كيف يعمل الترانزستور كمفتاح كهربائي

الترانزستور

الترانزستور (Transistor) هو قطعة إلكترونية تتكون من مواد شبه موصلة، له ثلاثة أرجل، تتشابه المادة شبه الموصلة على الأطراف، وتختلف في الوسط، ويعتبر من أهم الإختراعات في مجال الإلكترونيات، حيث حلَّ محل الصّمامات المفَّرغة كبيرة الحجم، وينقسم الترانزستور ثنائي القطب (Bipolar Junction Transistor) إلى نوعين هما PNP و NPN وهو الأكثر انتشاراً واستخداماً.

أطراف الترانزستور

الترانزستور له ثلاثة أطراف هي القاعدة B والمجمع C والباعث E.

• الباعث أو المشع (Emitter): هو طرف جانبي تكون الشحنات الكربائية متركزة عليه، بالتالي يقوم بتوليد الإلكترونات وتوليد التيار الكهربائي ويرمز له بحرف (E).

* القاعدة (Base): هي طرف المتوسط بين المشع والمجمع وهي التي تقوم بالتحكم في اتجاه وكمية التيار الكهربائي ويرمز لها بحرف (B).
* المجمع (Collector): هو طرف جانبي آخر، بعكس الباعث فهو أقل تركيزاً للشحنات الكهربائية والتي تقوم بدورها بتجميع التيار القادم من الباعث، ورمزه (E).

استخدامات الترانزستور

الترانزستور كمفتاح

المفتاح الميكانيكي يعمل على فصل التيار من الدائرة، بالتالي إطفاء الدائرة أو الجهاز، فلو أخذنا مثالاً لدائرة كهربائية بسيطة مكوّنة من مصدر للجهد، متصل بمقاومة، والمقاومة متصلة بمفتاح إلى التأريث أو الأرضي، عندما يكون المفتاح مفتوح يكون الجهد على طرفي المقاومة مساوياً لجهد المصدر، أي أنّه لا يوجد في في الجهد، بالتالي فإنّ التيار لا يسري، أمّا إذا كان المفتاح مغلقاً، يصبح الجهد على طرف المقاومة المتصل بالمفتاح صفراً، أي أنه يتشكل فرق جهد حول طرفيّ المقاومة، فيسري التيار.

بنفس المبدأ يعمل الترانزستور، عندما يكون التيار في القاعدة (Ib) مساوياً للصفر، يصبح الترانزستور بمثابة مقاومة عالية، تمنع مرور التيار من خلالها، فتشكل دائرة مفتوحة فلا يتشكل فرق جهد،ويكون الترانزستور بمثابة مفتاح مفتوح، أمّا عندما يكون تيار القاعدة في مرحلة التشبع(Isat)، يمرّ تيار من المجمع الي الباعث الموصل بالتأريض، فيعمل على وصل الدائرة، فيتشكل جهد بين طرفي المقاومة ويسري التيار، وهكذا يكون الترانزستور بمثابة مفتاح مغلق، ويمكن حساب القيم اللازمة للدائرة نظرياً بالاعتماد على المعادلات التالية:

• V(Rc)=Ice*Rc
• V(Rc) V(ce)=Vcc

حيث إنّ:

• VRc: هو فرق الجهد بين طرفي المقاومة المتصلة بالمجمع.
• Ice: التيار الماربين المجمع والباعث.
• Vce: فرق الجهد بين المجمع والباعث.

استخدامات الترانزستور الأخرى

يوجد العديد من الاستخدامات الأخرى للترانزستور فهو عنصر أساسي في الدوائر الكهربائية والإلكترونيات:

• يكبرالموجة أو الإشارة الكهرومغناطيسية فيسمى مضخماً.
• عاكساً للإشارات الكهربائية.
• يستخدم كمذبذب للإشارة في الدوائر ذات الترددات العالية.
• دمج الإشارة في دوائر الاستقبال وهو ما يسمى (منتخب القناة).
• مكامل للإشارات في دوائر الانحراف الرأسي.