستور وتحديد أطرافه
والأسرع هو معرفة طريقة قياس الموحد وهى كالتالى :
نضبط مقياس الأوم ميتر على محيز 10 كيلو أوم ونجرب أن نقيس دايود كما فى الرسم ed]فى إلحالة الأولى وضعنا الطرف الموجب على القطب
الموجب للدايود فنجد أن الأوم ميتر يتحرك ليقرأ قيمة مقاومة هذا الديود أما
فى حالة التوصيل العكسى فى الرسمة الثانية لن يتحرك وهكذا يكون الدايود
سليم و بما أننا شبهنا الترانزستور بأنه عبارة عن دايودان متصلان عند طرف
القاعدة فإننا سنطبق القياس على كل طرفان على حدة من أطراف الترانزستور
ونسجل القراءات حتى نحصل على الطرف الذى يقرأ مع الطرفان الباقيان فيكون
هذا الطرف هو الطرف المشترك ألا وهو القاعدة وفى هذه الحالة إذا كان طرف
القاعدة متصل مع الطرف الموجب لمقياس الأوم ميتر فيكون الترانزستور من نوع
N-P-N وإن كان الطرف المشترك متصل بالطرف السالب للأوم ميتر فيكون
الترانزستور من النوع P-N-P
وإن كان أى قراءات تدل على تلف أى موحد من مكونات الترانزستور فيكون الترانزستور تالف
الترانزستور كمفتاح ( SWITCHE )
موضوع جديد يتناول طرق استخدام الترانزستور كــ :
( سوتش - مذبذب - مضخم اشارات - منظم جهد
الترانزستور
وهو التطور الحديث للصمام الكهربى
القديم الذى يشبه المصباح والذى يحتاج لقاعدة خاصة لتثبيته وله عيوب كثيرة
بالمقارنة مع الترانزستور الحديث وهذه إحدى أشكاله قديما
أما الترانزستور الحديث فله أشكال مختلفة وحجم صغير وكفائة أعلى مثل الأشكال التالية
ولن ندخل فى تفاصيل المقارنة
لكن ندخل مباشرة لتكوين الترانزستور الذى يتكون من أشباه الموصلات وليس
فتيل تسخين و شبكات حاكمة وأنبوب زجاجى وإنما فقط ثلاث بلورات من أشباه
الموصلات
بللورة للقاعدة وبللورتان مختلفتان عن القاعدة وهما المجمع و المشع
القاعدة متصلة بالبلورة السالبة ونقصد بكلمة بللورة ( وصلة رقيقة من أشباه
الموصلات ) والمشع متصل بالبلورة الموجبة والمجمع متصل بالبللورة الموجبة
الأخرى كما فى الشكل التالى
وإذا تم التصنيع من بلورات مخالفة لهذه الأقطاب فتكون كالشكل التالى
والآن وقبل أن ننتقل لطريقة العمل
يجب أن نلقى نظرة على الدايود ( الموحد الكهربائى ) ضرورى لأننا بحاجة
لمعرفة كيف تعمل أشباه الموصلات من حيث التوصيل الأمامى والعكسى
وهو عبارة عن
بلورتان مختلفتان القطبية احدهما موجبة ويرمز لها بالرمز ( P ) والأخرى
سالبة ويرمز لها بالرمز ( n ) وهو يعمل كصمام يسمح بمرور التيار فى حالة
التوصيل الأمامى ولا يسمح له بالمرور فى حالة التوصيل العكسى
والبلورات كما سبق الذكر أنها من مادة شبه موصلة مثل الجرمانيوم أو السيليكون ولها نظام وتقنية فى مقدار الشوائب حيث أنهاتصنع من شريحة صغيرة من السيليكون على سبيل المثال ، يتم فيها زرع شوائب ثلاثية أو خماسية التكافؤ .
