تعد الأجهزة الإلكترونية عالمًا كبيرًا ليس له حدود كما طورت وتستخدم العديد من التقنيات في خدمة الناس.
الترانزستور هو أحد هذه الأجهزة التي لها تطبيقات واسعة وشهرة.
وما سنتعلمه في مقال اليوم هو استخدام الترانزستور كمفتاح.
تعريف الترانزستور
- يعتبر الترانزستور من أهم اختراعات اليوم في مجال الإلكترونيات.
- يُعرَّف الترانزستور بأنه عنصر إلكتروني صغير مصنوع من مواد شبه موصلة.
- يحتوي الترانزستور على ثلاث أرجل، وتوضع مادة أشباه الموصلات في النهايات، وهي متشابهة.
- بينما هم في الوسط مختلفون.
- يستبدل الترانزستور الأنابيب المفرغة الكبيرة، والتي تنقسم منها الأنابيب ثنائية القطب إلى نوعين رئيسيين.
- الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هي PNP و NPN.
- اخترع العلماء جون باردين ووالتر براتين وويليام شوكلي الترانزستور خلال الحرب العالمية الثانية.
- في عام 1947 حصل هؤلاء العلماء على جائزة نوبل في الفيزياء لعملهم وأبحاثهم في مجال الترانزستورات.
- فاز جون باردين بجائزة نوبل مرة أخرى في عام 1972 لأبحاثه في المواد فائقة التوصيل.
اخترنا لك: ما لا تعرفه عن الترانزستور
باستخدام الترانزستور كمفتاح
يلجأ الكثيرون إلى استخدام الترانزستور كمفتاح لتشغيل وإيقاف دائرة التيار الكهربائي.
يمكن تمثيل ذلك من خلال أخذ مخطط بسيط للدائرة يتكون مما يلي:
- مصدر جهد ومتصل بمقاومة.
- المقاوم متصل بالمفتاح أو الأرض.
- عندما يكون المفتاح مفتوحًا، يكون الجهد عبر المقاوم مساويًا لجهد المصدر، ولا يتم تطبيق أي تيار.
- عندما يكون مغلقًا، يكون الجهد عبر طرفي المقاوم المتصل بالمفتاح صفرًا.
- حيث يتم تكوين فرق جهد حول طرفي المقاوم وينتقل التيار الكهربائي ويتدفق.
عند وضع الترانزستور في الدائرة في موضع التبديل، تكون آلية العمل فيه كما يلي:
- عندما يكون التيار في القاعدة (ib) صفرًا، يصبح الترانزستور بمثابة مقاومة عالية ويمنع تدفق التيار الكهربائي.
- وفي هذه الحالة يبدو وكأنه مفتاح عمومي.
- والعكس صحيح، عندما يكون التيار عند القاعدة أقصى.
- يعمل على إنشاء فرق جهد مختلف بين الطرفين وتوصيل تيار كهربائي.
- في هذه الحالة، يشبه المفتاح المقفل.
ما هي محطات الترانزستور؟
يحتوي كل ترانزستور على ثلاث محطات رئيسية وهي القاعدة والمجمع والباعث وكل منها يؤدي وظيفته الخاصة وهي:
- الباعث هو طرف جانبي تتركز فيه الشحنات الكهربائية بدرجة عالية ويشار إليها بالرمز (E).
- بسبب هذا التجميع، فإنه يولد إلكترونات وبالتالي يخلق تيارًا كهربائيًا.
- يُشار إلى المجمع بالرمز (C) وهو طرف جانبي آخر على عكس الباعث، لكن لديه تركيز أقل من الشحنات.
- يجمع التيار من الباعث.
- القاعدة: هذا هو الطرف الأوسط بين المجمع والباعث، وهو يتحكم في اتجاه وحجم التيار الكهربائي ويشار إليه بالرمز (B).
عوامل استخدام الترانزستور كمفتاح
هناك العديد من الحالات التي يلجأ فيها الشخص إلى استخدام الترانزستور كمفتاح وهي:
- حالة التشعب: حيث يفصل الترانزستور التيار الكهربائي المار عبر المجمع والباعث.
- نقارنه في هذه الحالة بمفتاح عمومي.
- حالة التشغيل: حيث يتم توصيل تيار القاعدة، حيث يمر عبر الترانزستور، تغلق الدائرة ويتم توصيل التيار الكهربائي.
لذلك يجب مراعاة بعض العوامل عند اختيار ترانزستور ليعمل كمفتاح للحالتين السابقتين وهي:
- من الضروري معرفة الحد الأقصى للجهد والتيار الذي يمكن أن يتعامل معه الترانزستور قبل استخدامه.
- ما هو الترانزستور NOH هو NPN أو PNP.
- تعرف على أطراف الترانزستور.
- اقرأ ورقة بيانات الترانزستور للتعرف عليها.
- قيمة بيتا الترانزستور والمقاومة الأساسية.
اقرأ أيضًا: كيفية التحقق من الترانزستور بالصور
ما هي أنواع الترانزستورات؟
هناك العديد من أنواع الترانزستورات وكل نوع مختلف قليلاً، لكن لكل نوع تطبيقه الخاص.
