الترانزستور - شرح باسلوب مبسط -

Eng.Mohamad

مدير عام
طاقم الإدارة
أنواع الترانزستورات
للترانزستور ثلاثة أطراف يتحكم أحدها بالتيار الذي يمر بين الطرفين الآخرين. وهناك نوعان من الترانزستورات: النوع (NPN) والنوع (PNP) . يشير اتجاه السهم في الشكل الرمزي للترانزستور إلى اتجاه تدفق التيار الكهربائي عبره



يحمل كل طرف من أطراف الترانزستور إسمآ يميزه . وقد سمى الطرف المزود بسهم بالباعث (Emitter E) ،وسمي الطرف المقابل له بالمجمع (Collector C) أما الطرف الثالث فهو القاعدة (Base B) وهو الطرف الذي يقوم بالتحكم بتدفق التيار

كيفية التمييز بين الترانزستور من نوع (NPN) و (PNP)



لنتخيل أن السهم موضوع داخل وعاء مغلق ، إذا كان السهم يشير إلى داخل الوعاء فالترانزستور (PNP) أما إذا كان يشير إلى خارج الوعاء فهو من نوع (NPN)
أسماء الترانزستورات : من الممكن معرفة نوع الترانزستور ( NPN أو PNP) والتطبيق الذي يصلح له من خلال الرقم الممنوح له . لنأخذ مثلآ الترانزستور (2SC1815A)



الأسماء الحقيقية للأرجل :
تتوفر الترانزستورات الفعلية في الأسواق بأشكال متعددة . فهناك بعض الحالات التي تأخذ أرجل الترانزستور فيها أسماء مختلفة رغم كونها متشابهة من حيث الشكل . راجع جدول مواصفات الترانزستور للوقوف على التفاصيل



وظيفة الترانزستور من نوع (NPN)
عند فتح الصنبور المبين في الشكل أدناه سيتدفق الماء المخزن في الوعاء عبر فم هذا الصنبور
يعمل الترانزستور بنفس المبدأ . ففي الترانزستور (NPN) تشابه قاعدة (Base ) الترانزستور في عملها ذلك الجزء من الصنبور الذي يتحكم بتدفق المياه ويقابل المجمع (Collector ) الخرطوم المتصل بالوعاء المملوء بالماء في حين يقابل الباعث (Emitter ) فم الصنبور الذي يتدفق منه الماء


كيف يطبق الجهد
لن يتدفق الماء ما لم يكن مصدر الماء متوضعآ في موقع أعلى من فم الصنبور . وبنفس الطريقة نقول بالنسبة لترانزستور نوع (NPN) فإن جهد المجمع (Collector) ينبغي أن يكون أعلى من جهد الباعث (Emitter) وتقوم القاعدة (Base) بعملية التحكم بتدفق التيار عندما يكون جهدها أعلى من الباعث (Emitter)
العلاقة بين تيار القاعدة (Base) وتيار المجمع (Collector)
يبدأ التيار بالتدفق من المجمع (Collector) إلى الباعث (Emitter) في الترانزستور (NPN) عندما يصبح جهد قاعدته (Base) أعلى ب (0.6V) من جهد الباعث (Emitter) . عندما يصبح فرق الكمون بين القاعدة (Base) والباعث (Emitter) 0.7V أو أكثر فإن المجمع (Collector) سيمرر بكامل طاقته (وهذا ما يسمى بحالة الإشباع)



تدعى عملية التحكم بتيار المجمع (Collector) الذي يعادل عدة أمثال تيار القاعدة (Base) بعملية التكبير (Amplification) وهذه هي وظيفة الترانزستور
وظيفة الترانزستور من نوع (PNP)
ان وظيفة الترانزستور من نوع (PNP) تأتي معاكسة لوظيفة ترانزستور من نوع (NPN) إلا أن عملية التحكم بالتيار تبقى نفسها



بما أن قاعدة (Base) الترانزستور (PNP) تقابل الجزء الذي يقوم بالتخكم بكمية الماء المتدفق من الصنبور ، فهذا يعني أنها تماثل قاعدة (Base) ترانزستورات (NPN) إلا أن الوصلة مع مصدر الماء أصبحت هنا تقابل الباعث (Emitter) بدآ من المجمع (Collector) ، الصنبور يمثل المجمع (Collector) بدلآ من الباعث (Emitter) في الترانزستور (NPN)
كيف يطبق الجهد
الجهد المطبق على الباعث (Emitter) في ترانزستورات (PNP) يكون أعلى من الجهد المطبق على المجمع (Collector) ويكون الجهد المطبق على القاعدة (Base) أخفض بقليل من جهد الباعث (Emitter)
العلاقة بين تيار القاعدة (Base) وتيار المجمع (Collector)
يبدأ التيار بالتدفق من الباعث (Emitter) إلى المجمع (Collector) في ترانزستور (PNP) عندما يصبح جهد قاعدته (Base) أخفض ب (0.6V) من جهد الباعث (Emitter)