لن نخوض فى
كيفية حركة الإلكترونات وكيف يتم انتقالها لتملأ الفجوات بالبلورة الموجبة
ثم يكون هناك عزل حتى يتم توصيل التيار الأمامى ولكن نتكلم مباشرا على نوع
الإنحياز
فى حالة التوصيل الأمامى فقط يعمل الدايود على السماح بمرور التيار
وهذه هى قاعدة توصيل الدايود
واستطعنا الإستفادة من الدايود على سبيل المثال فى عمل تحديد اتجاه سير
التيار وبذلك استطعنا الحصول على تيار مستمر من تيار متغير
والآن نعود
للترانزستور الذى وجدناه يشبه الدايود غير أنه يزيد عليه ببلورة ثالثة ومن
هنا فيمكننا تشبيهه بأنه عبارة عن دايودان متحدان الوسط كما فى الشكل
التالى
والسؤال هل يمكننا استخدام الترانزستور بدلا من عدد 2 دايود ؟
وهل يمكننا استخدام 2 ترانزستور كعدد 4 دايود لعمل قنطرة توحيد التيار ؟
وهل يمكننا توصيل دايودان لنحصل على ترانزستور ؟
هتان الرسمتان
لتوضيح الفكرة واتجاه البلورات السالبة والموجبة لكن لا يمكن استخدام
الدايودات كترانزستور أبدا ولا يمكن أن يحل الترانزستور مكان الدايودات إلا
من النواحى النظرية فقط و سيظهر هذا بوضوح فى التجربة التالية عند استخدام
الترانزستور كسوتش أى مفتاح توصيل يتحكم التيار فى تشغيله أو إطفائة وسنرى
كيف ينتقل التيار من المشع إلى المجمع أما فى حالة الدايود فمستحيل انتقال
التيار عبر الدايودان المعكوسان فى الرسمة السابقة والإختلاف يرجع إلى أن
الموضوع ليس موضوع ترتيب بلورات فقط إنما هى نسب دقيقة يتم تحديدها بدقة
بالغة وبأحجام تختلف عن بعضها فليست بلورة المشع بحجم بلورة المجمع أو
بلورة القاعدة وهذا يتسبب فى قياس كل طرفان عن غيرهما من موديل لآخر
وبالنسبة للترانزستور الواحد تجد أن المقاومة بين المجمع والقاعدة أقل منها
بين القاعدة والمشع والمقاومة بين المشع والمجمع عالية جدا وبمجرد مرور
تيار أمامى بسيط للقاعدة تجد المقاومة بين المجمع والمشع صغيرة ،
والآن إلى التجربة التالية والتى
توضح أولى استخدامات الترانزستور كمفتاح ولنركز جيدا كيف يعمل وهذه التجربة
أساس عمل الترانزستور والدخول إلى لغز هذا العنصر الذى أحدث ثورة فى عالم
الإلكترونيات والذى نقل مستواها من حالة الصمامات ومشاكلها إلى حال مختلف
مما جعل من البحث فى موضوع أشباه الموصلات اهتماما حتى تم التوصل لعمل
المتكاملات بعد ذلك ،
توجد طريقتان لقياس الترانزستور
1- طريقة الأفوميتر : وهى تعتمد على المقاومة
2- طريقة توصيل انحيازات للتعرف على سلامة الترانزستور وتحديد أطرافه
والأسرع هو معرفة طريقة قياس الموحد وهى كالتالى :
نضبط مقياس الأوم ميتر على محيز 10 كيلو أوم ونجرب أن نقيس دايود كما فى الرسم ed]فى إلحالة الأولى وضعنا الطرف الموجب على القطب
الموجب للدايود فنجد أن الأوم ميتر يتحرك ليقرأ قيمة مقاومة هذا الديود أما
فى حالة التوصيل العكسى فى الرسمة الثانية لن يتحرك وهكذا يكون الدايود
سليم و بما أننا شبهنا الترانزستور بأنه عبارة عن دايودان متصلان عند طرف
القاعدة فإننا سنطبق القياس على كل طرفان على حدة من أطراف الترانزستور
ونسجل القراءات حتى نحصل على الطرف الذى يقرأ مع الطرفان الباقيان فيكون
هذا الطرف هو الطرف المشترك ألا وهو القاعدة وفى هذه الحالة إذا كان طرف
القاعدة متصل مع الطرف الموجب لمقياس الأوم ميتر فيكون الترانزستور من نوع
N-P-N وإن كان الطرف المشترك متصل بالطرف السالب للأوم ميتر فيكون
الترانزستور من النوع P-N-P
وإن كان أى قراءات تدل على تلف أى موحد من مكونات الترانزستور فيكون الترانزستور تالف
الترانزستور كمفتاح ( SWITCHE )
قم بتوصيل الترانزستور كما فى هذا المخطط :
هذا هو التوصيل الأمامى للترانزستور ، وها قد قمنا بتحريك المفتاح ليعمل على السماح للتيار السالب المار عبر المفاوم R2
للدخول إلى القاعدة ذات البلورة السالبة وبهذا يكون التوصيل أمامى حيث أن
المشع الموجب متصل بالقطب الموجب للباور فيضئ الليد وفى حالة فصل المفتاح
سيتم قطع تيار القاعدة فيتوقف الترانزستور تماما عن العمل
والذى قد يبدو غريبا هو أن الليد متصل بالطرف
السالب و نحن كل ما علينا توصيل نفس القطب السالب للترانزستور ليعمل على
مرور التيار الموجب من المشع إلى المجمع وكأننا نتعامل مع بوابة نعطيها
إشارة لتسمح بالوصل أو القطع !!