يمكننا تقديمها على النحو التالي:
- عند استخدامها كأشباه موصلات، فإن الأنواع الأكثر شيوعًا هي:
- السيليكون والزرنيخ وكربيد السيليكون والغاليوم والجرمانيوم.
- نوع المبنى الداخلي كالتالي:
- محول البوابة المعزولة مع IGBT، المجال MOSFET، ثنائي القطب BJT.
- اكتب وفقًا للقطبية، ويبدو كالتالي:
- NPN – نوع سلبي، PNP – إيجابي.
- اكتب حسب السعة الصغيرة والمتوسطة والكبيرة.
- يعتمد النوع على التردد، سواء كانت موجات الراديو أو الموجات الدقيقة.
- اعتمادًا على التطبيق الذي يتم استخدامه فيه، سواء تم استخدامه كمفتاح أو متعدد الأغراض أو زوج متوازن أو تكبير عالي.
- اكتب حسب العبوة المادية، سواء كانت معدنية مثقبة أو بلاستيكية أو محمل سطحي أو شبكة كروية.
مزايا استخدام الترانزستورات على الصمامات الإلكترونية
يفضل الكثير من الناس استخدام الترانزستورات بدلاً من الصمامات الإلكترونية للأسباب التالية:
- عند العمل معها، لا تستهلك الطاقة الكهربائية.
- يتميز الترانزستور بوزن وحجم صغير، مما يجعله سهل الاستخدام في أكثر الأجهزة الإلكترونية حساسية.
- يعمل الترانزستور بجهد أقل من المصهر.
- لا يتطلب الترانزستور التسخين المسبق قبل الاستخدام.
- كفاءة تشغيل الترانزستور أعلى بكثير من كفاءة المصهر.
- لها عمر خدمة أطول، يصل إلى سنوات عديدة.
- لديها حساسية عالية للضوء في بعض تقنيات التصوير الفوتوغرافي.
قيمة الترانزستور
تكمن أهمية الترانزستور في عالم الصناعة الإلكترونية في أشياء كثيرة منها:
- هذا هو القاسم المشترك لجميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة.
- حيث لا يوجد جهاز الكتروني بدون ترانزستور.
- لديها قدرة ممتازة على إنتاج والحفاظ على مستوى التشغيل الفعال في هذه الأجهزة.
- تكلفة إنتاجه منخفضة مقارنة بالبدائل الأخرى المستخدمة من قبل.
- يتم استخدامه في العديد من دوائر التحكم الإلكترونية والميكانيكية.
- البناء البسيط والخفيف والحجم الصغير أعطاه إمكانيات كبيرة ومزايا سابقة.
أهمية وفوائد الأجهزة الإلكترونية
هناك العديد من المزايا والأهمية الكبيرة للأجهزة الإلكترونية التي جلبت العديد والعديد من الفوائد للناس، منها:
- أصبحت الأجهزة الإلكترونية أداة فعالة في العديد من المجالات، بما في ذلك في مكافحة الجريمة وإيجاد العديد من الآثار.
- تم استخدام العديد من الأجهزة الإلكترونية للتنصت على العديد من المركبات وعرضها عن بعد وتتبعها.
- تعتبر الأجهزة الإلكترونية أداة عظيمة أفادت البشرية في الحماية من الكوارث والاستشعار عن بعد.
- تم استخدام الأجهزة الإلكترونية في مكافحة الحرائق وأجهزة الإنذار المختلفة.
- كما تم استخدام الأجهزة الإلكترونية في مختلف الصناعات، مما سمح بتطوير الصناعة.
- واكتشف العيوب غير المرئية واكتشف مدى نجاحها أم لا.
- تستخدم الأجهزة الإلكترونية في العديد من مجالات الطب والكشف عن العديد من الأمراض.
- معرفة التشخيصات المختلفة للأمراض واستخدامها في الجراحة الدقيقة.
- استخدمت العديد من المؤسسات الأجهزة الإلكترونية في الصناعات الدقيقة والطاقة والعلوم الذرية والفضائية.
- تم استخدام الأجهزة الإلكترونية في العديد من الدراسات الاستكشافية والجيولوجية التي تدرس طبقات الأرض.
تأثير التكنولوجيا على الناس
كان للتكنولوجيا تأثير كبير على البشرية والبشرية من خلال الطرق التالية:
- جلبت التكنولوجيا العديد من الفوائد للإنسان في كثير من مجالات حياته على سبيل المثال.
- التربية والطب والفلك والعلوم المختلفة والهندسة والزراعة والبناء.
- كما تضمنت الفوائد والتأثير الكبير للتكنولوجيا على البشرية في مجالات الترفيه والسفر والرحل.
- جعلت التكنولوجيا أيضًا الأمر أسهل ووفرت الكثير من الجهد والوقت في أداء الوظائف المختلفة.
- كما تضمنت التكنولوجيا مزايا عديدة للإنسان في معرفة الجوانب التي لم تكن واضحة له من قبل ومنحته مجهودًا كبيرًا لاكتشافها.
تحدثنا اليوم عن الاستخدام الكبير للترانزستورات كمفتاح وما هي أهميتها ومزاياها المختلفة في استخدامها.
تم تسليط الضوء على بعض أنواع الترانزستورات وتطبيقات كل نوع.
ما هو تأثير التكنولوجيا على حياة الإنسان وأهمية التكنولوجيا الحديثة للإنسانية.