الجزيء الذي لا تتقاسم فيه الإلكترونات بالتساوي هو ما نتحدث عنه في مقالنا التالي من خلاله، والذي ينتج عنه تكوين جزأين، أحدهما موجب والثاني سالب، يشبهان قطبي المغناطيس المستخدم في الصناعات الإلكترونية للعديد من التقنيات الصغيرة ذات التصميم المحدد، وفي الفقرات التالية سنتحدث عن إحدى تلك التقنيات.
جزيء لا تتقاسم فيه الإلكترونات بالتساوي
الجزيء الذي لا تتقاسم فيه الإلكترونات بشكل متساوٍ، مما ينتج عنه جزأين، أحدهما سالب والآخر موجب، شبيه بقطبي المغناطيس (ثنائي القطب)، حيث يتم استخدام مواد مثل السيليكون في تصنيع الترانزستورات، وهي مواد غير موصلة تمامًا، يتم تحفيزها في ظل ظروف خاصة.
الترانزستور هو جهاز إلكتروني صغير الحجم يتضمن مواد شبه موصلة، مما يدل على أنه لا يحتوي على موصلية كاملة مثل المعادن، والغرض من تصنيعه هو تكبير الإشارات الكهربائية التي تمر من خلاله، ويستخدم لتوليد إشارات جديدة، ويدخل في مختلف الصناعات الإلكترونية الحديثة، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الحديثة والهواتف المحمولة.
صناعة الترانزستور
الترانزستور هو جهاز مصنوع من أشباه الموصلات، يستخدم للتحكم في الإشارات الكهربائية وتضخيمها وتوليدها، وهي مكونات نشطة للدوائر المتكاملة التي غالبًا ما تشتمل على بلايين من هذه الأجهزة الصغيرة المنقوشة بأجسامها اللامعة، ومعظم الترانزستور مصنوع من سيليكون نقي تمامًا، وغيره مصنوع من الجرمانيوم.
من الممكن أيضًا استخدام بعض مواد أشباه الموصلات لصنع الترانزستور، وقد لا يحتوي الترانزستور على نوع واحد من حامل الشحنة، والذي يرتبط بترانزستور التأثير الميداني، ويمكن أن تحتوي الترانزستورات على نوعين من ناقلات الشحن في الترانزستورات ثنائية القطب.
عند مقارنتها بالأنابيب المفرغة، تعتبر الترانزستورات أصغر، وتتطلب طاقة أقل للعمل، بينما تتمتع بعض الأنابيب المفرغة بمزايا أكثر مقارنةً بالترانزستورات ذات ترددات التشغيل العالية، أو جهد التشغيل العالي، ويتم إنتاج العديد من أنواع الترانزستورات وفقًا للمواصفات القياسية وضعت من قبل الشركات المصنعة، ويتم تصنيعها أنواع مختلفة من الترانزستور وفقا 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 لصنع هذا الترانزستور، وتختلف المادة الوسطى من هذه المواد عن المادة الخارجية، ويتم وضع المادة n داخل قطبين من المادة P.
- ترانزستور NPN هيكل هذا الترانزستور مختلف ومعاكس لهيكل النوع السابق ذكره، حيث يتم وضع المادة من النوع p في إطار قطبين آخرين، من مادة النوع n، ويستخدم هذا النوع للتضخيم وتعديل التيارات والإشارات الكهربائية للأغراض الصناعية المختلفة إضافة إلى مرور التيار بأجزاء الترانزستور والعمل على التحكم فيه.
تطوير الترانزستور
كان أول اختراع للترانزستور في الفترة ما بين 1947 م و 1948 م من قبل ثلاثة فيزيائيين أمريكيين هم ويليام شوكلي ووالتر براتن وجون باردين، والذي تم إجراؤه في مختبرات بيل، حيث أثبت أن الترانزستور هو أفضل بديل بيولوجي. إلى أنبوب الإلكترون، وفي أواخر الخمسينيات أصبح الترانزستور هو البديل الفعلي لأنبوب الإلكترون مع الكثير من التطبيقات، نظرًا لصغر حجمه وقدرته على استهلاك القليل من الطاقة، وتوليد حرارة منخفضة.
كل هذه الميزات جعلت من الممكن استخدام 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 المتكونة على شريحة من مادة أشباه الموصلات.
مكونات الترانزستور
هناك ثلاثة مكونات رئيسية للترانزستور، يؤدي كل منها وظيفة داخل الجهاز الكهربائي. في الفقرة التالية، سنشرح لك موجزًا عن كل مكون
- الباعث يُعرف الباعث في اللغة الإنجليزية باسم (Emitter)، ويسمى أيضًا “استنزاف” بعض أنواع الترانزستورات الحديثة. يكمل الباعث الدائرة الكهربائية، حيث يعمل كمخرج للشحنات الكهربائية التي تمر عبر الترانزستور، وهو ثاني أكبر مكون في الترانزستور.
- القاعدة وتعرف بالإنجليزية بالقاعدة أو البوابة في بعض أنواع الترانزستورات الحديثة، ويتلخص عمل القاعدة في المحول، مما يسمح بمرور التيارات الكهربائية من خلالها، بالإضافة إلى التحكم في قوة التيار المتدفق.، وهو أصغر جزء من الترانزستور.
- المجمع يُعرف المجمع باللغة الإنجليزية باسم (المجمع)، ويعرف أيضًا بمصدر بعض الأنواع الحديثة من الترانزستور، وهو المنفذ الذي يستقبل التيارات الكهربائية التي يتم توجيهها إلى الترانزستور، وشدة التيار. يعتمد المرور عبر المجمع بشكل أساسي على ما تحدده القاعدة من الكمية، وتنص على أنه من الضروري تطبيق جهد بخمسة فولت حتى يعمل الترانزستور، والمجمع هو الجزء الأكبر من الترانزستور.
يستخدم الترانزستور
يستخدم مهندسو الإلكترونيات الترانزستور للتحكم في تدفق الكهرباء في الدوائر الكهربائية، وهذا هو أهم وأول استخدام له، ونتيجة لتعدد أنواع الترانزستورات، فإنه له استخدامات عديدة أيضًا، ومن أكثرها استخدامًا. من أهم هذه الاستخدامات نذكر ما يلي
- تصنف الأجهزة الباعثة للضوء على أنها ترانزستورات باعثة للضوء، حيث يتم استخدامها في شاشات العرض.
- يستخدم الترانزستور كمستشعر. تتحكم أجهزة الترانزستورات الضوئية في الإشارات الكهربائية عن طريق استشعار الضوء.
- يستخدم الترانزستور كمفتاح، ويمكنه تشغيل الإشارات وإيقافها بسرعة كبيرة.
- يستخدم كمكبر للصوت، حيث يمكن التحكم بالتيار العالي بواسطة الترانزستور، واستخدامه لتضخيم وزيادة قوة الصوت والتلفزيون والراديو والعديد من الإشارات الأخرى.
الجزيء الذي لا تتقاسم فيه الإلكترونات بالتساوي هو ثنائي القطب، مما ينتج عنه تكوين جزأين، أحدهما موجب والآخر سالب، وهو مشابه للمغناطيس.