معلومات جانبية:
المقاومة المتصلة مع الليد للحد من شدة التيار المارة لليد ويمكن حذفها لو أننا سنستخدم مصباح 6 فولت - 9 فولت ، والمقاومة R2 لخفض التيار المار عبر القاعدة للترانزستور ويمكن خفضها لاحقا إلى 1 كيلو أوم لكن ليس فى هذه التجربة ،
هذه من وجهة نظرى أهم تجربة للترانزستور لفهم طريقة عمله وتوصيله ، والآن يمكننا متابعة التجارب
ننتقل لإضافة تطوير أكثر لهذا المفتاح الترانزستورى
نحن الآن نستخدم الترانزستور كسوتش و هنا سنضيف مكثف من النوع الكيميائى ( الكتروليتى ) 100 مايكرو فاراد 16 فولت
كما فى المخطط
عرفنا أننا إذا قفلنا المفتاح SW1 سيضئ الليد و الآن :-
1- سنقوم بقفل SW1 ليضئ الليد
2- ثم نقوم بقفل المفتاح SW2
ماذا حدث ؟ ؟
لقد انطفئ الليد ثم عاد وأضاء سريعا واستقر مضيئا ! !
3- و الآن نقوم بفتح المفتاح SW2 أولا ثم المفتاح SW1
والآن الليد منطفئ لأن المفتاح SW1 مفتوح .
4- قم بقفل المفتاح SW2 ستلاحظ إضاءة الليد ثم انطفاءه تدريجيا ببطء رغم أن المفتاح SW1 مفتوح !
التفسير :
أننا فى الخطوة رقم 2 قمنا بعمل شحن للمكثف
الفارغ مما جعل التيار يتجه كاملا لشحن المكثف الفارغ ذى المقاومة المنخفضة
وترك الترانزستور فانطفئ الليد وأثناء عملية الشحن تزداد مقاومة المكثف
ويعود التيار تدريجيا وبسرعة لقاعدة الترانزستور فيعاد إضاءة الليد تدريجيا
ولكن بسرعة عالية لأن شحن المكثف لا تأخذ إلا وقت صغير جدا وقد لا يلاحظ
تدريج إضاءة الليد ،
فى الخطوة 4 كان المفتاح SW1 مفتوح ولكن عند قفل
المفتاح SW2 قمنا بتوصيل المكثف المشحون ليعمل كبطارية على طرف القاعدة مما
جعل الليد يضئ ولكن تضعف قوة الإضاءة تدريجيا حتى تكتمل عملية تفريغ
المكثف الكيميائى ذى 100 مايكرو
معلومة جانبية : كلما
كان المكثف ذى سعة أكبر كانت عملية الشحن والتفريغ أقل من حيث السرعة (
أبطء ) أى أطول زمنا وكلما كانت سعة المكثف أقل كانت سرعة الشحن والتفريغ
أسرع
كما فى المخطط
عرفنا أننا إذا قفلنا المفتاح SW1 سيضئ الليد و الآن :-
1- سنقوم بقفل SW1 ليضئ الليد
2- ثم نقوم بقفل المفتاح SW2
ماذا حدث ؟ ؟
لقد انطفئ الليد ثم عاد وأضاء سريعا واستقر مضيئا ! !
3- و الآن نقوم بفتح المفتاح SW2 أولا ثم المفتاح SW1
والآن الليد منطفئ لأن المفتاح SW1 مفتوح .
4- قم بقفل المفتاح SW2 ستلاحظ إضاءة الليد ثم انطفاءه تدريجيا ببطء رغم أن المفتاح SW1 مفتوح !
التفسير :
أننا فى الخطوة رقم 2 قمنا بعمل شحن للمكثف
الفارغ مما جعل التيار يتجه كاملا لشحن المكثف الفارغ ذى المقاومة المنخفضة
وترك الترانزستور فانطفئ الليد وأثناء عملية الشحن تزداد مقاومة المكثف
ويعود التيار تدريجيا وبسرعة لقاعدة الترانزستور فيعاد إضاءة الليد تدريجيا
ولكن بسرعة عالية لأن شحن المكثف لا تأخذ إلا وقت صغير جدا وقد لا يلاحظ
تدريج إضاءة الليد ،
فى الخطوة 4 كان المفتاح SW1 مفتوح ولكن عند قفل
المفتاح SW2 قمنا بتوصيل المكثف المشحون ليعمل كبطارية على طرف القاعدة مما
جعل الليد يضئ ولكن تضعف قوة الإضاءة تدريجيا حتى تكتمل عملية تفريغ
المكثف الكيميائى ذى 100 مايكرو
معلومة جانبية : كلما
كان المكثف ذى سعة أكبر كانت عملية الشحن والتفريغ أقل من حيث السرعة (
أبطء ) أى أطول زمنا وكلما كانت سعة المكثف أقل كانت سرعة الشحن والتفريغ
أسرع
» الفرق بين شاشات البلازما وال LCD
» اليكم دوائر بور توشيبا
» اليكم احدث ملف قنوات كيوماكس 999 فرجن 8 ابو فلاشة
» سوفت وملف قنوات هليوتك 2000 وايجل 2000 القديم
» سوفت اصلى هليوتك 5000 حديث
» طريقة توصيل دائرةA-V للاجهزة القديمة
» ملف قنوات ستار 888 الصينى
» اطلب اى استفسار عن الايسيهات