تعريف:
الترانزستور هو عنصر إلكتروني ثلاثي الأطراف يُستخدم للتحكم في التيار الكهربائي داخل الدائرة الإلكترونية. يتم تصنيعه من مواد شبه موصلة، ويتوفر بنوعين رئيسيين: PNP و NPN.
مكونات الترانزستور:
- القاعدة (Base – B):
- تتكون من مادة شبه موصلة من النوع P (مثل الكربون الممزوج بالبورون).
- هذه المنطقة تحتوي على عدد قليل من الفجوات، مما يجعلها موصلًا ضعيفًا للكهرباء.
- تعتبر القاعدة أصغر جزء في الترانزستور لكنها تلعب دورًا حاسمًا في التحكم بمرور التيار.
- المجمع (Collector – C):
- يتكون من مادة شبه موصلة من النوع N (مثل الكربون الممزوج بالزرنيخ).
- يتميز بوجود إلكترونات زائدة، ما يجعله موصلاً جيدًا نسبيًا.
- المشع/الباعث (Emitter – E):
- مشابه لتركيب المجمع، ولكنه يتميز بكثافة أعلى من الإلكترونات بسبب التركيز العالي للزرنيخ، ما يجعله قادراً على إصدار عدد كبير من الإلكترونات.
عمل الترانزستور:
الترانزستور يعمل كجهاز يتحكم في التيار الكهربائي باستخدام جهد كهربائي معين. يمكنه العمل بوظيفتين أساسيتين:
- التضخيم (Amplification):
- يقوم بتضخيم التيار الصغير الداخل للقاعدة (IB) إلى تيار كبير يمر بين المجمع والمشع (IC).
- يتم التحكم في تيار المجمع (IC) من خلال التيار الصغير للقاعدة (IB).
- المفتاح الكهربائي (Switching):
- يعمل كقاطع أو موصل للتيار بناءً على الجهد المطبق على القاعدة.
- إذا كان الجهد كافيًا عند القاعدة، يمر تيار بين المجمع والمشع (ON). وإذا لم يكن هناك جهد كافٍ، يوقف الترانزستور مرور التيار (OFF).
كيفية عمل الترانزستور:
- عند توصيل القاعدة بجهد أعلى من المشع، يصبح الاتصال بين القاعدة والمشع مشابهًا للديود في الوضع الأمامي، مما يسمح بمرور التيار.
- يقوم المجمع، الذي يكون عند جهد أعلى، بسحب معظم الإلكترونات التي تمر من المشع.
- نتيجة لذلك، يتدفق تيار كبير بين المجمع والمشع (IC) بفعل تيار صغير من القاعدة (IB).
تيارات الترانزستور:
- تيار القاعدة (IB):
- تيار صغير جدًا، ولكنه التيار الأساسي الذي يتحكم في عمل الترانزستور.
- تيار المجمع (IC):
- التيار الكبير الذي يمر بين المجمع والمشع ويتناسب طرديًا مع تيار القاعدة حتى يصل إلى حالة التشبع.
العلاقة بين التيارين:
IC=β×IBIC = \beta \times IB
حيث β\beta هي معامل التكبير.
خصائص الترانزستور في الدوائر:
- عند وجود تيار صغير في القاعدة (IB):
- الترانزستور يسمح بمرور تيار أكبر بين المجمع والمشع.
- يستخدم هذا في تضخيم الإشارات أو تشغيل الأحمال الكبيرة.
- عند عدم وجود تيار في القاعدة:
- الترانزستور ينطفئ (OFF) ويوقف مرور التيار بين المجمع والمشع.
تطبيق عملي:
- عند توصيل الترانزستور في دائرة تحتوي على LED:
- إذا تم تطبيق تيار صغير على القاعدة، يقوم الترانزستور بتضخيم هذا التيار، مما يسمح لتيار كبير بالمرور من المجمع إلى المشع.
- يؤدي ذلك إلى إضاءة الـ LED بإضاءة قوية.
- إذا لم يكن هناك تيار عند القاعدة، لن يمر أي تيار عبر الترانزستور، ولن يضيء الـ LED.
الخلاصة:
- الترانزستور هو عنصر أساسي في الدوائر الإلكترونية يعمل كمكبر أو مفتاح للتيار.
- يتحكم تيار صغير (IB) في تيار كبير (IC)، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات في التضخيم والتحكم في الأحمال الكهربائية.
