الجزيء الذي لا تنقسم فيه الإلكترونات بالتساوي هو ما سنتحدث عنه في مقالنا التالي عن ذاكرة تؤدي إلى تكوين جزأين، أحدهما موجب والآخر سلبي، مشابه جدًا لقطبي المغناطيس، سيكون في الإلكترونيات تستخدم الصناعة للعديد من التقنيات الصغيرة ذات التصميم المحدد، وفي الفقرات التالية سنتحدث عن إحدى هذه التقنيات.
جدول المحتويات
جزيء لا تتوزع فيه الإلكترونات بالتساوي
الجزيء الذي لا تتوزع فيه الإلكترونات بالتساوي، مما ينتج عنه جزأين، أحدهما سالب والآخر موجب، يشبه إلى حد كبير أقطاب المغناطيس (ثنائي القطب)، حيث تُستخدم مواد مثل السيليكون في تصنيع الترانزستورات، وهي غير موصلة تمامًا المواد المستحثة في ظل ظروف خاصة.
الترانزستور هو جهاز إلكتروني صغير الحجم يحتوي على مواد شبه موصلة، مما يدل على أنه لا يتمتع بموصلية كاملة مثل المعادن، والهدف من تصنيعه هو تكبير الإشارات الكهربائية التي تمر عبره، وأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة الحديثة.
صناعة الترانزستور
الترانزستور هو جهاز أشباه الموصلات يستخدم للتحكم في الإشارات الكهربائية وتضخيمها وتوليدها، وهي مكونات نشطة للدوائر المتكاملة، وغالبًا ما تحتوي على مليارات من هذه الأجهزة الصغيرة، محفورة بأجسامها اللامعة، والجزء الأكبر منها هو الترانزستور المصنوع بالكامل السيليكون النقي، وغيرها مصنوع من الجرمانيوم.
من الممكن أيضًا استخدام بعض مواد أشباه الموصلات لصنع الترانزستور وقد لا يحتوي الترانزستور على نوع واحد من ناقلات الشحنة المتعلقة بترانزستور التأثير الميداني ويمكن أن تحتوي الترانزستورات على نوعين من ناقلات الشحن في الترانزستورات ثنائية القطب.
بالمقارنة مع الأنابيب المفرغة، تعتبر الترانزستورات أصغر حجمًا وتتطلب تيارًا أقل للعمل، بينما تتمتع بعض الأنابيب المفرغة بمزايا أكثر مقارنةً بالترانزستورات ذات ترددات التشغيل العالية أو جهد التشغيل العالي، ويتم تصنيع العديد من أنواع الترانزستورات وفقًا للمواصفات القياسية التي تضعها الشركات المصنعة، ويتم تصنيعها بطرق مختلفة من أنواع الترانزستورات وفقًا لاستخداماتها المختلفة في الحياة اليومية.
الترانزستور ثنائي القطب
وهو من أنواع الترانزستورات ويوجد نوعان أساسيان حسب ترتيب المواد وهذان النوعان هما
- ترانزستور PNP يتم استخدام مادتين من نوعين مختلفين لتصنيع هذا الترانزستور، المادة الوسطى من هذه المواد مختلفة عن المادة الخارجية، والمادة n موضوعة داخل قطبين من المادة P.
- ترانزستور NPN يختلف هيكل هذا الترانزستور عن هيكل النوع أعلاه وهو عكس ذلك حيث يتم وضع المادة من النوع p في إطار قطبين آخرين مصنوعان من مادة من النوع n ويستخدم هذا النوع للتضخيم والتعديل الكهربائي التيارات والإشارات للأغراض الصناعية المختلفة بالإضافة إلى الأجزاء المارة للتيار من الترانزستور والعمل على التحكم فيها.
