الأجهزة الإلكترونية عالم كبير ليس له حدود، حيث تطورت واستخدمت الكثير من التكنولوجيا في خدمة الإنسان.
ويعتبر الترانزستور من أحد هذه الأجهزة التي لها استخدامات وشهرة واسعة.
وما سنتعرف عليه في مقال اليوم وهو استخدام الترانزستور كمفتاح.
تعريف الترانزستور
- يعتبر الترانزستور من أهم الاختراعات في العصر الحديث في مجال الإلكترونيات.
- ويعرف الترانزستور على أنه قطعة إلكترونية صغيرة الحجم، والتي تتكون من بعض المواد الشبه موصلة.
- وللترانزستور ثلاث أرجل ويوجد على الأطراف المادة شبه الموصلة وتكون متشابهة.
- بينما تكون مختلفة في الوسط.
- يقوم الترانزستور بعمل محل الصمامات المفرغة الكبيرة الحجم، والذي ينقسم ثنائي القطب منه إلى نوعين أساسيين.
- ولهم الاستخدام الكبير والمنتشر وهما PNP و NPN.
- وتم اختراع الترانزستور بواسطة العلماء جون باردين، والتر براتين ووليام شوكلي أثناء الحرب العالمية الثانية.
- وكان بالتحديد عام 1947 وحصدوا هؤلاء العلماء جائزة نوبل في الفيزياء مقابل أعمالهم وأبحاثهم في مجال الترانزستورات.
- نال جون باردين جائزة نوبل مرة ثانية سنة 1972، وكانت نظير الأبحاث في مجال المواد فائقة التوصيل.
اخترنا لك: ما لا تعرفه عن الترانزستور
استخدامات الترانزستور كمفتاح
يلجأ الكثيرون إلى استخدام الترانزستور كمفتاح لتوصيل وفصل دائرة التيار الكهربائي.
ويمكن التمثيل عن ذلك في عند أخذ دائرة كهربائية بسيطة مكونة من الآتي:
- مصدر للجهد ومتصل بمقاومة.
- والمقاومة متصلة بمفتاح أو أرضي.
- عندما يكون المفتاح مفتوح يكون الجهد حينها على طرفي المقاومة مساوي لجهد المصدر والتيار لا يسري.
- أما إذا كان مغلق يكون الجهد على طرفي المقاومة المتصل بالمفتاح صفرًا.
- حيث يتشكل فرق في الجهد حول طرفي المقاومة فينتقل التيار الكهربائي ويسري.
وعند وضع الترانزستور في الدائرة موضع المفتاح حينها يكون آلية العمل فيه كالتالي:
- عند وجود التيار في القاعدة ال (ib) مقدارها صفر يصبح الترانزستور كأنه مقاومة عالية ومنع مرور التيار الكهربائي.
- ويكون في هذه الحالة كأنه مفتاح مفتوح.
- والعكس عندما يكون التيار في القاعدة أقصاه.
- فإنه يعمل على تشكيل فرق جهد مختلف بين الطرفين ويقوم بتوصيل التيار الكهربائي.
- ويكون في هذه الحالة كأنه مفتاح مغلق.
ما هي أطراف الترانزستور؟
لكل ترانزستور ثلاث أطراف أساسية وهي القاعدة والمجمع والباعث ولكل منهم عمله المخصص له وهو:
- الباعث هو طرف جانبي يكون الشحنات الكهربائية به بتركيز عالي ويرمز له بالرمز (E).
- وعن طريق هذا التجمع يقوم بتوليد الإلكترونات وبالتالي توليد التيار الكهربائي.
- المجمع ويرمز له بالرمز (C) وهو بمثابة طرف جانبي أخر بعكس الباعث ولكن تركيز الشحنات فيه أقل.
- ويقوم بتجميع التيار القادم من الباعث.
- القاعدة: وهي الطرف المتوسط بين المجمع والباعث ويقوم بالتحكم في اتجاه وكمية التيار الكهربائي ويرمز له بالرمز (B).
عوامل استخدام الترانزستور كمفتاح
يوجد العديد من الحالات التي يلجأ فيها الإنسان استخدام الترانزستور كمفتاح وهي:
- حالة الفصل: والذي يقوم فيه الترانزستور بفصل التيار الكهربائي المار عبر المجمع والباعث.
- ونشبهه في هذه الحالة بالمفتاح المفتوح.
- حالة التشغيل: والتي يكون فيها توصيل التيار الموجود بالقاعدة حيث يمر في الترانزستور وتصبح الدائرة مغلقة والتيار الكهربائي يكون متصل.
لذلك يجب الأخذ في الاعتبار بعض العوامل في اختيار الترانزستور لعمله كمفتاح للحالتين السابقتين وهي:
- يجب العلم بأقصى جهد وتيار يمكن أن تحمله الترانزستور قبل استخدامه.
- ما هو نوه الترانزستور هل هو NPN أم PNP.
- معرفة أطراف الترانزستور.
- قراءة الداتا على الترانزستور لمعرفة المعلومات عنه.
- قيمة البيتا الخاصة بالترانزستور ومقاومة القاعدة.
اقرأ أيضا: كيفية فحص الترانزستور بالصور
ما هي أنواع الترانزستور؟
يوجد العديد من أنواع الترانزستور والتي يختلف كل منها عن الأخر اختلافا بسيطًا، ولكن لكل نوع استخدام.
