الأجهزة الإلكترونية عالم كبير بلا حدود، لأنها طورت واستخدمت الكثير من التكنولوجيا في خدمة الناس.
يعد الترانزستور أحد هذه الأجهزة التي لها استخدامات وشهرة عديدة.
وما سنتعلمه في مقال اليوم هو استخدام الترانزستور كمفتاح.
تعريف الترانزستور
- يعتبر الترانزستور من أهم اختراعات العصر الحديث في مجال الإلكترونيات.
- يُعرَّف الترانزستور بأنه قطعة صغيرة من الإلكترونيات تتكون من بعض المواد شبه الموصلة.
- يحتوي الترانزستور على ثلاث أرجل وتوجد مادة أشباه الموصلات في النهايات وهي متشابهة.
- بينما هم مختلفون في الوسط.
- استبدل الترانزستور الأنابيب المفرغة الكبيرة، والتي ينقسم منها ثنائي القطب إلى نوعين أساسيين.
- الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا هي PNP و NPN.
- اخترع العلماء جون باردين ووالتر براتين وويليام شوكلي الترانزستور خلال الحرب العالمية الثانية.
- كان هذا بشكل خاص في عام 1947 وفاز هؤلاء العلماء بجائزة نوبل في الفيزياء لعملهم وأبحاثهم في مجال الترانزستورات.
- حصل جون باردين على جائزة نوبل مرة أخرى في عام 1972، لأبحاثه في مجال المواد فائقة التوصيل.
اخترنا لك: ما لا تعرفه عن الترانزستور
باستخدام الترانزستور كمفتاح
يلجأ الكثيرون إلى استخدام الترانزستور كمفتاح لتوصيل وفصل دائرة التيار الكهربائي.
يمكن تمثيل ذلك بأخذ دائرة كهربائية بسيطة تتكون مما يلي:
- مصدر جهد ومتصل بمقاومة.
- المقاومة متصلة بمفتاح أو أرضي.
- إذا كان المفتاح مفتوحًا، فإن الجهد عند طرفي المقاومة يساوي جهد المنبع والتيار غير متاح.
- عندما يكون مغلقًا، يكون الجهد على طرفي المقاومة المتصلة بالمفتاح صفرًا.
- حيث يتم تشكيل فرق في الجهد حول طرفي المقاومة، وينتقل التيار الكهربائي ويتدفق.
عندما يتم وضع الترانزستور في الدائرة في وضع التبديل، تكون آلية تشغيله كما يلي:
- عندما يكون التيار في القاعدة (ib) صفرًا، يصبح الترانزستور بمثابة مقاومة عالية ويمنع تدفق الكهرباء.
- وفي هذه الحالة يشبه المفتاح المفتوح.
- والعكس صحيح عندما يكون التيار الأساسي هو الحد الأقصى.
- تعمل على تشكيل فرق جهد مختلف بين الطرفين وتوصيل الكهرباء.
- في هذه الحالة، يشبه المفتاح المغلق.
ما هي محطات الترانزستور؟
يحتوي كل ترانزستور على ثلاث محطات رئيسية وهي القاعدة والمجمع والباعث، ولكل منها وظيفتها الخاصة وهي:
- الباعث هو طرف جانبي حيث الشحنات الكهربائية عالية التركيز ويشار إليها بالرمز (E).
- من خلال هذا التجميع، يولد الإلكترونات وبالتالي يولد الكهرباء.
- يُرمز للمجمع بالرمز (C)، وهو الطرف الجانبي الآخر على عكس الباعث، لكن تركيز شحناته أقل.
- يجمع التيار من الباعث.
- القاعدة: هذا هو الطرف الأوسط بين المجمع والباعث ويتحكم في اتجاه وكمية الكهرباء ويرمز إليه بالرمز (ب).
أسباب استخدام الترانزستور كمفتاح
هناك حالات كثيرة يستخدم فيها الشخص الترانزستور كمفتاح وهي:
- حالة العزل: حيث يفصل الترانزستور التيار المار عبر المجمع والباعث.
- نحن نشبهه في هذه الحالة بالمفتاح المفتوح.
- حالة التشغيل: حيث يتم توصيل التيار في القاعدة أثناء مروره عبر الترانزستور وتصبح الدائرة مغلقة وتوصيل الطاقة.
لذلك يجب مراعاة بعض الأمور عند اختيار الترانزستور ليعمل كمفتاح للحالتين السابقتين وهي:
- من الضروري معرفة الحد الأقصى للجهد والتيار الذي يمكن أن يحمله الترانزستور قبل استخدامه.
- ما هو الترانزستور NOH هو NPN أو PNP.
- حدد أطراف الترانزستور.
- اقرأ ورقة بيانات الترانزستور لمعرفة معلومات عنها.
- قيمة بيتا للترانزستور والمقاومة الأساسية.
اقرأ أيضًا: كيفية فحص الترانزستور بالصور
ما هي أنواع الترانزستورات؟
هناك العديد من أنواع الترانزستورات وكل نوع مختلف قليلاً، لكن لكل نوع وظيفة.
يمكننا تقديمها على النحو التالي:
- عند استخدامها كأشباه موصلات، فإن الأنواع الأكثر شيوعًا هي:
- السيليكون والزرنيخ وكربيد السيليكون والغاليوم والجرمانيوم.