تطوير الترانزستور
تم اختراع الترانزستور لأول مرة بين عامي 1947 م و 1948 م من قبل الفيزيائيين الأمريكيين الثلاثة ويليام شوكلي ووالتر براتن وجون باردين في مختبرات بيل، حيث أثبت أن الترانزستور هو الأفضل بيولوجيًا، والبديل هو أنبوب الإلكترون، وفي النهاية من الخمسينيات، الترانزستور. نظرًا لصغر حجمه وقدرته على استهلاك القليل من الطاقة وتوليد القليل من الحرارة، فهو البديل الحقيقي لأنبوب الإلكترون مع العديد من التطبيقات.
سمحت كل هذه الخصائص باستخدام الترانزستور لتقليل الدوائر المعقدة، وفي الفترة ما بين الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، تم دمج الترانزستورات مع دوائر متكاملة، مع العديد من المكونات، بما في ذلك المكثفات والمقاومات والثنائيات، والتي يتم تشكيلها على شريحة من مادة أشباه الموصلات .
مكونات الترانزستور
هناك ثلاثة مكونات رئيسية للترانزستور، كل منها يؤدي وظيفة داخل الجهاز الكهربائي. في القسم التالي نوضح باختصار كل مكون
- الباعث يُعرف الباعث باللغة الإنجليزية باسم (الباعث) ويعرف أيضًا باسم (استنزاف) بعض أنواع الترانزستورات الحديثة ويكمل الباعث الدائرة الكهربائية حيث يعمل بمثابة الشحنات الكهربائية التي تتدفق عبر الترانزستور وهو ثاني أكبر مكون في الترانزستور.
- القاعدة تُعرف باللغة الإنجليزية باسم (قاعدة) أو (بوابة) لبعض أنواع الترانزستورات الحديثة، ويتلخص عمل القاعدة في المفتاح الذي يسمح بمرور التيار الكهربائي، بالإضافة إلى التحكم في الطاقة، التيار الذي يتدفق، وهو أصغر جزء من الترانزستور.
- المجمع يُعرف المجمع باللغة الإنجليزية باسم (المجمع) ويشار إليه أيضًا كمصدر لبعض الأنواع الحديثة من الترانزستورات. هذا هو الطرف الذي يستقبل التيارات الكهربائية التي يتم إرسالها إلى الترانزستور، وتعتمد قوة التيار المار عبر المجمع بشكل أساسي على ما تحدده القاعدة من الحشد، وتقول إنه ضروري، ينطبق جهد خمسة فولت على جعل الترانزستور يعمل، والمجمع هو الجزء الأكبر من الترانزستور.
الترانزستور المستخدم
يستخدم مهندسو الإلكترونيات الترانزستور للتحكم في انسياب التيار في الدوائر الكهربائية، وهذا هو الأهم والأول استخدام له، ونظرًا لتنوع أنواع الترانزستور، فإنه له أيضًا استخدامات عديدة، ومن هذه الاستخدامات ما يلي
- يتم تصنيف الأجهزة الباعثة للضوء على أنها ترانزستورات باعثة للضوء تستخدم في شاشات العرض.
- يعمل الترانزستور كمستشعر، وتتحكم الترانزستورات الضوئية في الإشارات الكهربائية عن طريق الكشف عن الضوء.
- يستخدم الترانزستور كمفتاح ويمكنه تشغيل الإشارات وإيقافها بسرعة كبيرة.
- يتم استخدامه كمكبر للصوت لأنه من الممكن دفع تيار كهربائي عالي من خلال الترانزستور، وبالتالي تضخيم وزيادة قوة الصوت والتلفزيون والراديو والعديد من الإشارات الأخرى.
الجزيء الذي لا تتوزع فيه الإلكترونات بالتساوي هو ثنائي القطب، مما يؤدي إلى تكوين جزأين، أحدهما موجب والآخر سلبي، على غرار المغناطيس، وفي مقالنا الذي قدمناه عن المتجر، يتعامل مع تعريف واستخدام وتطوير الترانزستور والكثير من المعلومات الأخرى عنه.