ويمكن لنا أن نقوم بعرضهم في الآتي:
- عند استخدامه كشبه موصل تكون هناك أنواع شهيرة وهي:
- سليكوني، زرنيخي، كربيدي سليكوني، جاليومي، جرمانيومي.
- النوع وفقًا للبناء الداخلي له متمثل في الآتي:
- IGBT المقحل ذو البوابة المعزولة، MOSFET تأثير المجال، BJT ثنائي القطب.
- النوع وفق القطبية، ويكون كالآتي:
- NPN من النوع السالب، PNP من النوع الموجب.
- النوع وفق قدرة التشغيل، صغير ومتوسط وكبير.
- النوع وفق التردد، هل هو موجات راديوية أو موجات ميكرو مترية.
- وفق التطبيق المستخدم فيه، هل استخدامه كمفتاح أو متعدد الأغراض أو زوجي متماثل أو عالي نسبة التكبير.
- النوع وفق التغليف الفيزيائي، هل ذو ثقب معدني أو بلاستيكي أو المحمل له سطحيا، أو سلسلة شبكة الكور.
مزايا استخدام الترانزستور عن الصمامات الإلكترونية
يفضل العديد من الأشخاص العمل على الترانزستور بدلًا من الصمامات الإلكترونية وذلك للآتي:
- لا يستهلك طاقة كهربائية عند العمل به.
- يتميز الترانزستور بالوزن والحجم الخفيف مما يسهل استخدامه في أدق الأجهزة الإلكترونية.
- يقوم الترانزستور بالعمل على جهد أقل من الصمامات.
- لا يتطلب الترانزستور تسخين مسبق قبل الاستخدام.
- كفاءة عمل الترانزستور أعلى بكثير من الصمامات.
- يملك عمر أطول في الاستخدام، تصل إلى أعوام كثيرة.
- له حساسية عالية للضوء في بعض معدات التصوير.
أهمية الترانزستور
تأتي أهمية الترانزستور في عالم الصناعات الإلكترونية في الكثير من الأشياء ومنها:
- يعتبر العامل المشترك بين جميع الأجهزة الإلكترونية الحالية.
- حيث انه لا يوجد جهاز إلكتروني يخلو من الترانزستور.
- يمتلك قدرة فائقة على الإنتاج والحفاظ على مستواه في العمل بكفاءة في هذه الأجهزة.
- تكلفة إنتاجه زهيدة بالنسبة للبدائل الأخرى التي كانت تستخدم من سابق.
- يدخل في العديد من دوائر التحكم الإلكترونية والميكانيكية.
- تصميمه سهل وبسيط وصغر حجمه أعطى له الإمكانيات الكبيرة والمميزات السابقة.
أهمية وفوائد الأجهزة الإلكترونية
يوجد العديد من الفوائد والأهمية الكبيرة للأجهزة الإلكترونية والتي عادت على الإنسان بالكثير والكثير ومنها:
- أصبحت الأجهزة الإلكترونية وسيلة فعالة في العديد من الواحي منها مكافحة الجريمة وتعقب العديد من الآثار.
- استخدمت أجهزة إلكترونية كثيرة في مجالات التصنت والتصوير عن بعد والتتبع للعديد من وسائل المواصلات.
- تعتبر الأجهزة الإلكترونية وسيلة كبيرة جلبت النفع للبشرية لحمايتها من الكوارث الطبيعية واستشعارها عن بعد.
- استخدمت الأجهزة الإلكترونية في مجالات الحرائق وأجهزة الإنذار المختلفة.
- كما استخدمت الأجهزة الإلكترونية في الكثير من الصناعات المختلفة والتي مكنت من تطوير الصناعة.
- وفرز العيوب الغير مرئية بها، ومعرفة مدى جودة عملها من عدمه.
- استخدمت الأجهزة الإلكترونية في العديد من المجالات الطبية والكشف عن العديد من الأمراض.
- ومعرفة التشخيصات المختلفة للأمراض واستخدامها في الجراحات الدقيقة.
- استخدمت العديد من المؤسسات الأجهزة الإلكترونية في الصناعات الدقيقة، ومجال الطاقة ومجالات الذرة وعلوم الفضاء.
- تم استخدام الأجهزة الإلكترونية في العديد من الكشوفات والبحوث الجيولوجية والتي تدرس طبقات الأرض.
أثر التكنولوجيا على الإنسان
جاءت التكنولوجيا بكبير الأثر على البشرية والإنسانية في الآتي:
- جاءت التكنولوجيا بالكثير من النفع على الإنسان في العديد من مجالات حياته مثل.
- التعليم والطب والفلك والعلوم المختلفة والهندسة والزراعة والبناء.
- كذلك شملت الفوائد والأثر الكبير للتكنولوجيا على البشرية في المجالات الترفيهية ومجالات السفر والترحال.
- أيضا سهلت التكنولوجيا ووفرت الكثير من الجهد والوقت في إنجاز الأعمال المختلفة.
- كما شملت التكنولوجيا العديد من المميزات للإنسان في معرفة نواحي لم تكن ظاهرة له من قبل ووفرت له جهد كبير في اكتشافها.