عندما ينخفض جهد القاعدة (Base) ب (0.7V) عن جهد الباعث (Emitter) فإن المجمع (Collector) سيمرر بكامل طاقته وهي حالة الإشباع
لمحة سريعة عن تصرف الترانزستور
المبدا الأول : أرسم رمز الترانزستور بحيث يكون إتجاه سهم الدلالة على تدفق التيار نحو الأسفل



المبدأ الثاني : فكر بجهد القاعدة (Base) على أنها وعاء ماء ز قم بتحريك الوعاء للأعلى والأسفل وتخيل تدفق الماء من الباعث (Emitter) . إن إتجاه سهم الباعث (Emitter) هو إتجاه تدفق الماء
ترانزستور (NPN) : أرفع الوعاء (القاعدة) والذي يحتوي على الماء ، عندها يصبح مستواه أعلى من جدار (حاجز) الباعث فإن الماء سيتدفق نحو الباعث وسيتدفق تيار المجمع أيضآ بشكل تناسبي



استخدام الترانزستورات :
عندما يبدأ جهد القاعدة (Base) بالتزايد التدريجي فإن تيار المجمع (Collector) سيتغير كما هو مبين في الشكل



A. تيار المجمع (Collector) لايتدفق
B. تيار المجمع (Collector) قيد التحكم
C. تيار المجمع (Collector) يتدفق بكامل قوته

عملية الفصل / وصل :

يستفاد من ميزة الفصل والوصل للترانزستور (ON / OFF) في الحالة التي لا يكون تيار المجمع (Collector) فيها في حالة تدفق (المنطقة A في الشكل) وفي الحالة التي يتدفق فيها بالكامل (المنطقة C في الشكل)



تكبير الإشارة
يعمل الترانزستور لتكبير التيار إلى القيمة التي تتناسب مع تيار الدخل . وهنا يتم بالإعتماد على خصائص الترانزستور في المنطقة B من مناطق عمله (انظر الشكل السابق)



عملية الفصل والوصل اترانزستورات من نوع (NPN)
تعمل الترانزستورات كمفتاح (ON / OFF) بسيط من خلال الإعتماد على المنطقتين اللتين يكون فيها التيار المتدفق إلى المجمع إما 0 أو في حالة التمرير الكامل
من الطبيعي أن جهد القاعدة (Base) سيأخذ أيضآ إحدى الحالتين فقط
تستخدم هذه الطريقة كثيرآ في التحكم بآلات النسخ وفي أجهزة الكومبيوتر وفي منتجات أخرى

يصبح جهد قاعدة الترانزستور (0V) عندما يكون المفتاح (SW1) مفتوحا (L ; Low Voltage) ونظرآ لذلك فإن الترانزستور سيكون في حالة (off) والمصباح لن يضئ ، وستكون قيمة جهد المجمع (Collector) عندئذ 5v(H ;High)



يصبح جهد قاعدة الترانزستور2.5v (H ;High voltage) بعد أخذ مقاومة المصباح بعين الإعتبار عند إغلاق المفتاح (sw1)
ونظرآ لذلك فإن الترانزستور سيكون في حالة (ON) وسيضئ المصباح وستكون قيمة جهد المجمع (Collector) عندئذ 0V(L ; Low Voltage)
مثال على دارة عملية :
في الدارة المبينة أدناه ما لذي سيحدث لكل من المصباح (L1 و L2) عندما يفتح المفتاح (SW1) أو يغلق



A. عندما يكون المفتاح في حالة فتح :
عندما يكون (TR1) في حالة فصل لن يضئ المصباح (L1) عند ذلك سيكون جهد مجمع (Collector) TR1 في حالة (H) ، جهد قاعدة (Collector) الترانزستور (TR2) ناتج عن مرور الجهد (5V) عبر المصباح (L1) والمقاومة (R3 , R4) وهو بالتالي في حالة (H) أي أنه سيعمل الترانزستور مما يؤدي إلى إضاءة المصباح (L2)
يجدر بالذكر هما أنه ورغم مرور التيار عبر (L1) فإن هذا المصباح لن يضئ نظرآ لأن هذا التيار صغير جدآ



B. عندما يغلق المفتاح
نظرآ لأن الترانزستور (TR1) فعال فإن المصباح (L1) سيضيء . عند ذلك فإن مجمع (Collector) الترانزستور (TR1) سيصبح في حالة (L) وبسبب ذلك فإن قاعدة (Base) TR2ستكون أيضآ في حالة (L) وبالتالي فإن (TR2) سيصبح في حالة (OFF) وستختفي إضاءة المصباح (L2)
عملية الفصل والوصل لترانزستور من نوع (PNP)



عندما يكون المفتاح في حالة فتح سيصبح جهد الترانزستور في حالة (H , 5V) ونتيجة لذلك فإن الترانزستور لن يمرر وبالتالي لن يضئ المصباح ، وسيكون جهد المجمع (Collector) في هذه الحالة (L , 0V)



عند إغلاق المفتاح فإن جهد قاعدة (Base) الترانزستور سيصبح (L , 2.5V) ونتيجة لذلك فإن الترانزستور سيصبح في حالة (ON) وبالتالي فإن المصباح سيضئ . جهد المجمع (Collector) في هذه الحالة سيكون (H , 5V)

 
أعلى