- والنوع حسب هيكله الداخلي كما يلي:
- محول البوابة المعزول IGBT، MOSFET ذو التأثير الميداني، BJT ثنائي القطب.
- اكتب حسب القطبية، وهي كالتالي:
- NPN هو نوع سلبي، PNP هو نوع إيجابي.
- اكتب حسب القدرة التشغيلية، صغير، متوسط ، كبير.
- يعتمد النوع على التردد، سواء كانت موجات راديو أو موجات ميكرومترية.
- اعتمادًا على التطبيق الذي يتم استخدامه فيه، إذا تم استخدامه كمفتاح أو متعدد الأغراض أو زوج متماثل أو تكبير عالي.
- اكتب وفقًا للعبوة المادية، سواء كانت معدنية مثقبة أو بلاستيكية أو محمل سطحي أو شبكة كروية متسلسلة.
مزايا استخدام الترانزستورات في الصمامات الإلكترونية
يفضل الكثير من الناس العمل مع الترانزستورات بدلاً من الصمامات الإلكترونية للأسباب التالية:
- لا تستهلك الطاقة الكهربائية عند التعامل معها.
- الترانزستور خفيف الوزن والحجم، مما يجعله سهل الاستخدام في أكثر الأجهزة الإلكترونية حساسية.
- يعمل الترانزستور بجهد أقل من المصهر.
- لا يتطلب الترانزستور التسخين المسبق قبل الاستخدام.
- كفاءة عمل الترانزستور أعلى بكثير من كفاءة المصهر.
- لها عمر أطول يصل إلى عدة سنوات.
- لديها حساسية عالية للضوء في بعض معدات التصوير.
أهمية الترانزستور
تنحصر أهمية الترانزستور في عالم الصناعات الإلكترونية في أمور كثيرة منها:
- هذا هو القاسم المشترك لجميع الأجهزة الإلكترونية الحالية.
- حيث لا يوجد جهاز الكتروني بدون ترانزستور.
- لديها قدرة أكبر على إنشاء والحفاظ على مستوى كفاءة العمل في هذه الأجهزة.
- تكلفة إنتاجه منخفضة مقارنة بالبدائل الأخرى المستخدمة في الماضي.
- يتم استخدامه في العديد من دوائر التحكم الإلكترونية والميكانيكية.
- يمنحها التصميم البسيط والمريح والحجم الصغير إمكانات كبيرة ومزايا سابقة.
أهمية وفوائد الأجهزة الإلكترونية
هناك العديد من الفوائد والأهمية الكبيرة للأجهزة الإلكترونية والتي تجلب العديد والعديد من الفوائد للناس منها:
- أصبحت الأجهزة الإلكترونية فعالة في العديد من المجالات، بما في ذلك منع الجريمة وتتبع أدلة متعددة.
- تستخدم العديد من الأجهزة الإلكترونية في مجال التنصت والتصوير عن بعد وتتبع وسائط النقل المتعددة.
- تعتبر الأجهزة الإلكترونية وسيلة جيدة لإفادة الناس لحمايتهم من الكوارث الطبيعية والاستشعار عن بعد.
- تستخدم الأجهزة الإلكترونية في مجال الحريق وأجهزة الإنذار المختلفة.
- تُستخدم الأجهزة الإلكترونية أيضًا في العديد من الصناعات المختلفة، مما يمكّن من تطوير الصناعة.
- وأصلح العيوب غير المرئية واكتشف مدى جودتها أم لا.
- تستخدم الأجهزة الإلكترونية في العديد من المجالات الطبية ولتشخيص العديد من الأمراض.
- التعرف على التشخيصات المختلفة للأمراض واستخدامها في الجراحة الدقيقة.
- تستخدم العديد من الشركات الأجهزة الإلكترونية في مجالات الصناعة الدقيقة والطاقة وعلوم الذرة والفضاء.
- تستخدم الأجهزة الإلكترونية في العديد من الاستكشافات والأبحاث الجيولوجية التي تدرس طبقات الأرض.
تأثير التكنولوجيا على الناس
للتكنولوجيا تأثير كبير على الناس والإنسانية من خلال الطرق التالية:
- جلبت التكنولوجيا العديد من الفوائد للإنسان في العديد من مجالات حياته مثل.
- التربية والطب والفلك والعلوم المختلفة والهندسة والزراعة والبناء.
- كما يشمل الفوائد والتأثير الكبير للتكنولوجيا على الناس في مجالات الترفيه وفي مجال السفر والرحل.
- لقد سهلت التكنولوجيا أيضًا الأمر ووفرت الكثير من الجهد والوقت لتنفيذ الوظائف المختلفة.
- كما تتضمن التكنولوجيا العديد من المزايا للإنسان في معرفة الجوانب التي لم يراها من قبل، وتمنحه مجهودًا كبيرًا لاكتشافها.
نتحدث اليوم عن الاستخدامات العديدة للترانزستور كمفتاح، وما هي أهميته ومميزاته المختلفة.
يتم إعطاء بعض أنواع الترانزستورات الضوء وما فائدة كل نوع.
ما هو تأثير التكنولوجيا على حياة الإنسان وأهمية التكنولوجيا الحديثة للإنسانية.